Optimizing Designed Variable Speed Control Moment Gyroscopes with Variable Skew Angle

Large torque can be output by the single gimbal control momentum gyroscope (SGCMG) based on the principle of the gyroscopic precession. However, the singularity is a major obstacle to successfully implement the task of the attitude control. The singularity can be avoided by the additional variable flywheel speed of variable speed control moment gyroscopes (VSCMG). Unfortunately, some kind of singularity cannot be effectively avoided. Consequently, the output toque can be only supported by the reaction torque of the flywheel when the singularity is encountered, and the consume power that is determined by the flywheel speed and reaction torque can be greatly increased when the flywheel spin rate over one thousand revolutions per minute. In this paper, the pyramid configuration with variable skew angle of the VSCMG is considered. A new steering law for the VSCMG with variable skew angle is proposed. The singularity that cannot be avoided by the varying flywheel speed can be effectively avoided with assisting of varying the skew angle. Consequently, the requirement of flywheel torque can be reduced. At last, the optimizing VSCMG with variable skew angle can be cast as a multi-objective function with multi-constraints. The particle swarm optimization method is used to solve the optimizing problem. In summary, the VSCMG with variable skew angle can be redesigned with considering of the singularity avoidance and minimizing system power.

多平台网络化制导交接技术

面向多平台网络化协同制导导弹打击目标的实际需求,针对导弹交接过程中的过载异常突变问题,首先基于多平台交接过程分析网络化制导关键误差,明晰导弹过载异常突变机理,建立网络化制导交接基本模型;其次针对信息交接误差,基于虚拟目标信息的交接方式,设计基于匀加减速的虚拟目标网络化制导信息交接方法;最后对交接执行过程中的制导律差异问题,基于虚拟目标信息,提出一种多平台协同制导模式下的导弹制导交接控制律。仿真结果表明,新方法可以有效降低协同制导平台捕获目标信息存在误差而造成的异常过载,实现制导率变化下导弹交接过程过载的平稳过渡,有效提升作战效能。

Novel Aspects of Constructal Law: Four Distinct and Competing Goals in Flow Channels Design

Constructal law explains the sense of evolution (morphing to get access to flows) of finite size systems, but paradoxes do exist as not all vegetables have a tree form. Also, nature does not improve all animals for displacement. This work aims at creating a model to explain those paradoxes about constructal law. It adopted the system engineering technique of segregation between functions (abstract goals) and solutions (physical entities). Further, this work introduced the assumptions of flow under external threats and imperfect channels (subject to leakages and suboptimal form). Results showed that there are always elements doing four functions in all types of channels: to reduce entropy, to protect channel, to retain integrity and to drive flow. Although the four functions are always present, natural systems typically privilege one function over others, depending on environmental demands. As a solution to improve flows, animal brains also fit in the model of four functions. Human mind seems to have groups of instincts associated with each of the four channel design functions, leading to four behavior phenotypes and four motivations (prominence, inclusiveness, negativity prevention and tradition). Finally, this model (channels need to meet four goals) unified physics and animal psychology and extended applications of Constructal law to the fields of systems engineering methods, management, and psychological science.

论我国可分离性标准的重塑

美国法中的可分离性标准是立法政策选择的结果,本质上是一项事实命题。我国司法实践中的可分离性标准借鉴自美国立法,但由于缺乏实体法依据,其被视为思想/表达二分法的自然推论加以适用,这决定了我国的可分离性标准在本质上有别于美国,是一项价值命题。司法实践对这一差异的忽视导致可分离性标准在我国的适用出现了判断困境、逻辑矛盾以及功能异化等问题。对此,应当明确可分离性标准的价值命题属性,并基于著作权法平衡激励创造与保留进入之要求,以公平和效率为价值取向重塑我国的可分离性标准。具体制度构建方面,将可分离性标准定位为权利范围的限定准则,根据实用艺术品艺术性表达部分的可替代程度之高低适用不同类别的保护模式。

铝合金变直径管材旋弯渐进成形规律有限元模拟研究

研究设计了一种用于旋弯渐进成形的双辊柔性弯曲模,其可对管材施加较强周向约束,且成形中可自适应转动。相比传统圆弧型单辊弯曲模,新型双辊柔性弯曲模能够有效降低旋弯渐进成形弯曲力,提高成形稳定性,并抑制管材截面畸变。在此基础上,建立了铝合金管材旋弯渐进成形-回弹全过程有限元模型,并通过与柔性弯曲成形对比,分析获得了旋弯变形耦合对成形结果的影响规律,发现在旋压基础上引入弯曲工步,会引起一定程度的截面变形和壁厚不均匀现象;在弯曲基础上引入旋压工步,会减小弯曲段截面变形量,增加内外脊线壁厚差异,加剧起皱风险,减小成形后的回弹变形。

一种基于算法机制设计的社会法则合成方法

社会法则是在多Agent系统中为确立某种目标属性而对各个Agent实施的行为限制集合.在Agent具有“个体理性”及“私有信息”的“策略情况”下,社会法则合成问题不应建模成通常的优化问题,而应建模成算法机制设计问题.“最小化副作用”经常是社会法则需要满足的基本要求.从博弈论的角度来看,“最小化副作用”与“最大化社会福利”的概念紧密相关,可以将“最小化副作用的社会法则合成”建模为一种效率机制设计问题.不仅需要为给定目标属性找到有效且社会福利最大的社会法则,还需要向Agent支付适当的金额,以实现激励相容性和个体理性.首先基于VCG机制设计一种名叫VCG-SLM的效率机制,证明它可满足所有必需的形式属性.然而,由于发现可证明该机制的计算是一个FP^(NP)-完全问题,针对性地提出该机制的一种基于整数规划的实现方式VCG-SLM-ILP,基于ATL语义将分配及支付的计算转化为整数规划,并严格地证明其正确性,从而可有效利用目前已非常成熟的工业级整数规划求解器,成功解决棘手的机制计算问题.

跨音速风扇转子冰撞击损伤规律及抗冰 撞击改进设计研究

目的揭示脱落冰形状、运动轨迹和姿态对航空发动机风扇转子叶片的撞击损伤规律,增强叶片的抗冰撞击能力。方法采用LS-DYNA进行数值模拟,开展脱落冰与叶片的撞击过程和叶型改进设计研究。结果叶片的撞击损伤程度受脱落冰结构强度的影响,在同样的撞击条件下,叶片受球体冰撞击损伤最严重,而受片体冰撞击损伤最轻。叶片的损伤程度由叶片和脱落冰之间的相对速度和叶片切割冰块的质量共同决定,叶片切割脱落冰的质量越大,塑性变形越严重。当脱落冰入射角为45°时,叶片损伤最严重,对叶片的最大撞击力为17828 N,最大内能达到126 J;当冰片从原始姿态绕y轴旋转90°时,对叶片前缘的撞击载荷最大,叶片塑性变形最严重。改进后,叶片受沿45°入射角脱落冰撞击后最大内能减小16%,失速裕度提高16.2%,峰值效率提高0.33%。结论跨音速风扇转子撞击损伤位置在前缘附近,增大叶片进口几何角和局部厚度能显著提高叶片抗冰撞击能力。

自动驾驶汽车伦理、法律问题设计策略研究

由人工智能快速发展引起的自动驾驶汽车伦理和法律问题讨论已久,L3自动驾驶汽车即将面向市场,针对自动驾驶汽车的伦理、法律问题,车企需要提出设计策略,以满足各利益相关方的需求。首先梳理当前自动驾驶汽车面临的伦理及法律问题;其次结合当前自动驾驶技术条件及车企的实践活动,厘清L0-L5自动驾驶汽车的伦理、法律关系;最后提出L3自动驾驶汽车的设计策略。自动驾驶伦理问题的设计策略为,L0-L2自动驾驶不存在伦理问题,L3自动驾驶采用转移决策权的设计策略,L4自动驾驶采用限定运行条件的设计策略,当前还无法实现L5自动驾驶,对L5自动驾驶伦理问题可行的设计策略待后续研究。自动驾驶法律问题的设计策略为,L0-L2自动驾驶法律责任主体为人,L4和L5自动驾驶法律责任主体为车企(车),L3自动驾驶存在人机共驾的控制权(决策权)切换,其法律责任要视具体情况进行分析,提出了其法律责任的判定方法和设计策略。

面向新文科建设的法学教育数字化发展需求与路径

新文科建设对法学教育发展提出了数字化转型的新要求,从技术应用向教育思想和教学理念的转变,将重塑“教”与“学”之间“双向成长”的新型师生关系。卓越法治人才的培养目标应在知识、能力、素养三个层面全面升级。培养方案的调整优化体现在课程设置、专业课与课程群建设等多个层面。法学教育的数字化实现离不开学习环境建设,包括但不限于基础建设、课程数字资源、在线课程平台、智慧教学空间、智慧教学工具和虚拟仿真实验等。面向新教学模式的教学设计,关键是要衔接好线上线下教学环节、增加线上教学的有效度以及重构交互体验最大化的线下教学。教学评价的数字化将极大助益法学专业课程教学中形成性评价的可操作性与科学性。

中型无人直升机向心回转机动飞行控制律设计

向心回转是直升机的一个标准机动飞行科目,其可以综合检验直升机各通道的控制性能。针对中型无人直升机向心回转机动中姿态控制和速度控制的问题,提出一种增强飞行过程中稳定性和快速性的控制律设计方法。首先,根据ADS-3E-PRF,设计了向心回转机动的控制指令。随后,在内外环串联的通道控制结构基础上,通过推导得出直升机滑模控制律,从而设计姿态内回路的滑模控制器,对比PID控制器得到了更好的姿态增稳效果和更快的响应速度。最后,通过半物理仿真系统的仿真实验,结合向心回转机动的指标,验证了所设计的方法能有效完成向心回转机动,并达到了满意的标准。

航空发动机控制系统及关键技术现状与展望

航空发动机控制系统是航空发动机的安全关键系统,对发动机在飞行全包线范围内安全可靠产生推力或功率至关重要。本文阐述了航空发动机控制系统的演进历程,对架构设计、控制律设计、故障诊断与状态监视设计三大系统级关键核心技术以及仿真使能技术的发展情况进行总结分析,并对工程可应用性进行探讨,最后对未来的发展方向和重点研究内容进行展望,为新一代航空发动机控制系统设计提供一定参考。

图形用户界面外观设计专利的客体问题研究

【目的】探讨国内及域外GUI外观设计专利的客体问题,特别是围绕产品说与设计说、载体的实体性限制等问题。通过比较分析不同国家的立法和司法实践,阐明GUI设计的专利保护范围。【方法】对比分析中国法律规定的详细阐述和国际条约、外国立法、司法案例等,揭示GUI外观设计专利的保护范围及其在实践中的应用。【结果】虽然中国的立法倾向于保护设计本身,但是司法实践却强调产品的实体性。国际法律和司法实践则更加灵活,对虚拟产品和GUI的保护更为广泛。【结论】应进一步明确界定GUI外观设计专利的客体,将重点由产品转向外观设计本身,突破外观设计载体“实体性”的传统观念,考虑通过修改法律或新增司法解释等方法扩大产品载体的范围,将软件虚拟载体合法化,以促进设计创意的发展和适应数字化时代的需求。

基于自抗扰控制的共轴直升机姿态控制律设计

以某型共轴双旋翼无人直升机作为研究对象,对无人机返航进场与降落着舰阶段的抗扰动问题进行研究。针对海上着舰环境下的外界干扰与不确定性问题,选用自抗扰控制器设计共轴直升机姿态控制律,以提高共轴直升机对外部扰动的抗扰性能。针对自抗扰控制律调整参数过多问题,设计改进粒子群算法进行自动参数优化。仿真结果表明:改进粒子群算法能够显著提高参数整定速度,且精度更高;优化参数后的自抗扰控制律在强干扰环境下具备良好的动态响应与鲁棒性。

铝合金贮箱壁板机械校形工艺研究

贮箱壁板是运载火箭箭体的主承力构件,在其制造过程中难以避免产生不期望变形,后期必须对壁板进行校正。本文针对目前贮箱壁板采用人工锤敲校形存在的校形质量不稳定、噪音大、劳动强度大等问题,以航天典型交叉筋条结构铝合金高筋壁板为研究对象,引入机械化方法对壁板进行校形。首先设计了机械校形装置及校形方案,之后利用有限元仿真软件ABAQUS模拟分析了不同误差壁板变形校正所需校形力的变化规律,拟合出校形力大小与校形量之间的函数关系,在此基础上开展了壁板校形试验。试验结果显示,经过机械校形得到的壁板表面质量好,外形精度高,符合生产制造要求。研究表明,机械校形方案用于铝合金贮箱壁板的校形工作行之有效,有助于应对未来壁板型号种类增多带来的高质量、高效率制造要求。

包装设计中的知识产权风险与应对

为减少包装设计工作中“无意”违法行为的发生。文章基于我国知识产权法律体系,通过总结包装设计经验以及其中知识产权管理的薄弱环节,尝试识别并提出包装装潢、商标、图片、字体中各自潜在的法律风险。针对这些疑难问题从设计师及其管理者视角提出应对建议,旨在为包装设计从业人员提供参考。

翻转课堂融合案例教学法教学模式探究--以安全法学课程为例

为全面落实立德树人的教学理念,根据安全法学实际的授课、教学特点。结合翻转课堂、案例教学法的相关教学手段,该文提出较为全面的教学改革手段。教学改革主要体现在学生在接受知识时的“关口前移”、课程知识讲授方法的变更、优化的课程评价体系。基于“翻转课堂+案例教学法”教学模式下的安全法学教学改革探究能够丰富学生的法律常识,引领学生自主探究关于《安全生产法》的内涵和外延,拓展学生自主学习能力,对学生日后的学习工作能力有一定的帮助。

例说黄金分割定律在平面设计中的应用

目的旨在分析现代视觉平面设计中黄金分割定律的应用研究。方法以黄金分割概念和种类为基础,对于13种黄金分割图例结合几种常见的黄金分割应用(如黄金线段分割、黄金矩形、黄金螺旋线、根号矩形、斐波那契数列),理解分析其应用原理在视觉平面设计中的应用。结果使平面设计作品在视觉上得到最佳呈现,客观设计思维与逻辑达到和谐与平衡。结论通过学习黄金分割理论与知识,结合现代设计灵活运用黄金分割原理,认识设计的造型规律、比例关系,在各类设计中发现其设计关系的黄金比例之美,认识黄金分割所蕴含的设计美学意义,并理解这种美学意义在自然界中的客观与合理性,并将这种客观规律充分利用在现代设计当中,从而认识现代设计的客观理性思维。

矢量磁路及应用初探

磁路理论是电机、变压器等电磁设备的关键理论,为解决复杂电磁问题和优化电磁设备性能提供重要分析工具。该文首先追溯磁路理论的发展历程,介绍前人为完善磁路理论作出的有益探索,剖析其局限性和实际应用中所面临挑战。在此基础上,该文从磁路的基本物理属性出发,定义物理量磁感和虚拟磁容,建立包括磁阻、磁感和虚拟磁容3个核心磁路元件/参数的矢量磁路理论,表征磁路中磁化、涡流和磁滞3个基本属性,揭示虚拟磁功率与电功率间的内在联系,提出磁电功率定律,并与其他磁路理论、建模方法进行比较和分析,总结它们的联系和区别。为展示矢量磁路理论在科学与工程领域的价值,呈现4个实际应用案例。最后,对矢量磁路理论的特点进行总结,并对未来研究方向进行展望。

导弹大离轴角发射导引律优化设计

对中远距空空导弹大离轴角发射导引规律进行了研究。导弹在转弯阶段采用BTT控制模式,分析了实现快速转弯的机理及要求,研究了实现快速转弯的最佳升力面,确定了导弹滚转控制指令,建立了导弹转弯动力学模型,利用剩余转弯角度关系,设计攻角控制指令;提出旋转坐标系方法对滚转控制指令进行了优化,解决了指令跳变问题,实现了转弯过程最小滚转偏差控制,利用最佳升力面法向矢量投影关系,进一步判定攻角指令控制逻辑,实现与最小滚转偏差控制指令的匹配。最后通过数字仿真验证了设计方法的正确性和有效性。

基于认知理论的数字界面设计方法研究——中国移动云盘的设计优改理念与实践

在当今市场竞争日益激烈、产品功能趋同的体验经济时代,用户体验的重要性愈发凸显。为了吸引和留存用户,企业和品牌必须打造卓越的用户体验。而当前产品设计工作中面临着用户反馈不佳、产品缺乏一致性、需求管理不规范三大问题。立足于为用户打造优秀的使用体验,我们尝试从根源的认知理论视角,对用户在产品的使用过程进行剖析,探索出一套设计优化工作理念以及解决方案,并产出了初步的实践成果。