基于MBSE的月球科研站任务分析

月球探测完成“绕落回”三步走后,从单点短期探测向建设月面基础设施的月球科研站长期探测转变,给月球探测任务的规划论证、总体设计、系统研制和在轨探测等提出了更高要求。采用基于模型的系统工程(MBSE)思想,提出基于模型的月球科研站系统分析正向流程,以系统模型为载体深入剖析任务总体、任务使命需求和任务应用场景。通过开展基于模型的月球科研站任务分析,初步实现了月球科研站任务分析过程正向化、设计要素定义全量化、设计要素之间的关联表达显性化、月球科研站工程总体单位下发的研制要求有源化。

“直流调速系统”课程的教学改革

本文针对"直流调速系统"课程知识综台性强、工程应用性强和专业性强的特点,提出"以工程设计学理论、以模型仿真促实践、以科研案例析应用"的教学改革理念。我们从教学内容、教学方法和考核方法等方面设计了相应的实施方案,注重培养学生的理论分析能力、实践动手能力和科研创新能力,有效激发了学生的学习热情,提高了教学效果。

《生物系统建模与仿真》课程教学与科研结合的探讨

论述了国内外生物系统建模与仿真的发展以及该门本科教学课程的重要性,结合建模与仿真基本知识、生物医学工程学术与行业领域传统的建模与仿真、血流循环系统的可视化建模与仿真、生物信息统计与建模分析等内容结构进行了课程设置的探讨,并通过教学经验探索教学结合科研的模式,为生物医学工程本科教学课程提供了能够引导本科学生专业科研学习的模式。指出教学和科研相结合是我国本科课程建设发展的必然趋势。

轴承腔两相流动流型特征参数及鲁棒性分析

航空发动机轴承腔的润滑设计和换热分析依赖于对轴承腔中润滑介质两相流动特性的理解,依据流型进行轴承腔油气两相介质流动研究是获取流动特性的有效途径。针对通过试验判断油气两相介质流动形式的需要,结合数值分析和试验数据,在辨识能力和试验获取等方面的考虑前提下,提出了辨识航空发动机轴承腔中均相流动与含油滴气/液分层流动两种主要油气两相流型的特征参数——体积含油率和无量纲速度,探讨了两个特征参数在较宽工况范围内保持流型辨识能力的鲁棒性。研究工作对于借助于试验判断油气两相流型,从而可以在严谨理论指导下基于流型进行航空发动机轴承腔润滑介质两相流动特性分析,实现准确高效的润滑设计和换热分析的设计路线实施是很有意义的工作。

X52长输管线在悬空状态下的安全研究

以轮库输油复线某段X52原油管道为工程背景,管道意外悬空后,将管线悬空段简化为大挠度梁,且考虑管梁的几何非线性,将埋地段看成有限长梁,考虑了土壤纵向抗力的物理非线性,利用Winkler弹性地基理论、管-土互作用双线性模型等力学理论建立悬空管道系统的大变形分析模型。通过X52管线钢拉伸试验、管道悬空模拟试验研究及有限元仿真建模,验证了有限元仿真方法的可靠性,分析计算了X52管道基于应力失效准则的安全悬空长度和基于应变失效准则的极限悬空长度,通过极值应力、应变随不同悬空长度的变化规律研究,解释了取应变作为管道失效判据的合理性。

多学科优化设计在工程机械产品开发中的应用展望

介绍了国内多学科优化设计的发展现状,阐述了多学科优化设计的基本理论,论述了我国工程机械的产品开发现状,探讨了工程机械多学科优化设计的基本框架,最后指出了多学科优化设计在工程机械领域应用的发展方向。

直升机纵向系统鲁棒滑模控制律设计

在建立系统全包线T-S模糊模型的基础上,基于系统品质要求和可测状态约束条件,采用参数鲁棒设计方法,确定反馈控制参数的可用集合,实现等效控制律,相应确定系统的滑模面参数,给出了直升机纵向控制系统的全包线滑模控制律设计结果。仿真结果显示,系统具有较强的抗外界干扰能力,动态品质满足指标要求,表明文中提出的设计方法可行且有效。

基于利用率和负载均衡的多核实时调度算法研究

针对分区调度算法在实时多处理器系统中处理器利用率不高的现象,提出一种基于利用率和负载均衡的分区调度算法BUWBPA(Based on Utilization and Workload Balance Partition Algorithm)。该算法在满足任务实时性要求的基础上,以寻求高利用率和负载均衡为目标进行任务分配,将任务分配分成两个阶段:第一个阶段以高利用率为原则,选择任务集内利用率最高的任务先分配;第二个阶段以负载均衡为原则,根据处理器数选择利用率总和等于1或接近于1的任务进行分配,并且在此阶段对于未达到充分利用的处理器,选取可能调度的零星任务,对任务进行再次重新分配,以达到负载均衡和系统最大利用率。实验证明,该算法在实现最大利用率的前提下能很好地达到负载均衡。

船舶低速机性能仿真人机交互平台开发

性能仿真在船舶低速机研发中起到了不可替代的作用,为了降低使用难度进而提高研发效率,本文采用Matlab和GT-Power联合设计和开发了船舶低速机性能仿真人机交互平台,将专业技术需求转化为功能图形界面。用户只需要通过图形界面操作即可实现仿真计算、数据分析以及后处理等。图形用户平台操作简便、界面友好,极大降低了使用难度,能够有效提高仿真计算效率,在实际工程项目中可以缩短设计周期并减少研发成本。通过对比试验值和仿真值,仿真结果的误差满足研发要求,为船用低速机仿真研究提供了新的平台。

层状弹性体系力学及其应用

层状弹性体系力学是弹性力学的一个分支。首先介绍层状弹性体系力学的发展历史。其次介绍N层弹性体系的力学分析与计算,内容包括基本假定、应力和位移分量的表达式、定解条件、根据定解条件建立求解积分常数的线性代数方程组、由线性代数方程组求解积分常数、贝塞尔函数的计算、积分计算公式、数值积分、后续的力学计算以及计算算例。最后介绍层状弹性体系力学在科学研究和工程设计中的应用。

基于补偿回滚的操作系统故障自恢复技术

操作系统故障根据传播特性可分为process-local和kernel-global 2类,分别造成进程局部数据和内核全局状态的错误。现有技术通过重启系统或故障进程实现对进程局部数据错误的恢复,但未考虑内核全局状态的不一致问题,不能保证对kernel-global类型故障的恢复效果。针对以上问题,提出了一种基于补偿回滚的故障自恢复技术。该技术通过监测内核全局方法调用,在进程局部数据被正确恢复的前提下,利用补偿操作对不一致的内核全局状态进行恢复,控制了故障的传播效应,减小了单点故障造成的影响。此外,该技术以内核模块的形式实现,不需要对目标操作系统进行修改,可便捷地实现功能扩展和移植。故障注入实验结果表明,在保证系统功能正常的前提下,该技术能对91.6%的故障进行有效恢复,且带来的系统负载较小。

基于时域Neal-Smith准则的人机控制系统设计多目标优化研究

为了获得驾驶员和飞机良好的匹配特性,使用基于人机闭环参考模型的方法将飞行品质的要求引入优化算法,进行飞行控制系统设计。首先使用CAP准则建立飞机等效系统模型。然后,基于时域Neal-Smith准则,通过多目标优化算法一次性得到在不同任务条件下的最优驾驶员模型。根据需要选择相应的驾驶员模型,并与飞机等效系统模型组成人机闭环参考模型,进行飞行控制设计多目标优化。仿真结果显示,文中的算法不仅可以整定控制器参数,根据任务需求选取最优驾驶员模型,还可以利用优化结果进行PIO易感性的分析。

基于FPGA的空时编译码器实现

基于高速多输入多输出(Multi-input Multi-output,MIMO)系统中的空时编码技术,提出了一种能够在现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上实现空时码编译码器的硬件实现方法,并给出了编译码过程中各步骤的实现过程。采用该方法设计的编译码器具有控制单元简单、模块结构规则,易于FPGA实现,可用于高速场合等特点。仿真分析表明,硬件实现的性能与理论性能接近。

一种AADL模型测试仿真引擎的设计与实现

随着嵌入式软件规模的日益庞大,任务关键系统的可信属性,如实时性、可靠性等,逐渐成为影响嵌入式系统质量和制约系统行为可信的重要因素。如何在系统设计早期及时发现系统可信属性的不足,在模型设计阶段进行体系结构调整、优化模型中软硬构件结构及属性规约,成为嵌入式软件分析方法研究的重点。为解决以上问题,提出了一种基于模型的嵌入式系统实时性测试方法,设计并实现了面向AADL模型的仿真测试引擎(AMSE)。仿真引擎基于SystemC和POSIX技术,通过任务封装、任务调度、时钟管理、中断管理和信号控制等实现模拟内核功能,可以动态执行AADL模型实例,从而对嵌入式系统的实时性开展模型测试。同时,以汽车控制系统为应用实例,基于AADL模型测试引擎AMSE进行了应用测试分析,获得了较好的测试结果。

大气SO2检测模块的光路研究

为了适应当下网格化大气监测中低体积分数的SO2气体检测需要,针对紫外荧光法模块化应用的光路关键性问题,将物远心光学系统与双平凸组合光学系统相结合,应用于SO2检测模块的激发光路和采集光路上。采用多光学系统优势互补的方法,进行了理论分析和实验验证。通过模型的建立,分析了光路系统对反应室信噪比的影响,结合ZEMAX软件仿真、蒙特卡洛法公差评价分析与整个光学系统的间接实验验证,取得了该优化光路系统应用。结果表明,其仪器线性度的相关系数的平方能够达到0.9999。该光学系统具有较强的应用价值,能够为紫外荧光法模块化光路系统设计提供理论依据与实验数据支持。

斯特林发动机热交换装置的设计与研究

热交换装置作为斯特林发动机核心部件,是热能循环的载体。它构成封闭回路,使工质在该循环系统中热胀冷缩,从而推动活塞做功。工质在循环流动过程中总量不变,以fluent软件详细模拟工质流过热交换装置循环运动状态,包括速度、压力和温度,为优化热交换装置内部结构,提高发动机性能提供理论依据。