多旋翼无人机增稳云台的优化设计

针对现有无人机增稳云台在通用性、结构稳定性等方面存在的问题,优化设计了一种能够兼容大多数无人机的多旋翼无人机增稳云台。对现有无人机增稳云台的两种典型结构进行ANSYS软件仿真分析,通过改变减振球数量、分布位置和减振板外形,来进行优化设计,得到多旋翼无人机增稳云台。在ANSYS软件中对优化设计的多旋翼无人机增稳云台进行静力学与预应力模态分析,数据表明强度、刚度符合要求,并且具有良好的动态性能。

线性自抗扰的增稳云台控制系统研究与实现

增稳云台是维持摄像头稳定并获得清晰图像的重要装置。文中提出一种LADRC线性自抗扰控制算法与FOC矢量控制算法相结合的方法,并将其应用于增稳云台系统中,提高增稳云台的控制精度、稳定性与抗干扰能力。其次,对无人系统增稳云台的硬件和软件进行设计,搭建测试实验平台。测试结果表明,所设计的控制系统运行良好,对阶跃控制命令的上升时间在0.3 s以内,在17.5 m/s的风速环境下,三轴角度的变化范围在0.15°以内,可达到预期目标。

森林防火监控云台关键部件的拓扑优化

针对森林防火监控云台通常安装在偏远的野外,质量较大导致运输不便以及安装、维护难度普遍较高的问题,对其关键部件支撑臂进行轻量化设计。首先用SoildWorks建立模型进行结构的合理简化,再用ANSYS Workbench对不同材料的支撑臂进行静力学分析。结果表明,与采用结构钢和铝合金相比,采用镁合金的支撑臂在质量上分别减少了77.07%和35.02%,同时其最大等效应力远远小于许用应力。对支撑臂进行拓扑优化,并对拓扑后的结构进行重新建模。对重建后的模型再次进行静力学分析,并进行模态验证分析,其中在保留优化区域10%时,质量由原来的4.2362 kg降低为2.7557 kg,最大等效应力降低了20.24%。优化后的支撑臂固有频率为681.09 Hz,远大于系统的特征频率,在保证稳定性的同时,达到了轻量化的目的。

月基光学天文望远镜反射镜转台的设计

为了在月球上完成天文观测任务,对月基反射镜二维跟踪转台进行了热力学分析及结构设计。采用航天轻量化法设计反射镜的二维转动机构以减少载荷重量;采用外转子机构实现垂直轴系以大大提高系统沿发射方向的一阶模态。由于水平轴系跨度较大,设计中采用了一端固定另一端游动的精密轴系,并通过合理设计深沟球轴承游隙有效解决了温度变化导致的转动机构卡死的问题,进一步提高了机构的可靠性。为了满足精度要求,系统采用蜗轮蜗杆+步进电机驱动方式,严格控制蜗轮蜗杆的加工及安装工艺。在控制中以光电开关为位置定位元件,使得转台的单轴指向精度优于60″。验证试验显示:系统发射方向的一阶谐振频率达到81Hz,它可在-25℃^+60℃温度下正常工作,其指向精度(方位及俯仰)≤60″。结果表明该转台具有精度高、力学性能好、可靠性高、重量轻等特点。

GEO星载激光通信终端二维转台伺服机构热设计

星载激光通信终端二维转台伺服机构是一种高精度指向调节机构，工作时对温度场稳定性及均匀性有较高要求，空间热环境剧烈变化是诱导其温度波动的外因。为达到在轨温度场精稳控制，提出了一种GEO星载经纬仪式激光通信终端二维转台伺服机构温控方案，通过机电热一体化结构设计选材、主动跟踪控温、散热及隔热设计等技术途径，实现了空间大尺寸的高精密二维转台伺服机构温度场稳定性与均匀性的精稳控制，并经过热试验与热分析综合验证，结果表明：工作轨道全寿命期间，伺服机构核心部件温度稳定控制在22.3～34.6℃范围内，温度场均匀性可控制在4℃以内。

微框架效应磁悬浮飞轮转子轮缘优化设计

基于由磁阻式锥形磁轴承和洛伦兹力磁轴承组成的五自由度微框架磁悬浮飞轮,对转子轮缘进行了优化设计。根据飞轮转子结构特性,提出以质量为优化目标,对轮缘质量、极转动惯量和一阶共振频率等进行理论分析和研究,确定了优化变量。应用优化设计软件iSIGHT集成有限元分析软件ANSYS,采用序列二次规划算法,以一阶共振频率、极转动惯量、最大等效应力、极惯性矩与赤道惯性矩之比等作为约束条件并考虑轮辐根数对轮缘质量的影响,对轮缘进行了优化计算,得到了相关变量的最优化结果。结果表明,其他变量最优、轮辐根数为3时,轮缘具有最小质量为2.036kg,比初始质量2.226kg减小了8.54%。提出的优化方法提高了转子设计的合理性和效率,对飞轮系统整体优化设计具有重要意义。

控制力矩陀螺框架系统的谐振抑制与精度控制

控制力矩陀螺(CMG)框架系统的速率控制精度是影响其输出力矩精度的重要因素,系统中谐波减速器提高了框架系统的动态响应能力,但其产生的机械谐振大幅降低了系统的控制精度。为抑制框架系统的谐振并满足系统的控制精度,本文建立了框架系统的动力学模型,根据系统动态性能要求选取合适的阻尼系数来设计系统主导极点,使控制器产生的零点与机械谐振对应的极点重合形成偶极子,从而抑制系统的机械谐振。仿真和实验结果显示:提出的方法有效地抑制了控制力矩陀螺框架系统的谐振,0.175rad/s恒速控制精度为0.002,0.175sin(2πt)rad/s正弦随动控制的幅值相对误差为3.28%,相位差为0.13rad。结果很好地满足了控制力矩陀螺的高精度输出力矩需求。

机载天线座万向支架的结构优化

出于现代战争的需要,雷达的轻小型化越来越重要。机载雷达对结构强度、刚度,特别是重量提出了更严格的要求,传统的设计方法难以满足越来越严格的设计目标要求。文中针对机载雷达天线座的关键部件——万向支架,利用先进的结构优化方法,以体积最小化为设计目标,单元密度为设计变量,节点位移限制为约束条件,进行结构优化,得到拓扑优化云图,重建模型并对优化分析前后的模型进行刚强度等方面的对比分析,使其结构更趋向合理化、轻量化。

金属波纹管膨胀节某些构件设计问题讨论

针对某几种膨胀节的构件设计问题提出一种设计方法 ,有些方法尚未经过实验验证只供参考 ,或引起讨论和重视。特别是万向环问题 ,与文献 [1]给出的提示附录不尽相同 ,尚待进一步研究。本文是《金属波纹管膨胀节端板设计问题讨论》和《金属波纹管膨胀节端板设计问题探讨》的继续。

基于终端毁伤的可瞄准战斗部优化设计

为对付多种不同的空中目标,实现战斗部破片的可控飞散,根据可瞄准战斗部的结构特点建立了弹体坐标系,基于引制一体化技术提出了可瞄准战斗部侧向攻击和前向拦截目标的单发杀伤概率计算模型.根据可瞄准战斗部在导弹内的装配特点,初步优化了战斗部的设计参数,在此基础上,选择不同的典型目标,采用蒙特卡洛法分别研究了可瞄准战斗部的破片初速、破片飞散角和破片有效数量等主要性能参数对导弹终端毁伤效能的影响,基于终端毁伤效能的研究对可瞄准战斗部进行了优化设计,该优化过程对可瞄准战斗部的设计具有一定的参考价值.

常平座的设计与应用

通过对国内外常平座的发展历史及现状的分析研究,结合常平座各部分的结构特征及应用要求从方案确定、材料选择、润滑、传力结构及不同结构的适用范围等方面给与了较全面的理论分析,同时结合实际经验提出了各环节在设计、应用中所遇到问题的解决措施及建议。

游戏程序设计中若干问题的探讨

游戏编程是当今程序设计的一个热点，开发过程会遇到各种各样的问题。通过限制构造函数和拷贝函数，设计一个单体全局管理类，可以避免不合适的调用。采用分块技术加栽地图，可以在时空性能上优化游戏。阐述了D3D的空间坐标变换。分析了万向节死锁问题发生的原因，并提出了解决办法。

磁悬浮微框架球形飞轮及其转子优化设计研究

为了克服现有外转子方案因螺钉连接而增加转子系统不平衡量的缺点,提出一种内转子结构磁阻力-洛伦兹力混合力构型的磁悬浮微框架球形飞轮。介绍了飞轮结构和工作原理,分析了转子系统控制模型。研究结果表明,当转子质心、球心和检测中心重合时,可消除平动悬浮对径向偏转控制的干扰,简化控制器设计。在考虑转子最大等效应力、1阶共振频率、极地与赤道转动惯量比和极转动惯量的基础上,增加转子最大变形量和质心与球心偏差两个约束变量,并筛选高灵敏度参数作为优化设计变量,以转子质量最小为优化目标,对其进行多学科优化设计。优化结果表明:在满足设计要求的前提下,转子质量由5.600 kg减小为5.389 kg,减小了3.8%;此优化设计方法提高了飞轮转子设计效率,利于系统实现高控制力矩精度。