基于FBG的液压系统中流量/压力/温度同时测量技术

针对传统液压系统检测中存在的传感器功能单一、体积较大、测量精度不高等问题,提出一种光纤光栅复合传感器.该传感器以一体化的靶片式流量传感结构为基础,融合光纤光栅压力和温度传感器,可以实现对液压系统流量、压力和温度的同时测量.在对各参数传感模型理论分析的基础上,对传感器的结构进行设计,并制作了传感器实物.利用液压综合试验系统等设备对传感器进行了性能测试和参数标定,得到其流量灵敏度为0.049L/s,压力灵敏度为28.4pm/Mpa,温度灵敏度为14.9pm/℃,验证了传感器设计的合理性.同时,传感器的温度测量功能可在流量和压力测量中作为参考,克服温度的交叉敏感效应,提高传感器的环境适应能力.

燃气-液压混合驱动的大型起竖系统内弹道设计

针对传统起竖方式起竖缓慢、装机功率大等问题,提出了一种燃气与液压方式混合驱动的起竖方案,并结合机械结构实际,建立了起竖系统的整体动力学模型;参照起竖过程目标曲线,采用线上匹配参数、线下修正弹道的方案,重点对起竖系统内弹道进行了设计:将系统微分方程嵌入遗传算法程序,龙格库塔方法在线求解,遗传算法进行实时寻优,并对解算结果作了三种方式的修正,通过对比分析,最终确定了一种药柱燃烧8s且在15s时进行动力切换的燃气-液压混合动力起竖方式。数值试验结果表明,该方式可在22.3s内实现负载起竖到位,相比于传统方式,大大缩短了起竖时间,具有理论可行性,可为实现大型装置快速、平稳起竖提供参考。

温度对矢量喷管电液伺服系统影响研究

为研究液压油温度变化对矢量喷管电液伺服机构控制特性的影响,理论推导建立其数学模型,并利用AMESim软件搭建系统物理模型进行仿真计算。采用控制变量法,分组设置不同温度下的油液黏度参数,将批处理得到的结果对比分析。研究表明:随着温度升高,系统阶跃响应加快,滞环减小,线性度改善,频带宽度也增大;与此同时,阶跃响应的调节时间和超调量均增加,使喷管振动加剧。此外温度升高引起的油液黏度降低导致伺服阀的内泄漏快速增加,其中50℃时的泄漏量已是-20℃时的3倍,泄漏量增加将降低整个系统的效能。在仿真的基础上,依托"液压伺服控制实验测试平台"开展试验验证,两者结果基本一致,证明了仿真结论的正确性。

燃气-液压混合驱动大惯量起竖系统内弹道建模与参数优化

针对传统起竖方式起竖缓慢、起竖动力源功率密度小等问题,基于燃气与液压混合驱动的起竖方案,设计了一种变截面的固体药柱。基于经典零维内弹道方程,考虑燃气气-粒两相流影响及点火药、固体装药两种燃气的共同作用,结合起竖机构的运动规律,以大惯量起竖装置为研究对象,建立了起竖系统的一体化动力学模型。参照目标起竖角度曲线,采用遗传算法对药柱结构参数进行匹配,并对燃气驱动方案进行优化,最终确定了前端直径0.1m,后端直径0.04m的变截面药柱及药柱燃烧1.5s,燃气驱动4.62s的起竖方案。正向内弹道计算结果表明,基于精细化模型的内弹道优化,可使系统在较短时间内(4.62s)以较小的过载(小于0.35g)起竖至目标角度(1.28rad)。

火箭点火压力脉冲形成机理与影响因子分析

为深入研究火箭点火瞬时压力脉冲形成机理,以火箭在地下有限空间内发射为研究对象,采用一维线性波理论分析了压力脉冲的形成机理和影响因子,并对压力脉冲幅值进行了估算。同时,采用计算流体力学方法,建立了基于三维可压缩气体Navier-Stokes方程的火箭发射燃气流场模型,详细揭示了压力脉冲在地下井内的幅值分布和演化规律。仿真结果表明,发动机燃烧室建压速率越大,井内的压力脉冲峰值越大,峰值出现的时间越早;燃气流密度越大,压力脉冲峰值越小,峰值出现的时间越晚;井筒越深,压力脉冲幅值越大。一维线性波理论分析和计算流体力学方法结果的压力脉冲峰值与试验结果比较,相对误差均不大于14.2%,表明这两种方法均能有效预示火箭点火压力脉冲幅值和分布规律。

水雾对火箭射流压力脉动抑制效果的数值研究

为研究水雾对火箭射流压力脉动的抑制效果,以火箭在地下有限空间内发射为研究对象,采用平面波跨介质传播理论分析了水雾对压力脉动的抑制机理和效果。采用计算流体力学方法,考虑水滴破碎和蒸发作用,详细揭示了射流压力脉动与水雾的作用过程,并研究了水雾参数对压力脉动抑制效果的影响规律。数值结果表明,不同水滴直径的水雾对压力脉动有2种不同的抑制机理,当水雾的水滴直径大于0.7mm时,水雾对压力脉动的抑制效率随水滴直径增大而降低;当水滴直径小于0.7mm时,抑制效率受水滴直径变化的影响可以忽略;临界直径的值是压力脉动时间特性的函数。此外,水雾的浓度越高,水雾对射流压力脉动的抑制效果越好;压力脉动抑制效果与水雾层厚度之间呈类似抛物线关系,当水雾层厚度为0.3m时,传递系数不大于0.43,水雾对射流压力脉动有最优的抑制效果。

导弹燃气弹射内弹道多目标优化设计

针对燃气弹射内弹道目标多导致传统穷举法寻优难的问题,在缩短初容段以提高车载机动性能的工况下,分析了环形隔板平滑弹底压力冲击、增大导流锥半径、减小筒底压力的流场机理,提出了第5块环形隔板和导流锥半径共同变化的结构方案;建立了基于优化拉丁超立方和六阶响应面的近似数学模型,利用多岛遗传算法和序列二次规划算法搭建了组合优化策略平台。数值结果表明,提出的结构策略能平衡4个优化目标间耦合关系,搭建的优化平台能克服穷举寻优计算量大的局限,算法组合策略能互补优点而迅速捕捉最优解;优化后,加速度峰值减小了6.6%,加速度曲线平稳性增加了79.5%,筒底压力峰值增加了16.2%,弹底热环境品质增加了6.1%。

摩擦因数对钢丝绳应力和疲劳寿命的影响分析

以6×36+WS结构钢丝绳为研究对象,在SolidWorks中建立了其三维模型,并导入ABAQUS中,通过定义接触对、设置边界条件,建立了钢丝绳有限元模型。在相同的轴向载荷下,仿真分析了不同摩擦因数对钢丝绳应力分布和疲劳寿命的影响。结果表明,钢丝绳在拉伸状态下,绳股外侧钢丝应力较大,且绳股与绳股接触处钢丝应力最大;随着摩擦因数的增大,钢丝绳应力逐渐增大,疲劳寿命逐渐减小,钢丝绳在应力最大处疲劳寿命最小。

一种摄动粒子滤波故障检测方法

粒子滤波算法在故障检测应用中面临的两个难题是退化问题和难以跟踪突变状态。针对上述问题,将随机摄动再采样方法和强跟踪滤波算法引入粒子滤波,提出了一种摄动粒子滤波故障检测方法,旨在于解决粒子滤波的退化问题并提高算法对突变状态的跟踪能力,从而提高故障检测方法对故障的检测准确度。通过强跟踪滤波更新粒子,来提高算法跟踪突变状态的能力;当出现退化现象时,采用随机摄动再采样方法,对粒子集中的最优粒子迭加一个随机摄动量,用摄动粒子替换粒子集中的退化粒子,解决退化问题。仿真结果显示该算法能及时、准确地检测系统故障。

基于参数依赖动态输出反馈鲁棒MPC的混沌系统同步

针对离散时间不确定混沌系统的同步控制问题,提出一种基于参数依赖动态输出反馈鲁棒模型预测控制算法.首先,采用主动控制策略,将具有噪声扰动的主从混沌系统同步问题转化为鲁棒稳定性问题;然后,采用参数依赖动态输出控制器和二次有界概念,在保证闭环系统鲁棒稳定性的同时,降低算法的保守性;最后,通过附加约束条件,能够显式处理混沌系统同步中的输入约束.仿真结果表明了所提出算法的有效性.

基于运动散斑的物体三维形貌测量方法

设计了一种基于近红外运动散斑的低成本双目立体视觉系统。该系统将一个低成本散斑投影器安装在一个摇摆运动机构上，向目标表面投射运动的散斑，利用空间一时间立体视觉原理，在立体匹配的时候，不同于传统的立体视觉方法（采用二维的滑动窗口进行对应点查找），它不仅利用图像像素之间的空间信息，还引入了图像的时间信息，可以采用一个三维的滑动窗口进行立体匹配。与传统的立体视觉方法相比，该方法具有更高的重建精度。此外，本文采用金字塔搜索策略、积分图像和GPU对立体匹配算法进行加速，使得立体匹配的计算速度提高了800多倍．

一种基于证据推理的装备保障资源评估方法

为解决目前多属性决策分析在处理不确定性问题上存在的不足,提出一种基于证据推理的装备保障资源评估方法,该方法通过融合多种不确定信息得到装备保障资源水平.首先,构建装备保障资源评估指标体系,根据专家知识获取指标权重;然后,基于规则的输入信息转化法,将指标数据转换到统一的置信框架下,并建立基于证据推理的评估模型.针对模型参数难以精确主观确定的困难,建立非线性优化模型,基于投影协方差矩阵自适应进化策略算法求解得到最优参数.对某单位装备保障资源实例进行评估,并通过对比分析验证所提出方法的有效性.

黏性对高压空气弹射装置内弹道性能的影响

针对高压空气弹射装置中,气体黏性流动造成的内耗散和沿程损失对内弹道性能的影响,结合高压下空气黏度公式,重点考虑低压室内的黏性流动,得到了未充分发展黏性流体在非定常状态下的能量损失计算方法。基于高压空气真实气体效应分析,建立了考虑气体摩擦的高压空气弹射内弹道数学模型,进行了数值求解。对比结果表明:气体摩擦效应对快速、瞬时过程造成的干扰量较小,对象宏观特性变化不大,低精度系统中可忽略不计。通过对结果的规律性进行探究,发现摩擦效应降低了有用功的转化率,减缓了气体膨胀速率,造成低压室压力的非均匀分布、高压室到低压室的质量流量波动和弹体初始时刻的碰撞。