电力巡检中改进YOLOv5s的缺陷检测算法研究

针对无人机进行电力巡检时关键零件的检测精度较低的问题,提出了一种基于YOLOv5s的改进型缺陷检测算法。在骨干网络中引入卷积神经网络注意力模块(CBAM),增强网络对特征图中重要信息的提取效率;将YOLOv5s中原有的PANet特征融合框架替换为双向特征金字塔网络(BiFPN),引入可学习的权重,映射不同的学习特征,增加对贡献较大特征的映射。在空间金字塔池化模块(spatial pyramid pooling,SPP)的基础上加入上下文卷积模块,提升特征的表达能力。通过构建航拍数据集进行实验验证,结果表明,改进后的算法mAP达到95.6%,准确率达到93.7%,召回率达到93.8%。为进一步验证算法在嵌入式系统的运行效果,通过缩小网络宽度进行轻量化,利用TensorRT推理引擎,优化了网络结构并加速了模型的推理。将模型加速后部署至Jetson Xavier NX平台进行测试,单帧图像平均运行时间为24.6 ms,检测准确率为90.8%,召回率为90.5%,能够在Jetson Xavier NX设备上对目标实现精准识别。改进后的模型提高了检测精度,体现了算法的有效性,满足电力巡检作业的实时检测需求。

弹道修正弹落点预报方法研究

为了根据空中飞行弹箭的一段实测弹道参数,准确预报弹道落点,并实施弹道修正,实现对目标的精确打击,在阐述弹道修正弹飞行原理的基础上,建立了扩展卡尔曼气动参数辨识弹道模型。该模型可对一段实测弹道参数进行弹道滤波,辨识出空中飞行弹丸的实际阻力和升力符合系数,并能较准确预报其后续飞行弹道。数值计算结果表明,经扩展卡尔曼弹道滤波后,能有效剔除测量弹道参数的噪声,且坐标滤波方差、阻力和升力符合系数迅速收敛；预报弹道落点的精度与飞行弹道参数的测量时间和采样时间间隔有关,考虑到实时弹道预报方法的预报弹道落点精度和解算时间等,飞行弹道参数测量时间宜取6~8 s,采样时间间隔宜在60~120 ms 范围内选取,为弹箭实现弹道修正提供了参考。

舰船运动对弹道修正弹预报弹道落点的影响分析

为对基于雷达探测系统的舰炮弹道修正弹进行快速、准确的弹道解算及精度分析,通过建立舰船运动与雷达测量参数间的关系研究了舰船运动对弹道修正弹预报弹道落点的影响。建立了舰船摇摆角、航速、航向角及其升沉等因素测量误差对雷达测量弹道参数坐标转换精度影响的数学关系。结合扩展卡尔曼滤波预报弹道模型,计算分析了舰船运动中各因素测量误差对预报弹道落点的影响。计算结果显示:在同时考虑舰船摇摆角测量误差的情况下,与仅考虑雷达测量误差的计算结果相比较,雷达测量弹道参数的坐标转换误差和预报弹道落点误差增大了约1倍;在纵向和方向上,在同时考虑舰船航速、航向角及升沉测量误差的情况下,与仅考虑雷达测量误差的计算结果相比较,雷达测量弹道参数的坐标转换误差和预报弹道落点误差分别增大了约0.5和2倍。

HTPB复合底排药损伤本构模型研究

为研究HTPB复合底排药(Composite Base Bleed Grain,CBBG)力学性能,进行了室温(28℃)下准静态单轴压缩和拉伸实验。基于对HTPB CBBG有限变形过程的非线性力学响应分析,建立了五元件黏弹-黏塑-损伤本构模型。模型预测结果表明,所建模型能够准确描述HTPB CBBG压缩和拉伸力学性能。获得的损伤演化律表明,达到屈服应变εy后,累积损伤值D和损伤因子f随应变ε近似线性增长,应变率ε降低4个量级,压应变为-0.62时、拉应变为0.24时的损伤程度分别增加了10.64倍和22.28倍,拉应力引起的材料损伤较压应力严重。结合所建模型编写了用户子程序VUMAT,利用ABAQUS/Explicit模拟了单轴拉伸实验。计算结果表明,应力应变曲线数值解与实验结果吻合良好,验证了VUMAT的正确性。

HTPB复合底排药压缩屈服应力模型研究

目前广泛应用于底排增程技术的HTPB复合底排药(composite base bleed grain,CBBG)是一种颗粒填充含能材料,战场环境中将承受冲击、温度等载荷作用.为研究HTPB CBBG冲击压缩力学性能,进行了不同温度(233~323K)和应变率(1100~7900s-1)下的分离式霍普金森压杆实验.实验结果表明,各工况下,应力应变曲线均呈现屈服-应变硬化特征,HTPB CBBG保持高韧性.提高应变率和降低温度均导致相同应变下的应力幅值上升,但温度较应变率对HTPB CBBG冲击压缩力学性能的影响更为显著.基于所研究温度范围高于HTPB CBBG玻璃化转变温度,通过将水平、垂直移位因子与温度的关系表示为WLF方程的形式,将时温等效原理引入协同模型,并计及内应力的应变率增强效应,提出了一种新的屈服应力模型.选取参考温度,利用水平、垂直移位因子-温度曲线和屈服应力主曲线拟合模型参数.模型预测值与实验数据对比结果表明:该模型可准确表征233~323K时HTPB CBBG屈服应力的双线性应变率相关性,明确了较低和较高应变率时,应变率效应分别主要由内应力和驱动力贡献.

多破片对柱壳装药冲击起爆速度阈值的数值模拟研究

为了研究实战环境中多个钨球破片对导弹战斗部(柱壳装药)的冲击起爆问题,采用AUTODYN-3D数值模拟软件,基于单破片撞击柱壳装药模型,建立多破片撞击柱壳装药的模型,开展了不同钨球个数、空间碰撞位置间隔(撞击角θ、轴向球心距l)及时间间隔对冲击起爆特性影响的数值模拟,获得了带壳B炸药的起爆速度阈值。结果表明:相同条件下,随着钨球个数的增加、空间碰撞位置间隔的减小,起爆速度阈值逐渐减小,6个钨球同时撞击的起爆速度阈值约为单个作用下的50%;双钨球作用下,柱壳装药相较于平板装药更难以起爆;双钨球间隔撞击柱壳装药时,起爆速度阈值均随着撞击时间间隔的增大而先减小后增大,最小起爆速度阈值约为同时撞击时的95%,且|θ2|<|θ1|(θ1为第1个钨球的撞击角,θ2为第2个钨球的撞击角)时更容易起爆柱壳装药。

基于电视末制导技术的舰船目标分割与匹配方法在复杂背景下的应用

针对电视末制导炮弹在复杂背景下对多目标舰船识别精度不高的问题,提出一种结合经典阈值分割和Prewitt边缘梯度算子的方法,对图像中存在的多个舰船轮廓实现清晰的分割,利用模板匹配,选用加速稳健特征(Speed-up robust features,SURF)算法检测特征点,将处理后的舰船图像与弹载图像进行匹配;针对匹配过程中的错误匹配问题,采用M估计采样一致性算法,有效提升了匹配正确率。数值仿真表明,弹上图像处理器在进行单帧图像处理时,通过与传统图像分割技术如坎尼梯度算子、高斯拉普拉斯(Laplacian-of-Gaussian,LoG)梯度算子和最大类间方差法对比,该文提出的算法可以清晰地将视场内的多只舰船进行有效分割,并显著减少了错误匹配。

采用改进粒子群算法的修正弹脉冲参数优化建模与仿真

为提高脉冲修正弹药的末段修正控制效果,对其脉冲参数的优化设计问题进行研究。针对脉冲修正弹药脉冲离散控制的特点,建立了脉冲修正弹道模型,提出了一种脉冲控制策略,以弹目落点偏差最小为第一优化目标、以消耗脉冲总冲最小为次优目标,在一定约束条件下建立了脉冲参数优化数学模型,应用改进粒子群算法对脉冲参数进行了优化。数值计算结果表明,基于改进粒子群算法的脉冲参数优化设计数学模型具有较快的收敛性,利用该优化方法获得的脉冲参数,按照设计的修正控制策略,能够获得较佳的修正控制效果。

高旋二维弹道修正弹的角运动特性

为研究高旋二维弹道修正弹舵控后的攻角与速度偏角的特性,通过在无控弹角运动基础上增加控制组件提供的控制力和力矩,建立了其角运动方程,对起始扰动作用、瞬时控制力作用、长时间控制力作用下的弹丸攻角、速度偏角规律进行了分析。数值计算结果表明:高旋二维弹道修正弹受瞬时控制力作用时,产生的平衡攻角、平均速度偏角的方向与瞬时控制力方向大致相反;在固定方位舵控力长时间作用下,平衡攻角、平均速度偏角方向与控制力方向近似成180°,相差一个小的角度;攻角运动是由舵控力产生相反方向的攻角与重力产生向右的动力平衡角合成的,该攻角运动规律将影响弹道的质心运动。研究结果为高旋二维弹道修正弹的控制策略与控制方案设计提供了理论依据与参考。

鸭式布局冲压增程制导炮弹三维流场模拟与数值分析

为研究鸭式布局冲压增程制导炮弹的流场与气动特性,根据其在冲压工作状态和被动飞行状态时对应的气动外形,应用分块网格划分方法和Realizable k-ε湍流模型对2种工作状态分别进行了三维流场模拟与数值计算分析,对不同马赫数下炮弹的流场与气动特性进行了研究。结果表明:在超声速条件下,相同攻角时阻力系数和升力系数都随马赫数增大而减小;同一工况下,与相同外形参数但不采用冲压形式的鸭式布局制导炮弹(参考弹)相比,冲压工作状态下阻力系数约大50.5%,升力系数约小35.7%,被动飞行状态下阻力系数约大42.9%,升力系数约小11.9%;被动飞行状态采用中心锥组件向前推进的形式对减小阻力是有利的。研究结果为鸭式布局冲压增程制导炮弹的气动外形设计与性能分析提供了一定的理论基础与参考。

高转速弹丸姿态解算方法研究

针对传统利用三轴磁阻传感器测量姿态角的解算方法计算量大这一问题,根据常规高转速弹丸在飞行过程中偏转角变化小这一特点,提出了一种基于偏转角的计算方法,计算结果既保证了姿态角的解算精度,又减少了计算量,表明了此解算方法的可行性。

双独立聚能装药同步形成双EFP的隔爆因素研究

为了提高弹药毁伤效能,开展双独立聚能装药同步形成双EFP的隔爆因素研究,采用AUTODYN软件分别对双独立聚能装药间距和起爆间隔两个因素进行了仿真分析和试验研究。研究发现:装药间距对隔爆效果的影响较小,随着距离的增大隔爆效果不明显;双独立聚能装药起爆的同步性对隔爆效果的影响较大,起爆间隔应控制在3μs以内,实际设计中应尽量保证同步起爆。研究结果为多独立聚能装药在装药间距设计和起爆间隔控制等方面提供依据。

带落角约束的均值聚类神经网络滑模制导律研究

为提高电视末制导炮弹对地面目标的命中精度,减小炮弹的落角误差,同时实现以期望落角命中目标,在分析带落角约束滑模制导律特点的基础上,针对RBF(Radial Basis Function)神经网络滑模制导律难以以期望落角命中目标的不足,提出了一种结合均值聚类与RBF神经网络的滑模制导律,使得神经网络在学习过程中能根据炮弹的实时飞行状态不断调整聚类中心,使中心值始终是目前飞行状态下的最优解,实现制导律的优化。对静目标与动目标算例的数值仿真表明:相比带落角约束的滑模控制,RBF神经网络滑模控制、均值聚类RBF神经网络滑模控制由于均值聚类的加入,求得的切换项增益能使炮弹以期望落角命中目标,且具有较强的鲁棒性。

数控加工过程中的零件制造技术探究

随着工业化和信息化的不断发展,数控技术得到广泛的应用,出现了许多先进制造装备,特别是在零件制造领域,越来越多的企业倾向于利用现代化数控加工设备来加工各种零件。如何利用数控加工技术提升零件制造水平,成为广大零件生产企业迫切要解决的问题。本文以孔类零件的加工为例,结合孔状零件的特点,从零件制造技术出发,综合运用数控加工技术,使零件制造工艺得到优化,加工周期缩短,零件的结构设计更加的合理。

基于气泡型非光滑表面的弹丸减阻性能研究

为了研究非光滑表面弹丸减阻的效果,利用Pro/Engineer建立几何模型,导入Gambit划分网格,基于Fluent软件,并采用S-A单方程湍流模型对弹丸飞行的气动特性进行三维数值模拟.分别对不同马赫数和攻角下非光滑表面的弹丸气动特性进行数值模拟,分析了微气泡数量和大小对非光滑表面弹体的升力、阻力影响,获得了不同工况下阻力系数和升力系数的变化规律.结果表明,气泡型非光滑表面弹丸可以在一定程度上减小飞行阻力.

基于DSP的高速旋转修正机构控制系统硬件设计

针对高速旋转修正弹,提出了一种基于DSP的控制系统硬件设计.该控制系统以TMS320F28335为主控制器,采用TMR2303型高灵敏度磁传感器来检测地磁信号.从修正控制原理和系统结构方面阐述了控制系统硬件模块的功能.转台测试及锤击实验表明,该控制系统硬件的抗过载性能好,能够完成对修正舵的姿态控制,满足了设计要求,而且具有体积小、成本和功耗低等特点.

旋翼无人机导航系统改进A^(*)搜索算法研究

为解决四旋翼无人机导航系统路径规划问题,提出了改进A^(*)搜索算法。该算法融合跳点搜索思想对地图进行剪枝操作,减少搜索空间;通过改变搜索方向判断机制、判别方向夹角与设定阈值的大小,限定搜索方向,减少搜索节点;引入碰撞检测机制,计算障碍物到无人机飞行路径的最小距离,提高其自主避障的可靠性。通过数据仿真对比改进A^(*)算法与传统A^(*)算法,验证改进A^(*)算法的可行性。搭建由T265双目相机和D435i深度相机作为视觉传感器的试验飞行平台,依据所构建出的障碍物地图进行实验验证,并对改进A^(*)算法与传统A^(*)算法路径规划结果进行对比分析。