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2.4m跨声速风洞流场预测自抗扰控制

航空学报 2019年第11期40卷 120-128页

作者：刘为杰何帆凌忠伟中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

针对2.4m跨声速风洞总压和马赫数控制具有强耦合、时滞、系统参数摄动和外界干扰不确定性等特点,设计了预测自抗扰控制。采用自抗扰控制(ADRC),将总压和马赫数两个通道之间的耦合、流场建模误差、系统的参数摄动和外界干扰等视为总干扰... 详细信息

针对2.4m跨声速风洞总压和马赫数控制具有强耦合、时滞、系统参数摄动和外界干扰不确定性等特点,设计了预测自抗扰控制。采用自抗扰控制(ADRC),将总压和马赫数两个通道之间的耦合、流场建模误差、系统的参数摄动和外界干扰等视为总干扰,通过扩张状态观测器(ESO)将总干扰估算出来并进行前馈补偿,一方面可以实现总压和马赫数的解耦控制,另一方面提高了流场的抗干扰能力。同时使用Smith预估器得到系统无时延输出并将其反馈至扩张状态观测器,加快其收敛速度,从而提高控制系统的性能。仿真结果表明,该控制器能够很好地实现总压和马赫数的解耦,并且具有良好的动态特性、抗干扰能力和鲁棒性。

关键词：风洞总压马赫数自抗扰控制 Smith预估器解耦控制

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北斗卫星导航系统接收机测量误差建模及估计

红外与激光工程 2015年第B12期43卷 137-142页

作者：多丽娅张丽杰内蒙古工业大学电力学院内蒙古呼和浩特010051

减小北斗卫星导航系统接收机的测量误差是提高其性能的主要措施之一。采用时间序列分析法对北斗卫星导航系统接收机模块UM220的测量误差进行建模,并依据模型对测量误差进行卡尔曼滤波。实验结果表明,北斗卫星导航系统接收机的测量误差... 详细信息

减小北斗卫星导航系统接收机的测量误差是提高其性能的主要措施之一。采用时间序列分析法对北斗卫星导航系统接收机模块UM220的测量误差进行建模,并依据模型对测量误差进行卡尔曼滤波。实验结果表明,北斗卫星导航系统接收机的测量误差可采用ARMA(2,2)或ARMA(1,1)模型;卡尔曼滤波后,静态测量误差标准差至少减小了28.86%,动态测量误差标准差至少减小了48.63%。

关键词：北斗卫星导航系统误差建模 ARMA 卡尔曼滤波

暂态稳定视角下的强关联输电断面及其识别方法

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电力系统自动化 2019年第5期43卷 75-82页

作者：方勇杰崔晓丹南瑞集团(国网电力科学研究院)有限公司江苏省南京市211106 中国电力科学研究院有限公司北京市100192 智能电网保护和运行控制国家重点实验室江苏省南京市211106

多个交流输电断面暂态稳定极限功率相互耦合,给电网安全稳定运行控制带来了极大挑战。文中深入挖掘受扰系统中暂态响应轨迹特征与稳定模式的对应关系,提出了暂态稳定视角下关键输电断面及关联断面的概念,并将关联输电断面分为模式共存... 详细信息

多个交流输电断面暂态稳定极限功率相互耦合,给电网安全稳定运行控制带来了极大挑战。文中深入挖掘受扰系统中暂态响应轨迹特征与稳定模式的对应关系,提出了暂态稳定视角下关键输电断面及关联断面的概念,并将关联输电断面分为模式共存机理决定的关联断面和模式演化机理决定的关联断面两类。提出了基于电网电气量变化来反映系统稳定模式的支路同步力系数指标,并结合该指标、图论和暂态稳定模式识别方法,提出了关键断面及关联断面识别的实用算法,有利于克服人工经验方法中因机理分析不足而可能导致的识别不准和效率低下的缺陷,为基于输电断面准确识别的稳定分析或运行监控提供了基础。基于IEEE 10机39节点系统的算例阐明了所提方法的原理及有效性。

关键词：暂态稳定输电断面关联断面模式共存模式演化极限功率耦合

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煤样三轴卸荷破坏的能量演化特征试验分析

采矿与安全工程学报 2018年第6期35卷 1208-1216页

作者：杨永杰马德鹏山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地山东青岛266590 山东农业大学水利土木工程学院山东泰安271018

煤样变形破坏方式与其能量转化密不可分,为探求煤样破坏过程中能量的演化规律,对其进行了不同试验路径的加、卸荷试验。试验结果表明:不同试验路径下,煤样在峰值应力前以能量的存储及耗散为主,在峰值应力后以能量的释放及耗散为主;能量... 详细信息

煤样变形破坏方式与其能量转化密不可分,为探求煤样破坏过程中能量的演化规律,对其进行了不同试验路径的加、卸荷试验。试验结果表明:不同试验路径下,煤样在峰值应力前以能量的存储及耗散为主,在峰值应力后以能量的释放及耗散为主;能量耗散使得其内部裂隙扩展,造成煤样损伤劣化,承载能力下降,能量释放使其发生破裂失稳;三轴卸围压试验中,卸荷初始围压越高,煤样存储的弹性能越多,破裂时释放的能量也越多,使得高围压下煤样破坏更为剧烈。因此,高应力煤岩体在开挖卸荷时,极易引起大量的弹性能急剧释放,导致冲击地压、岩爆等灾害发生。此外,在三轴卸围压试验中,由于围压的卸荷效应,煤样临近破裂时损伤曲线的突变程度与常规三轴压缩相比更加明显,也可以看出卸荷破坏相比加荷破坏更具突发性。

关键词：煤样卸围压能量损伤三轴压缩

番茄辣椒微型根系形态原位采集系统设计与实现

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农业工程学报 2018年第22期34卷 12-18页

作者：鲁伟汪小旵王凤杰南京农业大学工学院南京210031 江苏省现代设施农业技术与装备工程实验室南京210031

为实时获取浅根系作物的根系生长形态,设计了一种可用于多点测量的微型根系形态实时原位采集系统。系统主要由微型摄像头和光学放大元件等组成(体积1.5cm3),采集的图像通过无线模块发送至终端。采用基于区域生长的根系图像分析方法,以... 详细信息

为实时获取浅根系作物的根系生长形态,设计了一种可用于多点测量的微型根系形态实时原位采集系统。系统主要由微型摄像头和光学放大元件等组成(体积1.5cm3),采集的图像通过无线模块发送至终端。采用基于区域生长的根系图像分析方法,以腐蚀图像为出发点,膨胀图像为终止点,结合相似性准则进行区域生长、区域标记和区域保留,来滤除土壤孔隙和杂质等对图像产生的干扰,从而提取根系轮廓,并通过图像形态学计算得到根长密度、根系平均直径等形态参数。以此系统采集樱桃番茄、辣椒根系形态参数,试验结果表明,根系长度测定值的绝对误差不超过1.5 mm,相对误差不超过5.3%;根系平均直径绝对误差不超过0.09 mm,相对误差不超过6.7%。与土壤采样法测定值相比,在0～10、>10～20、>20～30和>30～40 cm 4个土壤层内2种测定方法根系平均直径决定系数R2>0.87(P0.81(P<0.01)。证明本文设计的微型根系形态实时原位采集系统具有较高的准确性,可用于浅根系作物形态的多点观测。

关键词：形态算法测量根系形态微型根系形态采集系统多点采集实时获取区域生长算法

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内阻尼对柔性连接转子系统稳定性的影响

原子能科学技术 2020年第4期54卷 731-738页

作者：白宇杰高剑波核工业理化工程研究院天津300180

工作在高速柔轴下的柔性连接转子容易发生转子动力学失稳,柔性连接处内阻尼是引起失稳的主要因素。采用Kelvin-Voigt黏弹性理论建立转子柔性连接的复刚度内阻尼模型,通过Kelvin-Voigt黏弹性理论损耗因子与转子模态测试得到复刚度模型中... 详细信息

工作在高速柔轴下的柔性连接转子容易发生转子动力学失稳,柔性连接处内阻尼是引起失稳的主要因素。采用Kelvin-Voigt黏弹性理论建立转子柔性连接的复刚度内阻尼模型,通过Kelvin-Voigt黏弹性理论损耗因子与转子模态测试得到复刚度模型中代表内阻尼的虚部系数,应用拉格朗日方法建立柔性连接转子系统的动力学方程。结合试验结果验证了模型的合理性,研究了连接处内阻尼和减振器动力学参数对转子系统稳定性的影响。结果表明,增大柔性连接处内阻尼会极大降低转子系统的稳定性,增大减振器中的刚度系数和减小折合质量可有效提高稳定性,系统的稳定性需从连接处和减振器两方面协调设计。

关键词：内阻尼柔性连接转子转子动力学稳定性

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柔性二级差动式微位移放大机构优化设计

机械工程学报 2019年第21期55卷 21-28页

作者：李佳杰陈贵敏西安电子科技大学机电工程学院西安710071 西安交通大学机器人与智能系统研究所西安710049

微位移放大机构常常用来扩大压电陶瓷致动器的行程范围。鉴于差动式微位移放大机构具有"小结构大倍数"的特点,设计了一种新型二级差动式杠杆微位移放大机构。应用矩阵表示法对其进行了运动静力学分析,在此基础之上,以柔性铰链的分布位... 详细信息

微位移放大机构常常用来扩大压电陶瓷致动器的行程范围。鉴于差动式微位移放大机构具有"小结构大倍数"的特点,设计了一种新型二级差动式杠杆微位移放大机构。应用矩阵表示法对其进行了运动静力学分析,在此基础之上,以柔性铰链的分布位置及其几何特征参数为优化变量,并以提高位移放大比和减小最大应力为目标函数建立一种双目标优化模型。机构经过优化设计后位移放大倍数高达48倍,并对其进行有限元仿真分析,计算结果为44倍,理论模型与有限元模型的误差小于10%。结果表明:提出的优化模型具有准确性和高效性,同样可适用于其他柔性铰链机构的优化设计。

关键词：位移放大机构柔性铰链矩阵表示运动静力学优化设计

大采高工作面采场围岩结构力学分析及其工程应用

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采矿与安全工程学报 2022年第5期39卷 911-920页

作者：倪先杰李迎富安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室安徽淮南232001 中煤新集能源股份有限公司板集矿安徽淮南232000

综合考虑顶底板岩层破断以及硬岩层与软岩层的耦合作用,构建采场围岩“椭圆应力拱”结构力学模型,研究“椭圆应力拱”周边切向应力与轴长、轴比、极角等参数之间的关系,分析“椭圆应力拱”、悬臂梁、铰接岩梁三者之间相互作用机制。研... 详细信息

综合考虑顶底板岩层破断以及硬岩层与软岩层的耦合作用,构建采场围岩“椭圆应力拱”结构力学模型,研究“椭圆应力拱”周边切向应力与轴长、轴比、极角等参数之间的关系,分析“椭圆应力拱”、悬臂梁、铰接岩梁三者之间相互作用机制。研究认为:“椭圆应力拱”承载了采场围岩大部分载荷,前、后拱脚随工作面开采向前移动;采场围岩重新分布应力,在拱顶和拱底附近区域,形成拉应力,使岩层产生“主动破断”,并挤压其运动方向上的岩层;在远离拱顶和拱底区域,形成压应力,夹持尚未破断的岩层。在岩层自重载荷、“主动破断”岩层的挤压载荷,以及应力拱周边压应力的夹持作用下,岩层沿拱迹线“被动破断”;“椭圆应力拱”内尚未破断的硬岩层形成“悬臂梁”,硬岩层破断后形成“铰接岩梁”,软岩层破断后以载荷的形式作用于其下部的岩层上,工作面支架和煤壁承受了顶、底板“悬臂梁”或“铰接岩梁”传递来的岩层载荷,“悬臂梁”的被动破断及“铰接岩梁”失稳直接影响到工作面支架及煤壁的稳定性。基于此,编程计算工作面开采过程中“椭圆应力拱”的轴长、圆心坐标、拱脚位置等位置参数,确定大采高工作面顶、底板岩层裂隙发育深度,为大采高工作面防突水提供一些理论参考。

关键词：采场围岩结构岩层移动硬岩层悬臂梁铰接岩梁裂隙发育深度

动态威胁环境下单无人机测向定位航迹优化算法

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国防科技大学学报 2021年第5期43卷 137-143页

作者：陈方正郝绍杰中国电子科技集团公司第四十一研究所山东青岛266555

为解决单架无人机在动态战场环境下的测向定位问题,提出了一种基于动态窗口法的单机测向定位航迹优化算法。以最大化Fisher信息矩阵行列式为测向定位评价准则,在由动态探测雷达和静/动障碍构成的动态战场环境中,基于动态窗口法思想,将... 详细信息

为解决单架无人机在动态战场环境下的测向定位问题,提出了一种基于动态窗口法的单机测向定位航迹优化算法。以最大化Fisher信息矩阵行列式为测向定位评价准则,在由动态探测雷达和静/动障碍构成的动态战场环境中,基于动态窗口法思想,将测向定位航迹优化评价准则由传统的单步最优原则扩展到对多步预测航迹的评价,同时考虑雷达探测和静/动障碍环境对预测航迹的影响,通过滚动时域方法控制无人机最优航向。仿真结果表明,所提方法能够使无人机在有效逃避雷达探测威胁以及规避环境中静/动障碍的条件下保证对目标的高精度测向定位,为解决动态战场环境下的单架无人机测向定位问题提供了新思路。

关键词：动态窗口法测向定位航迹优化扩展卡尔曼滤波 Fisher信息矩阵