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双余度机电作动系统动态力均衡控制方法

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1208-1218页

作者：孙晓哲吴江石林轩杨建忠中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,... 详细信息

飞机多电/全电化技术的发展使得余度机电作动系统广泛应用于飞控舵面作动系统中,但其在主动/主动工作模式下由于作动器输出不同步而造成的力纷争问题仍需解决。针对该问题,建立了系统完整的线性数学模型,分析了动态力纷争的来源和机理,研究并提出了基于速度和加速度前馈补偿控制、基于力差值反馈的PID控制联合作用的动态力均衡控制方法,并对其均衡能力及鲁棒性进行验证,结论得出所提方法不仅可以有效地减弱摩擦、间隙和指令延迟这3个因素造成的动态力纷争,还对系统中各种参数的扰动有一定的鲁棒性。

关键词：机电作动系统动态力纷争前馈补偿控制力差值反馈动态力均衡控制

仿生人字形小肋阵列对压气机叶栅角区分离的控制

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航空动力学报 2024年第3期39卷 182-193页

作者：张鹏李永宏程日新中国民航大学航空工程学院天津300300

通过数值模拟的方法探究了一种新型被动控制结构——仿生人字形小肋阵列,对压气机叶栅角区分离的控制效果及作用机理。人字形小肋阵列被布置在叶栅前缘端壁处,并探究了肋条高度和偏转角对角区分离控制效果的影响规律。研究表明:人字形... 详细信息

通过数值模拟的方法探究了一种新型被动控制结构——仿生人字形小肋阵列,对压气机叶栅角区分离的控制效果及作用机理。人字形小肋阵列被布置在叶栅前缘端壁处,并探究了肋条高度和偏转角对角区分离控制效果的影响规律。研究表明:人字形小肋阵列在叶栅整个稳定工作范围内均能有效改善角区的流动,高度仅为0.08附面层厚度且偏转角为30°的小肋阵列,最高可以使总压损失降低9.89%,静压系数提升12.27%。流场细节表明:小肋通道内的小尺度涡流可以通过积聚效应,在下游形成紧贴附面层底部的高强度大尺度涡流,相较于传统微型涡流发生器有效降低了附加损失;诱导涡增强了附面层与主流的掺混,抑制端壁附面层内低能流体的横向迁移,进而延缓了分离涡的形成,消除了端壁角区的涡环,有效改善了叶栅角区的流动。

关键词：压气机叶栅角区分离人字形小肋阵列被动控制附加损失

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低雷诺数下翼型非线性气动特性及其模型预测

航空动力学报 2024年第1期39卷 207-215页

作者：张鹏孙爽中国民航大学航空工程学院天津300300

以GA(W)-1翼型为研究对象,通过数值模拟的方法探究了雷诺数对翼型气动特性的影响规律及物理机制,结果显示:翼型在低雷诺数工况下具有突变性、迟滞性等强烈的非线性气动特性,且迟滞环的尺寸随着雷诺数的增大而逐渐减小直到最终消失,翼型... 详细信息

以GA(W)-1翼型为研究对象,通过数值模拟的方法探究了雷诺数对翼型气动特性的影响规律及物理机制,结果显示:翼型在低雷诺数工况下具有突变性、迟滞性等强烈的非线性气动特性,且迟滞环的尺寸随着雷诺数的增大而逐渐减小直到最终消失,翼型前缘分离泡的破碎及该过程的不可逆性是非线性气动特性产生的物理根源。翼型在不同雷诺数工况下的非线性气动特性与尖点突变模型在空间拓扑上具有相似性,于是基于拓扑不变原理,通过发展高精度的拓扑映射方法,构建了尖点突变模型的平衡曲面与翼型非线性气动特性之间的拓扑映射关系,从而利用尖点突变模型的平衡曲面去预测低雷诺数下翼型的非线性气动特性,模型预测误差在5%以内。

关键词：翼型低雷诺数非线性气动特性尖点突变模型预测模型

铝合金三角形波纹夹芯板抗平头弹冲击的损伤特性研究

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振动与冲击 2024年第3期43卷 179-188页

作者：任光辉赵鑫邓云飞杨笑岳中国民航大学国资处天津300300 中国民航大学航空工程学院天津300300

为研究铝合金三角形波纹夹芯板受到平头弹冲击后的损伤形式与抗冲击性能,利用一级气炮对铝合金三角形波纹夹芯板的两种冲击位置进行冲击试验。根据试验数据,对比分析三角形波纹夹芯板及等面密度单层板的弹道极限速度与耗能,并结合有限... 详细信息

为研究铝合金三角形波纹夹芯板受到平头弹冲击后的损伤形式与抗冲击性能,利用一级气炮对铝合金三角形波纹夹芯板的两种冲击位置进行冲击试验。根据试验数据,对比分析三角形波纹夹芯板及等面密度单层板的弹道极限速度与耗能,并结合有限元仿真分析夹芯板的动态损伤过程、动态载荷响应及损伤机理。研究结果表明,三角形波纹夹芯板损伤形式为剪切破坏、撕裂破坏与弯曲变形。波纹板的抗冲击性能低于等面密度的单层板,并且波纹板节点位置的抗冲击性能高于基座位置。当弹体冲击速度较低时,波纹板的耗能低于单层板,随着冲击速度增加,波纹板节点位置的耗能高于单层板,基座位置的耗能与单层板相近。此外,波纹板的动态载荷响应与失效机理均受到冲击位置与弹体冲击速度的影响。

关键词：波纹夹芯板失效模式弹道极限速度冲击

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基于马尔可夫决策的四轴飞行器自动着陆方法

航空学报 2024年第15期45卷 294-310页

作者：顾兆军赵欢王家亮聂留阳中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

针对仅使用民用GPS引导四轴飞行器自动着陆时偏差较大的问题,基于马尔可夫决策设计了一种能够有效提升自动着陆精度的引导方法。首先,设计一种基于改进人工势场算法的对准方法,使用AprilTag3识别算法快速识别着陆标签,对标签中心划定势... 详细信息

针对仅使用民用GPS引导四轴飞行器自动着陆时偏差较大的问题,基于马尔可夫决策设计了一种能够有效提升自动着陆精度的引导方法。首先,设计一种基于改进人工势场算法的对准方法,使用AprilTag3识别算法快速识别着陆标签,对标签中心划定势场,使飞行器可在力学牵引下进行偏航对准和云台俯仰对准;其次,将飞行器的着陆过程建立为马尔可夫决策模型,设置动作集、状态集与奖励集之间的状态转移关系,防止飞行器偏离预期状态;最后,结合飞行器自动着陆的问题环境,在传统马尔可夫决策模型的基础上增加信息集,利用飞行信息辅助转移关系的判定,提高状态与动作的决策准确性。通过安娜飞(ANAFI)四轴飞行器平台进行实际飞行验证,实验结果表明,基于马尔可夫决策模型的自动着陆引导方法能够有效抑制飞行器在着陆过程中的过度动作和误判断,着陆误差由米级缩小至约10 cm,满足四轴飞行器自动着陆的精度要求。

关键词：马尔可夫决策过程自动着陆数据融合人工势场四轴飞行器

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利用冗余扩展余弦字典的复杂动载荷识别研究

振动工程学报 2024年第3期37卷 512-521页

作者：何文博许步锋冯振宇石张昊解江王伟中国民航大学安全科学与工程学院民航航空器适航审定技术重点实验室天津300300

针对真实测量噪声影响下复杂动载荷识别精度低的问题,提出了一种基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法。根据系统响应与外部动载荷的卷积关系,建立用于载荷识别的离散系统控制方程;选择与动载荷相适应的离散余弦基函数进行... 详细信息

针对真实测量噪声影响下复杂动载荷识别精度低的问题,提出了一种基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法。根据系统响应与外部动载荷的卷积关系,建立用于载荷识别的离散系统控制方程;选择与动载荷相适应的离散余弦基函数进行时延扩展,构造了扩展余弦字典与Db10小波字典相级联的冗余扩展字典,对复杂载荷进行稀疏表示;使用L1范数正则化方法求解稀疏表示系数,基于改进L曲线准则获取最优正则化参数,通过在GARTEUR飞机模型上试验得到的响应数据,实现不同噪声水平下对拍频载荷与连续冲击载荷时间历程的识别。试验研究结果表明:本文提出的冗余扩展余弦字典对拍频载荷与连续冲击载荷的表示稀疏性高,基于冗余扩展余弦字典的L1范数正则化载荷识别方法的识别精度高、抗噪性能好。

关键词：载荷识别冗余字典 L1范数正则化方法稀疏表示

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超声速发动机LTO污染物排放特性预测分析

航空动力学报 2024年第8期39卷 1-12页

作者：杨晓军何虹霖中国民航大学航空工程学院天津300300

为合理地分析超声速发动机在起降着陆(landing and take-off,LTO)循环中的污染物排放特性,构建了基于CFM56-7B27核心机的超声速发动机模型。通过建立排放计算模型计算了LTO污染物排放指数(emission index,EI),并分析了其排放特性;研究... 详细信息

为合理地分析超声速发动机在起降着陆(landing and take-off,LTO)循环中的污染物排放特性,构建了基于CFM56-7B27核心机的超声速发动机模型。通过建立排放计算模型计算了LTO污染物排放指数(emission index,EI),并分析了其排放特性;研究爬升和慢车阶段污染物排放特性对LTO超声速模式标准设定的影响,进而确定更具代表性的LTO超声速模式标准。分析结果表明:不同LTO阶段的推力设置(thrust setting,TS)和模式时间(time in mode,TIM)对污染物排放特性的影响存在差异性;在LTO标准研究方面,60%额定推力、2 min模式时间的爬升点氮氧化物的排放质量/额定推力更接近于超声速爬升轨迹,慢车点TS在不低于10%额定推力时更能满足污染物(一氧化碳、未燃烧碳氢)排放特性所限制的燃烧效率要求,因此以60%额定推力、2 min模式时间作为LTO超声速模式爬升点标准、以TS不低于10%额定推力作为LTO超声速模式慢车点标准更为合理。

关键词：超声速发动机起降着陆(LTO)循环标准污染物排放特性 p_(3)-T_(3)方法预测

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深度指导的无监督领域自适应语义分割

计算机辅助设计与图形学学报 2024年第1期36卷 133-141页

作者：卢加文史金龙诸皓伟孙蕴瀚成志刚江苏科技大学计算机学院镇江2120002 南京大学计算机软件新技术国家重点实验室南京210046 浙江大学软件学院杭州310058

为了提高语义分割精度,解决模型在不同数据域上泛化性差的问题,提出基于深度信息的无监督领域自适应语义分割方法.首先,深度感知自适应框架通过捕捉深度信息和语义信息的内在联系,减小不同域之间的差异;然后,设计了一个轻量级深度估计... 详细信息

为了提高语义分割精度,解决模型在不同数据域上泛化性差的问题,提出基于深度信息的无监督领域自适应语义分割方法.首先,深度感知自适应框架通过捕捉深度信息和语义信息的内在联系,减小不同域之间的差异;然后,设计了一个轻量级深度估计网络来提供深度信息,通过跨任务交互策略融合深度和语义信息,并在深度感知空间对齐源域和目标域的分布差距;最后,提出基于深度信息的域内自适应策略弥合目标域内部的分布差异,将目标域分为子源域和子目标域,并缩小子源域和子目标域分布差距.实验结果表明,所提方法在SYNTHIA-2-Cityscapes和SYNTHIA-2-Mapillary跨域任务上的平均交并比分别为46.7%和73.3%,与同类方法相比,该方法在语义分割和深度估计精度上均有显著提升.

关键词：无监督领域自适应语义分割多任务学习深度估计

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面向多维时间序列异常检测的时空图卷积网络

西安电子科技大学学报 2024年第3期51卷 170-181页

作者：王静何苗苗丁建立李永华中国民航大学安全科学与工程学院天津300300 中国民航大学信息安全测评中心天津300300 中国民航大学计算机科学与技术学院天津300300

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入... 详细信息

针对现有多维时间序列异常检测模型对局部和全局时空依赖性捕获能力不足的问题,提出一种基于时空图卷积网络的多维时间序列异常检测模型。首先,在时间维度上利用扩张因果卷积和多头自注意力机制,分别捕获短期和长期时间依赖性,并且引入通道注意力来学习不同通道的重要性权重;其次,在空间维度上利用静态图学习层根据节点嵌入构建静态图邻接矩阵,旨在捕获多维时间序列数据的全局空间依赖性,同时利用动态图学习层构建一系列演化的图邻接矩阵,旨在建模局部动态的空间依赖性;最后,联合优化重构模型和预测模型,通过重构误差和预测误差计算异常分数,然后比较阈值和异常分数的关系,进而检测异常。在MSL、SMAP和SWaT三个公开数据集上的实验结果表明,该模型在异常检测性能指标F1分数方面优于OmniAnomaly、MTAD-GAT和GDN等相关的基线模型。

关键词：图卷积网络时空依赖多维时间序列异常检测