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基于随机子空间识别的模态参数不确定性量化方法

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振动与冲击 2024年第8期43卷 272-279页

作者：罗杰康杰孙嘉宝曾舒洪南京航空航天大学航天学院南京211106

基于协方差驱动随机子空间识别(covariance-driven stochastic subspace identification,SSI-COV)方法的模态参数识别具有强鲁棒性、高精度的优势,在结构工作模态分析中应用广泛。为保证模态参数识别的准确性,新近提出的基于随机子空间(... 详细信息

基于协方差驱动随机子空间识别(covariance-driven stochastic subspace identification,SSI-COV)方法的模态参数识别具有强鲁棒性、高精度的优势,在结构工作模态分析中应用广泛。为保证模态参数识别的准确性,新近提出的基于随机子空间(stochastic subspace identification,SSI)的模态参数不确定性量化方法,可有效估计模态参数的方差,但由于其计算各中间变量时,需显式表示出Jacobian矩阵,导致矩阵运算维度高、计算效率低。为此,提出一种基于SSI-COV的模态参数不确定度高效计算方法。首先,计算振动响应相关函数的方差,通过奇异值分解(singular value decomposition,SVD),选取合适的奇异值截断阶数,由每阶奇异向量组装出多组Hankel矩阵的扰动。其次,根据一阶矩阵摄动理论,隐式计算SSI-COV算法各中间变量的一阶扰动,最终,由多组模态参数的扰动叠加计算出方差。最后,以桁架结构模型为例,采用所提方法辨识结构模态参数并计算模态参数方差,分析了Hankel矩阵维度及相关函数奇异值截断阶数对辨识结果的影响,结果表明计算得到的模态参数方差与蒙特卡洛仿真(Monte Carlo simulation,MCS)结果非常接近,且模态参数不确定度可作为剔除虚假模态的有效依据。

关键词：模态分析随机子空间法不确定度量化非白激励

基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统

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航空动力学报 2024年第3期39卷 244-256页

作者：卜飞飞史建宇李朋刘皓喆赵云刘哲恺黄文新秦海鸿南京航空航天大学自动化学院南京211106 中国人民解放军94672部队南京211500 上海理工大学机械工程学院上海200093

为了满足飞机多电化对于航空发电系统提出的高功率密度、高品质供电以及交直流混合供电的要求,对比分析了多种交直流集成发电方案,并分析了其优势与不足,提出了一种基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统。该系统充分利用了双... 详细信息

为了满足飞机多电化对于航空发电系统提出的高功率密度、高品质供电以及交直流混合供电的要求,对比分析了多种交直流集成发电方案,并分析了其优势与不足,提出了一种基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统。该系统充分利用了双绕组感应发电机定子有两套三相绕组的特点,能够很好的实现交直流集成发电。在进行发电机初步设计后,基于多目标优化算法,以效率和功率密度为目标对双绕组感应发电机进行优化设计,采用交直流集成发电自抗扰控制策略,以提高该系统动态性能与负载适应性。最后研制了一台60 kW(交流24 kW,直流36 W)的双绕组感应发电机原理样机,实验结果显示,该交直流集成发电系统在交流侧突增、突卸负载时,电压突变在±10 V以内,恢复时间不超过25 ms,在直流侧突增、突卸负载时,电压波动在±30 V以内,恢复时间不超过45 ms,具有良好的动态性能和稳态性能,能够实现发电系统的高品质交直流集成发电。研究成果表明,基于双绕组感应发电机的航空交直流集成发电系统有望为我国多电飞机发电系统提供一种有竞争力的可选方案。

关键词：多电飞机交直流集成发电系统双绕组感应发电机多目标优化自抗扰控制

空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统高性能控制关键技术

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航空学报 2024年

作者：卜飞飞董兆鹏张得礼黄文新徐振缘孙鹏宇南京航空航天大学自动化学院南京航空航天大学机电学院

为满足航天伺服系统高性能控制需求，针对空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统存在的电流环延迟问题，提出了一种基于无差拍控制的电流环延迟补偿策略，设计延迟补偿环节抑制电流环中存在的延迟，同时设计误差校正器提高电流采样精度，保证... 详细信息

为满足航天伺服系统高性能控制需求，针对空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统存在的电流环延迟问题，提出了一种基于无差拍控制的电流环延迟补偿策略，设计延迟补偿环节抑制电流环中存在的延迟，同时设计误差校正器提高电流采样精度，保证电流预测的准确性。在应对系统外部复杂扰动的挑战上，提出了一种扰动观测结合转子位置追踪的扰动抑制策略，设计了基于内模控制思想的新型外环控制器，并将微分结构引入观测器中实现无滞后扰动观测。对于柔性系绳易产生张力冲击的问题，提出了一种基于参数自适应调节器的防冲击张力控制策略，通过对张力调节器参数的动态调整实现张力的快速准确调节。最后，成功研制了空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统实验平台，并进行了相关实验验证。实验结果显示，提出的控制策略有效消除了电流环中的延迟，提升了电流环的动态和稳态性能；同时，能够对外部扰动进行精确估计与实时补偿，提高了整个伺服系统的抗扰性能；此外，成功实现了对柔性系绳张力的精确控制，防止了张力冲击现象，从而实现了空间柔性系绳用永磁直驱伺服系统的高性能控制。

关键词：永磁伺服柔性系绳直驱技术张力控制扰动抑制电流控制

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基于航迹预测的无人机短时航迹偏离检测方法

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2696-2708页

作者：钟罡周蒋颖杜森张洪海刘皞南京航空航天大学民航学院江苏南京211106

保障无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)飞行安全已经成为推动无人驾驶航空创新应用与规模发展的关键问题。针对UAV在低空结构化航路网络运行过程中由航迹偏离导致的安全隐患,提出一种异常航迹检测方法(abnormal trajectory detection... 详细信息

保障无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)飞行安全已经成为推动无人驾驶航空创新应用与规模发展的关键问题。针对UAV在低空结构化航路网络运行过程中由航迹偏离导致的安全隐患,提出一种异常航迹检测方法(abnormal trajectory detection method,ATDM)。首先,建立航迹数据预处理和重构模型,构筑包含位置、速度、航向等多维属性的航迹数据。其次,以具有多维属性的航迹数据为输入,采用双向长短时记忆网络算法构建UAV短期航迹预测模型。最后,基于历史航迹点和预测航迹点间的多维度局部异常因子,将航迹偏离检测转化为航迹点密度分类问题,建立UAV航迹偏离检测方法,实现短时范围内航迹偏离状态的动态监测。结果表明,ATDM在短的预测时间范围内具有较好的精度优势和实时性。

关键词：航迹异常检测航迹预测航迹偏离无人机

基于PathSim的MOOCs知识概念推荐模型

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计算机科学与探索 2024年第8期18卷 2049-2064页

作者：祝义居程程郝国生江苏师范大学计算机科学与技术学院江苏徐州221116 江苏省教育信息化工程技术研究中心江苏徐州221116 高安全系统的软件开发与验证技术工业和信息化部重点实验室(南京航空航天大学) 南京211106

大规模开放在线课程提供大规模开放式在线学习平台,为推进现代教育发挥关键作用。然而,减少用户学习盲区和改善用户体验方面的研究仍具有挑战性:交互数据稀疏;难以扩展到大型推荐任务上;用户需求不单由用户喜好决定,还受到不同教师、课... 详细信息

大规模开放在线课程提供大规模开放式在线学习平台,为推进现代教育发挥关键作用。然而,减少用户学习盲区和改善用户体验方面的研究仍具有挑战性:交互数据稀疏;难以扩展到大型推荐任务上;用户需求不单由用户喜好决定,还受到不同教师、课程影响;以统一的方式对课程学习事件中不同类型实体及关系进行建模并不妥靠。基于此,引入相关性度量,依据全图结构信息计算各边权重,提出采用相关性度量算法PathSim进行邻域采样的知识概念推荐模型PathSimSage。各实体间相关性得分可在本地离线计算,将神经网络与传播过程分离,保证神经网络的堆叠层数和传播过程的独立性,大幅减少模型所需训练时间。在公开的MoocCube数据集上进行了综合实验,PathSimSage降低了不相关的信息甚至噪声的影响,解决随机游走采样所引发的高度节点偏差问题,并在一定程度上缓解了过平滑效应。

关键词：大规模开放在线课程图神经网络个性化课程推荐图卷积基于元路径的子图相似性度量

考虑释放时间和装箱约束的航空复材热压成型单机批调度

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工业工程与管理 2024年

作者：周楠谢乃明郑绍祥南京航空航天大学经济与管理学院

热压成型作为航空复合材料制造的瓶颈工序，其排产效率优化问题是复合材料数字化车间建设面临的痛点。针对热压成型排产中的工件组批调度问题，提出了一种考虑释放时间和二维装箱约束的批调度方法。首先，基于以索引工件标识批次的思路... 详细信息

热压成型作为航空复合材料制造的瓶颈工序，其排产效率优化问题是复合材料数字化车间建设面临的痛点。针对热压成型排产中的工件组批调度问题，提出了一种考虑释放时间和二维装箱约束的批调度方法。首先，基于以索引工件标识批次的思路，构建了以最小化最大延迟时间为目标的改进混合整数规划模型。其次，通过定义批次中的关键工件，设计了一种嵌入Key-job邻域搜索策略的遗传算法。最后，通过不同策略算例仿真，验证了所构建模型和算法的有效性。实验结果表明，所提出的方法能够有效解决航空复合材料热压成型制造中的组批调度问题，为复合材料数字化车间中的热压成型排产提供决策支持。

关键词：航空复合材料热压成型批调度二维装箱约束释放时间遗传算法

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高超声速飞机翼面布局与任务轨迹一体化设计

北京航空航天大学学报 2024年

作者：叶一樵沈海东刘燕斌高泽鹏孔祥陈金宝南京航空航天大学航天学院

针对传统多学科优化设计模型复杂导致计算量大、收敛困难等问题，以高超声速飞机为研究对象，提出了一种基于贝叶斯优化理论的飞行器翼面布局与任务轨迹一体化设计优化方法。构建了包含翼面特征参数的气动特性代理模型，在此基础上以高... 详细信息

针对传统多学科优化设计模型复杂导致计算量大、收敛困难等问题，以高超声速飞机为研究对象，提出了一种基于贝叶斯优化理论的飞行器翼面布局与任务轨迹一体化设计优化方法。构建了包含翼面特征参数的气动特性代理模型，在此基础上以高超声速飞机机翼特征参数为输入，以hp自适应伪谱法求解得到的最优飞行轨迹燃油消耗量为输出，基于贝叶斯优化方法构建了翼面布局—轨迹一体化迭代设计流程，通过期望提升函数策略更新样本点参数，实现了面向特定飞行任务的高超声速飞机翼面布局与任务一体化优化设计。仿真结果表明：所提方法能够在满足优化结果收敛精度的前提下，显著提升迭代设计效率，具有较强的工程应用价值。

关键词：高超声速飞机一体化设计轨迹优化代理模型贝叶斯优化

面向智能制造车间的物料拣选“订单分批-路径规划”两阶段联合调度方法

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工业工程与管理 2024年第4期29卷 31-41页

作者：刁存艺谢乃明王玉全南京航空航天大学经济与管理学院江苏南京211106

“智改数转”背景下,物料拣选效率优化能够极大提升智能制造车间的生产效率,进而推动制造企业智能化水平持续发展。聚焦智能制造车间的物料拣选调度问题,提出了一种面向智能制造车间的物料拣选“订单分批-路径规划”两阶段联合调度方法... 详细信息

“智改数转”背景下,物料拣选效率优化能够极大提升智能制造车间的生产效率,进而推动制造企业智能化水平持续发展。聚焦智能制造车间的物料拣选调度问题,提出了一种面向智能制造车间的物料拣选“订单分批-路径规划”两阶段联合调度方法。首先,基于双商品网络流模型原理,构建“订单分批-路径规划”两阶段联合调度模型。其次,通过定义订单之间的豪斯多夫距离(Hausdroff distance,HD),设计一种嵌入HD邻域搜索策略的遗传算法(NSGA-HD)进行求解。最后,通过不同规模算例仿真,验证了所构建模型和算法的有效性。研究结果表明,所提出的方法能够为智能制造车间物料拣选效率的提升提供决策支持。

关键词：车间物料拣选订单分批与路径规划双商品网络流模型邻域搜索遗传算法

跨文化语境下的音乐北京——周龙交响组曲《京华风韵》的音响形态及其结构原则分析

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中国音乐学 2024年第2期 135-144页

作者：孙晓烨南京航空航天大学

《京华风韵》(Beijing Rhyme)是一部以展现北京风貌为创作视角的宏大交响组曲,四个乐章“钟鼓风”“庙会风”“京韵风”“急急风”分别展现了强烈的中国民俗风情和中华民族精神,映射出北京城市文化的世俗性、开放性、兼容性等特质。同时... 详细信息

《京华风韵》(Beijing Rhyme)是一部以展现北京风貌为创作视角的宏大交响组曲,四个乐章“钟鼓风”“庙会风”“京韵风”“急急风”分别展现了强烈的中国民俗风情和中华民族精神,映射出北京城市文化的世俗性、开放性、兼容性等特质。同时,作品以中国传统音乐联曲性套曲的“散—慢—中—快”为结构原则,依据四乐章不同的性格特点将北京城的风情地貌、城市变迁、市井百态、人间烟火展现得淋漓尽致。本文探讨了作品中多种音响素材的组织方式,对依据音响形态形成的结构原则进行详细阐述,分析了在跨文化视角下当代管弦乐队作品创作中作曲家独特的审美参悟和艺术精神。

关键词：周龙京华风韵交响组曲音响形态结构原则

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