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基于自抗扰方法的无人机控制律设计

北京航空航天大学学报 2024年第5期50卷 1512-1522页

作者：左玲张翔伦李志宇秦玮侯琳杨森西安飞行自动控制研究所飞行器控制一体化技术重点实验室西安710070

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优... 详细信息

针对多平台、多任务的无人机飞行控制律的快速开发问题,提出一种基于自抗扰方法的无人机控制律架构,设计了可复用的扩展状态观测器及微分跟踪器,研究对比了其在3种具有较大差异的无人机平台中的应用,使7 000 kg的超音速UAV_A获得了更优的敏捷性结果,在60 kg的缩比UAV_B完成了5.8g的半滚倒转大过载机动飞行试验,基于10 kg的平直翼UAV_C实现了12架机紧编队的精确轨迹控制飞行试验。仿真及试飞结果表明:所提自抗扰控制结构响应快速、控制精度高、鲁棒性强,能够较好地适应多类无人机、面向多种任务场景的控制需求,且不需调参就能够获得较好的控制效果,为飞行控制算法设计提供了新的技术途径。

关键词：自抗扰控制无人机飞行控制大过载机动飞行编队飞行非线性状态误差反馈控制

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平直翼飞翼布局飞机的操稳特性

上海大学学报（自然科学版） 2024年第5期30卷 925-937页

作者：李志锴魏莎丁虎陈立群上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海市力学信息学前沿科学研究基地上海200072 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不... 详细信息

飞翼布局飞机气动效率高,常被太阳能飞机所采用,但操稳特性较差.平直翼飞翼布局飞机具有与主流后掠飞翼布局飞机不同的气动特性.使用涡格法计算了轻小型平直翼飞翼布局无人机的气动力系数与气动导数,分析了某验证机的俯仰静稳定性及不同迎角、爬升角下的纵向与横航向稳定性,讨论了重心位置低于机翼平面对其稳定性的影响,并制作航空模型试飞.研究发现,平直翼飞翼布局飞机的纵向稳定性与常规布局飞机不同,可以在无增稳条件下维持横航向稳定,荷兰滚倾向弱.重心位置降低可以改变配平迎角,使其在正迎角下俯仰更稳定,但会使其在负迎角或大爬升角下的俯仰稳定性恶化.飞机在飞行中表现出多种特殊行为,需要进一步研究.

关键词：平直翼飞翼布局稳定性操纵特性重心位置

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基于随动三维视觉的大位移测量方法

光学学报 2024年第19期 211-219页

作者：戴子旭杨国辉高艺恒苏志龙张东升上海市应用数学与力学研究所上海大学力学与工程科学学院中国人民解放军63853部队上海飞行器力学与控制研究院上海大学绍兴研究院

在大型结构摄像形变测量中，往往会因为位移较大而超出相机视场，导致双目摄像系统难以进行连续大形变测量。为了解决这一问题，本文介绍了一种基于双目立体视觉和坐标变换的随动视觉测量方法，可用于大位移连续测量。该方法分别将两个... 详细信息

在大型结构摄像形变测量中，往往会因为位移较大而超出相机视场，导致双目摄像系统难以进行连续大形变测量。为了解决这一问题，本文介绍了一种基于双目立体视觉和坐标变换的随动视觉测量方法，可用于大位移连续测量。该方法分别将两个相机与转台固联，形成双站随动立体视觉系统，在目标位移即将移出视场时调整相机姿态。为了连续计算目标结构位移，采取光学编码点对随动相机系统的外参进行标定，并重构测点的三维坐标；然后，通过迭代最近点（ICP）算法求解不同观测状态下测量坐标系的转换关系，将随动参考系中的测点坐标转换到全局坐标系中，进而求得测点的三维位移信息。实验结果验证了本文方法在结构大位移测量中的可行性。

关键词：双目立体视觉随动系统位移测量相机标定坐标变换

位错与非均匀夹杂相互作用能的解析和数值计算

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上海大学学报（自然科学版） 2024年第5期30卷 890-903页

作者：丁高文李志远李阳上海大学力学与工程科学学院上海200444 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

利用Eshelby等效夹杂法(equivalent inclusion method, EIM)处理非均匀夹杂.考虑了固有本征应变的影响,显式地推导出了不同种类位错与非均匀夹杂的相互作用能.以空洞为例,将所得结果与分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟计算值进... 详细信息

利用Eshelby等效夹杂法(equivalent inclusion method, EIM)处理非均匀夹杂.考虑了固有本征应变的影响,显式地推导出了不同种类位错与非均匀夹杂的相互作用能.以空洞为例,将所得结果与分子动力学(molecular dynamics, MD)模拟计算值进行了比较,验证了模型的有效性.充分讨论了模型的应用范围,并系统比较了夹杂本征应变与弹性常数对位错-夹杂体系反应能的影响.

关键词：本征应变位错非均匀夹杂 Eshelby等效夹杂法

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基于随动三维视觉的大位移测量方法研究

光学学报 2024年

在大型结构摄像变形测量中，往往会因为位移较大而超出相机视场，导致双目摄像系统难以进行连续大变形测量。为了解决这一问题，本文介绍了一种基于双目立体视觉和坐标变换的随动视觉测量方法，可用于大位移连续测量。该方法分别把两个... 详细信息

在大型结构摄像变形测量中，往往会因为位移较大而超出相机视场，导致双目摄像系统难以进行连续大变形测量。为了解决这一问题，本文介绍了一种基于双目立体视觉和坐标变换的随动视觉测量方法，可用于大位移连续测量。该方法分别把两个相机与转台固联，形成双站随动立体视觉系统，在目标位移即将移出视场时调整相机姿态。为了连续计算目标结构位移，采取光学编码点对随动相机系统的外参进行标定，并重构测点的三维坐标；然后，通过ICP算法求解不同观测状态下测量坐标系的转换关系，将随动参考系中的测点坐标转换到全局坐标系中，进而求得测点的三维位移信息。实验结果验证了本文方法在结构大位移测量中的可行性。

关键词：双目立体视觉随动系统位移测量相机标定坐标变换

国产加钒钢焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为

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机械工程材料 2024年第9期48卷 17-24页

作者：顾腾飞王宁许开源曾熙婷谈建平涂善东华东理工大学承压系统与安全教育部重点实验室上海200237 上海飞行器力学与控制研究院上海200092

以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力强度... 详细信息

以国产2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头为研究对象,在550℃和不同初始应力强度因子(19.04,17.57,16.40,14.64,13.47MPa·m^(0.5))下对母材、焊缝和热影响区进行蠕变裂纹扩展试验,研究了焊接接头不同区域的蠕变裂纹扩展行为,探究了应力强度因子和C^(*)参量表征蠕变裂纹扩展速率的适用性,并观察了断口形貌。结果表明:随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的蠕变断裂寿命缩短,归一化稳态蠕变裂纹扩展速率增大。在相同初始应力强度因子下,焊缝的蠕变断裂寿命最长、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最小,说明焊缝抵抗蠕变裂纹扩展的能力最强,蠕变性能最佳;热影响区的蠕变断裂寿命最短、归一化稳态蠕变裂纹扩展速率最大。接头不同区域的归一化蠕变裂纹扩展速率与应力强度因子的变化曲线都呈类似“V”字形状,对应蠕变裂纹的萌生、稳定扩展和加速扩展阶段;应力强度因子和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布具有显著的分散性;C^(*)参量与归一化蠕变裂纹扩展速率具有更强线性关系,且C^(*)参量和归一化蠕变裂纹扩展速率的分布集中。随着初始应力强度因子的增加,母材、焊缝和热影响区的断裂模式由沿晶断裂或穿晶断裂向沿晶/穿晶混合断裂转变。

关键词： 2.25Cr-1Mo-V加钒钢焊接接头蠕变裂纹扩展行为应力强度因子

基于改进花授粉算法的航空发动机装配总体规划

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航空动力学报 2024年第7期39卷 139-150页

作者：章斌卢洪义宋汉强刘舜杨禹成桑豆豆南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 海军研究院上海研究所上海200000

针对航空发动机结构复杂、零件数量多且装配效率低、装配成本高的问题,提出了一种改进花授粉算法(improved flower pollination algorithm,IFPA)的装配顺序优化方法.以装配优先性、装配稳定性、装配聚合性、装配重定向性和基础部件位置... 详细信息

针对航空发动机结构复杂、零件数量多且装配效率低、装配成本高的问题,提出了一种改进花授粉算法(improved flower pollination algorithm,IFPA)的装配顺序优化方法.以装配优先性、装配稳定性、装配聚合性、装配重定向性和基础部件位置为影响因子构建优化目标评价体系,采用了不同的表示方案、反对立学习的初始种群生成、动态调整的转换概率,在全局授粉和局部授粉规则中引入了均匀变异和精英变异,并加入遗传突变.运用在航空发动机低压压气机装配规划上,验证了 IFPA的有效性,并讨论了 IFPA的参数影响,并同粒子群算法、遗传算法、蚁群算法和花授粉算法进行比较,该算法找到最优序列的概率分别提高了41%、42%、41%和20%,验证了 IFPA在求解装配序列规划问题上的优越性.

关键词：航空发动机压气机装配序列规划花授粉算法均匀变异精英变异

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涡轮叶片装配智能优化算法

兵器装备工程学报 2024年第4期45卷 309-316页

作者：赵磊卢洪义宋汉强徐文聪贺勃睿南昌航空大学飞行器学院南昌330063 海军研究院上海200001

涡轮组件装配是发动机制造过程的重要组成部分,在装配过程中为保证涡轮叶片装配完成后的转子不平衡量符合设计标准,需对叶片进行分组试装等步骤,装配效率因此受到影响。为解决此问题,提出一种基于改进模拟退火算法的叶片装配序列优化方... 详细信息

涡轮组件装配是发动机制造过程的重要组成部分,在装配过程中为保证涡轮叶片装配完成后的转子不平衡量符合设计标准,需对叶片进行分组试装等步骤,装配效率因此受到影响。为解决此问题,提出一种基于改进模拟退火算法的叶片装配序列优化方法。建立由轮盘自身不平衡量与叶片不平衡量相结合的数学模型,采用多邻域搜索机制,改进退火机制,增加升温、记忆模块等方法来改进算法,通过实例验证了算法的有效性,并与蝴蝶算法,天鹰算法,原始模拟退火算法进行比较,有效地降低了涡轮转子不平衡量。结果表明,改进的模拟退火算法能够有效的减少叶片装配后的不平衡量。为使该算法能够更方便的服务于装配现场,基于MFC框架开发一款叶片装配软件,为解决叶片装配需进行多次拆装以及装配效率低的问题提供了一种有效的方案。

关键词：航空发动机涡轮叶片装配装配序列优化改进模拟退火算法转子平衡

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高温燃气流风洞试验舱压的影响因素研究

推进技术 2024年第2期45卷 173-182页

作者：王彪曹知红姜一通田宁赵玲北京航天长征飞行器研究所北京100076 清华大学航空发动机研究院北京100084

针对高温燃气流风洞实际试验过程中舱压变化的情况,选取了收集口位置、收集器豁口、主动控制和堵塞比四种不同的影响因素,使用试验和三维CFD (Computational Fluid Dynamics)方法对舱压试验匹配性的影响进行了相关的研究。数值研究与试... 详细信息

针对高温燃气流风洞实际试验过程中舱压变化的情况,选取了收集口位置、收集器豁口、主动控制和堵塞比四种不同的影响因素,使用试验和三维CFD (Computational Fluid Dynamics)方法对舱压试验匹配性的影响进行了相关的研究。数值研究与试验结果的趋势一致,舱压都随着影响因素数值的增加而升高。依据对舱压的影响程度的差异,这四种因素由大到小依次为堵塞比、主动控制、收集口位置和收集器豁口,计算范围内对舱压变化的最大影响程度分别为345%,271%,139%和18%。这些因素都破坏了溢流与主流引射之间的初始平衡,通过或相当于增加向试验舱内的溢流和减小主流的引射能力来提高舱压。

关键词：高温风洞舱压收集口主动控制阻塞比