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卫星运输T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼研究

振动．测试与诊断 2024年第3期44卷 538-543,621页

作者：陈骐李世响郑京良贾奥男熊克尹永康上海飞机设计研究院上海201210 中国人民解放军61096部队北京102308 上海卫星工程研究所上海201109 南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进... 详细信息

钢丝绳隔振器可以缓解卫星运输过程中振动产生的危害,但其缺少试验基础研究,无法提供仿真输入,难以准确实现卫星损伤仿真。针对此问题,对T型钢丝绳隔振器刚度及阻尼特性进行了理论分析和试验研究。首先,对钢丝绳隔振器系统的力学特性进行了理论分析,建立了理想的迟滞回环曲线;其次,建立了钢丝绳隔振器静刚度和动刚度力学测试系统;最后,通过准静态加载以构建静刚度条件下压缩、横滚、剪切状态力和位移的关系。在预承载力为5 kN、振幅为1 mm条件下,分别测试了激振频率5~8 Hz条件下的动刚度性能。结果表明:准静态加载条件下,钢丝绳隔振器的力和位移关系较为稳定;动刚度条件下,在5~8 Hz频率之间,动刚度变化较为稳定;等效阻尼随着激振频率的增加而增加。

关键词：卫星运输钢丝绳隔振器刚度迟滞特性损伤仿真

基于神经-肌骨-外骨骼耦合仿真框架的平地和上坡行走动力学分析

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力学学报 2024年第3期56卷 817-831页

作者：靳葳刘佳奇张琦炜方虹斌复旦大学智能机器人研究院上海200433 复旦大学义乌研究院浙江义乌322000 同济大学航空航天与力学学院上海200092

评估人体穿戴外骨骼后的运动性能是指导外骨骼硬件迭代和控制策略优化的重要依据.与传统的基于实验的评估相比,基于人-外骨骼耦合系统动力学仿真的评估避免了平台搭建和实地测试、实验数据分析处理的巨大人力和时间成本.此外,如将人体... 详细信息

评估人体穿戴外骨骼后的运动性能是指导外骨骼硬件迭代和控制策略优化的重要依据.与传统的基于实验的评估相比,基于人-外骨骼耦合系统动力学仿真的评估避免了平台搭建和实地测试、实验数据分析处理的巨大人力和时间成本.此外,如将人体神经肌骨动力学纳入人-外骨骼耦合系统,动力学仿真还能够生成肌肉激活、肌肉力和关节力矩等实验中难以测量的生理学和生物力学信息,从而可以从肌肉发力的层面评估不同环境下穿戴外骨骼对人体运动的影响.本研究以人体肌骨-髋关节外骨骼耦合系统为研究对象,基于考虑人体神经肌骨动力学、足地接触和人-外骨骼交互作用的完整神经-肌骨-外骨骼耦合正向动力学仿真框架,对系统在平地和上坡(5.71°,10%)两种场景以0.8 m/s步速行走的动力学进行了比较研究.通过给定模型中的神经肌肉反射参数,综合考虑系统运动状态、肌肉收缩动力学、肌骨运动学、肌肉代谢、不同环境下的地反力和人机交互力等因素,并采用协方差矩阵自适应进化策略进行分阶段多目标优化,可以在不需要实验数据输入的条件下,高效完成全系统的动力学仿真.计算结果表明,所提仿真框架不仅能够生成包括肌肉激活、肌肉力、关节力矩和关节角度在内的完整生理学和生物力学信号,还能够反映和解释不同肌肉的激活模式随步行环境的适应性变化.此外还在与仿真情况一致的步行条件下进行了人体穿戴外骨骼行走测试,并进一步将肌肉激活数据与测得的肌电信号对比.结果表明,仿真与实验的肌肉激活结果保持了较高的相关性,并呈现出相对于地形坡度基本一致的变化规律;在上坡行走时,腘绳肌、臀大肌、髂腰肌和比目鱼肌的肌肉激活程度的RMS值均显著高于平地行走的情况,而股直肌与胫骨前肌的肌肉激活程度的RMS值则有所下降.上述结果表明,提出的动力学仿真框架可以在无实验数据输入的条件下有效且准确地捕捉在不同地形中行走时肌肉激活模式的定性差异.本研究为人体肌骨-外骨骼耦合系统在多场景下的行走仿真与性能评估提供了新的途径,也为外骨骼设计与控制策略的优化提供了理论参考和仿真分析方法.

关键词：下肢动力外骨骼动力学建模人机动力学肌肉骨骼模型肌肉激活

惯性作动器物理参数对振动主动控制性能的影响分析

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噪声与振动控制 2024年第5期44卷 250-254页

作者：陈明浩毛崎波吴志杰施庆平李琦南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063

为研究惯性作动器(Inertial Actuators,IAs)物理参数对振动主动控制性能的影响,通过惯性作动器的动力学方程结合H2优化理论,以被控系统动能为目标函数,结合林纳德-奇帕特(Liénard–Chipart)稳定性准则计算得到惯性作动器主动控制的临... 详细信息

为研究惯性作动器(Inertial Actuators,IAs)物理参数对振动主动控制性能的影响,通过惯性作动器的动力学方程结合H2优化理论,以被控系统动能为目标函数,结合林纳德-奇帕特(Liénard–Chipart)稳定性准则计算得到惯性作动器主动控制的临界相对增益。进一步分析质量比、刚度比和阻尼比对相对增益和控制效果的影响。研究结果表明,惯性作动器的最佳相对增益与刚度比成反比,降低惯性作动器刚度可以提高相对增益并改善控制效果。此外,质量比的增加也有利于改善控制效果。最后,推导得到相对增益最佳时惯性作动器控制效果与其物理参数的关系式,可为惯性作动器参数设计提供理论指导。

关键词：振动与波惯性作动器物理参数 H2优化主动控制稳定性

多孔Ti基吸气剂的分子动力学仿真与性能表征

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真空科学与技术学报 2024年

作者：王天鹏郑康谷丹丹吕文龙宋运康王凌云厦门大学中航工业西安飞行自动控制研究所

吸气剂对维持MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）器件真空度起着至关重要的作用，目前常见的提升吸气剂性能的方法是在大比表面积的多孔支架上沉积吸气剂。为了验证多孔结构对提升吸气剂性能的突出作用，使用分子动力学仿真软件La... 详细信息

吸气剂对维持MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）器件真空度起着至关重要的作用，目前常见的提升吸气剂性能的方法是在大比表面积的多孔支架上沉积吸气剂。为了验证多孔结构对提升吸气剂性能的突出作用，使用分子动力学仿真软件Lammps对薄膜型吸气剂和多孔支架吸气剂的吸附行为进行了仿真，仿真结果表明多孔支架吸气剂的吸气量是薄膜型吸气剂的2.69倍。使用磁控溅射法分别在硅和多孔镍支架表面沉积了一层Ti吸气剂，用热重法分别对两者的吸气性能做了测试，结果表明，多孔支架型吸气剂的吸气量（0.5961mg ）是薄膜型吸气剂（0.2829mg）的2.11倍。采用定压法对两种类型的吸气剂分别做了定压法气体吸附试验，多孔镍支架Ti吸气剂的吸气容量(2.1610-3Pa·ml/cm2)是薄膜型(6.7410-4Pa·ml/cm2)的3.2倍。

关键词： Ti基吸气剂分子动力学模拟多孔镍支架热重法定压法

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基于效费分析的无人侦察机效能分配方法研究

火力与指挥控制 2024年第9期49卷 83-89页

作者：董彦非王一航西安航空学院飞行器学院西安710077

当前效能评估都是在已知各设备和分系统能力的条件下,通过各类算法进行综合得到所求系统的效能评估值,但是,对于已知某系统效能数值和排序的情况下,如何确定各分系统效能值的问题一直没有解决。为此,提出效能分配理念,阐述影响无人机效... 详细信息

当前效能评估都是在已知各设备和分系统能力的条件下,通过各类算法进行综合得到所求系统的效能评估值,但是,对于已知某系统效能数值和排序的情况下,如何确定各分系统效能值的问题一直没有解决。为此,提出效能分配理念,阐述影响无人机效能分配的因素;以无人侦察机为例,给出效能分配的基本流程,并对影响效能分配的因素进行了量化,结合效费评价准则,综合给出无人侦察机效能分配模型。并通过实例验证了该无人机效能分配方法的可行性。

关键词：效费分析效能评估效能分配无人侦察机

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基于神经网络的地形等高线辅助导航

北京航空航天大学学报 2024年

作者：李睿汤浔都岩巍张睿许斌西北工业大学自动化学院航空工业西安飞行自动控制研究所西北工业大学深圳研究院

针对地形高程匹配定位精度低及遍历搜索方式实时性差的问题，提出一种基于神经网络的地形等高线辅助导航方法。研究二维等高线特征匹配以提高匹配算法在高程噪声下的鲁棒能力，考虑小波变换具备旋转、平移不变性特点，利用小波变换子提... 详细信息

针对地形高程匹配定位精度低及遍历搜索方式实时性差的问题，提出一种基于神经网络的地形等高线辅助导航方法。研究二维等高线特征匹配以提高匹配算法在高程噪声下的鲁棒能力，考虑小波变换具备旋转、平移不变性特点，利用小波变换子提取等高线边缘特征；同时提出基于神经网络的等高线边缘特征匹配算法，利用多个子网进行分类识别代替传统遍历搜索匹配过程，显著提高算法实时性及匹配准确度。仿真实验证明，所提算法与地形高程匹配相比匹配成功率提高30%以上，较基于遍历搜索的地形等高线匹配方法匹配时长缩短97%以上。

关键词：地形辅助导航地形等高线匹配小波变换神经网络

基于改进层次分析法的航天器量化风险分析方法

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航天器工程 2024年第3期33卷 124-128页

作者：赵毅魏玉波赵林谢兆耕王临政中国空间技术研究院北京100094 北京空间飞行器总体设计部北京100094 北京卫星环境工程研究所北京100094

航天器研制风险的量化分析与评估能够有效提高资源投入和风险控制措施的精准性。为满足当前航天器项目对风险量化管理的要求,航天器风险识别与控制应覆盖研制全流程。文章采用改进层次(AHP)-模糊综合评价法,给出了风险分析与评估的方法... 详细信息

航天器研制风险的量化分析与评估能够有效提高资源投入和风险控制措施的精准性。为满足当前航天器项目对风险量化管理的要求,航天器风险识别与控制应覆盖研制全流程。文章采用改进层次(AHP)-模糊综合评价法,给出了风险分析与评估的方法及流程,并以遥感领域发射卫星为例,基于项目特点建立了覆盖技术、费用、质量、管理四个方面的风险要素集,运用专家打分得到风险评价隶属度矩阵,对风险等级进行科学量化,对项目间、项目内部风险要素进行分析,给出风险控制重点项目。在风险因素增多、项目数量上升的情况下,风险量化分析方法能够在比较项目间风险的严重程度、合理分配资源方面,为管理者提供更好的决策支撑。

关键词：空间技术工程风险管理改进层次分析法模糊综合评价法

复合材料薄壁带簧刚度特性计算及折叠行为分析

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工程科学与技术 2024年

作者：王栋马陆贾启龙上海鉴创科技有限公司中国空间技术研究院西安分院四川大学空间先进机构与智能飞行器教育部重点实验室

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采... 详细信息

复合材料薄壁带簧结构广泛应用于航空航天领域，开展复合材料层合板刚度特性和薄壁带簧结构折叠行为的研究具有重要工程价值。首先，基于经典层合板理论，推导描述复合材料层合板刚度特性的ABD矩阵的理论计算方法。随后在此基础上，采用商用有限元软件ABAQUS建立复合材料层合板代表性体积单元，通过施加周期性边界条件模拟无限大的复合材料层合板结构。根据推导的ABD矩阵计算公式，向代表性体积单元施加不同的载荷，结合均匀化理论依次获取ABD矩阵内各元素数值。最终建立了复合材料层合板ABD矩阵的有限元快速计算方法，实现任意铺层顺序、铺层角度下ABD矩阵的快速获取，且计算结果与理论计算结果一致。在获取复合材料层合板刚度特性后，开展带簧结构折叠行为数值模拟研究，探究使用ABAQUS中Static General，Dynamic Implicit两种隐式求解器和Dynamic Explicit显式求解器对复合材料薄壁带簧结构大变形弯曲折叠过程力学响应的影响。结果表明两种隐式求解器和显式求解器均能获取较好的数值模拟结果，复合材料薄壁带簧结构力学响应与实验结果吻合。但其中显式求解方法不需要迭代和收敛准则，避免了大变形等非线性因素下计算收敛困难等问题，对于复合材料薄壁带簧弯曲、折叠等过程的数值模拟更具优势。

关键词：复合材料薄壁结构 ABD矩阵有限元分析

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风洞试验模型振动机理及主动控制研究进展

航空学报 2024年

作者：寇西平曾开春马涛路波杨智春西北工业大学结构动力学与控制研究所中国空气动力研究与发展中心飞行器流体物理全国重点实验室中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所

风洞常规测力试验中经常会出现模型大幅度振动的问题，影响试验数据精度甚至威胁设备安全。深入认识模型振动的发生机理，结合有效的控制手段减小试验中的模型振动幅值，对风洞试验研究有重要意义。首先介绍了风洞模型振动的危害与减小... 详细信息

风洞常规测力试验中经常会出现模型大幅度振动的问题，影响试验数据精度甚至威胁设备安全。深入认识模型振动的发生机理，结合有效的控制手段减小试验中的模型振动幅值，对风洞试验研究有重要意义。首先介绍了风洞模型振动的危害与减小模型振动的意义，分析了模型发生振动的机理，总结了常见的减小模型振动的方法及其研究进展，重点分析了主动振动控制方法涉及的内容与技术难点。已有的研究工作表明，在各种减缓模型振动的方法中，以压电堆作为作动器的主动控制方法最能符合工程实用要求，且减振效果较好。最后对大型风洞中模型振动控制需要研究的问题给出了若干建议。

关键词：模型振动振动主动控制压电堆作动器控制算法风洞试验