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CMG框架伺服控制与隔振器耦合稳定性分析

振动与冲击 2024年第3期43卷 287-294页

作者：潘望白吕亮亮王董华刘钰方贤亮吴琳娜上海宇航系统工程研究所上海201109 上海航天设备制造总厂有限公司上海200245

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载... 详细信息

控制力矩陀螺(control moment gyroscope, CMG)是飞行器在轨姿态控制的重要执行机构之一,通过内部高速旋转的飞轮储存角动量,利用伺服机构驱动框架旋转输出力矩。安装隔振器可有效减少由高速旋转飞轮产生的不平衡力对飞行器上高精度载荷的影响。建立伺服机构三环控制模型和一个单自由度隔振器模型,揭示了隔振器引起伺服系统速度环耦合失稳的现象。通过分析隔振器频率、阻尼比、惯量等关键设计参数对速度环稳定性的影响,对隔振器进行详细设计,试验结果全流程验证了考虑伺服机构控制稳定性的CMG隔振器设计流程和隔振效果,为同类型产品设计提供了工程经验。

关键词：控制力矩陀螺(CMG) 隔振器伺服控制稳定性分析

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火箭发动机增压系统关键换热参数辨识

航空动力学报 2024年第4期39卷 224-233页

作者：张效溥李志敏徐鹏里李春晓王振剑中国航天科技集团有限公司上海宇航系统工程研究所上海201109

针对火箭增压系统设计过程中关键换热参数难以确定的问题,提出1种基于混沌自适应粒子群算法(ACPSO)的增压系统换热参数辨识方法。建立了考虑换热模型的液体火箭增压系统非线性数学模型,通过灵敏度分析筛选出待识别参数,采用含有早熟抑... 详细信息

针对火箭增压系统设计过程中关键换热参数难以确定的问题,提出1种基于混沌自适应粒子群算法(ACPSO)的增压系统换热参数辨识方法。建立了考虑换热模型的液体火箭增压系统非线性数学模型,通过灵敏度分析筛选出待识别参数,采用含有早熟抑制和惯性权重自适应调节策略的粒子群方法对选定参量进行辨识,对引入了权重衰减机制的方均根目标函数进行优化。结果表明:辨识后的仿真曲线与实测曲线具有良好的一致性,氧箱增压电磁阀打开时间仿真值与实测值偏差低于3%,气瓶1次飞行结束温度仿真值与实测值仅相差2.4 K。将辨识结果应用于某相似的新研型号,气瓶设计容积和质量相比绝热假设的设计方案降低了32 L和11.6 kg,有效减少了由设计过度冗余造成的额外试验和设计迭代成本。

关键词：系统工程传热粒子群算法参数辨识火箭增压系统

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信号交叉口右转交通安全的影响因素研究

应用基础与工程科学学报 2024年第3期32卷 627-642页

作者：赵靖侯超凡丰明洁陈勇上海理工大学交通系统工程系上海200093

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP... 详细信息

为研究人、车、路、环境因素对信号控制交叉口右转车辆与行人交互的安全影响机理,收集了51名驾驶员在28组不同交叉口设计参数和交通运行场景下的右转行驶轨迹,以车辆平均穿行速度、最大减速度、后侵入时间为表征指标,采用CatBoost-SHAP模型分析了交叉口设计、交通运行和驾驶人特征对右转车辆行驶稳定性和行人过街安全性的影响重要度,运用路径分析探索了各因素对交叉口右转运行安全的影响路径.研究结果表明:交叉口设计和交通运行特征既对行人过街安全有直接作用,又通过影响右转车辆的最大减速度对其产生间接作用.交叉口转弯半径的增加会降低右转车辆行驶稳定性,增大行人过街的安全风险;相比右转专用车道和直右混行车道,交通岛后右转车道上的行人面临更大的事故风险,驾驶员的平均穿行速度和最大减速度最高可分别增加2.182m·s^(-1)和1.034m·s^(-2);右转车辆在行人流量增大时运行更加平稳,在后方有直行车辆跟随且鸣笛时则表现得更为激进.

关键词：信号控制交叉口右转交通安全驾驶员行为 CatBoost-SHAP模型路径分析驾驶模拟器

基于马尔可夫等效模块化的核电站DAS系统可靠性分析

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核电子学与探测技术 2024年

作者：夏林路谷颖中核控制系统工程有限公司

核电站多样性驱动系统（DAS）是保护系统发生共因失效时用于抵御核电站发生的设计基准事件，对DAS进行可靠性分析至关重要。针对马尔可夫方法的组合爆炸问题，本文提出了一种等效模块化的分析方法。所提方法能够将DAS的马尔可夫模型分... 详细信息

核电站多样性驱动系统（DAS）是保护系统发生共因失效时用于抵御核电站发生的设计基准事件，对DAS进行可靠性分析至关重要。针对马尔可夫方法的组合爆炸问题，本文提出了一种等效模块化的分析方法。所提方法能够将DAS的马尔可夫模型分解成若干的部分，并对这些复杂度相对低的部分进行定量分析，根据计算的结果将每个部分再等效为一个设备或模块，最后整合所有部分等效的设备来组成一个等效系统，构建该等效系统的马尔可夫模型，以替代原系统的马尔可夫模型进行定量分析。最后采用所提方法对核电站DAS系统平台进行了定量计算，并采用动态可靠性框图法（DRBD）对结果进行验证。结果显示了所提方法的有效性。

关键词：马尔可夫多样性驱动系统(DAS) 模块化可靠性框图

大亚湾核电站DCS改造全范围闭环测试系统研制与应用

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核动力工程 2024年

作者：李明钢王嫘中广核数字科技有限公司北京广利核系统工程有限公司

在役核电厂数字化仪控系统（DCS）大型改造项目通常具有兼容性要求复杂、改造施工约束多、改造周期短、质量要求高等特点，大亚湾核电站是国内首个进行仪控系统数字化改造的在役核电厂，在国内无先例可供借鉴参考，面临巨大挑战。因此... 详细信息

在役核电厂数字化仪控系统（DCS）大型改造项目通常具有兼容性要求复杂、改造施工约束多、改造周期短、质量要求高等特点，大亚湾核电站是国内首个进行仪控系统数字化改造的在役核电厂，在国内无先例可供借鉴参考，面临巨大挑战。因此，提出了一种基于半实物仿真技术的DCS全范围闭环测试方法，将核电厂工艺系统仿真模型引入DCS系统测试环境，在测试环境中实现DCS对工艺系统的闭环控制，进而实现核电厂现场调试、运行及维护测试在DCS供应商工厂内的提前验证。目前已应用至大亚湾核电站30 a仪控系统改造项目，大亚湾核电站2号机组DCS经过全范围闭环验证，已实现在大修周期内完成改造，仪控改造周期共98 d，并一次投运成功。实践结果表明该技术可应用于DCS改造测试，实现降低现场实施风险、减少现场调试程序数量、节约现场实施工期的目标。

关键词：半实物仿真数字化仪控系统(DCS) 数字化改造闭环测试

二次燃烧对多喷管运载火箭底部热环境影响研究

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航空动力学报 2024年第6期39卷 287-298页

作者：周志坛李怡庆江平包轶颖南昌航空大学飞行器工程学院南昌330063 上海宇航系统工程研究所上海201109

火箭飞行时,尾焰中富燃燃气将继续与空气中氧气发生二次燃烧,导致尾流场温度升高。基于三维可压缩Navier-Stokes方程、混合RANS/LES湍流模型、DOM辐射模型和有限速率化学动力学模型建立多喷管火箭尾焰反应流模型,并通过与风洞试验数据... 详细信息

火箭飞行时,尾焰中富燃燃气将继续与空气中氧气发生二次燃烧,导致尾流场温度升高。基于三维可压缩Navier-Stokes方程、混合RANS/LES湍流模型、DOM辐射模型和有限速率化学动力学模型建立多喷管火箭尾焰反应流模型,并通过与风洞试验数据对比验证了模型有效性。基于此,开展了6个不同高度下双喷管火箭和四喷管火箭反应流与冻结流流场对比分析。研究表明:二次燃烧主要发生在羽流混合层中,引起的流场峰值温度增幅随飞行高度增加而减小,最高可达10.16%,最低仅为0.86%。同一高度下,当羽流由近场向远场转变时,二次燃烧效应逐渐增强。相较于双喷管火箭,二次燃烧对四喷管火箭底部热环境影响更小。另外,多喷管火箭底部峰值热流随高度增加基本表现为先增大后减小的趋势。

关键词：二次燃烧多喷管运载火箭热环境反应流冻结流

基于柔性包袋阻尼器的蜂窝芯子暴露平台降冲击研究

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振动与冲击 2024年第4期43卷 96-104页

作者：肖望强黄自杰刘汉武钱海鲲厦门大学航空航天学院福建厦门361000 上海宇航系统工程研究所上海200000

暴露平台作为搭载火工分离装置和载荷适配器等精密仪器的构件是航天飞行器中重要组成部分,暴露平台在火工冲击环境下会产生高频、瞬态和高量级特点的火工冲击响应。高量级的火工冲击易对星载设备中的敏感元器件造成损伤从而产生难以估... 详细信息

暴露平台作为搭载火工分离装置和载荷适配器等精密仪器的构件是航天飞行器中重要组成部分,暴露平台在火工冲击环境下会产生高频、瞬态和高量级特点的火工冲击响应。高量级的火工冲击易对星载设备中的敏感元器件造成损伤从而产生难以估量的损失,故有效地控制星箭暴露平台在火工环境下的高频冲击对航空航天领域具有巨大的意义。该研究运用蜂窝芯子式的柔性包袋阻尼技术对暴露平台进行降冲击研究,通过对柔性包袋阻尼系统模型进行离散元耗能仿真设计,分析粒子材质、粒径、填充率及包袋膜厚度对柔性包袋阻尼器降冲击性能的影响,获取柔性包袋阻尼器的最优特征参数。通过冲击试验得出安装不同参数柔性包袋阻尼器暴露平台的冲击响应谱并与仿真结果进行对比,验证了模型的正确性和柔性包袋阻尼技术的有效性。仿真和试验结果表明,柔性包袋阻尼器降冲击性能最佳的粒子材质为铁基合金,最优粒径为2.0 mm,最优填充率为95%,最优膜厚为0.2 mm。最优参数的柔性包袋阻尼器降冲击效果达到了58.13%,达到了梦天载荷仓暴露平台的降冲击要求。

关键词：暴露平台柔性包袋阻尼器离散元

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火箭着陆制导的二阶皮卡切比雪夫牛顿类方法

西北工业大学学报 2024年第1期42卷 98-107页

作者：唐婧媛苟永杰马洋洋泮斌峰西北工业大学航天学院陕西西安710072 上海宇航系统工程研究所上海201108

针对火箭一子级着陆问题,提出一种基于二阶皮卡-切比雪夫-牛顿类算法的制导方法。基于动力学方程的自然二阶皮卡迭代格式及切比雪夫多项式,将连续时间动力学方程进行离散化处理;将考虑终端约束的着陆问题转化为关于终端约束函数的非线... 详细信息

针对火箭一子级着陆问题,提出一种基于二阶皮卡-切比雪夫-牛顿类算法的制导方法。基于动力学方程的自然二阶皮卡迭代格式及切比雪夫多项式,将连续时间动力学方程进行离散化处理;将考虑终端约束的着陆问题转化为关于终端约束函数的非线性最小二乘问题,并采用高斯-牛顿方法求解该问题;在此基础上,在高斯-牛顿法的迭代过程中引入投影方法,实现推力的不等式约束。基于上述算法设计闭环制导并完成着陆段数值仿真。仿真结果表明,该制导方法具有较好的终端精度及计算效率。

关键词：火箭垂直着陆皮卡迭代高斯-牛顿法

液氧/液甲烷零蒸发共底贮存系统冷屏热均匀性能分析

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工程热物理学报 2024年第8期45卷 2215-2222页

作者：张武杰许安易蒋文兵孙培杰李鹏苗蕊娇黄永华上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240 上海宇航系统工程研究所上海201108

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特... 详细信息

共底贮箱是低温推进剂贮箱的理想形式之一,其两侧低温推进剂的无损贮存是亟待解决的关键技术。本文结合已搭建的液氧/液甲烷零蒸发共底贮存实验装置,建立了零蒸发共底贮存系统冷屏仿真模型。针对非稳态流动传热过程中温度的位变与时变特性,提出了温度离散系数,其相比不均匀系数更适用于评价非稳态流动传热过程中冷屏的热均匀特性。结果表明,采用蛇形盘管的冷屏在非稳态过程中具有良好的热均匀性,冷屏最大温度离散系数为3.85%。

关键词：低温推进剂共底贮箱热均匀性温度离散系数