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面向精度提升与工艺改进的容差分配多目标模型融合方法

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计算机集成制造系统 2024年第3期30卷 926-941页

作者：郭飞燕宋长杰张硕童清云白雪涛刘连喜北京科技大学机械工程学院北京100083 北京星航机电装备有限公司北京100074

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建... 详细信息

在现代机械产品装配容差优化过程中,多以简单加权求和的方式构建多目标容差优化模型,求解效果较差且与装配现场的适用性不强。鉴于此,以装配精度提升与工艺改进为目标导向,首先,考虑配合误差引起的零件上不同关键特征间的位姿变动,构建装配误差传递累积模型与协调尺寸链,精准预测装配误差与多装配体间的协调误差;其次,结合各制造环节误差数据与装配精度累积数据,分别建立加工成本、质量损失、修配成本3个单目标优化模型,并以此提出可避免容差数据优化失衡与优化方向偏离的多目标模型权重参数分配方法,构建多目标容差优化分配模型;最后,采用加速粒子群算法求解得到面向工艺性能提升的各组成环误差数值。以某型航天器分段式机翼对接装配优化为例,在改进产品定位装夹方式之前,机翼对接外形阶差与修配成本分别降低94.68%与83.49%;在使用外形卡板定位后,通过优化使上述两项装配指标分别降低11.21%与8.50%,有效地保障了产品型面装配精度与对接协调质量。

关键词：装配精度工艺优化容差分配参数融合对接协调

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厚胶层复合材料弱粘接结构的超声反射特性

声学学报 2024年第1期49卷 137-145页

作者：吴斌宋协宏高杰宋国荣吕炎何存富北京工业大学信息学部北京100124 北京晨晶电子有限公司北京100120

开展了复合材料粘接结构粘接质量的非接触式超声反射特性的仿真与实验研究。首先,建立了水浸环境下纤维增强复合材料(FRP)单层板时域仿真模型,数值分析了不同入射角度下声反射系数频率谱的变化规律,并与已有理论方法进行了对比验证。基... 详细信息

开展了复合材料粘接结构粘接质量的非接触式超声反射特性的仿真与实验研究。首先,建立了水浸环境下纤维增强复合材料(FRP)单层板时域仿真模型,数值分析了不同入射角度下声反射系数频率谱的变化规律,并与已有理论方法进行了对比验证。基于此,建立了含厚胶层的复合材料粘接结构反射特性时域仿真模型,分析了粘接界面弱化程度对超声反射系数频谱特征点的影响规律。基于水浸超声反射特性测量系统,实验萃取了完好粘接状态的FRP粘接结构的超声反射系数频谱,与仿真结果吻合良好。随后,制备了具有不同粘接界面状态特征的FRP粘接结构试样,从实验角度揭示了单/双粘接界面弱化状态与超声反射特性间规律性的偏移特征。基于不同粘接状态与超声反射特性间的规律性分布特征,可为厚胶层复合材料粘接结构的粘接质量评估提供新的研究思路。

关键词：复合材料粘接结构粘接弱化厚胶层超声反射

基于麻雀搜索算法的ARAIM故障子集优化算法

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北京航空航天大学学报 2024年第7期50卷 2066-2073页

作者：王尔申王欢雷虹曾洪正曲萍萍庞涛沈阳航空航天大学电子信息工程学院沈阳110136 中国民用航空飞行学院飞行技术与飞行安全重点实验室广汉618307 电磁环境效应航空科技重点实验室沈阳110035

针对多假设解分离(MHSS)测试受卫星数目增加、潜在故障概率提高的影响,使得需要监测的子集数量增长而带来计算负担增加的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)故障子集优化算法。结合SSA将可见卫星分... 详细信息

针对多假设解分离(MHSS)测试受卫星数目增加、潜在故障概率提高的影响,使得需要监测的子集数量增长而带来计算负担增加的问题,提出一种基于麻雀搜索算法(SSA)的高级接收机自主完好性监测(ARAIM)故障子集优化算法。结合SSA将可见卫星分配为发现者、跟随者和侦查预警者,通过剔除能量较低的个体降低计算冗余。在搜索过程中,引入自适应步长提升迭代速度,提高算法的执行效率。在双星座情况下,对完好性支持信息(ISM)参数进行3种假设,验证了所提算法的可用性,并与传统算法进行了对比分析。结果表明:通过所提算法得到的子集数量较传统算法减少了75%~90%,相同条件下,仿真用时降低了68%~88%,ARAIM可用性变化不超过2%。

关键词：高级接收机自主完好性监测双星座故障子集麻雀搜索算法完好性支持信息

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DCM升压型PFC变换器的电流重整形补偿策略

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电机与控制学报 2024年第6期28卷 181-188页

作者：张明罗雷明张凯姜东升张凡武雷鹏闵闰北京空间飞行器总体设计部北京100094 华中科技大学光学与电子信息学院湖北武汉430074 东风汽车公司技术中心湖北武汉430056

针对不连续导通模式(DCM)下的升压型功率因数矫正(PFC)变换器,对其中的寄生参数致电流失真(PCD)效应进行研究。考虑元器件寄生参数,求解输入电压、输出电压和占空比的全微分方程,得到精确的阻尼型电感电流解析表达式。研究发现,PCD效应... 详细信息

针对不连续导通模式(DCM)下的升压型功率因数矫正(PFC)变换器,对其中的寄生参数致电流失真(PCD)效应进行研究。考虑元器件寄生参数,求解输入电压、输出电压和占空比的全微分方程,得到精确的阻尼型电感电流解析表达式。研究发现,PCD效应会导致很大的电流失真,从而显著降低系统功率因数。为了减小PCD效应,通过在不同条件下推导得到的补偿增益,能将输入电流重整为正弦波。对基于无电流传感的平均电流模式(SACM)控制,提出一种能降低PCD效应的电流重整形补偿策略。该策略对阻尼型电感电流方程进行增益补偿,进而降低电流阻尼导致的PCD效应。最后仿真和实验证明,增益补偿几乎不随负载电阻变化,变换器中的PCD效应和电流重整形策略有效。

关键词：变换器电流失真寄生参数效应电流重整增益补偿功率因数

干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障特征分析

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绝缘材料 2024年第3期57卷 121-128页

作者：李增悦咸日常张海杰咸峰赵飞龙李嘉洋王玮山东理工大学电气与电子工程学院山东淄博255000 国网山东省电力公司超高压公司山东济南250118 山东七星电气科技发展有限公司山东淄博255000

本文通过有限元软件建立仿真分析模型,研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征,探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性,之后在其绕组不同层、不同高度位... 详细信息

本文通过有限元软件建立仿真分析模型,研究干式空心并联电抗器绕组匝间绝缘故障的物理特征,探寻便于故障监测的敏感状态量。首先在有限元仿真软件中建立基于实际电抗器的“场-路”耦合模型并验证正确性,之后在其绕组不同层、不同高度位置设置匝间绝缘故障,研究回路总电流、等效阻抗、有功功率损耗等电气特征量随故障位置的变化规律,并分析空间磁感应强度和绕组受力的变化情况。结果表明:所研究的电气特征量变化率随绕组单匝匝间短路位置的变化而变化,在径向上呈现从内层到外层增大的趋势,在最外层有所减小,在轴向上由绕组中部向端部逐渐减小。绕组单匝匝间短路状态下的空间磁感应强度和故障绕组受力明显增大,等效电阻、功率因数和有功功率损耗的变化率均在500%以上,变化显著且方便获取,可作为干式空心并联电抗器匝间绝缘故障的在线监测量。

关键词：干式空心并联电抗器匝间绝缘故障故障特征在线监测

返回式航天器动态等离子体低频电磁波信道特性研究

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中国空间科学技术(中英文) 2024年第05期 155-165页

作者：孙斌黄才龙吟丁凯刁伟鹤张慧雯北京空间飞行器总体设计部北京理工大学集成电路与电子学院

考虑低频电磁波在等离子体鞘套下强穿透能力，低频法被认为是一种缓解黑障影响的可行方法。现有研究建立了低频电磁波在稳态等离子体鞘套下衰减模型，但是忽略了动态等离子体信道对信号的影响，缺乏对该信道特性的深入认识。因此，对动... 详细信息

考虑低频电磁波在等离子体鞘套下强穿透能力，低频法被认为是一种缓解黑障影响的可行方法。现有研究建立了低频电磁波在稳态等离子体鞘套下衰减模型，但是忽略了动态等离子体信道对信号的影响，缺乏对该信道特性的深入认识。因此，对动态等离子体低频电磁波信道特性开展研究，以动态等离子体信道响应为基础，结合有色高斯分布时变电子密度模型，建立了动态等离子体信道统计模型，获得了该信道一阶统计特性，幅度概率密度函数Pr（r）为幂函数-高斯函数结合分布，相移概率密度函数Pφ（φ）为正切函数-高斯函数结合分布，功率谱密度函数SHi（ω）为有色噪声分布。为验证该信道统计模型有效性，开展多种状态的数值仿真(电子密度1018～1019/m3,碰撞频率1～5 GHz,低频电磁波频率1～30 MHz),仿真结果与理论结果高度吻合。随着电子密度从1018/m3增大1019/m3,幅度、相移随机波动程度增强，Pr（r）均值μr从1.33增大至34.04,标准差σr从0.13增大至14.34;Pφ（φ）均值μφ从0.58增大至5.81,标准差σφ从0.11增大至1.19,功率谱发生衰减和展宽现象。刻画的动态等离子体低频电磁波信道，对低频通信调制算法设计和性能评估具有重要意义。

关键词：返回式航天器等离子体鞘套黑障动态等离子体信道低频电磁波

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改进反激拓扑模式下远端稳压电源控制方案

北京航空航天大学学报 2024年第4期50卷 1229-1239页

作者：张帅韩小文李儒鹏程鹏李正天王玉姣北京电子工程总体研究所北京100854

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,... 详细信息

为提高远端稳压电源的供电质量,最大限度的在高可靠性前提下保证发射设备输出电压快速、平稳地达到设定值,提出一种改进反激拓扑模式下远端稳压电源设计方式,并建立相应数学模型。设计了前置论域整定的模糊比例积分微分(PID)控制算法,通过论域整定模型将模糊PID参数直接映射到模糊规则下,消除试凑法偶然性的同时消除了量化因子对误差的放大作用,有效地避免了过度调整的现象;引用模糊逻辑来实时处理远端稳压电源的动态参量值,并根据反模糊映射函数将生成的量化值映射到控制元件。仿真环境模拟结果表明:与模糊PID控制相比,前置论域整定的模糊PID控制算法具有优良稳态性能,调节时间缩短48.1%,响应时间缩短了28.6%并降低到1.4 ms;与此同时,该控制方案能够有效地抵抗突发性干扰,稳压输出时间缩短了45.5%,响应时间缩短到37.5%。实验结果表明:前置整定模糊PID控制算法可以运用到实际工业环境中,与工业环境下传统控制算法比,前置整定模糊PID控制算法可以大幅提高远端稳压电源的供电质量,具备优良的鲁棒性。

关键词：模糊PID控制论域整定改进反激拓扑远端稳压电源量化因子

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BDSBAS和WAAS增强定位性能评估

导航定位学报 2024年第3期12卷 130-136页

作者：刘京慧王献中李丽媛王亮亮温丽芳和芯星通科技(北京)有限公司北京100094

针对星基增强系统(SBAS)播发的单频增强服务电文一般仅用于增强单频定位的问题,提出一种使用单频增强电文增强双频定位的方法,推导利用单频增强信息增强单频和双频标准单点定位(SPP)的数学模型,并进一步分析北斗星基增强系统(BDSBAS)和... 详细信息

针对星基增强系统(SBAS)播发的单频增强服务电文一般仅用于增强单频定位的问题,提出一种使用单频增强电文增强双频定位的方法,推导利用单频增强信息增强单频和双频标准单点定位(SPP)的数学模型,并进一步分析北斗星基增强系统(BDSBAS)和广域增强系统(WAAS)增强性能,结果表明,使用BDSBAS和WAAS单频增强信息增强全球定位系统(GPS)L1C/A单频SPP时三维定位精度分别提升25%~50%、45%~70%,增强L1C/A+L2P双频SPP时三维定位精度分别提升10%~40%、10%~50%。

关键词：北斗星基增强系统(BDSBAS) 广域增强系统(WAAS) 单频增强信息单频定位双频定位

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基于大指令变化率下的防空导弹姿态控制方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2465-2474页

作者：闫帅豪魏明英郑勇斌北京电子工程总体研究所北京100854 北京仿真中心北京100854

针对防空导弹的目标机动性较强带来的姿态控制品质变差的问题,提出一种事件触发控制方法。首先分析了由于目标机动性过强导致的指令变化率未知,以及指令变化率过大导致稳态误差较大的原因。针对此问题引入非线性最速跟踪微分器获取指令... 详细信息

针对防空导弹的目标机动性较强带来的姿态控制品质变差的问题,提出一种事件触发控制方法。首先分析了由于目标机动性过强导致的指令变化率未知,以及指令变化率过大导致稳态误差较大的原因。针对此问题引入非线性最速跟踪微分器获取指令变化率,研究指令变化率与姿态角误差之间关系,定义稳态效应指标,并在该指标基础上设计了基于事件触发的新增控制量。采用滑模控制和扰动观测器使系统在指令变化率较大条件下的稳态误差被抑制在5%误差带之内。在工程实践的背景下,数值仿真考虑了气动参数拉偏以及执行机构限幅,仿真结果验证了设计的控制系统的有效性。

关键词：防空导弹姿态控制触发控制微分器稳态效应指标

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