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一类不确定环境下的再入滑翔飞行器轨迹规划

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2514-2523页

作者：田牧垠沈作军北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

再入飞行器的飞行过程需要跨越从临近空间到地面的广大区域。在此过程中,即便是微小的建模误差和外界扰动也有可能导致飞行器偏离原先目标点或超出约束边界。为使结果更加鲁棒,对一类不确定环境下的再入飞行器轨迹规划方法进行研究,并... 详细信息

再入飞行器的飞行过程需要跨越从临近空间到地面的广大区域。在此过程中,即便是微小的建模误差和外界扰动也有可能导致飞行器偏离原先目标点或超出约束边界。为使结果更加鲁棒,对一类不确定环境下的再入飞行器轨迹规划方法进行研究,并引入了数据驱动鲁棒优化的概念以处理不确定性,提出一种数据驱动鲁棒优化轨迹规划方法。所提方法的核心思想是利用不确定参数的历史数据,动态构造不确定集合,再用鲁棒优化的方法对包含该集合的问题进行求解。所提方法相比于传统的鲁棒优化或机会约束优化有两大优势:一是无须有关不确定参数分布或范围的先验知识,也无须其符合特定形式;二是通过在线构造数据驱动的支持向量簇,令优化结果不至于过于保守。为提高计算效率,根据再入优化问题的特点进一步对所提方法进行定制。给出了所提方法数值仿真结果与传统方法对比,以说明所提方法的有效性。

关键词：再入轨迹规划数据驱动鲁棒优化不确定性

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基于检测和重识别的无人机行人跟踪算法

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2538-2546页

作者：张嘉辉赵威王子琛蒙志君北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

将智能检测跟踪算法与无人机(UAV)的灵活性相结合是UAV应用的研究热点。针对UAV的视角及运动导致目标滑移和遮挡的问题,提出一种基于检测和重识别的UAV行人跟踪算法。对训练好的YOLOv5进行TensorRT加速,解决UAV计算资源有限的问题;以量... 详细信息

将智能检测跟踪算法与无人机(UAV)的灵活性相结合是UAV应用的研究热点。针对UAV的视角及运动导致目标滑移和遮挡的问题,提出一种基于检测和重识别的UAV行人跟踪算法。对训练好的YOLOv5进行TensorRT加速,解决UAV计算资源有限的问题;以量化加速的目标检测算法与重识别算法为基础,构建行人跟踪算法框架;设计判定行人匹配度,完成行人匹配系统设计。仿真试验表明:训练后的YOLOv5和OSNet具备一定的精度,采用TensorRT加速后的YOLOv5网络在保证精度的情况下,帧率有了近50%的提升。飞行试验表明:所提算法在行人穿插及障碍物遮挡的情况下,可以实现对目标的稳定跟踪,具备一定的实用性和有效性。

关键词：无人机目标检测量化加速行人跟踪重识别

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基于双层壁冷却结构的综合冷效数值解耦研究

航空动力学报 2024年第5期39卷 71-79页

作者：刘润洲李海旺由儒全黄毅陶智北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206 北京航空航天大学能源与动力工程学院北京102206 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京102206

采用数值解耦的方法,定量分析了双层壁平板冷却结构的综合冷效与内部冷却、气膜孔内冷却和冷气覆盖之间的关系。吹风比为0.25、0.5、1和1.5。通过研究发现,吹风比对双层壁模型的综合冷效有明显影响。当吹风比由0.25增大到1.5时,综合冷... 详细信息

采用数值解耦的方法,定量分析了双层壁平板冷却结构的综合冷效与内部冷却、气膜孔内冷却和冷气覆盖之间的关系。吹风比为0.25、0.5、1和1.5。通过研究发现,吹风比对双层壁模型的综合冷效有明显影响。当吹风比由0.25增大到1.5时,综合冷效增大57.9%。内部冷却占主导地位的区域主要是冲击气流的驻点区。气膜孔内冷却影响最大的区域为气膜孔出口的上游,而且沿流向孔内冷却的影响逐渐减小。冷气覆盖对综合冷效的影响沿流向逐渐积累,在第3个气膜孔出口附近冷气覆盖的影响最大。而且在冷气覆盖区域的影响要大于在远离气膜孔区域的影响。当吹风比增大至1时,孔内冷却对综合冷效的影响已经超过了冷气覆盖。

关键词：综合冷效气膜冷却内部冷却解耦吹风比平板模型

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涡轮动叶背侧不同叶高处异型孔气膜对比

航空动力学报 2024年第5期39卷 62-70页

作者：王磊李海旺谢刚周志宇北京航空航天大学能源与动力工程学院北京102206 北京航空航天大学航空发动机研究院北京102206 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京102206

采用数值仿真的方法对比研究了涡轮转子叶片背侧不同叶高位置处的圆柱孔、扇形孔和簸箕孔三种孔型气膜冷却的差异。气膜孔位于吸力面17.8%流向位置,并分别在10%、30%、50%、70%和90%叶高位置各设有一个气膜孔,三种孔型的圆孔段直径均为0... 详细信息

采用数值仿真的方法对比研究了涡轮转子叶片背侧不同叶高位置处的圆柱孔、扇形孔和簸箕孔三种孔型气膜冷却的差异。气膜孔位于吸力面17.8%流向位置,并分别在10%、30%、50%、70%和90%叶高位置各设有一个气膜孔,三种孔型的圆孔段直径均为0.8 mm。研究在600 r/min转速(对应旋转雷诺数为536 000)条件下开展并获得吹风比为0.50、0.75、1.00、1.25和1.50条件下的气膜冷却效率分布。研究结果指出:不同叶高位置处的气膜尾迹受叶根通道涡和叶顶泄漏流的影响呈现不同程度地向中间叶高位置偏转的趋势,因此不同叶高位置处的气膜尾迹内的涡对结构不对称的特征也不同。随着吹风比的增加,出现最大气膜冷却效率的叶高位置逐渐向叶顶方向移动。使用扇形孔和簸箕孔可以削弱冷却射流在气膜孔出口位置的法向动量,提升了气膜的附壁性和气膜冷却效率。

关键词：气膜冷却涡轮动叶吸力面叶高位置异型孔吹风比

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涡轮动叶吸力面气膜冷却径向差异对比

航空动力学报 2024年第4期39卷 215-223页

作者：王磊李海旺谢刚周志宇北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100191 北京航空航天大学航空发动机研究院北京100191 北京航空航天大学航空发动机气动热力国家级重点实验室北京100191

数值仿真研究了不同吹风比和旋转雷诺数条件下涡轮叶片吸力面不同叶高位置处气膜冷却效率分布的差异。研究涉及5个直径为0.8 mm的圆柱孔,气膜孔处于涡轮叶片吸力面17.8%流向位置处,并分别处于10%、30%、50%、70%和90%叶高位置处。研究在... 详细信息

数值仿真研究了不同吹风比和旋转雷诺数条件下涡轮叶片吸力面不同叶高位置处气膜冷却效率分布的差异。研究涉及5个直径为0.8 mm的圆柱孔,气膜孔处于涡轮叶片吸力面17.8%流向位置处,并分别处于10%、30%、50%、70%和90%叶高位置处。研究在400、600 r/min和800 r/min转速下进行,分别对应旋转雷诺数357000、536000和715000。研究涉及5个吹风比:0.50、0.75、1.00、1.25和1.50。研究结果表明:靠近叶根处的气膜受叶根通道涡影响明显向叶顶方向偏转。不同叶高位置处的气膜冷却效率分布存在明显差异。旋转给冷却射流带来附加离心力和哥氏力的作用,使得吹风比和旋转雷诺数的增加对不同叶高位置的气膜尾迹偏转产生不同影响。旋转雷诺数对不同叶高位置的气膜冷却影响存在差异。

关键词：气膜冷却涡轮动叶吸力面不同叶高位置吹风比旋转雷诺数

基于自适应参数优化RSSD-CYCBD的行星齿轮箱复合故障诊断

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北京航空航天大学学报 2024年第10期50卷 3139-3150页

作者：孙环宇杨志鹏王艺玮郭琦南京航空航天大学自动化学院南京211106 北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100191

针对行星齿轮箱多振源耦合导致故障源辨识困难、较弱故障特征容易被噪声和较强故障特征掩盖,以及由传播路径引起的信号衰减导致的故障特征微弱等问题,提出一种自适应参数优化的共振稀疏分解(RSSD)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的... 详细信息

针对行星齿轮箱多振源耦合导致故障源辨识困难、较弱故障特征容易被噪声和较强故障特征掩盖,以及由传播路径引起的信号衰减导致的故障特征微弱等问题,提出一种自适应参数优化的共振稀疏分解(RSSD)和最大二阶循环平稳盲解卷积(CYCBD)的行星齿轮箱多故障耦合信号分离及诊断算法。根据轴承和齿轮故障的不同共振属性,用RSSD算法将多故障耦合信号分解为包含齿轮故障特征的高共振分量和主要包含轴承故障特征的低共振分量后,通过CYCBD算法分别对高、低分量进行解卷积,消除传播路径影响和噪声干扰,实现微弱故障特征的增强和提取。特别地,针对RSSD和CYCBD中参数优化困难、依赖人工经验和自适应差等问题,使用基于松鼠算法(SSA)对参数进行自适应优化选取,设计了融合包络谱峭度、自相关函数最大值均方根和特征频率比在内的复合指标作为优化目标。对解卷积后的信号进行包络解调提取故障特征频率,识别不同故障源。通过行星齿轮箱多故障模拟信号和实测信号验证了所提算法的有效性和可行性,进一步地,将所提算法集成在边缘计算设备中,为行星齿轮箱等旋转机械的状态检测诊断及远程运维提供解决方案。

关键词：多源故障分离共振稀疏分解最大二阶循环平稳盲解卷积松鼠算法行星齿轮箱

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通信速率约束下一体化角度协同制导控制方法

宇航学报 2024年第6期45卷 914-923页

作者：王青马雪虎王培生北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学国际创新研究院杭州311115 北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

针对多飞行器协同拦截过程中的角度协同问题,设计了一种基于量化编码器的分布式一体化协同制导控制律。首先建立多飞行器协同制导与控制数学模型,并基于扩张状态观测器理论,对单个飞行器各状态进行观测。在此基础上考虑各飞行器间单次... 详细信息

针对多飞行器协同拦截过程中的角度协同问题,设计了一种基于量化编码器的分布式一体化协同制导控制律。首先建立多飞行器协同制导与控制数学模型,并基于扩张状态观测器理论,对单个飞行器各状态进行观测。在此基础上考虑各飞行器间单次传输数据的字长、两次传输数据间隔的通信速率约束,采用量化器-编码器-解码器实现限制通信速率情况下的协同一体化制导控制设计。之后,通过严格的理论分析证明了满足强连通图有向通信网络下,多飞行器系统能够达成一致性且收敛到期望的相对视线角,并给出了满足收敛条件的参数选择范围。最后,通过数学仿真校验,验证了所提出的方法在较低的通信速率下能够完成协同。

关键词：飞行器拦截协同制导通信限制扩张状态观测器(ESO) 制导控制一体化

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基于像素偏振相机的新型光弹技术应用

北京航空航天大学学报 2024年第8期50卷 2432-2438页

作者：苏飞毋少华刘云鹏北京航空航天大学航空科学与工程学院北京100191

像素偏振相机与传统光弹方法相结合是近20年来发展起来的一种新型应力测试技术,其克服了传统光弹方法抗环境光干扰能力弱、定量测试操作复杂、很难实现实时测量等缺点。基于此,介绍了该方法的工作原理,并通过2个实例展示了该方法在适应... 详细信息

像素偏振相机与传统光弹方法相结合是近20年来发展起来的一种新型应力测试技术,其克服了传统光弹方法抗环境光干扰能力弱、定量测试操作复杂、很难实现实时测量等缺点。基于此,介绍了该方法的工作原理,并通过2个实例展示了该方法在适应复杂环境及高精度测试方面的巨大技术优势。给出了该新型光弹技术的若干前瞻性应用建议,包括玻璃幕墙安装应力的高效率检测及钢化玻璃内部缺陷的在线检测等。

关键词：光弹性玻璃应力像素偏振相机实时检测

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锂离子电池性能衰减与热失控机制研究进展

稀有金属 2024年第2期48卷 225-239页

作者：郭斌刘新华何瑢高心磊闫啸宇杨世春北京航空航天大学交通科学与工程学院北京100191

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、自放电率低等优点,已经广泛应用于新能源汽车。但是,在循环使用的过程中,锂离子电池会逐渐发生老化,降低其能量存储和功率输出能力,不仅会缩短新能源汽车的续驶里程和使用寿命,还会带来安全隐患... 详细信息

锂离子电池具有能量密度高、功率密度高、自放电率低等优点,已经广泛应用于新能源汽车。但是,在循环使用的过程中,锂离子电池会逐渐发生老化,降低其能量存储和功率输出能力,不仅会缩短新能源汽车的续驶里程和使用寿命,还会带来安全隐患。因此,锂离子电池的老化及其对安全性能的影响规律需要重点研究,以便更好地进行电池寿命和安全的管理与预警。从锂离子电池的组成结构出发,分别对各组成部分的内部老化机制进行了全面综述,分析了温度、充放电倍率、荷电状态等外部因素对电池衰减的影响,并对热失控机制,以及老化作为主要诱因导致的热失控进行了综述,探讨了高比能锂离子电池由于新材料体系的应用而带来的新的老化和热失控机制,提出复杂车载工况下高能量密度锂离子电池的老化和全寿命周期热失控性能演变规律研究,是电池在线智能管理和退役后状态与安全性评估的重点研究领域。

关键词：新能源汽车锂离子电池老化机制热失控副反应