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基于事件触发的旋翼无人机群领导跟随一致性

科学技术与工程 2024年第17期24卷 7414-7421页

作者：闫祁晨沈剑陈鹏云赵晨博王晓光王恩友中北大学机电工程学院太原030051 中国兵器工业集团航空弹药研究院有限公司哈尔滨150001 中北大学航空宇航学院太原030051

针对多六旋翼无人机集群系统通信频律过高的问题,基于六旋翼无人机滑模控制的双环结构控制模型提出了一种基于事件触发的滑模控制方法。该模型由位置子系统和姿态子系统构成,其中位置子系统作为外环控制对象,姿态子系统则作为内环辅助... 详细信息

针对多六旋翼无人机集群系统通信频律过高的问题,基于六旋翼无人机滑模控制的双环结构控制模型提出了一种基于事件触发的滑模控制方法。该模型由位置子系统和姿态子系统构成,其中位置子系统作为外环控制对象,姿态子系统则作为内环辅助控制对象。在位置子系统中,采用增加事件触发器的滑模控制器,通过引入滑模面和滑模变量的方式,实现对六旋翼无人机群的位置控制。通过Lyapunov稳定性定理对该控制策略下系统的稳定性进行了证明,并证明了不存在Zeno现象的情况。仿真实验结果表明,所提出的控制方案减少了多智能体通信对高频采样的依赖,可见该研究为六旋翼无人机在协同路径跟随方面的应用提供了有益的参考。

关键词：六旋翼无人机群事件触发控制滑模控制趋近律集群控制

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数字孪生及其在航空航天中的应用

航空学报 2020年第9期41卷 1-12页

作者：孟松鹤叶雨玫杨强黄震解维华哈尔滨工业大学特种环境复合材料技术国家级重点实验室哈尔滨150080 哈尔滨工业大学材料科学与工程博士后流动站哈尔滨150080 中国空间技术研究院载人航天总体部北京100094

数字孪生已引起国内外的广泛重视,可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报,从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相... 详细信息

数字孪生已引起国内外的广泛重视,可看作是连接物理世界和数字世界的纽带。其通过建立物理系统的数字模型、实时监测系统状态并驱动模型动态更新实现系统行为更准确的描述与预报,从而在线优化决策与反馈控制。本文分析表明数字孪生体相比一般的模拟模型,具有集中性、动态性和完整性的突出特点。数字孪生的发展需要复杂系统建模、传感与监测、大数据、动态数据驱动分析与决策和数字孪生软件平台技术的支撑。在航空航天领域,数字孪生可应用于飞行器的设计研发、制造装配和运行维护。重点讨论了应用机身数字孪生进行寿命预测与维护决策的案例,相比于周期性维护,具有检修次数更少、维护成本更低的优势。最后,给出了数字孪生在空间站、可重复使用飞船的地面伴飞系统中的初步应用框架。

关键词：数字孪生数据驱动模型更新飞行器维护

用于管道检测机器人的微型化成像系统(特邀)

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激光与光电子学进展 2024年第2期61卷 205-211页

作者：苏德尔李浩宇高伟达王宇航郭长亮赵唯淞哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室黑龙江哈尔滨150080 哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室黑龙江哈尔滨150086 东北林业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150040 北京协同创新研究院北京100094 北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室代谢及心血管分子医学北京市重点实验室北京100871

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测... 详细信息

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一,通过沿行进方向搭载成像系统,实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而,这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘,不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度,提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积,尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后,整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm,最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人,验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷,提升对管壁细节信息的捕捉能力。

关键词：管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计

基于固溶时效热处理的7A09铝合金硬度和强度关系的研究

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航天制造技术 2024年第2期 48-51页

作者：毕海娟王妍琴彭江涛李继光初冠南天津航天长征火箭制造有限公司天津300462 哈尔滨工业大学(威海)材料科学与工程学院威海264209 哈尔滨工业大学(威海)创新创业园有限责任公司威海264209

7A09铝合金作为一种典型的可变形超高强铝合金被广泛应用于航空航天和汽车制造领域,是新一代运载火箭钣金件主材料之一。通过室温拉伸试验和硬度测试,对2种不同厚度规格的7A09铝合金板材在不同固溶温度和人工时效温度下经过热处理后的... 详细信息

7A09铝合金作为一种典型的可变形超高强铝合金被广泛应用于航空航天和汽车制造领域,是新一代运载火箭钣金件主材料之一。通过室温拉伸试验和硬度测试,对2种不同厚度规格的7A09铝合金板材在不同固溶温度和人工时效温度下经过热处理后的硬度、抗拉强度和延伸率进行分析对比,获得了7A09铝合金板材的固溶温度和时效温度范围,确定了不同固溶-时效条件下硬度和抗拉强度的对应关系,并通过生产试验进行了验证,结果表明:获得的硬度和抗拉强度关系曲线较为准确,对于非承力运载火箭钣金件,可通过硬度检测代替抗拉强度检测以确定性能指标是否合格,缩短检测周期,降低制造成本。

关键词：铝合金强度硬度固溶处理时效处理

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高超声速变体飞行器关键技术研究综述

航空科学技术 2024年第5期35卷 28-44页

作者：程归杨广郭宏伟周翔上海交通大学上海200240 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

高超声速变体飞行器有潜力通过变形提升飞行器在宽速域、大空域飞行全包线下的适用性,在未来的民用与军事领域都具有极大的战略意义。本文主要对高超声速变体飞行器的研究进展进行综述,阐述了国内外高超声速和变体飞行器项目的研究进展... 详细信息

高超声速变体飞行器有潜力通过变形提升飞行器在宽速域、大空域飞行全包线下的适用性,在未来的民用与军事领域都具有极大的战略意义。本文主要对高超声速变体飞行器的研究进展进行综述,阐述了国内外高超声速和变体飞行器项目的研究进展和现状,并且对现有的高超声速变体飞行器的主要变形方式进行了分类与介绍。同时,总结了高超声速变体飞行器在变构型机构设计方法与理论、高功重比与快速响应的驱动设计、可承载大变形蒙皮、承载/热防护一体化结构设计等方面的技术难点,提出了高超声速变体飞行器的后续研究发展方向,以期对后续高超声速变体飞行器的相关研究提供一定的参考。

关键词：高超声速变体飞行器跨域变形翼结构设计

基于红外辐射测温法的焊头动态高速真温测量系统研制

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光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 836-842页

作者：萧鹏台泓冰向茂林王伟宸张帆哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150001 中国航天科工集团第四研究院北京100038 中国空空导弹研究院控制所河南洛阳471009

温度是用来表征物体特性的一个重要的基本参数,被广泛应用于金属加工、生产生活、航空航天等各个领域,温度测量的准确与否对每个行业都有着至关重要的影响。随着电子设备的尺寸不断微型化以及各种可穿戴智能设备的普及和发展,小型化成... 详细信息

温度是用来表征物体特性的一个重要的基本参数,被广泛应用于金属加工、生产生活、航空航天等各个领域,温度测量的准确与否对每个行业都有着至关重要的影响。随着电子设备的尺寸不断微型化以及各种可穿戴智能设备的普及和发展,小型化成为了电子元件技术水平的一个重要技术指标,所以电子元器件也一直朝着小尺寸、高集成化方向发展,而其焊接温度的波动引起的产品良品率也在不断降低。因此,如何实现电子元器件焊接过程中焊头温度的实时获取,已成为众多相关企业急需研究的课题。基于晶体管式焊接电源的工作特点,从分析焊头的结构特性入手,利用焊头的红外光谱辐射特性,设计了一种激光瞄准式的光学系统,采用朗伯体法对焊头进行温度测量,从而得到焊头工作时的实时真温。整个温度测量系统由硬件系统部分和软件系统部分构成。其中,硬件系统包括光学系统的设计、 I/V转换及放大电路和上位机的高速数据采集系统。软件系统主要包括上位机系统界面的设计。上位机软件采用LabVIEW进行程序设计,主要包括AD采集卡的配置与驱动、数据滤波、零点测量、温度标定、温度计算、实时温度曲线和数据存储。在系统建立、软件调试完毕后,采用标准空腔黑体炉对测温系统进行了校准。首先,利用整体黑体法对焊头工作时的发射率进行了试验,结果表明,在氧化和非氧化状态下,其发射率与文献数据基本一致。然后利用该发射率值,计算出了焊头上小孔的空腔黑体发射率。最后,利用恒流晶体管式焊接电源进行了系统稳定性和重复性实验。分析该方法的不确定度,得出该方法的总体不确定度在3%以内。通过对测温系统的标定和配置,该系统还可以应用在其他需要高速精确测温的场景。

关键词：焊头温度黑体法测温快速测量红外光谱发射率

基于多空间维度联合方法改进的BiLSTM出水氨氮预测方法

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中国农村水利水电 2024年

作者：王雷张煜赵艺琨刘明勇刘子航李杰湖北工业大学农机工程研究设计院北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院哈尔滨跃渊环保智能装备有限责任公司

出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一，准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺，保障水环境安全有着重要的作用。本文提出了一种基于联合多空间维度（Multi-spatial Dimensional Cooperative A... 详细信息

出水氨氮作为衡量污水处理厂水质处理工艺的重要指标之一，准确预测污水处理厂出水水质中的氨氮含量对于及时调整处理工艺，保障水环境安全有着重要的作用。本文提出了一种基于联合多空间维度（Multi-spatial Dimensional Cooperative Attention）改进的双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-Term Memory，BiLSTM）的水质预测模型，首先通过皮尔逊（Pearson）系数法筛选出与出水氨氮相关性较强的总氮、污泥沉降比和温度三个指标作为模型输入，联合三个维度的强相关信息对未来6小时的出水氨氮进行预测。结果表明，MDCA-BiLSTM模型在融合残差序列后对出水氨氮的预测准确率R2为0.979，并在太平污水处理厂和文昌污水处理厂两个站点收集到的数据集上总氮、总磷和溶解氧的均方根误差分别为0.002、0.003、0.001和0.004、0.003、0.002；预测精度分别为0.959、0.947、0.971和0.962、0.951、0.983；与BiLSTM相比，均方根误差分别降低了0.007、0.007、0.007和0.017、0.006、0.005；预测精度分别提高了0.176、0.183、0.258和0.098、0.109、0.11。同时，该模型在面对未来6h、12h和24h的预测步长时，仍能够达到0.956、0.933和0.917的预测精度，说明改进后的模型在预测准确性和鲁棒性方面表现出显著优势。该方法能够有效提高污水处理厂出水氨氮的及其它指标的预测准确性，可作为水资源循环和管理决策的一种有效参考手段，具有较强的实际应用价值。

关键词：水质参数时序预测时序卷积网络双向长短期记忆循环神经网络注意力机制

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汇聚路径指令级重用性能优化研究

哈尔滨工业大学学报 2008年第1期40卷 81-84页

作者：傅忠传陈红松王彦朱宁崔平远崔刚哈尔滨工业大学计算机科学与技术哈尔滨150001 北京科技大学计算机系北京100083 哈尔滨工业大学航空宇航科学与技术哈尔滨150001

针对特定的单边吊床结构,根据C语言编译后生成的代码特征对控制无关Y-行为的特例——误预测指令流重新精确汇聚到正确路径进行动态检测,并利用指令重用降低分支误预测代价,对处理器性能进行优化.实现跨基本块的控制无关Y-行为动态检测,... 详细信息

针对特定的单边吊床结构,根据C语言编译后生成的代码特征对控制无关Y-行为的特例——误预测指令流重新精确汇聚到正确路径进行动态检测,并利用指令重用降低分支误预测代价,对处理器性能进行优化.实现跨基本块的控制无关Y-行为动态检测,并将相关信息保存到处理器前端汇聚点表中;通过寄存器集成与存储器集成保证正确的相关性;为实现汇聚路径指令级重用,将指令分为可信与不可信两种;可信指令直接提交,不可信指令被插入到恢复缓冲中重新执行.避免了处理器清空流水线和取指重定向,降低了误预测代价.实验表明,对于不同测试基准处理器性能均有所提升,而且随着流水线的加长该机制更加有效.

关键词：控制无关Y-行为精确汇聚错路指令重用

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用于管道检测机器人的微型化成像系统

激光与光电子学进展 2024年

作者：苏德尔李浩宇高伟达王宇航郭长亮赵唯淞东北林业大学机电工程学院北京大学未来技术学院国家生物医学成像科学中心分子医学研究所膜生物学国家重点实验室代谢及心血管分子医学北京市重点实验室哈尔滨工业大学仪器科学与工程学院先进光电成像技术研究室哈尔滨医科大学附属第二医院神经外科室北京协同创新研究院

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一，通过沿行进方向搭载成像系统，实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而，这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘，不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的... 详细信息

管道机器人是对复杂系统中管道损伤进行检测和评估的主要工具之一，通过沿行进方向搭载成像系统，实现了在管道中的运动导航和内环境观察。然而，这会导致管壁信息存在于图像传感器边缘，不可避免地会受到镜头畸变的影响而降低对损伤的检测精度，提高对损伤的定量难度。而搭载额外的成像系统观察管壁会大大增加机器人的承载负荷和整体体积，尤其在小尺寸管道机器人中。设计一款适用于管道机器人的微型化管壁成像系统。经过元件选型、光学系统优化和3D打印集成后，整个系统的体积为25 mm×30 mm×12 mm，最优横向分辨率为15.63μm。最后利用该系统制作了一款微型管道机器人，验证了其成像效果和定量能力。此系统有望搭载到其他管道机器人上作为扩展载荷，提升对管壁细节信息的捕捉能力。

关键词：管道机器人微型化成像系统管壁检测光学系统优化设计