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磁浮系统模型中用弹簧阻尼器替代控制器的等效性分析

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国防科技大学学报 2005年第4期27卷 101-105页

作者：洪华杰李杰国防科技大学磁悬浮工程技术研究中心湖南长沙410073

在磁浮列车系统研究领域中,为简化计算许多文献将悬浮控制器等效为弹簧阻尼器。而对该方法的有效性,及其结果的可信度都没有做出进一步的分析。从数学模型上分析了弹簧阻尼器系统与控制系统的本质区别,并从稳定性、动态响应特征以及高... 详细信息

在磁浮列车系统研究领域中,为简化计算许多文献将悬浮控制器等效为弹簧阻尼器。而对该方法的有效性,及其结果的可信度都没有做出进一步的分析。从数学模型上分析了弹簧阻尼器系统与控制系统的本质区别,并从稳定性、动态响应特征以及高频激励响应三个方面讨论了这种区别对系统性能的影响。以国防科大磁悬浮列车为被控对象进行了仿真分析,验证了两者之间的差异,说明弹簧阻尼器与控制器是不等效的。

关键词：弹簧阻尼器磁悬浮频域分析法等效性

面向点云配准和地点识别的多头旋转注意力网络

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控制理论与应用 2023年第12期40卷 2187-2197页

作者：施成浩陈谢沅澧郭瑞斌肖军浩戴斌卢惠民国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073 国防科技创新研究院无人系统技术研究中心北京100091

点云配准和地点识别是移动机器人和自动驾驶车辆实现自主定位的关键技术.目前鲜有方法能够在实现高效地点识别的同时输出准确的6自由度位姿.本文提出了一种新颖的多头网络,该网络首先在统一的主干网络中提取稀疏而特征显著的点,随后分... 详细信息

点云配准和地点识别是移动机器人和自动驾驶车辆实现自主定位的关键技术.目前鲜有方法能够在实现高效地点识别的同时输出准确的6自由度位姿.本文提出了一种新颖的多头网络,该网络首先在统一的主干网络中提取稀疏而特征显著的点,随后分别在稠密点匹配头中解决点云配准问题,在全局描述头中解决地点识别问题.其中,在主干网络中创新应用3D-RoFormer机制,以一种低计算和存储复杂度的方式显式地编码特征点之间的相对位姿信息,从而学习到更显著和鲁棒的点特征,有效提高了网络的特征表达能力.在稠密点匹配头中,首先,构建稀疏点可靠的匹配关系,并据此由粗至精地确定稠密点的匹配关系,进而优化位姿估计.在全局描述头中,网络将稀疏的特征点及其特征向量进行压缩编码,获得对相关点云的全局描述子,实现高效的地点识别.为了验证算法的有效性并评估其性能,本文针对不同环境、不同传感器获得的数据集开展了实验研究.实验结果表明,本文方法在所有测试数据集中都具有很好的泛化能力,并较当前先进方法都有更优或相当的表现,降低连续点云配准误差约27%,降低闭环点云配准误差约37%.

关键词：自动驾驶汽车三维点云配准深度学习地点识别闭环

刚性包带式星箭连接装置非线性静力学分析与结构优化

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西北工业大学学报 2020年第5期38卷 1122-1128页

作者：郭欣朱仕尧刘观日于兵张乔飞雷勇军国防科技大学军事职业教育技术服务中心湖南长沙410073 国防科技大学空天科学学院湖南长沙410073 北京宇航系统工程研究所北京100076

刚性包带式连接装置是适应运载火箭重型化发展趋势而提出的新型星箭连接方式。建立预紧状态下的刚性包带及端框结构非线性静力学模型,分析其在轴向承载时的结构强度和连接刚度特性,并结合轴对称等效和参数化建模技术,通过优化截面形状... 详细信息

刚性包带式连接装置是适应运载火箭重型化发展趋势而提出的新型星箭连接方式。建立预紧状态下的刚性包带及端框结构非线性静力学模型,分析其在轴向承载时的结构强度和连接刚度特性,并结合轴对称等效和参数化建模技术,通过优化截面形状参数提升对整体连接性能。结果表明:包带与端框之间“线-面”接触位置的结构应力较为集中;增加包带结构轴向尺寸、减小包带V形槽角度和加深包带与端框咬合配合深度能够有效提升刚性包带连接刚度;通过截面形状优化,可在结构强度和质量限制条件下,使刚性包带连接性能提升70%以上.

关键词：刚性包带星箭连接装置承载能力强度分析结构优化

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钛合金型材挤压变形行为及组织演变研究

钛合金型材挤压变形行为及组织演变研究

作者：李宝亮太原科技大学

学位级别：硕士

钛合金型材在航空航天领域作为结构材料使用,在国防科技领域占有重要地位。钛合金因易受H、O等气体元素污染、变形抗力大、热加工温度窗口窄等原因,制造难度大且成本高,综合复杂形状的交互因素,使钛合金型材制造技术更有难度。国内有色... 详细信息

钛合金型材在航空航天领域作为结构材料使用,在国防科技领域占有重要地位。钛合金因易受H、O等气体元素污染、变形抗力大、热加工温度窗口窄等原因,制造难度大且成本高,综合复杂形状的交互因素,使钛合金型材制造技术更有难度。国内有色金属挤压领域在管棒材领域研究和实践较多,在型材方面的研究相对较少。本文将联合企业对钛合金Y型材挤压时的金属流动、挤压模型仿真、挤压材料微观组织、关键挤压模具设计、工艺参数设定及成形机理展开系统研究,拟开发出适合大型飞机应用的TC4钛合金Y型材产品。TC4属于(α+β)型双相钛合金,具有较低的密度、较高的比强度等一系列优点,TC4钛合金Y型材主要作为新型结构材料应用于大型飞机,具有变形困难和形状复杂的交互特点,须采用热挤压技术完成产品的近终极形态的成形。主要研究内容如下:(1)为了探究TC4钛合金在相变点温度及其之上的高温环境下的热变形特性,寻找最佳的热加工技术参数。为实现这一目标,本文设计了Gleeble热压缩实验,通过这一实验,成功计算出了TC4钛合金在高温状态下的热变形激活能。此外,还构建了合金在高温下的本构方程,并基于这一模型,进一步绘制了热加工图,从而为TC4钛合金的热加工提供了有力的理论支持和实践指导。(2)将经过热压缩实验处理的钛合金试样从中间剖开,依据热加工图所指示的失稳区与稳定区,将试样明确分类为两部分。随后,分别针对每部分试样的中心位置进行显微组织的观察。深入探索合金在不同压缩变形条件下的组织差异,特别是着重观察合金在失稳区的组织特性。通过这样的观察,进一步验证先前提出的高温本构模型与热加工图的准确性及适用性。(3)设计挤压模拟正交试验,使用DEFORM-3D有限元软件进行模拟仿真,分析挤压模具、挤压温度以及挤压速度对热挤压成形过程中金属流动特性以及应力应变的影响变化规律。通过有限元仿真试验,验证模具设计的合理性以及挤压工艺的可行性,从而为实际生产提供理论支撑。这不仅有助于更好地理解挤压过程中的机制原理,还能有效减少实际挤压试验的次数,降低成本,提升生产效率。(4)基于有限元软件的正交实验,设计实施型材的实际挤压实验。这一过程的目的是验证模具设计的科学性与工艺选择的合理性。通过实际挤压试验,成功获得了表面质量优良、尺寸精准符合要求的型材产品。产品不仅达到了既定的技术标准,更满足了市场的实际需求。(5)对挤压产品进行了剖切以观察其内部组织。通过对型材内部组织的观察,进一步验证了挤压模具和挤压工艺的合理性。在优选工艺条件下,成功制备出了表面质量卓越、尺寸精度基本符合设计要求的Y型材。型材的波动小,表面无缺肉、凹坑、沟槽等缺陷。此外,型材内部组织动态再结晶较充分,晶粒细化明显,充分验证了工艺参数的合理性。为挤压工艺的优化和型材产品质量的提升提供了有力支持。

关键词： TC4钛合金热变形行为有限元仿真型材挤压微观组织分析

同方学位论文库评论

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基于卡尔曼滤波的磁浮列车悬浮控制算法研究

系统仿真学报 2009年第1期21卷 216-219页

作者：李晓龙张志洲佘龙华常文森国防科技大学磁悬浮技术研究中心长沙410073

在磁浮列车悬浮控制系统设计中,间隙传感器信号的滤波处理是影响控制效果的重要因素之一。针对磁悬浮系统电磁干扰大,控制实时性要求高的特点,提出了应用卡尔曼滤波的方法处理间隙传感器信号。控制算法中无法直接测量的反馈量,一般都需... 详细信息

在磁浮列车悬浮控制系统设计中,间隙传感器信号的滤波处理是影响控制效果的重要因素之一。针对磁悬浮系统电磁干扰大,控制实时性要求高的特点,提出了应用卡尔曼滤波的方法处理间隙传感器信号。控制算法中无法直接测量的反馈量,一般都需要构造相应的观测器。而卡尔曼滤波器可以在滤除系统中存在的随机电磁干扰的同时实时估计出控制所需的所有状态信息,有效简化了算法设计提高了控制性能。计算机仿真分析和实验样车的工程实际应用表明,此方法获得了较理想的控制效果。

关键词：磁浮列车卡尔曼滤波双环控制状态观测器

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一种基于FPGA加速的高性能数据解压方法

计算机学报 2023年第12期46卷 2687-2704页

作者：刘谱光魏子令黄成龙陈曙晖国防科技大学计算机学院长沙410073 军事科学院国防科技创新研究院人工智能研究中心北京100166

在数据库、深度学习、高效存储等数据读取性能敏感的应用场景中,数据解压性能对上层应用的服务质量有着重要影响.LZ4无损数据压缩算法具备高速解压特性,因此被广泛应用在高速解压场景中,但其运行需要消耗大量CPU资源.为减少LZ4数据解压... 详细信息

在数据库、深度学习、高效存储等数据读取性能敏感的应用场景中,数据解压性能对上层应用的服务质量有着重要影响.LZ4无损数据压缩算法具备高速解压特性,因此被广泛应用在高速解压场景中,但其运行需要消耗大量CPU资源.为减少LZ4数据解压开销,学界和业界提出了基于FPGA的LZ4数据解压加速方法.但现有方法大多采用逐字节顺序处理的计算模式,导致并行度和吞吐率存在较大不足.因此,设计实现高性能LZ4数据解压加速方法成为当前研究亟需解决的关键问题.以LZ4解压的高性能加速为目标,本文研究从多层次对LZ4解压进行并行加速设计,提出了一种基于FPGA加速的高性能LZ4数据解压方法.首先,本方法研究对LZ4序列解析过程进行并行化改进,设计实现了一个基于多字段并行解析方法的并行化序列解析器,将吞吐率从每周期单字节扩展到每周期多字节.此外,本方法对序列解析器中的高时延长度字段解析逻辑进行优化改进,设计了基于二分法的最大匹配长度快速解析方法,显著减小序列解析器的关键路径时延,使得改进后的设计时钟频率比改进前提高了约21%.其次,基于并行化序列解析器,本方法设计实现了一个高性能数据解压引擎.该引擎将序列解析与数据还原过程进行解耦设计,对解压输出数据通路进行扩展,解决了解压过程中输入输出吞吐率不匹配的问题.最后,为进一步提高吞吐率性能,本方法提出了可扩展多引擎数据解压加速器设计,并实现了一个基于CPU-FPGA架构的异构端到端数据解压加速系统原型.实验分析表明,本方法提出的数据解压引擎的每周期吞吐量是现有研究的4.1~6.8倍.该引擎实现了约1.7 GB/s的解压吞吐率,达到现有研究的2.6~6.6倍.系统原型的端到端测试和资源使用评估结果表明,本方法提出的数据解压加速系统在吞吐率和资源使用方面具备良好的可扩展性.在功耗效率方面,集成8引擎的解压加速系统原型的功效比是软件加速方法的1.6倍以上.

关键词：数据解压加速并行化设计现场可编程门阵列(FPGA) LZ4算法

机电设备BIT中传感器系统的不确定性静态分析

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传感技术学报 2004年第1期17卷 93-97页

作者：杨光樊树江邱静吴峻温熙森国防科技大学三院机电工程研究所长沙410073 国防科技大学磁悬浮技术研究中心长沙410073

机电产品的BIT(Built-inTest)设计以及状态监测和诊断过程在很大程度上依赖于传感层系统的可靠性 ,通过传感层系统的不确定性分析可对该可靠性进行定量描述。在实际应用过程中 ,传感层系统的可靠性与测试过程中的各个属性相关 ,而各个... 详细信息

机电产品的BIT(Built-inTest)设计以及状态监测和诊断过程在很大程度上依赖于传感层系统的可靠性 ,通过传感层系统的不确定性分析可对该可靠性进行定量描述。在实际应用过程中 ,传感层系统的可靠性与测试过程中的各个属性相关 ,而各个属性及其变化决定了测试输出的变化。提出基于传感器测试输出变化进行传感层系统的不确定性静态分析 ,计算结果描述传感器系统特性和特定测试环境对测试输出的不确定性的固有影响 ,提供改善系统的依据。

关键词： BIT 传感器不确定性特征属性静态分析

多核系统中基于动态松弛时间回收的节能实时调度算法

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国防科技大学学报 2011年第6期33卷 7-16页

作者：张冬松郭得科陈芳园吴彤吴飞金士尧国防科技大学计算机学院湖南长沙410073 国防科技大学信息系统工程重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学国家安全与军事战略研究中心湖南长沙410073 上海工程技术大学电子电气工程学院上海201620

许多嵌入式实时任务的实际执行时间往往小于最坏情况执行时间,因此可以产生大量的动态松弛时间。针对时限等于周期的偶发任务集,提出一种基于动态松弛时间回收的多核系统节能实时调度算法DSREM。该算法基于最优在线调度算法LRE-TL,利用T... 详细信息

许多嵌入式实时任务的实际执行时间往往小于最坏情况执行时间,因此可以产生大量的动态松弛时间。针对时限等于周期的偶发任务集,提出一种基于动态松弛时间回收的多核系统节能实时调度算法DSREM。该算法基于最优在线调度算法LRE-TL,利用TL面内节能实时调度思想,在每个TL面的提前完成时刻实现动态松弛时间回收,降低后续偶发任务的执行频率,实现更多的节能。同时该算法还在每个TL面的初始时刻、偶发任务的释放时刻实现动态电压和频率调节,保证了偶发任务集最优可调度性。经过系统的数学分析和仿真,结果表明,DSREM算法不仅保证了偶发任务集的最优可调度性,而且当任务集总负载超过某一个值后,其节能效果始终优于现有方法,尤其随着总负载的增加,节能效果会更好。

关键词：实时系统节能调度多核动态松弛时间

低跨云数据中心修复流量的纠删码的快速构造方法

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计算机研究与发展 2023年第10期60卷 2418-2439页

作者：包涵王意洁并行与分布计算全国重点实验室(国防科技大学) 长沙410073 国防科技大学计算机学院长沙410073

近年来,云数据中心故障频发,因而各大机构纷纷采用跨云数据中心多副本技术对数据进行容灾存储.与跨云数据中心多副本技术相比,跨云数据中心纠删码技术可靠性更高、冗余度更低.但是,现有跨云数据中心纠删码技术无法同时满足低跨云数据中... 详细信息

近年来,云数据中心故障频发,因而各大机构纷纷采用跨云数据中心多副本技术对数据进行容灾存储.与跨云数据中心多副本技术相比,跨云数据中心纠删码技术可靠性更高、冗余度更低.但是,现有跨云数据中心纠删码技术无法同时满足低跨云数据中心修复流量、高编码参数适应性和高纠删码构造效率,因而尚未在生产系统中得到普遍应用.提出一种低跨云数据中心修复流量的纠删码的快速构造方法(fast construction method of the erasure code with small cross-cloud data center repair traffic,FMEL),该方法可在不同编码参数下快速构造具有低跨云数据中心修复流量的纠删码.具体而言,FMEL首先将纠删码修复组分布方案及用户指定的编码参数转换为定长特征向量,并基于支持向量机对各特征向量进行快速分类以检验其对应纠删码修复组分布方案和编码参数的匹配性--某特征向量属于正类表示其对应纠删码修复组分布方案与编码参数相匹配.而后,FMEL用一种并行搜索算法从所有通过检验的纠删码修复组分布方案中选出平均跨云数据中心修复流量较小的一个方案,并用一种试错算法将其转换为具有低跨云数据中心修复流量的纠删码的生成矩阵.跨云数据中心环境中的实验表明,与现有的可在不同编码参数下构造出能达到平均跨云数据中心修复流量下限的最优码的工作相比,FMEL可将纠删码构造用时缩短89%,且在大部分编码参数下,二者构造的纠删码的跨云数据中心修复流量相同.此外,与其他几类常用纠删码相比,FMEL构造的纠删码可将跨云数据中心修复流量降低42.9%~56.0%.

关键词：跨云数据中心存储纠删码容灾容错修复流量