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基于石墨烯@石蜡复合微球的柔性压阻适变传感器

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复合材料学报 2025年

作者：赵航袁霖吴松松黄培李元庆付绍云重庆大学航空航天学院

作为柔性电子、人机交互、智能机器人等领域的核心元器件之一，柔性压力传感器近年来得到了极大发展。虽然柔性压阻传感器因结构简单、稳定性好等优点而得到了广泛应用，然而大多数文献报道的柔性压阻传感器的有效应力测试范围较窄，难... 详细信息

作为柔性电子、人机交互、智能机器人等领域的核心元器件之一，柔性压力传感器近年来得到了极大发展。虽然柔性压阻传感器因结构简单、稳定性好等优点而得到了广泛应用，然而大多数文献报道的柔性压阻传感器的有效应力测试范围较窄，难以满足传感系统的集成化设计要求。基于此，本文将石墨烯纳米片包覆的石蜡复合微球、短碳纤维和硅橡胶复合，制备得到基于石墨烯@石蜡复合微球的柔性压阻复合材料。由于石蜡压缩模量的温敏特性以及石墨烯纳米片和短碳纤的协同作用，在电场辅助下，该复合材料在0-40%压缩应变下的压缩模量可在0.64-0.88 MPa范围内变化。因此，基于该复合材料的柔性压力传感器在0-2 Hz频率范围具有宽的有效应力检测范围(0.1-100 kPa)，优于大部分文献报道的柔性压力传感器。具体来说，在外加电压为1V、10V和15V时，传感器的有效应力检测范围分别为0.25-100 kPa、0.15-80 kPa和0.1-70 kPa。此外，传感器还具有较高的响应准确度，在健康监测、可穿戴电子设备和智能机器人等领域有一定的应用潜力。

关键词：复合微球压阻复合材料柔性传感器有效应力检测范围石墨烯

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基于改进鲸鱼优化算法的超声电机自抗扰控制

系统工程与电子技术 2025年

作者：冯建鑫李昊阳巩建雄龚柏春南京航空航天大学航天学院

针对超声电机强非线性和时变性，提出一种基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制方法。首先，将改进线性自抗扰控制与史密斯预估器结合，设计了三阶自抗扰控制器。然后，采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行优化，并对传统鲸鱼算法进行改进。... 详细信息

针对超声电机强非线性和时变性，提出一种基于改进鲸鱼优化算法的自抗扰控制方法。首先，将改进线性自抗扰控制与史密斯预估器结合，设计了三阶自抗扰控制器。然后，采用鲸鱼优化算法对控制器参数进行优化，并对传统鲸鱼算法进行改进。将tent混沌映射应用于种群初始化并引入K-means++聚类算法实现种群分类，对不同类别种群采用相应收敛因子，同时设计非线性惯性权重，进一步提高算法的优化效果。最后在考虑摩擦的情况下用粒子群算法、蜻蜓算法、改进前后的鲸鱼优化算法分别优化所设计的控制器，通过仿真验证本文设计的有效性。

关键词：超声电机自抗扰控制鲸鱼优化算法参数优化

空地异构无人系统固定时间事件触发编队包含控制

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系统工程与电子技术 2025年

作者：乔毅涛李爽南京航空航天大学航天学院

针对以多无人机（UAVs）和多无人车（UGVs）组成的空地异构无人系统协同运动控制问题，基于事件触发通信策略，提出了一种扰动条件下快速收敛的固定时间时变编队包含控制算法。首先，依据空地协同任务类型，将系统期望轨迹、多无人机和... 详细信息

针对以多无人机（UAVs）和多无人车（UGVs）组成的空地异构无人系统协同运动控制问题，基于事件触发通信策略，提出了一种扰动条件下快速收敛的固定时间时变编队包含控制算法。首先，依据空地协同任务类型，将系统期望轨迹、多无人机和多无人车分别定义为三维追踪-领航者、三维编队-领导者以及二维跟随者。然后，基于系统各对象变量维度将其进行集群分组，根据分组集群变量维度在状态空间为整个空地系统构建了兼容自由度差异特性的数学模型。接着，在空中层为三维编队-领导者设计分布式固定时间事件触发观测器来观测三维追踪-领航者的信息并基于观测信息为其设计固定时间编队控制器；同样接下来在地面层为二维跟随者设计分布式固定时间事件触发凸包观测器来估计多个三维编队-领导者张成的凸包并为其设计固定时间编队包含控制器。最后，通过空地联合仿真验证了设计算法的有效性。

关键词：无人机-无人车系统时变编队包含控制事件触发通信分布式协同观测固定时间稳定收敛

基于复杂网络的城市低空飞行计划优化调度研究

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航空学报 2025年

作者：钟罡华骏鸣杜森刘玉璞刘皞张洪海南京航空航天大学民航学院南京航空航天大学数学学院

城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）发展面临着密集飞行活动带来的风险管理与效率提升问题，本文聚焦城市低空无人机集群的飞行前阶段，提出了基于复杂网络的飞行计划两阶段优化调度方法。首先，基于数字空域栅格环境下无人机飞... 详细信息

城市空中交通（Urban Air Mobility, UAM）发展面临着密集飞行活动带来的风险管理与效率提升问题，本文聚焦城市低空无人机集群的飞行前阶段，提出了基于复杂网络的飞行计划两阶段优化调度方法。首先，基于数字空域栅格环境下无人机飞行潜在的第三方风险，预先规划单机的四维航迹并生成无人机集群初始飞行计划；其次，提出飞行不确定性影响下的冲突探测模型，构建以飞行计划为节点、以飞行冲突为连边的冲突复杂网络，通过提取计算冲突复杂网络拓扑指标来识别关键飞行计划；最后，建立了融合地面等待、速度调整和局部改航等多种策略的飞行计划优化调度模型，设计了先整体优化关键飞行计划，再局部调整剩余冲突点的两阶段优化求解算法框架，并基于改进的FATA算法实现模型求解。实验结果表明，该方法能够在考虑飞行不确定性的情况下显著减少甚至完全消除飞行冲突，同时可以保证在飞行计划调度过程中造成延误的飞行计划数量不超过总数量的3%，并保持增加的总运行风险比例不超过1%。研究成果能够为城市低空飞行计划调度管理提供技术支撑，对于推动城市空中交通安全有序发展具有指导意义。

关键词：城市空中交通飞行计划复杂网络飞行冲突管理优化调度

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基于剪枝可视性地图的无人机全局规划方法

航空学报 2025年

作者：薛震盛汉霖陈欣魏鹏轩李嘉诚陈芊南京航空航天大学能源与动力学院南京航空航天大学通用航空与飞行学院

当前随着无人机应用的日益广泛，在复杂环境下的自主飞行能力成为影响无人机的安全性和执行任务可靠性的重要因素，其中，无人机在未知场景下对复杂环境进行快速感知和进行全局规划是其自主飞行能力的重要组成部分。针对当前无人机在复... 详细信息

当前随着无人机应用的日益广泛，在复杂环境下的自主飞行能力成为影响无人机的安全性和执行任务可靠性的重要因素，其中，无人机在未知场景下对复杂环境进行快速感知和进行全局规划是其自主飞行能力的重要组成部分。针对当前无人机在复杂场景下难以高效构建环境地图和实现远距离全局规划的难题，本文提出了一种基于概率更新的剪枝可视性地图构建方法和分层规划策略。首先，基于激光雷达或深度相机的原始数据，采用概率更新方式生成栅格地图，然后通过分层映射提取障碍物边界，结合碰撞检测从而构建出可视性地图，为加快路径搜索速度，本文提出了一种可视性地图剪枝策略以减小搜索空间。接着，构建基于搜索和优化的分层规划算法框架，外层规划采用基于探索度的改进A*算法，通过在代价函数中引入路径探索度，显著提升了无人机在复杂场景下的全局规划表现。内层规划则采用基于MINCO轨迹表示的轨迹优化方法，以生成满足无人机速度、加速度约束的平滑飞行轨迹。最后，通过实验仿真和实飞验证，结果显示，基于剪枝可视性地图的改进A*算法相较传统A*算法，飞行距离减少了12.92%，飞行时间缩短了16.43%，证明了本文方法在复杂场景下的有效性，未来将进一步应用到无人机集群中实现复杂环境下的协同规划。

关键词：无人机路径规划全局规划可视性地图复杂环境下避障

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面向光学元件磨削加工的机器人力控系统研究

制造技术与机床 2025年

作者：林子琦王振忠陈熠徐晓雨厦门大学航空航天学院

随着自由曲面光学元件加工需求日益增长，能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高，难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空... 详细信息

随着自由曲面光学元件加工需求日益增长，能短周期高柔性智能化成线的超精密磨削、抛光设备及工艺成为光学元件批量生产的关键。传统超精密磨削机床设计周期长、制造及投入成本高，难以满足中小批量定制的多样化市场应用。基于大工作空间、低成本且智能化、柔性化的六轴工业机器人，提出了机器人主动柔顺力控磨削方法，探究机器人力控磨削作业的运动控制，研究力控法兰特性从而掌握力控控制策略，基于力控磨削工艺实验求解建立稳定磨削力模型，实现通过控制力控期望力来实现机器人恒定磨削量，粗磨阶段有效提升工件面形质量，相较于机器人无力控磨削，机器人力控磨削PV提升了57.8%，RMS提升了63.5%。

关键词：工业机器人力控磨削磨削加工机器人磨削光学加工

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涡扇发动机及其执行机构性能衰退影响分析

推进技术 2025年

作者：王亚伟邹泽龙张康鑫黄金泉鲁峰南京航空航天大学航空航天结构力学与控制国家重点实验室

涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化，针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据，提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型，在Simulink中建立发动... 详细信息

涡扇发动机长期运行中不可避免地会发生性能退化，针对某型涡扇发动机寿命期内运行数据，提出一种基于发动机及执行机构联合仿真平台的性能衰退影响分析方法。联合仿真平台利用AMESim建立航空燃油泵执行机构模型，在Simulink中建立发动机模型并设计无模型滑模自适应控制器，与执行机构模型完成集成。本文在联合仿真平台上对涡扇发动机部件健康参数进行估计，考虑到发动机运行时由于内部环境恶劣只能布置有限数量的传感器，因此选取有限的测量参数，对待估的健康参数组合进行优化，并确定在状态可估条件下的最少传感器组合方案。结合寿命周期内性能退化数据，进行面向发动机退化与执行机构退化的自适应控制仿真。仿真结果表明：优化后的状态估计方案能够准确评估发动机性能退化。所设计的控制算法随着发动机发生退化，超调量增大了27.27%，同时考虑执行机构性退化时，无模型滑模自适应控制算法的调节时间相较于无退化时增加了2.65 s，超调量增大了33.3%。

关键词：涡扇发动机健康参数估计性能退化执行机构无模型自适应 AMESim/Simulink

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空间充气式共机架结构自旋动力学及振动抑制

中国科学:物理学力学天文学 2025年

作者：黄业雄蔡正政杜浩孙加亮金栋平南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室

光学合成孔径技术在地球观测、环境监测、宇宙探索等方面有着广泛应用.作为一种新型的空间结构,空间充气式共机架结构具有折展比大、比强度高等特点,可满足光学合成孔径成像系统对于支撑结构的构建需求.本文针对充气式共机架结构,建立了... 详细信息

光学合成孔径技术在地球观测、环境监测、宇宙探索等方面有着广泛应用.作为一种新型的空间结构,空间充气式共机架结构具有折展比大、比强度高等特点,可满足光学合成孔径成像系统对于支撑结构的构建需求.本文针对充气式共机架结构,建立了刚-柔耦合多体系统动力学模型,依据在轨动力学环境研究了自旋动力学响应,并根据点扩展函数分析了系统在空间扰动下的光学性能.仿真结果表明,为使空间充气式共机架结构达到光学成像的要求,需要对充气式共机架结构进行振动抑制,为此设计了一种周期性分布的超结构吸振单元,用于抑制光学载荷的振动.最后,通过有限元法计算了超结构的带隙和振动传输特性,并实验验证了提出的超结构吸振单元对于充气式共机架系统振动抑制的可行性和有效性.

关键词：充气式共机架合成孔径成像自旋动力学振动抑振超结构

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基于电磁感应的抗磁悬浮倾角传感器

仪器仪表学报 2025年

作者：徐园平袁高展周瑾于敏南京航空航天大学机电学院

倾角传感器作为重要的角度测量仪器，广泛应用于航空航天器姿态监测等领域。高分辨率、高灵敏度的倾角传感器是准确角度获取的前提，但现有倾角传感器难以摆脱摩擦造成的精度影响，制约其在精密测量领域应用。本文提出一种基于电磁感应... 详细信息

倾角传感器作为重要的角度测量仪器，广泛应用于航空航天器姿态监测等领域。高分辨率、高灵敏度的倾角传感器是准确角度获取的前提，但现有倾角传感器难以摆脱摩擦造成的精度影响，制约其在精密测量领域应用。本文提出一种基于电磁感应的抗磁悬浮倾角传感器，具有高分辨率和非接触测量的特点。通过采用抗磁性物质作为敏感元件，构建具有势能阱的永磁体阵列，实现敏感元件稳定悬浮；基于测量单元与敏感元件间电磁感应效应，敏感元件悬浮位置随倾角改变而变化的特点，提出倾角测量原理；搭建实验平台进行传感器性能测试。实验表明倾角传感器可以实现双轴±1.3°范围倾角测量，分辨率为0.005°，线性度为0.18%，在微小倾角精密测量领域具有广阔应用价值。

关键词：倾角传感器抗磁悬浮电磁感应