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含SMA阻尼的惯容器系统动力学模型与优化

应用力学学报 2023年第6期40卷 1404-1411页

作者：褚佳伟滕英元侯帅臧健张业伟沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136

根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的高阻尼特性,应用能量分析方法,将其应用到单自由度惯容器系统中,通过自由能函数与耗散函数关系推导出SMA的恢复力,并对系统的时域和频域响应进行计算分析。由于惯容器的惯容系数与质量无关,... 详细信息

根据形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)的高阻尼特性,应用能量分析方法,将其应用到单自由度惯容器系统中,通过自由能函数与耗散函数关系推导出SMA的恢复力,并对系统的时域和频域响应进行计算分析。由于惯容器的惯容系数与质量无关,因此可以在不改变质量的情况下,对其相关参数进行选样分析,并通过共振峰值投影的等高图实现参数优化,结果表明选用合理的参数能够使惯容器起到更佳的减振效果,以达到优化目标。

关键词： SMA 惯容器自由能函数减振

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基于泰勒展开的二阶层次分析法初探

计算力学学报 2022年第5期39卷 655-660页

作者：赵维涛尹福平胡东超沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136

经典AHP常用于武器装备效能或能力评估,然而经典AHP采用线性加权模型,即通过底层指标效能线性加权得到顶层指标效能,对非线性体系往往会引入较大评估误差,易产生决策性错误。为解决这一问题,本文以底层指标效能值等于1/2为展开点,给出... 详细信息

经典AHP常用于武器装备效能或能力评估,然而经典AHP采用线性加权模型,即通过底层指标效能线性加权得到顶层指标效能,对非线性体系往往会引入较大评估误差,易产生决策性错误。为解决这一问题,本文以底层指标效能值等于1/2为展开点,给出基于泰勒展开的二阶加权模型,对线性体系,二阶加权模型可退化为经典线性加权模型;推导出二阶AHP的数学表达式,给出二阶AHP效能评估步骤,构建二阶AHP的基本框架。算例表明,二阶AHP评估结果相比经典AHP更接近于解析解,产生决策性错误的机率远小于经典AHP。

关键词：效能评估 AHP 二阶模型泰勒展开

基于静强度分布参数的复合材料剩余强度及寿命预测

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计算力学学报 2023年

作者：赵维涛朱珒婧刘春升沈阳航空航天大学航空宇航学院

为探讨剩余强度及疲劳寿命与初始静强度分布参数之间的关系，构建基于初始静强度分布参数的剩余强度和疲劳寿命计算模型。在模型构建过程中未涉及复合材料结构的层数、铺层厚度和铺层方向，适应性强。模型参数可通过静力试验和剩余强度... 详细信息

为探讨剩余强度及疲劳寿命与初始静强度分布参数之间的关系，构建基于初始静强度分布参数的剩余强度和疲劳寿命计算模型。在模型构建过程中未涉及复合材料结构的层数、铺层厚度和铺层方向，适应性强。模型参数可通过静力试验和剩余强度试验获得，试验成本相对疲劳试验较低。剩余强度和疲劳寿命与初始静强度变异系数及其分布参数有关，当初始静强度服从威布尔分布时，疲劳寿命亦服从威布尔分布，可为开展疲劳可靠性提供借鉴和参考。算例表明：基于所建立的模型，剩余强度计算结果最大误差为-1.58%，疲劳寿命与试验数据吻合较好。

关键词：复合材料剩余强度疲劳寿命初始静强度分布参数

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基于区间二型模糊PID的飞行器姿态控制

控制工程 2022年

作者：吴彪院老虎李威沈阳航空航天大学航空宇航学院

针对传统PID控制与一型模糊控制在四旋翼飞行器姿态控制中响应速度慢、超调量大等问题，提出了一种区间二型模糊控制与传统PID控制相结合的控制算法。首先，在一型模糊系统的基础上将系统的单值前件和后件进一步模糊化形成区间前件和后...

针对传统PID控制与一型模糊控制在四旋翼飞行器姿态控制中响应速度慢、超调量大等问题，提出了一种区间二型模糊控制与传统PID控制相结合的控制算法。首先，在一型模糊系统的基础上将系统的单值前件和后件进一步模糊化形成区间前件和后件，更适于处理模糊信息。其次，利用EIASC迭代算法进行降型过程中开关点的计算，降低了计算时间，将求解出的参数变化量作为初始PID的参数值的补偿。最后，将设计的区间二型模糊PID控制算法在建立的四旋翼飞行器动力学模型上仿真验证。通过仿真结果分析可得，在飞行器各个通道控制性能表现上，设计的控制算法对比传统PID控制与一型模糊控制具有更快的响应速度，稳态精度以及更小的超调量。

关键词：

一种基于模型预测的火星返回推力器容错控制再分配方法

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宇航学报 2023年第2期44卷 243-253页

作者：杨博魏翔于贺刘超凡北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对火星返回上升器由于环境等因素造成的推力器故障导致的姿态控制系统失稳而难以安全返回的严重问题,提出基于模型预测的动态容错控制再分配方法。根据推力器动态特性建立上升器推力分配模型,对模型参数误差进行实时估计从而修正分配... 详细信息

针对火星返回上升器由于环境等因素造成的推力器故障导致的姿态控制系统失稳而难以安全返回的严重问题,提出基于模型预测的动态容错控制再分配方法。根据推力器动态特性建立上升器推力分配模型,对模型参数误差进行实时估计从而修正分配模型,根据模型预测自适应推力再分配方法实施容错控制。同时,将推力器输出限制作为优化求解器的约束,并将推力器故障模型作为优化求解的约束域,实现最小化分配误差和最小化燃料消耗意义下的最优推力再分配。计算机仿真表明了该方法的可行性和实用性,获得了满意的结果,它能使推力器输出推力误差降低60%以上,姿态控制系统能在故障状态下3~5 s快速镇定。

关键词：火星返回容错技术控制分配模型预测

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武器装备系统效能评估的非线性模型

兵器装备工程学报 2022年第8期43卷 62-67页

作者：赵维涛尹福平胡东超沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136

经典层次分析法(AHP)与幂指数法常用于武器装备效能或能力评估,经典AHP采用线性加权模型,对非线性体系易产生决策性错误;经典幂指数法中指数即为指标权重、且指标权重值为0~1,对于实际指数大于1的串联体系会产生较大误差。为解决以上问... 详细信息

经典层次分析法(AHP)与幂指数法常用于武器装备效能或能力评估,经典AHP采用线性加权模型,对非线性体系易产生决策性错误;经典幂指数法中指数即为指标权重、且指标权重值为0~1,对于实际指数大于1的串联体系会产生较大误差。为解决以上问题,建立二阶AHP加权模型以及改进幂指数模型,并充分利用2种模型的优势,构建武器装备系统效能评估的非线性模型。该非线性模型可用于串联、并联和混联体系的效能评估,对线性体系可退化为经典模型。算例验证了该方法的可行性与准确性。

关键词：效能评估 AHP 幂指数法非线性模型泰勒展开

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核主元分析在航天器飞轮自主故障诊断的应用

北京航空航天大学学报 2023年第8期49卷 2119-2128页

作者：聂小辉金磊北京航空航天大学宇航学院北京100191

针对在轨航天器执行机构故障诊断研究相对较少、姿态控制系统背景建模相对简单、算法自主性不强等问题,提出一种基于核主元分析(KPCA)的飞轮自主故障诊断方法。建立使用飞轮组的刚体航天器三轴稳定姿态控制系统;在力矩模式和转速模式下... 详细信息

针对在轨航天器执行机构故障诊断研究相对较少、姿态控制系统背景建模相对简单、算法自主性不强等问题,提出一种基于核主元分析(KPCA)的飞轮自主故障诊断方法。建立使用飞轮组的刚体航天器三轴稳定姿态控制系统;在力矩模式和转速模式下分别建立飞轮伺服系统,并给出飞轮常见故障及其模型;在上述模式下分别采集飞轮组输入输出的差值数据,进行同源扩维,通过改进特征向量归一化准则,优化了KPCA统计量法,并建立一种综合指标,通过比对该指标是否超限判断有无故障,减少对单一指标的主观侧重;在经典的贡献图法基础上进行溯源合并,计算综合贡献率,以此定位故障飞轮。仿真结果表明:所提方法能够实现航天器飞轮自主故障诊断,2种模式下,正确率较传统方法分别平均提高约40.94%、22.23%,适用于单点故障、多点故障、轻微故障等多种情况。

关键词：核主元分析故障诊断数据驱动方法航天器姿态控制系统飞轮

固溶温度对2195铝锂合金板料成形性能的影响

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塑性工程学报 2022年第1期29卷 46-53页

作者：郑晖栾景旺孙凌崴赵天章沈阳航空航天大学航空宇航学院辽宁沈阳110136

针对固溶温度对2195铝锂合金成形性能的影响展开研究。对T6态2195铝锂合金板材在500、510和520℃温度下进行10 min固溶处理,对固溶后的板料与未经固溶处理的原始板料均进行EBSD显微组织分析、室温拉伸试验、杯突试验和硬度测试,由此获... 详细信息

针对固溶温度对2195铝锂合金成形性能的影响展开研究。对T6态2195铝锂合金板材在500、510和520℃温度下进行10 min固溶处理,对固溶后的板料与未经固溶处理的原始板料均进行EBSD显微组织分析、室温拉伸试验、杯突试验和硬度测试,由此获得不同固溶温度下板料及原始板料的微观组织形貌、屈服强度、抗拉强度、屈强比、伸长率、IE值和硬度值。通过对比各项试验结果,综合分析了固溶温度对2195铝锂合金成形性能产生的影响。结果表明:2195铝锂合金板材在500、510和520℃温度下固溶10 min后晶粒长大、位错密度减小,使得合金形变容易、塑性和韧性增加。固溶后板料的屈服强度、抗拉强度和屈强比降低,伸长率和IE值增大,硬度值降低,且各项数据变化显著。由此可知,固溶处理大大提高了2195铝锂合金的成形性能,对于结构相对复杂的零件,可以采用固溶处理后成形的工艺方法。其中,500℃固溶下板料的各项数据更为优异,故500℃为提高2195铝锂合金板材成形性能的较优固溶温度。

关键词： 2195铝锂合金固溶处理固溶温度成形性能

基于循环追踪控制的卫星编队构形调整控制律设计

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航空学报 2020年第S02期41卷 181-186页

作者：杨慧欣沈阳航空航天大学航空宇航学院沈阳110136

卫星编队控制问题中,分布式控制优于主从式控制,在编队控制中应用日益广泛。提出了一种基于循环追踪算法的分布式控制策略,分析了该方法的优势。由于循环追踪算法存在编队中心由初始几何中心固定并与运动过程无关的弱点,引进了虚拟灯塔... 详细信息

卫星编队控制问题中,分布式控制优于主从式控制,在编队控制中应用日益广泛。提出了一种基于循环追踪算法的分布式控制策略,分析了该方法的优势。由于循环追踪算法存在编队中心由初始几何中心固定并与运动过程无关的弱点,引进了虚拟灯塔导引进行联合控制实现编队中心可变。建立了三维空间相对运动数学模型,设计非线性循环追踪算法与虚拟灯塔导引联合控制律,对全员联合控制与单星联合控制其余卫星采用非线性循环追踪控制两种方案的计算结果进行比较。结果表明,全员联合控制律的控制方案优于仅单星采用联合控制的方案,两种方案均可实现卫星编队按指定构形运动。

关键词：卫星编队分布式控制循环追踪虚拟灯塔构形调整