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基于各向异性四叉树网格的CAD模型快速三角化算法

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空气动力学学报 2024年

作者：徐璟潮倪浩楠刘陶然魏祥利陈建军浙江大学航空航天学院

计算机辅助设计（computer-aided design, CAD）模型的三角化在工程应用和科学研究领域中有重要应用，它为模型可视化提供底层数据表征，也可作为CAE、CAM等CAD下游应用的输入，支持诸如网格生成、数值模拟、快速原型设计等关键领域的... 详细信息

计算机辅助设计（computer-aided design, CAD）模型的三角化在工程应用和科学研究领域中有重要应用，它为模型可视化提供底层数据表征，也可作为CAE、CAM等CAD下游应用的输入，支持诸如网格生成、数值模拟、快速原型设计等关键领域的研究与应用。本研究提出了一种基于各向异性四叉树背景网格的CAD模型快速三角化算法。该算法通过自底向上构建的算法流程，确保结果的二维流形，在可控容差的曲线离散阶段，通过设计一种基于曲率和曲率一阶导的尺寸函数有效识别特征，而在自适应四叉树快速曲面三角化阶段，通过设计各向异性四叉树，使得三角化的结果满足最小化网格单元的要求，另一方面，通过后验的混合多阶容差条件实现了与原始CAD输入在不同连续性上的一致性。复杂CAD模型输入下的数值对比实验表明，相比OCC、Gmsh等开源软件以及Ansys等商业软件中同类算法，该算法在几何保形精度、背景网格规模、算法时间效率体现了不同程度的优势，具有应用实际工程的潜力。

关键词：各向异性四叉树三角化几何自适应特征保形网格生成

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氮工质深冷环路热管实验研究与系统集成验证

北京航空航天大学学报 2024年

作者：彭正郭元东付振东张红星江利锋贾志超毕涵礼林贵平北京航空航天大学航空科学与工程学院航天器热控全国重点实验室北京空间飞行器总体设计部杭州市北京航空航天大学国际创新研究院(北京航空航天大学国际创新学院)

空间深低温热控技术对天文观测、深空探测等领域具有十分重要的意义，可大幅提升红外探测器等深低温载荷的性能。深冷环路热管具有传热量大、传输距离远、可逆重力运行等技术优势，可用于解决载荷与制冷机之间的柔性热连接，被认为是最... 详细信息

空间深低温热控技术对天文观测、深空探测等领域具有十分重要的意义，可大幅提升红外探测器等深低温载荷的性能。深冷环路热管具有传热量大、传输距离远、可逆重力运行等技术优势，可用于解决载荷与制冷机之间的柔性热连接，被认为是最高效的深低温热传输技术。针对空间红外探测器阵列的大冷量热传输需求，开展了氮工质深冷环路热管的性能特性实验研究，并与模拟探测器阵列载荷、深低温制冷机完成系统集成，开展了系统的真空热性能试验验证。在热传输距离1m、逆重力0.8m的实际应用场景下，系统成功实现从室温至80K液氮温区的超临界启动、80K温区传热能力27W下的稳定运行。实验结果表明，系统运行时的寄生漏热及载荷的热容会显著影响超临界启动的热力过程。

关键词：深冷环路热管氮工质传热极限系统集成

吸波材料/结构及吸波-承载功能一体化结构研究进展

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复合材料学报 2024年第8期41卷 3866-3882页

作者：王江涛陈帅沈承高金翎刘家贵赵振宇王昕李振王鹏飞孟晗卢天健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南京210016 南京航空航天大学多功能轻量化材料与结构工信部重点实验室南京210016 西安交通大学机械工程学院国际机械中心西安710049 中国航天科技创新研究院先进材料与能源研究中心北京100176

随着现代科学技术的迅速发展,电子信息设备的普及极大改善了人们的生活质量,但随之也带来了电磁干扰与电磁辐射等安全问题,尤其是对于国防军工领域,雷达测试技术的改进升级使武器装备的生存力面对巨大威胁。因此迫切需要开发高性能的电... 详细信息

随着现代科学技术的迅速发展,电子信息设备的普及极大改善了人们的生活质量,但随之也带来了电磁干扰与电磁辐射等安全问题,尤其是对于国防军工领域,雷达测试技术的改进升级使武器装备的生存力面对巨大威胁。因此迫切需要开发高性能的电磁吸波材料来抑制电磁干扰与辐射,防止信息泄露。本文以吸波材料与吸波结构应用为切入点,对各种吸波材料的电磁波损耗机制进行了系统地整理,同时探讨了吸波结构的主要应用手段,并以此为基础阐述了吸波材料与吸波结构的研究现状与发展趋势,进一步分析了目前研究发展中吸波材料与吸波结构具备的优势与不足,最后提炼出了吸波领域未来需要解决的关键科学问题,针对现今吸波材料与结构功能一体化研究的不足,提出了关于未来研究方向的关键性建议。在此所讨论的方法与提出的策略有望对未来吸波-承载结构创新型设计提供一定的指导。

关键词：吸波材料/结构吸波-承载功能一体化电磁波损耗机制电磁辐射

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面向驾驶需求的多任务集成式决策控制方法

中国公路学报 2024年

作者：韩玉马晓磊陶砚盟于滨北京航空航天大学交通工程与科学学院北京航空航天大学教育部智能交通技术与系统重点实验室

集成多种驾驶任务与驾驶需求是自动驾驶决策控制技术的发展趋势。多任务集成后的驾驶工况范围拓展，导致决策控制的复杂度与维度激增，使得现有方法无法满足多种工况下的高安全性与高舒适性等驾驶需求，以及高实时性的应用需求。为此，... 详细信息

集成多种驾驶任务与驾驶需求是自动驾驶决策控制技术的发展趋势。多任务集成后的驾驶工况范围拓展，导致决策控制的复杂度与维度激增，使得现有方法无法满足多种工况下的高安全性与高舒适性等驾驶需求，以及高实时性的应用需求。为此，基于非线性模型预测控制（Nonlinear Model Predictive Control，NMPC）理论，提出了具备多种驾驶功能且满足多种需求的高实时性的决策控制方法。首先，针对驾驶工况拓展后变得显著的需求指标冲突问题，基于需求优先级等特点设计了需求指标的调度策略，该策略通过动态调整需求指标的集成方式消解冲突。随后，针对复杂指标函数以及大量模型离散点会降低NMPC求解效率的问题，基于灵敏度理论，通过传递函数的幅频特性分析了控制量对需求指标的影响因素，进一步通过简化弱影响项构建了平衡计算精度与复杂度的指标函数。除此之外，提出了基于自适应拉格朗日插值的NMPC模型离散化方法，该方法通过较少的离散点保障控制精度。仿真与实车试验结果表明，所提出的方法能保障常规工况下的舒适驾驶以及紧急工况下的安全稳定，且算法的最大单步求解时间小于50ms。

关键词：汽车工程自动驾驶非线性模型预测控制决策控制多任务与多需求集成

带襟翼导轨翼肋后缘尺寸-拓扑综合优化的摄动神经网络代理模型法

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应用数学和力学 2024年第1期45卷 61-71页

作者：谢川徐超周丹发姚卫星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南京210016 上海机电工程研究所上海201109 南京航空航天大学飞行器先进设计技术国防重点学科实验室南京210016

带襟翼导轨的翼肋后缘设计需要确定肋缘条、腹板的尺寸和肋腹板的拓扑形状,对此提出了一种针对尺寸-拓扑综合优化的摄动神经网络(perturbation neural network, PNN)代理模型法.其基本思想是基于拓扑优化对参数的敏感性,引入了对试验设... 详细信息

带襟翼导轨的翼肋后缘设计需要确定肋缘条、腹板的尺寸和肋腹板的拓扑形状,对此提出了一种针对尺寸-拓扑综合优化的摄动神经网络(perturbation neural network, PNN)代理模型法.其基本思想是基于拓扑优化对参数的敏感性,引入了对试验设计(design of experiments, DOE)样本点的摄动,通过过滤手段捕获拓扑突变点,并降低数值噪声,极大地提高了代理模型的预测精度,将拓扑优化过程作为黑盒,直接建立起尺寸变量与拓扑优化后结构响应的代理模型.最后在代理模型上进行优化,得到了结构尺寸与拓扑形状的最优组合.该文完成了一个翼肋后缘优化典型算例,证明了该方法的有效性和优越性.

关键词：摄动神经网络尺寸优化拓扑优化代理模型翼肋

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基于气液耦合原理的飞机液压系统流体脉动消振器

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航空学报 2024年

作者：徐远志王任源焦宗夏北京航空航天大学宁波创新研究院北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院天目山实验室北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学先进航空机载系统工业和信息化部重点实验室

飞机液压系统具有高可靠与高安全的需求，然而液压泵的输出流体脉动会导致管路振动，甚至元件损坏，是制约系统寿命和可靠性提升的瓶颈因素。机载液压系统对流体脉动抑制装置提出了宽频率范围、宽温度范围、高效减振、紧凑体积等要求，... 详细信息

飞机液压系统具有高可靠与高安全的需求，然而液压泵的输出流体脉动会导致管路振动，甚至元件损坏，是制约系统寿命和可靠性提升的瓶颈因素。机载液压系统对流体脉动抑制装置提出了宽频率范围、宽温度范围、高效减振、紧凑体积等要求，传统减振方式难以满足。从理论上给出了气液耦合消振数学原理，提出了一种宽频宽温的流体脉动消振器，用于飞机液压系统的脉动抑制应用。建立了该消振器的数学模型，研究了影响频率和温度范围的参数规律和设计准则，并讨论了安装位置的影响。研制了消振器样机，并针对航空液压泵开展了脉动抑制实验，验证了该消振器的宽频性能和宽温性能。实验结果表明，消振器在394.2～1540Hz频率范围内有消振效果，且插入损失最大可达29.6dB。常温下，压力脉动幅值时域上最大可降低75.7%，频域上最大可降低89.3%；高温下，压力脉动幅值时域上最大可降低68.0%，频域上最大可降低88.0%。提出的设计方法与消振器模型的有效性和准确性得到了实验验证，研制的消振器装置在宽频、宽温范围内具有良好的压力脉动衰减性能。

关键词：飞机液压系统压力脉动脉动抑制气液耦合脉动实验

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空地网联集群协同模式识别方法

北京航空航天大学学报 2024年

作者：曲桂娴周建山司杨刘晓静袁奇雨马清琳天目山实验室北京航空航天大学交通科学与工程学院北京航空航天大学能源与动力工程学院北京物资学院物流学院北京航空航天大学航空发动机研究院北京航空航天大学未来航空发动机协同设计中心

空地网联集群在智慧城市、智慧农林、智慧交通等国民经济生产领域具有巨大的应用潜力，同时在战场态势感知、空地协同打击等军事领域展现出极大的应用价值。本文面向空地网联集群准确感知与识别复杂环境目标的需求，建立了基于模式分类... 详细信息

空地网联集群在智慧城市、智慧农林、智慧交通等国民经济生产领域具有巨大的应用潜力，同时在战场态势感知、空地协同打击等军事领域展现出极大的应用价值。本文面向空地网联集群准确感知与识别复杂环境目标的需求，建立了基于模式分类概率的全局似然函数最小化模型，提出了空地网联集群的分布式学习与自适应信息融合算法，该算法包括基于梯度下降的信息扩散和基于自适应加权的信息融合两个主要步骤，形成了空地协同的模式识别方法。此外，推导出了空地网联集群协同模式识别算法的平均误差递归方程，理论证明了算法的误差收敛性。通过建立空地网联集群网络信息交互拓扑模型，利用雷达实测数据集进行仿真测试。仿真结果表明，集群分布式融合算法对信息估计的平均均方偏差和系统误差可有效逼近理论最优水平。当节点数由10上升至40时，集群分布式融合算法的平均均方偏差由-48.70 dB下降至-53.96 dB，系统误差由-27.42 dB下降至-30.22 dB，接近于误差的理论值。对比实验表明本文算法较传统方法具有良好的精度，可有力支撑空地网联集群对复杂环境目标的感知与识别。

关键词：空地网联集群协同模式识别信息交互拓扑模型分布式融合算法雷达实测数据

高动态链路下基于主机状态感知的视频码率自适应算法

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北京航空航天大学学报 2024年

作者：朱迪锋张雅霏龚轩叶剑元于金池曾康倪鹏程王宇翔北京航空航天大学杭州创新研究院北京航空航天大学软件学院长龙(杭州)航空维修工程有限公司

随着高动态场景下用户对流媒体服务质量和应急监控的应用需求不断提高，码率自适应（Adaptive BitRate， ABR）算法在视频可靠传输方面将发挥重要作用。针对ABR算法在高动态链路下未能及时准确匹配理想码率等问题，综合考虑了网络带宽... 详细信息

随着高动态场景下用户对流媒体服务质量和应急监控的应用需求不断提高，码率自适应（Adaptive BitRate， ABR）算法在视频可靠传输方面将发挥重要作用。针对ABR算法在高动态链路下未能及时准确匹配理想码率等问题，综合考虑了网络带宽和主机状态两种因素，提出一种基于主机状态感知的视频码率自适应算法（Host-state Awareness based ABR algorithm， HSAA）。首先，将传输报文的丢包率和延时抖动作为传输链路状态的量化指标，并建立基于增量自适应的带宽估算模型，输出带宽估算值；其次，将计算资源利用率和存储资源利用率等主机状态因素作为码率调整的决策因子，并根据估算带宽和当前带宽波动程度自适应调整视频码率。最后，所提算法在两种真实场景下进行实验验证。实验表明，所提算法在两种不同场景下均有良好表现，特别是在高动态链路场景下展现了显著性能：平均码率比性能较好的基于马尔可夫决策过程的自适应选择算法和基于多度量信息的码率自适应算法分别提升了2.28%和15.64%，同时考虑主机状态的平均码率比未考虑主机状态的情况提升了17.34%。

关键词：码率自适应高动态链路主机状态感知带宽估算视频可靠传输

基于观测器的连续多线可重入制造系统模糊动态控制

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控制理论与应用 2024年

作者：高王博刘晨光高庆王薇王振乾北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学人工智能研究院中关村实验室

本文研究了一类复杂工业生产场景下多线可重入制造系统均衡生产并跟踪市场需求的问题.首先,基于连续建模的方法构建一个非线性双曲型偏微分方程用于描述多线可重入制造系统的复杂动态行为.其次,考虑到复杂生产场景中难以直接获取系统的... 详细信息

本文研究了一类复杂工业生产场景下多线可重入制造系统均衡生产并跟踪市场需求的问题.首先,基于连续建模的方法构建一个非线性双曲型偏微分方程用于描述多线可重入制造系统的复杂动态行为.其次,考虑到复杂生产场景中难以直接获取系统的全部状态,在存在模糊逼近误差的前提下设计模糊观测器对可重入制造系统进行状态观测,并设计模糊动态控制器保证可重入制造系统的生产稳定跟踪市场需求,所设计的动态控制器具有一定的鲁棒性.此外,本文提出一种算法近似求解观测器和控制器增益完成控制器的综合问题.最后,一个数值实例验证多线可重入制造系统状态观测与模糊动态控制方法的可行性和有效性.

关键词：可重入制造系统双曲型偏微分方程逼近误差模糊观测器模糊控制