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高速飞行器热防护结构非均匀热流载荷反演方法

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东南大学学报（自然科学版） 2024年第2期54卷 447-455页

作者：沈冬马晗陈强李彦斌费庆国东南大学机械工程学院南京211189 东南大学高速飞行器结构与热防护教育部重点实验室南京211189

为准确掌握高速飞行器热防护结构服役时承担的非均匀气动热载荷,提出了一种基于共轭梯度理论的非均匀热流载荷的反演方法.以隔热瓦结构为例,开展了2类典型非均匀热流载荷下的数值仿真研究.通过引入一阶样条曲线插值表征非均匀热流的时... 详细信息

为准确掌握高速飞行器热防护结构服役时承担的非均匀气动热载荷,提出了一种基于共轭梯度理论的非均匀热流载荷的反演方法.以隔热瓦结构为例,开展了2类典型非均匀热流载荷下的数值仿真研究.通过引入一阶样条曲线插值表征非均匀热流的时变规律,降低了待反演参数数量.分析了反演方法的可行性以及温度测量偏差等因素对反演精度的影响.研究结果表明:非均匀热流时变规律的样条线表征方法可以将反演参数数量缩减到4个,极大地提升了反演效率;提出的反演方法可以精确反演结构非均匀热流载荷的时间和空间分布特性,对于含噪声的测量数据,该方法由于采用了插值重构的表征方法而体现出较好的抗噪性能.

关键词：热防护结构样条曲线共轭梯度法三维非均匀温度场

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时滞影响下压电悬臂梁强化学习振动控制

振动与冲击 2024年第16期43卷 77-83页

作者：张猛王晓宇文浩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 北京空间飞行器总体设计部北京100094

时滞普遍存在于各种控制系统中,如果忽略控制系统中时滞的影响可能会降低控制器的控制效果,甚至导致发散。因此研究了时滞对强化学习(reinforcement learning,RL)振动控制器性能的影响。首先,利用有限元方法建立了压电悬臂梁的动力学模... 详细信息

时滞普遍存在于各种控制系统中,如果忽略控制系统中时滞的影响可能会降低控制器的控制效果,甚至导致发散。因此研究了时滞对强化学习(reinforcement learning,RL)振动控制器性能的影响。首先,利用有限元方法建立了压电悬臂梁的动力学模型,通过试验辨识修正了动力学模型参数;进而,仿真分析了不同时滞大小对比例微分控制和基于近端优化策略的RL控制效果的影响;然后,在不同时滞条件下训练了多个RL时滞控制器,并对RL控制效果进行了仿真及试验验证;最后,评估了RL时滞控制器对时滞偏差的鲁棒性。结果显示,RL时滞控制器不仅在所对应的时滞条件下具有良好的控制效果,还对实际时滞偏差有一定容忍范围,具有良好鲁棒性。

关键词：强化学习(RL) 近端优化策略时滞振动控制

面向高超声速滑翔目标的多模型多意图融合轨迹预测

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宇航学报 2024年第2期45卷 167-180页

作者：李佳丽郭杰唐胜景北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室(北京理工大学) 北京100081

针对高超声速滑翔目标速度快、机动强导致轨迹预测精度低且窗口有限的问题,提出了一种多模型多意图融合轨迹预测方法。首先从目标的控制规律出发,构建了纵向、侧向解耦的时变预测模型集,以升力参数、阻力参数与倾侧角幅值为特征参数,通... 详细信息

针对高超声速滑翔目标速度快、机动强导致轨迹预测精度低且窗口有限的问题,提出了一种多模型多意图融合轨迹预测方法。首先从目标的控制规律出发,构建了纵向、侧向解耦的时变预测模型集,以升力参数、阻力参数与倾侧角幅值为特征参数,通过最小二乘法与高斯假设设计纵向模型;以倾侧角符号为特征参数,针对攻击意图、规避禁飞区以及C/S型机动等典型动作设计侧向模型。然后考虑意图距离、航向角与规避禁飞区等因素设计意图代价函数,基于贝叶斯理论推导预测模型与意图的后验概率递推公式,通过多机动模式、多意图的双层次融合提高轨迹预测准确性与鲁棒性。仿真结果表明,该方法能够应对高超声速滑翔目标的复杂机动,有效提高了长时轨迹预测精度。

关键词：高超声速滑翔飞行器轨迹预测机动模式推断意图推断贝叶斯理论

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基于载机视觉信息的改进视线制导律设计

系统工程与电子技术 2024年第8期46卷 2779-2788页

作者：张文稳张成郑晨明程润北陈天乐北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 上海宇航系统工程研究所上海201109

针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导... 详细信息

针对无人机机载武器低成本精确打击的需求,提出利用机载光电吊舱获取制导信息、采用视线制导法进行制导律设计的方案。通过分析载机、导弹和目标的运动关系,建立了系统状态空间模型,基于反步法和滑模控制设计了改进视线制导律。对制导律中无法由载机获取的参数进行了讨论,采用跟踪微分器提取视线角并估计视线角速度信息。数值仿真结果表明,在视线角存在噪声且导弹矢径拉偏的情况下,改进视线制导律仍可保证对地面目标的精准打击。与传统视线制导律相比,载机的运动方向不受限制,可在发射导弹后远离目标以免受到威胁,符合现实需求。

关键词：视线制导反步法滑模控制机载空地导弹跟踪微分器

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高效合成射流激励器研究进展及展望

力学进展 2024年第1期54卷 61-85页

作者：陆逸然王晋军北京航空航天大学流体力学教育部重点实验室

合成射流作为一种具有优越控制效果的主动流动控制技术,在提升飞行器气动性能、减振降噪、强化元器件散热等领域具有重要的学术意义和应用价值.经过30余年的研究,人们建立了更准确的合成射流数学模型,合成射流具有高卷吸能力的物理机理... 详细信息

合成射流作为一种具有优越控制效果的主动流动控制技术,在提升飞行器气动性能、减振降噪、强化元器件散热等领域具有重要的学术意义和应用价值.经过30余年的研究,人们建立了更准确的合成射流数学模型,合成射流具有高卷吸能力的物理机理也得到不断深化.进一步优化合成射流激励器,提高控制效率成为了研究的重点.本文主要从激励器结构型式、激励器结构参数以及激励信号三个方面,总结了近年来在提高合成射流控制效果方面取得的研究进展,并对未来的研究重点进行了展望.

关键词：高效合成射流流动控制卷吸机理激励器设计

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基于边缘强化的无监督单目深度估计

系统工程与电子技术 2024年第1期46卷 71-79页

作者：曲熠陈莹江南大学轻工过程先进控制教育部重点实验室江苏无锡214122

为解决无监督单目深度估计边缘深度估计不准确的问题,提出了一种基于边缘强化的无监督单目深度估计网络模型。该模型由单视图深度网络和姿态网络两部分构成,均采用编解码结构,其中单视图深度网络编码器使用高分辨率网络(high-resolution... 详细信息

为解决无监督单目深度估计边缘深度估计不准确的问题,提出了一种基于边缘强化的无监督单目深度估计网络模型。该模型由单视图深度网络和姿态网络两部分构成,均采用编解码结构,其中单视图深度网络编码器使用高分辨率网络(high-resolution net,HRNet)作为骨干网络,在整个过程中保持高分辨率表示,有利于提取精确空间特征;单视图深度网络解码器引入条状卷积,细化深度边缘附近的深度变化,同时利用经典的高斯拉普拉斯算子增强边缘细节,最终充分利用深度边缘信息提高深度估计质量。在KITTI数据集中进行的实验结果表明:所提模型具有较好的深度估计性能,能够使深度图中的目标边缘更加清晰,细节更加丰富。

关键词：单目深度估计无监督学习条状卷积边缘增强

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浮空器蒙皮力学行为分析及本构建模

航空学报 2024年第13期45卷 309-321页

作者：夏云超邓健王增贤刘强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

为了满足承载及特殊的环境适应性需求,在临近空间服役的浮空器囊体蒙皮由高性能纤维织物、阻氦层、耐候层、粘接层等构成。由于囊体充压水平直接决定了浮空器的承载能力,因此有必要建立能够对蒙皮等效力学行为进行准确预测的本构模型,... 详细信息

为了满足承载及特殊的环境适应性需求,在临近空间服役的浮空器囊体蒙皮由高性能纤维织物、阻氦层、耐候层、粘接层等构成。由于囊体充压水平直接决定了浮空器的承载能力,因此有必要建立能够对蒙皮等效力学行为进行准确预测的本构模型,为浮空器强度和寿命设计奠定基础。考虑到蒙皮由多组分材料构成,通过试验分析了纤维织物和功能层对蒙皮等效力学性能的协同影响。根据试验研究结果,发展了能够描述蒙皮各向异性、非线性力学行为的等效本构模型,预测了蒙皮在正轴和偏轴拉伸过程中其宏观应力、纱线剪切角、试样截面收缩率的变化规律。浮空器蒙皮的本构模拟与试验结果取得了较好的吻合,二者相结合揭示了蒙皮宏观力学响应与微结构变形之间的联系。

关键词：浮空器蒙皮本构模型微结构变形各向异性非线性

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多层六方氮化硼中铁电调控的力电耦合

中国科学：物理学、力学、天文学 2024年第5期54卷 170-179页

作者：郭瀚泽轩啸宇张助华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纳智能材料器件教育部重点实验室国际前沿科学研究院南京210016

近期在范德华材料中发现的滑移铁电性因其具备在原子厚度上实现微型功能器件的潜力而引起了广泛的兴趣.然而,由于元件层间的范德华耦合相对较弱,导致固有的电极化强度较低,在很大程度上制约了该性质的实际应用.我们以多层六方氮化硼(h-... 详细信息

近期在范德华材料中发现的滑移铁电性因其具备在原子厚度上实现微型功能器件的潜力而引起了广泛的兴趣.然而,由于元件层间的范德华耦合相对较弱,导致固有的电极化强度较低,在很大程度上制约了该性质的实际应用.我们以多层六方氮化硼(h-BN)为例,采用从头算方法,发现施加垂直压力可以显著增强滑移铁电性.在4.63 GPa的中等压力下,双层和三层h-BN的极化强度分别提高了125.58%和104.79%.此外,当弯曲多层h-BN材料时,铁电可以与挠曲电进一步耦合,从而产生更大的电极化.值得注意的是,这一具有的压力增强电极化效应的铁电性可以在无需外加电场的情况下调节弯曲双层h-BN的带隙.这些结果凸显了滑移铁电性可作为一种新的自由度来调控范德华材料中的力电耦合.

关键词：滑移铁电垂直压力多层六方氮化硼力电耦合

机织角联锁变密度复合材料的面外压缩力学特性

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纺织学报 2024年第7期45卷 63-71页

作者：王遵钦刘东炎王晓旭张典堂生态纺织教育部重点实验室(江南大学) 江苏无锡214122

为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线... 详细信息

为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线计算机断层扫描等检测技术,对角联锁变密度复合材料的面外压缩力学行为、内部损伤量化和渐进损伤等进行了测试与表征。研究结果表明:上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料展现出优异的压缩性能,其压缩比强度比不变密度复合材料高3.40%;同时,上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料损伤体积仅为11.64 mm 3,远低于不变密度复合材料的26.90 mm 3。进一步分析得到,不变密度复合材料压缩破坏以剪切失效为主,而上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料则为基体开裂。

关键词：角联锁织物碳/环氧复合材料变密度结构设计面外压缩计算机断层扫描技术损伤机制