基于OSG的FAST三维运动仿真系统

500米口径球面射电望远镜(FAST)具有零部件繁多、技术密集等特点，在进行观测活动时需要各部门之间协调配合，为了能够有效地对FAST观测活动进行模拟和规划，提出一种基于OpenSceneGraph(OSG)和Qt的FAST三维运动仿真系统。利用Qt建立交互式界面，OSG建立FAST的虚拟场景，分析了抛物面、馈源舱以及钢索的运动过程，对其主要的运动部件进行了运动仿真。并且建立了馈源舱位置姿态的Redis数据库，利用数据库中的数据驱动馈源舱和钢索进行运动，将三维仿真运动系统与FAST工程对接，为日后FAST数字孪生系统的实现打下基础。实验表明，该系统可以对FAST系统观测活动进行运动模拟，对FAST运动规划和作业指导具有重要的意义。     

巨型柔性Stewart平台解空间的研究

本文针对大型射电天文望远镜FAST中馈源系统的柔索结构及运动要求，提出了巨型柔 性Stewart平台的概念，并由馈源舱的非线性静平衡方程给出了解空间的定义．通过计算发 现六悬索巨型柔性Stewart平台的工作空间中存在六个解空间为零的面，不能保证馈源舱连 续平稳地做空间扫描．在综合考虑馈源舱运行规律及悬索受力特点的基础上，本文通过增加 两根向下拉的冗余悬索，设计了八悬索巨型柔性Stewart平台．计算结果表明八悬索巨型柔 性Stewart平台消除了解空间为零的位置，为大型射电天文望远镜FAST中采用八悬索而不是 六悬索巨型柔性Stewart平台提供理论基础和数值依据．     

重心时变的多级混联支撑系统终端精度分析

为保证天文观测的跟踪精度,针对500m口径大型球面射电望远镜(FAST)的多级混联馈源支撑系统因重心实时变化带来的终端馈源接收机位姿误差问题,本文首先构建索并联机构的弹性力学模型,建立馈源舱的重心位置和馈源接收机位姿误差的关系模型.然后,研究馈源舱重心的时变规律.最后,采用Newton-Raphson法迭代确定重心时变...     

FAST馈源舱的静态定标和动态跟踪

根据计算机视觉和CCD图像分析测量原理,介绍了对FAST馈源舱多个位置和姿态的静态定标,以及对舱体特征点的图形坐标的摄取。推导了实验中所需馈源舱的空间坐标变换矩阵,实现了对馈源舱的动态跟踪,并为舱体的闭环控制提供了数据基础。     

具有慢速时滞机动目标三维跟踪

目标运动状态模型的建立是机动目标跟踪的关键问题．本文首先通过对目标加速度的运动建模．建立了具有时滞的目标状态运动学模型．然后,应用H∞滤波算法进行了跟踪．大射电望远镜50 m模型实验结果表明馈源舱在恒定速率运动的条件下,本文算法显著提高了徕卡(Leica)的测量精度．     

大射电望远镜舱索伺服系统的自适应滑模控制

针对大射电望远镜馈源舱跟踪定位问题，提出一种自适应滑模控制方法．从线性化模型出发．将模型偏差、风载荷视为系统外部扰动，通过引入参数自适应机制，在线估计外部扰动并加以补偿．采用Lyapunov稳定性理论，推导了舱索系统的多输入多输出自适应滑模控制律．在此基础上，针对大射电望远镜50m缩尺模型，采用离散悬索模型和自适应滑模控制方法对舱索控制系统进行了仿真，并与传统的PID控制方法进行对比．结果表明，采用自适应滑模控制使跟踪误差减小到约32％，并提高了抗风扰能力．     

大射电望远镜轨迹跟踪模糊学习控制

1　引言“新一代大射电望远镜光机电一体化设计”[1～ 4 ]创新设计方案中 ,大跨度悬索拖动装有Stewart平台的馈源舱提供较大的工作空间 ,并实现馈源轨迹的粗调控制 ,Stewart精调平台在粗调的基础上实现馈源轨迹跟踪的精调控制 ,满足馈源轨迹跟踪精度要求 .馈源轨迹跟踪控制过程     

超大型天线馈源舱柔索支撑结构动力学分析与跟踪控制

根据悬链线解析表达式推导出柔索两端固定时索端拉力与索长之间的关系,用于求解特定长度的驱动柔索对处于某一位姿的馈源舱作用力,在此基础上应用Newton-Euler法建立了超大型射电望远镜馈源舱柔索支撑系统的简化动力学模型.采用具有二次收敛性的Newton-Raphson迭代法进行求解,得到较快的求解速度以满足实时控制要求.针对该系统的非线性、慢时变、多变量耦合等特点,提出了一种自适应双模糊控制器来实现馈源舱轨迹跟踪.该控制器采用模糊推理完成两组控制器的平稳过渡.最后,通过仿真计算结果验证了该控制策略的有效性.     

悬索驱动的新型柔性并联机器人

介绍了500米口径球面射电望远镜FAST馈源支撑结构创新设计方案,该方案采用六根悬索和馈源舱构成的新型柔性并联机器人系统,建立了柔性机器人系统的逆动动学模型,设计并制造了该系统的5米模型,实验结果表明这种新型柔性并联系统在原理上是可行的。     

阿诺德工程发展中心（AEDC）的动态试验吊丝悬挂系统的设计

本文概述用于飞行器虚拟飞行试验的一种风洞吊丝悬挂系统的设计。该试验设备使用户能在风洞中试验导弹的动力学特性及飞行控制和导航性能，因此可降低后续飞行试验的成本和风险。吊丝悬挂系统将利用6根钢索支承一个导弹模型。系统允许导弹模型作小摩擦力滚转、俯仰和偏航运动，同时，测量作用在模型上的气动载荷。气动载荷利用装在试验模型上的应变仪平衡装置来测量。试验系统中将配置一套液压执行机构来控制钢索和模型运动产生的弹性结构振动。本文介绍该试验设备的主要组成单元——平衡装置、轴承、液压系统、闭环控制系统和钢索。文中还介绍了本设计中用来研究结构动力学特性的实验设备。     

基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统设计

本文提出了一种基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统的设计方案,分析了某型飞机飞行模拟器座舱系统的功能和总体结构,将模拟器座舱内的信号根据种类和分布位置,分成多个总线节点,并给出了节点的硬件和软件设计方法。实践证明,基于CAN总线的飞行模拟器座舱系统具有可靠性高、实用性强、扩展灵活、开发周期短及性价比高等特点。     

某民用直升机舱内噪声水平仿真分析研究

声学仿真分析是进行直升机舱内降噪设计的有效技术手段,良好的降噪设计有利于提升民用直升机的市场竞争力。结合试验数据和统计能量法分析了某民用直升机的舱内噪声源贡献度,进而采用声学边界元法分析了该型机的舱内噪声水平。研究表明,该型机舱内主要噪声源为：主减振动、发动机振动、主减空间辐射声、发动机空间辐射声和油箱舱空间辐射声,在无内饰状态下人耳敏感频率范围内的舱内场点噪声为129 dB,蒙皮、整流罩和挡板是影响舱内噪声水平的关键结构,在考虑内饰材料后,场点噪声最大可下降5 dB。该分析思路可以为直升机舱内降噪设计提供技术支持。     

基于机器视觉的航天器密封舱内结构装配精度检测系统设计

目前航天器机械加工装配作业依赖人工操作,影响航天器密封舱内结构装配精度。为此,设计了航天器密封舱内结构装配精度检测系统,为高精度装配航天器密封舱内结构提供基础。由于航天器密封舱舱内结构较为复杂,为了保证使用电池供电时,检测系统能够保持稳定可靠工作模式,应保证电池电量充足前提下,系统发出预警信息,以便工作人员及时采取相应解决措施。在电池供电电路中,设计欠电压电路监测形式,该电路主要是由电压比较器LM393和555和谐振电路构成。当电池供电量不足时,谐振电路中的微电流高效率650nm谐振腔发光二极管会出现闪烁报警信号。以STC89C52RC-40I-PDIP40单片机中央控制单元为核心芯片,检测航天器密封舱密封性能。依据机器视觉检测原理,使用非线性滤波算法增强图像,避免外界噪声对图像采集结果造成影响,滤除图像上若干白点。设计检测流程可得到仪器板安装精度和设备安装支架装调检测结果。由实验结果可知,该系统检测精度最高与实测值一致,为航天器密封舱内结构优化提供设备支持。     

发动机舱温度场仿真及其影响关系研究

为了全面获得飞行器发动机舱内的电子部件的温度分布,利用有限体积法,采用块结构化网格以及非结构化网格.建立了飞行器发动机舱的有限元模型;应用整体求解耦合问题的有效方法,对此发动机舱内外流场与温度场进行了三维的数值模拟;并对此发动机舱内的温度分布进行了重点数值仿真与分析,而且得出了飞行速度、环境温度等因素的变化对部件温度的影响关系.该模拟结果为发动机舱布局设计提供了参考价值,具有重要的现实意义.     

基于层次分析法和指标评分标准的民用飞机客舱舒适性评价方法研究

在保证飞机安全性的基础上,客舱乘坐舒适性是飞机主制造商和航空公司首要考虑的因素。在探讨了客舱舒适性的定义、舒适性过程等相关理论的基础上,深入剖析了影响乘客舒适性的环境、乘客活动和交际三大类因素及其重要度排序,给出了客舱舒适性设计建议;基于层次分析法原理,提出了民用飞机客舱舒适性评价方法框架,构建了完整的客舱舒适性评价指标体系,包括座椅、IFE设备、环境、乘客活动和主观感受五大方面21个具体指标。为便于进行舒适性评价,采用5级评分标准细化制定了主观类和客观类舒适性指标的具体评分标准。最后在某型飞机模型客舱舱段上应用该方法进行了验证。验证结果表明,该方法科学合理、简便易行,较好解决了飞机客舱舒适性评价问题。     

空调车室气流流场和温度场的数值模拟

空调车室气流流场和温度场研究是空调车室内气流组织设计及车室内舒适环境评价与研究的基础。空调车室的空气流场数值计算是一复杂热边界条件、气固耦合的传热数值计算问题。该文介绍了空调车室内空气流动的数学模型及复杂边界条件的处理，阐述了车室气流流场和温度场数值模拟采用整体求解法所应注意的问题，SIMPLE和SIMPLER算法的比较，以及通用微分方程中各项的处理方式。最后通过ANSYS／FLOYRAN软件对二维的车室内气流流场和温度场进行模拟，论证了此有限元软件在空调车室数值模拟上的可行性。     

潜水器舱室空间布局的多学科设计方法研究

载人潜水器舱室空间布局涉及到多目标、多学科问题,通过对潜水器舱室空间的分析,研究了多学科设计优化方法对于这类多目标、多学科问题求解的有效性。建立潜水器多学科设计优化方法和协同优化思路,分解潜水器舱室并对潜水器舱室空间进行详细描述,构建基于Pareto的多目标遗传算法,对潜水器舱室空间进行多学科分解和计算,最终获得潜水器舱室空间设计方案。     

Research on the Novel Honeycomb-Like Cabin Based on Computer Simulation

The antiknock capability and thermal protection performance of rescue capsules mainly depend on the structural design of the cabin. By designing a new type of cabin structure, it can resist the impact of explosion shock waves and thermal shocks. In this paper, a new honeycomb-like cabin is proposed; the model has a novel thermal insulation layer design. Then, the antiknock capabilities and thermal protection analysis are carried out by using computer software. The “Autodyn” analysis module in ANSYS Workbench 17.0 has been used to simulate the explosion of TNT with a certain quality in a single room. The pressure map over time and the pressure variation curve at different locations for a single room are obtained. Through the analysis module “Transient Structural,” the stress and deformation of the honeycomb-like cabin under the blast load are simulated. The “Transient Thermal” analysis module in the finite element software is used to conduct a transient thermal analysis on the cabin structure. The temperature map and the temperature rise curve of each layer of the cabin cases are obtained. The analysis results indicate that the honeycomb-like cabin design has a good antiknock capability and thermal protection performance, and it can meet the usage requirements of the rescue capsule under dangerous conditions.     

基于扩展卡尔曼滤波法的矿用可移动救生舱蓄电池荷电状态估计

针对基于安时计量法的矿用可移动救生舱蓄电池荷电状态SOC估计在环境温度或放电电流波动较大的情况下精度较低的问题,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波法的矿用可移动救生舱蓄电池SOC估计方法。该方法在安时计量法的基础上,把影响蓄电池SOC估计的环境温度和放电电流因素作为蓄电池系统的噪声,采用扩展卡尔曼滤波法的优化估计递推算法对蓄电池SOC进行实时滤波与估计,从而提高了蓄电池SOC的估计精度。实验结果表明,该方法的蓄电池SOC估计结果与实测值基本一致,可用于矿用可移动救生舱蓄电池管理系统中。