遗传算法模糊PID测控系统在环控试验台中的应用

飞机环控试验台须模拟流量0～14000kg/h、压力0～2.5MPa和常温～500℃的空气环境;项目要求测控范围广、精度±1%且不超调;空气状态具有非线性、时变等特点,且控制参数之间存在复杂耦合;针对以上难点,设计了分布式测控系统,提出了改进的智能PID控制方案;通过遗传算法分段整定PID参数,离线建立PID数据库,使系统能够根据控制目标值选择最优PID初值;在此基础上,结合模糊推理在线调整PID参数,使系统具有了自适应性,能在具体工况和干扰下达到很好的控制效果;实际应用中完全满足了指标要求,解决了传统PID的控制难点,对类似的复杂系统有一定借鉴意义。     

激光金属沉积TA15钛合金工字梁疲劳性能研究

激光金属沉积（LMD）是一种应用广泛的金属增材制造技术,可以快速成形复杂的结构件。以TA15钛合金粉末为原材料,采用激光金属沉积技术成形了TA15工字梁缩比件,进行了LMD TA15钛合金工字梁试样的疲劳试验和失效分析,研究了LMD TA15钛合金材料和结构的疲劳性能。对4件试样在应力比为0.06,载荷峰值为80%静力破坏载荷的交变载荷下进行四点弯曲疲劳试验,受成形缺陷影响,试样出现混合失效模式：两件试样无明显缺陷,裂纹形态为受拉缘条角裂纹,两件试样为内部气孔缺陷诱发失效,裂纹形态为受拉缘条半椭圆裂纹。起裂位置与缺陷和应力水平有关,存在明显的差异。为阐明试样疲劳失效行为,进行了有限元分析,获得起裂位置的应力水平,分析了缺陷和应力水平对疲劳寿命的影响。结果表明,缺陷是影响试样疲劳性能的主导因素,缺陷降低疲劳寿命50%以上,对于无明显缺陷试样,试样的疲劳行为受到应力水平控制。     

基于异步切换多胞系统的网络化飞行器故障检测

本文研究了存在时变短时延和随机丢包的大包线网络化飞行器故障检测问题.首先,采用切换多胞系统描述飞行动态,并提出了一种局部重叠多胞划分方式以较低设计保守性.然后,借助泰勒级数展开和伯努利分布将时延和丢包转化为多胞系统参数,并构建了切换参数依赖故障检测滤波器.同时,考虑滤波器切换指令及多胞加权参数更新滞后引起的异步切换问题,基于切换参数依赖Lyapunov函数和平均驻留时间方法分析了系统的稳定性和l2性能,并以LMI形式给出了滤波器存在的充分条件.最后,以HiMAT(highly maneuverable technology)飞行器为例验证了所提方法的有效性.     

马尔可夫跳变系统的鲁棒故障检测与时域优化

研究马尔可夫跳变系统(MJS) 鲁棒故障检测滤波器(FDF) 的设计与优化问题. 基于观测器构建残差发生器, 将相应的FDF 设计问题转化为H_∞ 滤波问题, 以LMI 的形式得到并证明了FDF 存在的充分条件及求解方法. 为进一步改善故障检测系统的性能, 采用一种时域优化方法对其进行优化, 并以矩阵Moore-Penrose 逆的形式给出了该优化问题的最优解. 数值仿真表明该方法具有较好的检测效果.     

椭圆曲线密码的优化设计方法

椭圆曲线密码算法依赖于离散对数问题的困难性,具有安全强度高、计算复杂度小的特点.椭圆曲线密码系统的主要操作为点乘运算,是加解密过程中最为耗时的部分.文中对点乘运算进行优化,提出了椭圆曲线密码算法实现的硬件体系结构,设计了基于FPGA/ASIC的加解密系统.通过对有限二进制域的乘法优化、平方优化和除法优化,提高了加解密算法的实现效率.分析和测试表明,所设计的硬件体系结构具有硬件资源消耗小、模块接口复杂度低和可扩展性强的特点,且支持113、163、193等多种密钥长度,相对于椭圆曲线密码算法的软件实现,文中的椭圆曲线密码处理器加速比最高可达到上千倍.     

基于Karnopp摩擦的柔性滑移铰的建模与仿真

对含Karnopp摩擦的柔性滑移铰系统进行动力学建模和仿真.将滑移铰中的滑块视为柔性体,滑道视为刚性接触面,考虑滑道与滑块之间的间隙.由于柔性滑块与滑道的接触状态和摩擦情况比较复杂,采用有限元方法建立了柔性滑块的力学模型,基于罚函数方法建立含Karnopp摩擦柔性滑移铰接触力模型,通过试算迭代法判断柔性滑块各节点的接触状态,基于KED方法和Newmark方法给出了含该滑移铰机械系统动力学方程的数值算法.最后,以含Karnopp摩擦的柔性滑移铰和驱动摆杆构成的机械系统为例进行动力学仿真,分析了其动力学特性,验证了本文给出的方法的有效性.     

战斗机空气循环系统故障诊断方法的仿真研究

现代战斗机的飞行包线范围较大,飞行条件严苛多变,机载电子设备的功率密度也在不断增加,为了保证飞行员安全舒适,保障电子设备可靠工作,空气循环系统的可靠性问题亟待解决.为此提出了一种战斗机空气循环系统的故障诊断方法,方法基于BP神经网络.首先,对空气循环系统进行故障分析,选取热交换器和涡轮为典型故障部件,以二者的效率为故障特征值.其次,对空气循环系统的四种典型故障模式进行仿真,由仿真得到的数据训练BP神经网络,实现故障模式识别.诊断结果表明,方法具有良好的准确性和自适应性,能够成功诊断空气循环系统的典型故障.针对战斗机空气循环系统提出的故障诊断方法合理,对系统的可靠性研究具有重要意义.     

组件式公式编辑器在测控系统中的设计与应用

针对各种计算机测控系统中的无法直接测量得到的变量,采用脚本语言开发一种通用的组件式的公式编辑器。该公式编辑器可以应用到各种测控系统的软件开发中,用来扩充测控系统的功能,增加系统的灵活性和适用性。调用方法灵活方便,人机交互友好,界面显示直接形象,操作简便。该公式编辑器已成功应用到多套航空测控软件当中,运行稳定,计算精确,具有比较可靠的可重用性。     

无人机集群的微分平坦性与编队控制研究

本文研究了无人机集群的微分平坦性,给出了相对运动的微分平坦映射,并以此为基础设计了分布式编队控制器.运动规划方面,通过求解受约束的优化问题,实时生成期望编队轨迹和编队构型.运动控制方面,采用微分平坦映射将运动指令映射为每架无人机的期望状态和控制输入,而后利用局部误差反馈设计分布式编队控制器跟踪期望运动轨迹.针对群体运动的稳定性问题,本文运用李雅普诺夫稳定性理论证明了闭环系统的稳定性,给出了控制参数的选取条件.最后仿真验证了编队控制方法在未知环境下的运动控制效果.