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。     

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.     

三维编织复合材料紧固件剪切强度预报

建立了三维缎纹编织复合材料代表性体积单元(RVE)和紧固件剪切试件模型,引入周期性边界条件,建立了材料的宏观力学性能预报方法,并采用跨尺度计算方法对不同受载角度下的紧固件剪切破坏过程进行了有限元模拟。进行了三维缎纹编织复合材料紧固件的剪切试验,有限元计算结果与试验结果吻合较好,验证了本方法的可行性。分析了不同受载角度对剪切破坏模式及强度的影响,结果表明,该编织复合材料剪切强度随受载角度增大而降低,且具有不同的损伤起始位置和扩展过程。     

基于DaVinci平台的桶标在线双目识别系统设计

为解决工业生产线灌装桶标在线识别,避免人工检测的疏失、降低工作量,提出并实现基于DaVinci平台和嵌入式图像检测技术的桶标在线识别系统,该系统采用双核处理器OMAP3530对运动桶标图像进行处理,并采用双摄像头、双处理器的双目并行处理架构解决灌装桶在生产线上不规则旋转识别,提出的嵌入式图像识别及融合决策算法克服了工业现场光线变化大、不规则背景扰动等干扰影响,经过现场2 000次随机试验,无漏识和错识虚警,仅存在部分因桶标遮挡、污损导致未识别,总识别率达到99.81%,满足实际使用要求。     

变体飞行器平滑切换LPV 鲁棒控制

针对一类变体飞行器控制问题, 提出一种平滑切换线性变参数(LPV) 鲁棒控制器设计方法. 建立变体飞行器切换LPV 模型, 设计平滑切换控制器, 其中偶数子系统控制器由相邻两个子系统控制器线性插值得到. 给出保证切换LPV 系统指数稳定且具有一定鲁棒性能的充分条件, 由于考虑了调参变量的渐变特性, 所得切换律没有平均驻留时间的限制. 仿真结果表明, 所提出方法使得飞行器系统既具有良好的稳定性和鲁棒性, 又能实现平滑切换.

     

一种小型无人机高度传感器余度设计方法

为提高小型无人机飞行控制系统的可靠性,利用GPS提供的高度信息设计了气压高度传感器的余度备份.运用飞机运动学方程对低频率GPS高度信号进行补偿,提高了信号的实时性与可用性,设计的气压高度传感器故障处置流程将高度信号的切换与模态管理结合起来,减小了高度信号切换产生的不良瞬态.仿真结果表明,飞行控制系统在气压高度传感器出现故障时可及时切换到高度备份传感器并能有效隔离故障源,GPS高度信号经补偿后可满足飞行安全要求,余度设计提高了整个飞行控制系统的可靠性.