基于CATIA软件非对称变距装置的建模与分析

介绍一种面向微型旋翼飞行器的非对称变距装置，并利用CATIA软件对这种装置进行了建模分析。通过对弹性连杆的有限元分析，得到了弹性连杆所受外力与变形之间的规律，为进一步研究非对称桨叶变距机理奠定了坚实的基础。     

非对称变距控制特性的动态测试研究

针对旋翼飞行器本体微型化提出了一种非对称变距方法,同时还对非对称变距的控制特性进行了动态测试研究.利用单片机C8051F020捕捉转过码盘外圈孔时光电传感器发出的脉冲信号,来测得电机转速的动态测速方法,设计了硬件电路、编制了相应的测速软件、搭建了动态飞行实验测试平台.通过大量实验,获得了横滚通道、俯仰通道和总距通道3个操纵通道与主轴电机转速的动态控制特性,以及偏航通道对主轴电机转速的影响.为进一步定量研究这种新型变距方法的机理和自主控制奠定了坚实的基础.     

C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统

提出了一种与传统桨距角递推算法不同的基于高速摄影和图像处理的桨距角测定方法。根据实验要求,开发了一个以微型旋翼飞行器的非对称变距装置为测试主体的实验平台,并设计了一套基于C8051F020的微型旋翼飞行器实验平台的控制系统。该控制系统以C8051F020单片机为微控制器,用微型位置传感器来检测螺旋桨主轴的相位信息,并利用C8051F020单片机内部的PCA捕捉功能采集位置传感器的输出信号,得到螺旋桨主轴的四个相位;利用单片机输出的PWM方波信号控制电机的转速,以达到对螺旋桨电机进行加速的目的;利用单片机内部产生的PCA捕捉中断来触发高速摄像机的拍摄,以实现飞机加速与拍摄的同步。该控制系统结构紧凑,系统可靠性高。最后通过该控制系统来控制微型飞行器仿真飞机前飞的状态,得到该状态下桨叶的变距曲线,证明所提出的桨距角测定方法和由此开发的实验平台在测量桨距角中是有效的,达到了预期目标。     

微型旋翼直升机非对称变距系统的力学分析

通过应用有限元的方法对非对称变距操纵机构的弹性连杆进行力学分析,并利用ANSYS软件进行了变形仿真,得出弹性连杆的载荷和变形的关系,最后与材料力学的计算结果作了比较.     

直升机旋翼系统弹性轴承刚度特性试验方法研究

直升机旋翼系统是直升机的核心部件,弹性轴承将桨叶与桨毂相连,提供桨叶的挥舞、摆振和变距自由度,刚度特性是其主要的力学性能.通过采用松紧螺套驱动半圆形夹具转动来测试弹性轴承压缩、扭转和弯曲刚度特性,结果表明该试验方法新颖独特,具有一定的通用性,能准确判定弹性轴承是否合格,可为不同机型的弹性轴承提供装机前试验的方法.     

四旋翼微型飞行器的区间二型模糊神经网络自适应控制

针对四旋翼微型飞行器控制系统中存在不确定性、外界干扰等影响控制精度的问题,提出了基于区间二型模糊神经网络(IT_IIFNN)的四旋翼微型飞行器自适应控制方案.首先,根据四旋翼微型飞行器的动力学模型,设计了基于IT_IIFNN的四旋翼微型飞行器自适应控制器,该控制器由两部分构成,其中IT_IIFNN用来在线逼近系统不确定性;鲁棒补偿器用来实时补偿IT_IIFNN的逼近误差以及外界干扰.其次,利用Lyapunov稳定理论证明此飞行器控制系统闭环稳定性.最后,通过四旋翼微型飞行器样机来验证IT_IIFNN自适应控制器的优越性.验证结果显示,在加入风速为1.5 m/s的外界干扰条件下,跟踪误差可近似达到10-2.结果表明,IT_IIFNN自适应控制器具有良好的跟踪精度、稳定性及鲁棒性.     

四旋翼飞行器中升力波动的干扰与抑制

四旋翼飞行器旋翼产生的升力是在基值的基础上附加一系列频率特性和旋翼转速有关的高频分量。由于它会对飞行器的控制产生扰动,本文研究了这类高频升力分量对飞行器的影响并给出了抑制扰动的方法。首先,基于拉格朗日能量法建立四旋翼飞行器动力学模型;进而分析了高频升力分量与飞行器角速度扰动之间的关系。然后,将角速度反馈环节加入针对有色噪声的卡尔曼滤波器来抑制角速度扰动对控制器的影响。实验结果显示：与改进前相比,采用本文的方法对四旋翼原型机进行悬停控制可使控制量波动减少50%,高频控制量衰减至-17db以下。结果表明：采用本文的方法,可以有效地抑制升力波动对四旋翼飞行器的影响,提高飞行控制效率。     

基于RT-Thread与滑模控制的微型多旋翼定点控制系统研究

为了研究微型多旋翼的定点控制，设计并实现了一种基于RT-Thread的微型多旋翼定点控制系统。采用Digital Motion Processing库和双闭环PID进行姿态控制，使用磁力计与激光测距仪进行航向与高度的锁定；融合光流传感器、姿态、高度数据感知飞行器的水平速度、位置；针对水平位置，提出了基于滑模控制器的微型多旋翼定点控制方法。最终，通过实验验证了该系统的有效性。     

微型旋翼飞行器飞行控制系统设计

微型飞行器(MAV)是一项包含了多种交叉学科的高、精、尖技术,是集微机械、电子、高性能数字计算机于一身的微机电系统.在民用,特别是在军事领域应用具有深远的意义.针对双旋翼式MAV,根据其飞行动力学特点,以微直流电机锂电池驱动为动力,单片机为控制核心,采用遥控加脉宽调制控制方式,实现了微风条件下微型飞行器的起飞、悬停、前后飞行和降落整个过程的飞行,为微型飞行器的进一步研制打下了良好的基础.     

三旋翼飞行器动力学分析及建模

根据国内外旋翼飞行器的发展趋势,提出了三旋翼飞行器的研究方案.首先,介绍了三旋翼无人飞行器的机械结构,分析了它的整体物理力矩,理论解决了力矩相互抵消的问题.其次,对飞行器的起飞、俯仰、滚转、偏航等姿态进行了数学分析,建立了三旋翼无人飞行器的数学模型.最后,利用PID控制法和线性二次高斯(LQG)控制方法设计了三旋翼飞行器的控制器.实验结果表明,PID控制器振荡时间比较长,次数较多,没有达到理想状态;利用LQG方法对控制器进行了改进,对各个通道阶跃函数及脉冲响应函数仿真图的分析显示,系统改进后响应速度有了提高,2 s左右受控达到平衡.本文的研究为无人机的姿态控制提供了理论基础.     

中浓浆泵湍流发生器叶片型线设计研究

湍流发生器是离心式中浓纸浆泵的关键部件,其作用是使纸浆实现流体化并进行气液分离。本文提出一种采用等螺距和变螺距相结合的叶片型线的湍流发生器,推导了其型线方程。为了验证新设计叶片型线湍流发生器的性能,设计了4种不同叶片型线的湍流发生器。基于CFX软件,采用Eeulerian气液两相流模型和RNG k-ε湍流模型,模拟了不同叶片型线的湍流发生器中浓纸浆悬浮液的三维流场,预测了水力性能和气液分离效果,分析了不同叶片型线对湍流发生器性能的影响。结果表明,采用等螺距和变螺距相结合的叶片型线的湍流发生器具有较好的水力性能和气液分离效果。该模型在生产实际中得到了应用。     

整埂机旋耕刀的静力学分析与拓扑优化

水稻田整埂机的旋耕刀零件主要由侧切面与正切面2个部分组成,由于2个切面工作性能不同,因而耗能也不同。据统计,在旋耕作业过程中,正切面耗能占旋耕刀全部耗能的509／6～80％。为研究旋耕刀的力学特性,在SolidWorks环境下建立整埂机旋耕刀的三维实体模型,导入ANSYS软件对旋耕刀进行结构线性静力分析,基于弹性力学的经典理论,求解并进行三维结构拓扑优化。经对比验证,优化后的模型满足静刚度要求,为提高整埂机旋耕刀的力学性能提供了参考。     

浅析定桨距风力发电系统组成

主要对定桨距风力发电系统进行研究,介绍了定桨距风力机发电系统的组成及其运行启动等。得出了采用小电机使桨叶具有较高的气动效率,提高了发电机的运行效率。     

Parametric oscillations of wings excited during nonuniform fluid flow

The mechanism of excitation of rotary parametric oscillations during nonuniform fluid flow in a partially filled wing with a pivotal bearing and elastic connections is examined. It is experimentally revealed that at a certain flow velocity, intensive wing oscillations are excited with an eigenfrequency approximately twice as high as rotary oscillations alone. When the air cushion is removed and the wing is filled completely by the liquid, these oscillations stop. It is shown that significant modulation of the mass moment of inertia with a period equal to the half-period of self-oscillations appear due to significant displacements of the air cushion and liquid displacement towards the peripheral segments of an incompletely filled wing during rotary oscillations. Therefore, the parametric intensification of rotary oscillations of a wing in nonuniform liquid flow at a frequency approximately twice as high as the eigenfrequency can take place. The intensive rotary oscillations of an incompletely filled wing, which are excited by a nonuniform liquid flow, can be efficiently used for driving the different mechanisms in machine manufacturing, power engineering and the shipbuilding industry     

基于 ANSYS Workbench的微耕机旋耕刀有限元分析

以微耕机旋耕刀为研究对象,运用Pro/E软件建立了旋耕刀的三维模型,基于ANSYS Workbench有限元分析软件对旋耕刀进行了应力、变形、应变分析。分析结果表明：旋耕刀总变形最大处在旋耕刀的正切部,表明正切部刚度最差;旋耕刀最大应力与应变区域在刀柄与刀背连接处,与实际工作过程中旋耕刀断裂处一致,验证了有限元分析的可靠性,为旋耕刀的进一步优化设计提供了理论依据。     

Pitch deviation measurement of an involute spur gear by a rotary profiling system

This paper presents surface-profiling based gear pitch deviation measurement for an involute spur gear. A rotary profiling system, which consists of an air-bearing spindle and a displacement sensor with a diamond stylus, is employed to measure gear pitch deviation. In measurement of gear pitch deviation, an eccentric error between a gear axis and a motion axis of the rotary stage in the profiling system would affect accuracy of gear profile measurement. In this paper, at first, the influence of the eccentric error on measurement of gear pitch deviation is estimated in computer simulation based on a geometric model of the profiling system. After that, a new scanning method named “opposite-direction dual scanning method” is proposed so that a steep profile of gear flank surface with a local slope of up to 90° can be measured by the developed rotary profiling system. For compensating distortions in the measured gear tooth profile, which are induced not only by the eccentric error but also by a probe offset introduced by the proposed scanning method, a self-calibration and compensation method is applied. To verify the feasibility of the proposed method, measurement of gear pitch deviation of a master involute spur gear with a certificate data is carried out. Measurement uncertainty of the proposed method is also analyzed.     

Maximal power extraction strategy in the transition region and its benefit on the AEP (annul energy product)

The rotational speed of a wind turbine is limited by the noise constraint of the blade tip speed. The larger the rotor diameter is, the smaller the rotor speed becomes. Therefore, there exists a transition region connecting the max-Cp operation with the power regulation operation. A conventional pitch schedule in this region involves using a fixed pitch. However, if the variable pitch instead of the fixed one is allowed, more electric power can be extracted from the wind. The benefit of using this strategy is analyzed from the point of how much the electric energy can be gained by applying the variable pitch schedule in this transition region.     

复杂回转刀具刃型曲线数学模型研究

根据复杂回转刀具的几何特征,建立了回转刀具刃型通用数学模型。设计了复杂回转刀具刃型曲线模型,利用回转刀具刃型通用数学模型推导了复杂刀具刃型曲线方程。基于空间任意点的螺旋运动,建立了多段刃型的连续性模型,并通过了实例验证。     

离心通风机机翼形叶片的型线设计与实体建模

针对离心通风机机翼形叶片复杂的型线造型，分析了叶片的结构形成；利用先进的三维设计软件Pro／ENGINEER对叶片进行实体建模，避免了传统的风机叶片手工设计画图效率低、误差大的缺陷，实现了风机叶片的快速、准确成型，提高设计开发的效率和精度。