剪切来流下电磁减阻与尾流控制

电解质溶液中圆柱表面附近分布的电磁力可有效改变圆柱流体边界层,控制圆柱绕流。对剪切来流情形下圆柱绕流及其电磁控制进行了实验和计算研究。实验在转动水槽中进行,通过吊杆将装有电磁激活板的圆柱插在槽内液体中。吊杆上的应变片用于测试圆柱的阻力,注入适当的染料用来显示流场。数值模拟时,流场的基本方程为指数极坐标中考虑场力的Navier-Stokes方程,计算采用交替方向隐式格式和快速傅里叶变换格式。研究结果表明:剪切来流的绕流流场中,圆柱的尾涡向流速小的一侧偏移,升力和阻力周期性振荡,且升力的均值不为0,指向流速较小的一侧;电磁力作用后,圆柱的尾迹呈一条线向流速较小的一侧偏移,阻力减小且不再振荡,升力增大至稳定,指向流速较小的一侧。     

电磁力的消涡与减阻

物体在流体中运动时全受到阻力。当Re足够大时，尾部还会产生Karman涡街，本文通过数值仿真。讨论电磁力对弱电介质流体的开放或闭合式控制，以及消除涡街。降低阻力的可能性。     

非结构化网格下二维钝头体绕流DSMC数值模拟

本文采用非结构化三角网格为基本网格单元,应用DSMC(直接模拟蒙特卡罗法)方法对超声速稀薄气体钝头体绕流问题进行数值模拟。对不同Knudsen数和不同Mach数下的绕流问题进行数值模拟,得到在高空稀薄气体区域飞行器外部流场变化的一些基本规律。结果表明:随着Knudsen数的增加,激波减弱,激波层厚度增大,激波位置远离钝体表面,壁面热流密度减小;在相同的Knudsen数下,随来流的速度增加,壁面热流密度增大。这些模拟结果对有效的完成飞行器热防护具有十分重要的意义。     

催化裂化过程建模与稳态优化控制

催化裂化装置是一个高度非线性、时变和长时延、强耦合、分布参数和不确定性的复杂系统.在研究其过程机理的基础上,定义了一种模糊神经网络用以建模,用自相关函数检验法检验模型的正确性,再用改进的Frank-Wolfe算法进行稳态优化计算.并以一炼油厂催化裂化装置为对象进行试验,研究其辨识、建模和稳态优化控制.     

参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制

为解决有人与无人车辆编队中,有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入对无人车跟踪控制的扰动问题,设计了一种参数自优化的有人与无人车辆编队鲁棒模型预测控制算法。通过采集分析历史数据确定控制器扰动的噪声极值,并经过适度放缩得到其鲁棒边界。设计抑制该扰动的局部反馈鲁棒控制器,并通过贝叶斯优化的方法实现鲁棒边界等控制器参数自优化。基于混合整数线性优化的方法预测有人领航车未来轨迹,并设计鲁棒模型预测控制器实现无人车对有人领航车的跟踪控制。仿真和实车试验结果表明：所设计的鲁棒模型预测控制器在跟踪精度方面相比于传统模型预测控制器有明显的提升;同时该控制器有效地抵抗了来自有人领航车紧急加减速和紧急转向控制输入、无人跟随车系统模型不确定性和外部环境的扰动,振荡情况明显改善,提高了系统的鲁棒性。     

模糊控制在尾流制导中的应用

常规鱼雷尾流制导方法对于机动目标的打击效果不佳。将模糊控制理论应用于尾流制导弹道设计中,以入尾流角度和尾流方向变化量为输入,通过模糊推理得出针对不同情况下的回旋角速度和回旋角度。同时提出了新的尾流制导控制量,探讨了获得尾流方向要素的方式,增加了导引信息。仿真结果证明,该方法有效降低了鱼雷回旋造成的航程损失,尤其提高了鱼雷对目标机动的适应性,降低了目标机动对尾流追踪的影响。     

声尾流自导系统关键参数优化研究及作用距离计算

采用理论分析计算和实验研究相结合的方法，对声尾流自导系统的关键参数(如基阵方向性、发射及接收参数等)优化原理进行深入研究，提出优化设计原则和参数选取范围，以提高系统性能。文中系统地介绍了尾流自导作用距离的计算步骤和方法，并已得到验证。     

多轮独立电驱动车辆驱动力优化控制研究

为了充分发挥多轮独立电驱动车辆的动力性能,提出了一种层次化的驱动力优化控制结构。该控制结构包含基于各轴载荷预分配控制、驱动防滑控制和基于车辆状态的再分配3层控制,其中防滑控制是核心层,采用基于路面最优滑转率滑模控制的方法,通过设计基于累积求和统计目标控制的路面跳变检测器,结合车轮滑转率-路面附着系数图形,可实现变路面的最优滑转率估计。通过该分层控制结构,实现了驱动力在各轴之间以及各个驱动电机之间的优化分配控制。利用硬件在环实时仿真实验验证了该控制结构能改善车辆的爬坡性能、直线加速性能以及障碍路面行驶的通过性。     

基于模糊控制的三通阀控缸系统仿真

针对非线性时变系统的控制要求,对零开口三通伺服阀控制差动缸系统进行仿真研究。根据三通阀控缸系统的物理模型和框图建立系统数学模型和动态方程,采用适合非线性时变系统控制要求的模糊控制策略,在二维模糊控制器的基础上建立了非线性系统仿真模型,并进行Simulink仿真。仿真结果表明:该模糊控制策略是合适的,能满足系统的控制性能。     

超声速流动中底部排气减阻的数值研究

为了研究超声速流动中底部排气减阻特性,采用高精度的AUSMPW+迎风格式、k-ω SST湍流模型、8组分12反应化学动力学模型、二阶矩湍流燃烧模型耦合求解三维带化学反应的Navier-Stokes方程。在数值方法的有效性和可靠性经过验证后,对超声速流动底部排真实气体流场进行了数值模拟。计算结果表明：随着排气参数的增大,底压比将先增大后减小,然后再增大;当排气参数较小时,底压比基本不随排气面积的改变而改变。当排气参数较大时,底压比随着排气面积的增大而增大;在最佳排气减阻区内,提高排气总温对提高底压比是有利的;底部排气中富燃气体含量越高,则二次燃烧越强,有利于提高底压比。研究结果可为底部排气弹工程应用提供参考。     

空心弹的阻力特性与气动外形数值分析

为了得到具有最小阻力系数的空心弹外形,基于雷诺平均方程以及二阶AUSM 格式,对不同空心弹气动外形的二维流场以及气动力进行了数值计算,得到了不同外形条件下空心弹的内外流场特性,以及阻力系数变化曲线与最小阻力系数的空心弹气动外形。另外,分别对具有最小阻力系数的空心弹与常规空心弹的超声速流场进行了数值模拟,对比分析了二者流场结构的异同,数值验证了具有最小阻力系数弹型的减阻效果,可为相关研究提供参考。     

舰船尾流及其气泡数密度分布的数值计算

以舰船尾流为水下武器平台的探测对象,研究尾流气泡数密度(BND)分布.采用改进后的雷诺平均Navier-Stokes流动模型和气泡输运理论,建立数值计算模型对尾流BND分布进行计算,并用实测数据验证计算模型.计算结果表明:在纵向上随着离船距离的增大,尾流宽度成小角度扩散;而尾流的深度增幅较大,船尾后方3 000 m处的...     

电磁力减振过渡过程的机理研究

电介质溶液中,电磁场产生的电磁力可以控制流体的运动。将其用于钝体绕流时,可以抑制分离和消除涡街,从而达到减振的目的。为了研究电磁力减振的过渡过程,将指数极坐标系建立在运动的圆柱上,推导了运动坐标中,基于涡生振荡并考虑电磁力的涡量-流函数守恒方程及其初始和边界条件,圆柱表面的水动力表达式以及圆柱振荡方程。对圆柱从静止开始振荡,到发展为稳定振荡状态,然后又在电磁力作用下衰减,直至成为新的稳定态发展过程进行了计算和讨论,描述了圆柱振荡、脱体涡街和能量传递的发展过程,以及升阻力相图的连续变形和漂移。结果表明：圆柱振动的诱因在于流动分离产生的尾涡诱导的升力周期变化;圆柱表面附近分布的切向电磁力可以有效改变边界层附近流体的流动,抑制流动分离,从而使流场趋于对称,消除升力的周期振动,最终抑制圆柱的振动甚至在电磁力较大时可以消除振动。     

空间关联系统的最优控制

研究具有二次性能指标的空间关联系统的最优控制问题。通过引入空间变量和空间移动算子,可以将关联系统表示成一般状态空间表达式的形式。基于直接分解协调算法设计了分布式控制器,不仅简化了计算过程,能够稳定整个关联系统,而且综合考虑了过渡过程和控制能量的要求,是二次最优的。仿真结果表明了算法的有效性,最后通过3台移动机器人直线编队仿真实验,进一步说明了算法的正确性和实用性。