基于摇架约束的炮口振动仿真分析

针对火炮射击时身管振动动力学和减小炮口振动的问题,建立了综合考虑弹炮刚柔耦合和摇架约束的身管振动动力学模型,以和射击精度相关的炮口振动横向线速度、横向线加速度和角位移、角速度表征炮口振动,在ADAMS中对身管振动动力学模型的四个参量进行了数值仿真求解,并考虑通过改变模型中摇架前后衬套距离来减小炮口振动。仿真结果表明,摇架约束的模型能够反应火炮射击时的身管实际振动规律,为减小炮口振动设计提供的依据。     

星地激光通信相对运动研究与仿真

星地激光通信系统中,为了确定激光链路的传输方向,确定卫星相对于地面站的位置参数。采用两行星历数据的轨道六要素,根据坐标变换原理,依次计算卫星在地心轨道坐标系、地心惯性坐标系和地心地固坐标系中的位置,再由地面站的经纬度和海拔计算在地心地固坐标系中的位置分量,最后计算在观测坐标系中卫星相对于地面站的位置参数,包括方位角、仰角和斜距。在MATLAB上进行仿真,输出与卫星工具箱仿真的二体模型时空分布相一致,证明了方法的正确性,可为星地激光通信系统的研究提供参考。     

SINS大失准角初始对准的改进算法研究

在捷联导航系统优化控制的研究中,捷联惯导系统(SINS)初始对准的误差方程存在是非线性,对于静基座初始对准造成误差较大。传统采用的方法是将失准角视为小角度,可将误差模型线性化,利用KF完成静基座的初始对准。但是对于动基座大失准角来说,多采用非线性滤波方式来解决,建立误差模型,并采用UKF滤波进行数据融合。由于非线性模型的噪声参数未知等原因,常规的UKF可能会出现滤波发散现象,为解决上述问题,提出采用自适应方法的UKF来对建立的非线性模型进行滤波。仿真结果表明,在大失准角情况下,采用非线性模型的AUKF比UKF滤波具有更好的对准精度和更快的收敛速度,可为优化设计提供参考。     

基于动态纹理技术的实时森林绘制

研究实时绘制森林动态场景问题,由于森林形状复杂,实时性差,针对风力作用下的大规模森林动态场景,提出图像变形方法和动态纹理技术的森林绘制方法。使用二维图像变形技术实现树木图像在风力作用下的变形;通过将树木变形结果预计算为复合纹理,减少渲染时计算量;在实时渲染过程中,根据当前风力,选择最相近的纹理内容,通过使用动态纹理技术实时更新至Billboard;并结合顶点偏移法一起实现树木模型在风力作用下的动态运动;为加速绘制效率,利用图形硬件加速复合纹理的选择和Billboard的顶点计算。对于上万株规模的动态森林场景,通过改进方法可以实现实时绘制。     

四旋翼无人机的系统模型与辨识

研究无人机系统优化控制问题,为实现四旋翼微型飞行器的自动控制飞行,需要得到正确的系统模型参数,实现精确控制。子空间辨识法可以直接地反应出多输出多输出系统模型,算法比较容易实现。首先从四旋翼的力学模型出发,建立了在小角度假设下的线性系统模型,并首次将子空间辨识方法运用到四旋翼飞行器的辨识中。用仿真实例实验,假设飞行器在缓慢上升过程,采用由子空间辨识方法获得的系统模型输出与原系统在同样输入条件下的输出进行了比较。结果表明在假设条件下的辨识具有可行性,为中旋翼无人机优化控制提供了依据。     

组合模型在传染病预测中的应用研究

研究传染病预测问题,由于受到外界因素和人体内部因素共同影响,具有不规则变动和非线性动态特点。传染病发生具有季节性、周期性和非规则等变化特点,单一模型只能预测中部分变化特点,预测误差比较大。为降低传染病预测误差,提出一种组合模型的传染病预测方法。首先分别采用ARIMA和LSSVM模型对传染病发生趋势进行预测,然后将两者预测结果输入到LSSVM重新进行学习,最后得到组合模型的预测结果。采用组合模型对某市乙肝发病率进行仿真。结果表明,组合模型降低了乙肝发病率的预测误差,预测结果更加可靠,为传染病预测工作提供新的技术手段。     

定向井压裂裂缝三维扩展形态的可视化仿真

在石油定向井压裂过程中,井筒附近的水力裂缝的三维扩展往往存在转向及扭曲等复杂形态,容易引起一系列施工问题.由于目前条件的限制,裂缝形态大多以图表数据来展示,使得人们很难对裂缝的三维形态产生形象的直观认识.为了解决定向井三维裂缝扩展形态复杂难以可视化的问题,深入研究了井筒附近裂缝空间转向模型,并进一步将定向井裂缝延伸模型的适用范围扩展到了任意的井斜、方位及射孔方位下.同时,对可视化平台软件进行二次开发,使得建立的定向井裂缝扩展模型能在仿真界面上显示出来.仿真结果表明,裂缝扩展的建模思路和仿真方法能够取得很好的可视化效果.     

基于模糊控制的汽车主动悬架系统仿真研究

汽车悬架直接影响汽车在行驶过程中抑制不平路面对车身的冲击力及车身倾斜度,传统被动悬架遇冲击自动调节能力较差,抗振能力不强,针对上述问题,通过对悬架受力特点分析,建立了1/4车体二自由度主动悬架数学模型,结合自动控制理论,设计车辆的主动悬架模糊控制器,利用MATLAB/Simulink模糊工具箱对其进行仿真,在相同输入的情况下,对主动悬架与被动悬架模型部分性能参数分析比较,仿真结果表明采用此模糊控制器的主动悬架在提高车辆乘坐的舒适性和操纵的稳定性方面明显优于被动悬架。实验证明,研究结果对汽车主动悬架系统的设计具有一定参考价值。     

基于ANSYS的风机轮毂的强度分析及优化设计

在风机轮毂减重设计的研究中,针对传统变截面设计生产难度大并未予疲劳寿命分析的问题,提出一种采用在轮毂主体上钻孔的方法来减轻风机轮毂重量。首先借助于大型通用有限元分析软件ANSYS,对风力发电机组的轮毂进行强度分析并在此基础上对其进行了结构优化设计。在满足轮毂强度、刚度要求的前提下,对比分析多个计算结果得到最佳优化方案,再利用轮毂S-N曲线对优化方案进行了疲劳强度和寿命分析。通过轮毂的钻孔设计不仅减轻了轮毂的自重,而且满足材料的强度和寿命要求。仿真结果表明钻孔减重的方法是有效可行的,并且提高了主轴、塔筒以及风电机组整体结构的强度性能。     

旋转固体火箭发动机统一流场计算

为了进一步研究旋转对固体火箭发动机工作的影响,采用RSM湍流模型对内孔燃烧、内孔与端面同时燃烧管状装药旋转固体火箭发动机统一流场进行了仿真。采用UDF编程给出质量入口边界,获得了旋转条件下发动机内流场结构参数特点,并给予理论说明。计算结果表明,内孔燃烧装药发动机切向速度流场类似于典型的Rankine涡,端面和内孔同时燃烧装药发动机切向速度流场呈现出Rankine涡和由端面燃烧引起的强迫涡的复杂组合涡;在发动机前封头和喷管喉部涡核切向速度峰值非常大,使燃烧室前封头和喷管喉部工作环境显著恶化;旋转使发动机燃烧室压力沿径向逐渐增大,强迫涡附近的压力梯度远大于推进剂表面的压力梯度。