高超声速飞行器非线性鲁棒控制律设计

高超声速飞行器具有模型非线性程度高、耦合程度强、参数不确定性大、抗干扰能力弱等特点,其自主控制具有较大的挑战.论文提出了一种基于鲁棒补偿技术和反馈线性化方法的非线性鲁棒控制方法.文中首先采用反馈线性化的方法对纵向模型进行输入输出线性化,实现速度和高度通道的解耦和非线性模型的线性化.针对得到的线性模型,设计包括标称控制器和鲁棒补偿器的线性控制器.基于极点配置原理,设计标称控制器使标称线性系统具有期望的输入输出特性,利用鲁棒补偿器来抑制参数不确定性和外界扰动对于闭环控制系统的影响.基于小增益定理,证明了闭环控制系统的鲁棒稳定性和鲁棒跟踪性能.相比于非线性回路成形控制方法,仿真结果表明了所设计非线性鲁棒控制算法的有效性和优越性.     

超大型连续式跨声速风洞地震安全分析

采用有限元法对某超大型连续式跨声速风洞进行地震安全分析。使用ANSYS建立整体结构模型并施加实际约束,为确保计算精度和计算效率,采用实体壳单元SOLIDSHELL进行网格划分;依据JB/T 4710—2005《钢制塔式容器》和仿真模态分析进行水平地震力计算;基于JB 4732—1995《钢制压力容器——分析设计标准》对风洞进行强度评定。计算结果表明：在地震载荷作用下,该风洞主体结构强度安全裕量较大,其结构形式合理可靠。     

高精度超声波界面计的原理和精度分析

精确测量液体间分界面的高度对许多工业生产具有重要意义。介绍了高精度超声波油水界面计的原理,即利用声波在不同液体中的声速不同测量液位的高度,并介绍了测试方法及优点,通过实例对其测量精度进行了分析。分析表明其精度优于２ｍｍ。     

高超声速飞行器的神经网络动态逆控制研究

针对通用的高超声速飞行器的纵向动力学设计一个神经网络动态逆补偿控制方法,并对其进行了分析;这种飞行器模型具有高度非线性、多变量、不稳定的特性,包括6个不确定参数;在4.5903km高度和15马赫的平衡巡航条件下的仿真研究,评价了飞行器对高度和空速的阶跃变化的响应;阶跃变化为速度30 m/s,高度40 m;通过仿真结果表明,采用神经网络补偿逆误差,弥补了非线性动态逆要求精确数学模型的缺点,而且可以简化动态逆控制律的设计,改善整个控制系统的性能。     

掺气水流声速的研究

采用一维双流体模型,利用小扰动原理研究了压力波在水气两相泡状流中的传播规律。针对水利工程中高速掺气水流的特点,对方程进行合理模化和封闭。详细分析了掺气浓度、压力、扰动频率、相间相互作用力对掺气水流中声波传播速度和衰减的影响。结果表明,适当的掺气浓度会使掺气水流的声速显著降低;压强的减小和相间传热的增强可使声速减小、衰减加快;虚拟质量力主要影响高频声速,并使声波衰减减慢。     

准动态单轴压缩中类岩材料波速变化试验研究

为了解岩石内部的损伤程度和微裂纹发展状况,对单轴准动态荷载下石膏试样应力状态和纵波速度的关系开展了试验研究。在轴向荷载作用下,分别对石膏试样的纵向和横向进行了声波测试。结果表明：低强度石膏试样的应力声速曲线特征明显,其峰值后曲线可以划分为4个阶段,各阶段声速变化与试样的损伤破坏相一致,与应力应变曲线的各变化阶段也能很好对应,且试样的应力波速关系在轴向和横向表现出相似的变化特征。石膏试样的损伤阈值出现在应力为抗压强度60%~80%时,从应力应变曲线看,损伤阈值出现在试样由弹性变形向塑性变形转变的阶段。     

高超声速巡航导弹等速巡航段探测概率建模研究

为提高高超声速巡航导弹等速巡航段的探测概率,分析了高超声速状态下高超声速巡航导弹等速巡航段探测能力,并对探测概率的计算进行了研究,建立了等速巡航段运动模型、预警卫星探测概率模型、远程相控阵雷达探测概率模型与综合探测概率模型.仿真结果表明:预警卫星在低光谱透射率条件下探测能力较差,远程相控阵雷达受光谱透射率影响可忽略;两者同时探测巡航段,低光谱透射率下提高了探测概率,增长了预警时间,提高了预警系统对等速巡航段探测能力.     

一种新的高超声速目标跟踪算法

针对高超声速目标飞行速度快、机动能力强,而经典跟踪模型难以准确描述目标机动时加速度动态特性的问题,提出了一种改进的交互式多模型跟踪算法.该算法引入参考加速度概念,可较准确地描述目标运动特性,并实时结合目标机动的先验信息和动态信息.仿真结果表明,所提出的方法在跟踪高超声速目标时,具有快速收敛、均方根误差小、跟踪精度高的特点,相比Singer-IMM算法,具有更强的适应性.     

表层海水中声纳定位的声速问题

海水温盐跃层和深度方向上的梯度变化,导致海水声速的跃层和梯度变化,这种变化既有系统性,又有随机性,声速的不确定性导致水下定位系统的不稳定性问题。本文针对浅水水下定位系统中声速大小和声线弯曲问题进行研究,提出了用于几何法定位的平均海水声速线估计定位法。另外,基于射线声线理论构成的距离观测方程和时间观测方程都是不可导的非线性方程,该方程组的最小二乘问题是一类特殊的非线性最小二乘问题。本文提出了先分组迭代、后统计分析的"两步法"实现对这类特殊非线性最小二乘问题的求解。     

超燃冲压发动机一维跨声速流动奇异初值问题

超燃冲压发动机一维跨声速流动方程在临界声速点存在奇异问题,现有的基于L’Hosp ital法则的求解方法在进行跨声速流动计算时可能出现较大的数值误差.从数值稳定性和误差特性两个方面对该算法进行了分析,结果表明问题主要在于方程的奇异初值误差,需要针对这一问题提出改进算法.