基于“雁阵效应” 的扑翼飞行机器人高效集群编队研究

本文借鉴“雁阵效应”, 研究了扑翼飞行机器人高效集群编队飞行问题. 通过对“V”字雁阵的分析得知, 当前排大雁(简称头雁)和后排大雁(简称从雁)保持某一合适的相对位置偏移时, 后排大雁可有效利用前排大雁挥翅产生的上洗涡流, 从而节省体能; 并且, 雁阵通过阵型的变换, 可以实现能量整体消耗的均衡性, 确保长航时飞行. 仿照该“雁阵效应”, 分析得出耗能最少的扑翼飞行机器人集群阵型排布方式, 并设计了阵型变换机制, 实现集群能量整体消耗的最优性和均衡性. 在此基础上, 参考雁群的交互方式, 设计了一种使用局部信息的控制方法, 保证最优阵型的稳定维持以及阵型间的灵活变换. 最后, 仿真结果验证了所提理论结果的有效性.     

5429双马来酰亚胺树脂的固化动力学研究

通过差示扫描量热法(DSC)研究了5429双马树脂的固化过程。分别使用Kissinger模型和Flynn-Wall-Ozawa模型计算得到了5429双马树脂动力学参数。结果表明Kissinger模型与FWO模型计算得到的动力学参数较为接近,验证了两个动力学模型的有效性。由于5429双马树脂的固化反应为一级反应,因此代入相应的固化动力学参数可得到其固化动力学方程。此外,通过T-β外推法可计算得到5429双马树脂凝胶化温度、固化温度和后处理温度等特征温度。     

污泥分级分相厌氧反应器水力特性研究

污泥厌氧生物反应器的结构决定了反应器的流态,从而影响着可能达到的污泥处理效率.为了提高石化水厂剩余污泥的厌氧消化效率,对一种新型的污泥分级分相厌氧反应器的结构进行了优化设计.采用停留时间分布RTD(residence time distribution)的方法研究了反应器的降流区、升流区面积之比、溢流板高度和水力停留时间等参数和反应器水力特性之间的关系.结果表明,分级分相反应器的死区较小(7.51%),远低于传统单级厌氧生物反应器(50%~93%);该反应器流态处于平推流和完全混合之间;降流区、升流区面积之比最佳值为1:2,溢流板高度为450 mm时死区最小;在平均污泥浓度为25 gVSS?L?1的条件下,最佳水力停留时间为24 h.     

基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞行机器人系统设计与控制

作为一种新型飞行机器人, 仿蝴蝶扑翼飞行机器人模仿自然界蝴蝶的生物结构和飞行方式, 能够有效地融 入并适应复杂环境, 在军民融合领域具有广阔的应用前景. 目前针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的研究大多停留在对生 物蝴蝶飞行机理的研究, 鲜有能够实现自由可控飞行的机器人系统. 本文设计了一款基于线驱转向的仿蝴蝶扑翼飞 行机器人, 名为USTButterfly-S, 其翼展50 cm, 重50 g, 可实现长达5分钟的自由可控飞行. 首先结合生物蝴蝶翅膀的 扑动特征, 设计了双曲柄双摇杆对称扑翼驱动机构. 然后模仿凤蝶的翅翼形状, 设计了仿蝴蝶翼型. 对翅膀的几何学 分析表明, USTButterfly-S的翅膀与凤蝶具有较好的形态相似性. 接着针对仿蝴蝶扑翼飞行机器人的转向控制问题, 首次采用线驱动机构拉动翅膀调节翅翼面积, 进而实现了USTButterfly-S的无尾航向控制. 最后集成自主设计的飞 控系统, USTButterfly-S能够实现室内盘旋飞行并进行实时航拍. 在实际飞行实验中, USTButterfly-S展现出类似生 物蝴蝶的飞行特征.     

考虑环境因素的多能源系统交直流混合供能优化策略

有效提高能源利用率、促进新能源消纳以及减少环境污染成本是当下发电用电企业十分关注的问题。提出并建立了一种多能源系统交直流混合并网供能优化模型,实现了电能的交直流柔性变换与多能源的综合利用。综合分析了能源局域网内交直流系统供电特性,结合供热系统供热特性、储能装置的充放特性以及煤炭的全生命周期,考虑功率平衡约束、各装置运行约束以及环境成本约束。利用GAMS优化软件求得调度周期内,传统交流并网模型和所搭建模型各系统的最佳出力及总运行成本,将两者的运行结果从供电供热等方面比较,验证了所述模型在减少运行成本、降低有害气体排放量以及削减煤耗量方面的优势。     

用于建筑施工的钢模板双向固定调节器

提出一种新型的钢模板双向固定调节器,指出它适用于建筑施工中浇筑混凝土作业,能方便地精确调节现浇腔的内空尺寸,确保现浇梁、柱符合设计尺寸要求,对改善粱、柱外形结构的规整度,提高建筑质量和加快施工进度都具有明显效果。     

位置和速度受限的微型无人直升机轨迹跟踪控制器

针对微型无人直升机在狭窄空间中的轨迹跟踪问题,设计了一种可以限制直升机位置和速度的跟踪控制器.首先将直升机的模型简化为一个未建模的动态模型.基于简化模型利用受限反步法设计控制器,其中在位置控制回路用障碍李雅普诺夫函数代替传统的纯二次型李雅普诺夫函数,以此来限制直升机的位置和速度;用指令滤波器对反步过程中虚拟控制的导数进行估计,避免了复杂的解析计算.此外,将未建模动态和指令滤波器误差合并成有界扰动项,并设计了自适应算法对扰动的上界进行估计和补偿.稳定性分析证明了直升机的闭环跟踪误差最终一致有界,且位置和速度始终位于预设的限制集合中.仿真结果验证了该控制器的有效性.     

改性双马来酰亚胺树脂的化学流变性研究

QY9611是一种新型的改性双马来酰亚胺树脂。利用DSC动态升温法获得了QY9611树脂的固化反应热流曲线。采用旋转流变仪对QY9611树脂的化学流变性进行研究,获得了它的动态黏温特性和等温黏度特性。在此基础上,通过双阿伦尼乌斯经验方程拟合,建立了QY9611双马来酰亚胺树脂的化学流变模型方程,并利用化学流变模型方程与实际数据进行了模拟验证。验证结果表明,建立的化学流变模型与实际测试数据基本吻合,可以用来模拟低黏度工艺窗口的流变行为,为复合材料的成型加工提供了理论依据和基础数据。     

基于障碍函数内点法的防御武器配系部署建模与智能优化

针对防空任务中我方多平台、多武器、多区域部署带来的防御武器配系难以建模和实时优化难的问题，在考虑敌我双方攻防武器对抗博弈的条件下，提出了一种基于障碍函数内点法的我方防御武器部署优化模型，并综合武器防御效能、防御成本、保卫目标的资产价值等指标对模型进行智能优化解算与分析.首先，建立我方部阵地、防御武器与保卫目标的参数化模型，并建立我方武器对于敌方武器拦截的概率函数与约束条件；然后，将防御武器优化部署问题转化为性能指标函数为凸函数的无约束优化问题；最后，引入障碍函数内点法对其进行快速求解，给出了防御阵地武器部署的最优配置方案.所提方法充分考虑了来袭目标的不同类型、异构特性以及大气层内外防御的多元化火力运用方式；能够在具有混合整数非线性、约束强耦合、变量规模大等特征的防御武器配系场景下快速给出最优配置结果.并且，通过数值仿真验证了在对抗博弈条件下所提部署建模与智能优化方法的有效性与优越性.