机载红外系统主反射镜的拓扑优化设计

反射镜轻量化设计一直是光机结构设计领域的一项挑战性课题。针对某机载红外光学系统的主反射镜,提出了一种基于 SIMP 拓扑优化方法的反射镜轻量化设计流程,建立了反射镜拓扑优化的数学模型,以最小化镜体自重和抛光载荷作用下的镜面矢高位移 RMS 值为优化目标,同时考虑对称约束和拔模约束,对反射镜进行了拓扑优化设计。根据拓扑优化结果设计了新的反射镜轻量化结构,并将其与传统结构进行了对比。采用拓扑优化方法设计的反射镜具有更高的轻量化率,同时能够获得较高的面形精度。     

红外导引头稳定平台主框架拓朴优化设计

为了提高红外导引头稳定平台动态性能,减小振动环境对其稳定精度和光电载荷成像质量的影响,采用基于变密度法的拓扑优化理论,利用NX/TOSCA软件,以刚度最大化为目标函数,以体积比约束为设计响应约束,对红外导引头稳定平台主框架进行了拓扑优化设计。对比分析了经优化设计和经验设计的主框架结构形式的刚度及模态振型。结果显示,经拓扑优化的主框架在动态性能有所提高的情况下,结构质量大幅地减小,最大变形量由3.2m减小到2.8m,一阶固有频率由1567 Hz提高到1953 Hz,质量减小32.4%,有利于导引头轻量化水平的提升和整机性能的提高。最后,通过振动试验和稳定精度的检测数据验证了主框架的动态性能,说明了拓扑优化结果的正确性,这种拓扑优化方法可为其他重要件结构设计提供帮助。     

巡飞弹载光电关键结构拓扑优化设计方法

伴随巡飞弹这一新型武器系统的快速发展,巡飞弹载光电载荷设计过程中关于小型化、轻量化、抗过载等多种要求的设计矛盾日益突出。为解决巡飞弹载光电系统小型化轻量化前提下的高效承载问题,建立了一种基于拓扑优化的巡飞弹载光电关键结构设计方法。该方法以结构低阶模态频率和过载工况下的结构柔顺度为设计约束,以质量最小为目标,建立了基于变密度法的拓扑优化设计模型,进而利用Altair HyperWorks软件求解得到关键结构的拓扑布局方案,之后综合弹载光电系统功能要求和零件加工工艺等要求,利用UG软件对拓扑优化结果进行几何模型重构并开展校核分析,最终完成关键结构的优化设计方案。在应用算例中,首先对某巡飞弹载光电关键结构零件光具座的经验设计方案进行了分析,然后利用该拓扑优化设计方法,在主要力学性能保持不变甚至部分性能有所提升的前提下,将该光具座结构成功减重22.4%,有效提高了该巡飞弹载光电系统的轻量化水平和结构承载效能,满足了系统设计要求,同时也表明了该优化设计方法的有效性和实用性,具有良好的推广性。     

大口径望远镜次镜系统的拓扑优化设计

针对地基大口径望远镜次镜系统加工精度和装调精度的要求，提出了基于拓扑优化的次镜系统结构设计方法。该方法利用变密度的拓扑优化思想，将次镜系统的Spider结构和Serrurier桁架的设计域限定为基结构，以期望方向的变形最小，通过材料的去留决定结构的最终形状和尺寸。首先，以相对密度为设计变量，Spider结构以1阶振型和重力方向变形为设计约束，桁架以X向和Y向变形为设计约束，建立各结构的拓扑优化模型；然后，以拓扑优化所得构型为基础，利用Workbench进行优化迭代；最后，设置优化参数，采用有限元法进行动静刚度分析和优化。结果显示4 m望远镜次镜系统的1阶谐振为22.7 Hz，光轴指向天顶和水平时重力方向偏移分别为-0.173 mm和-0.195 mm，并且Spider结构和Serrurier桁架的轻量化率超过30%。该结果验证了文中方法的有效性。     

光电系统与红外系统:技术与应用

一、大气效应 1.大气对红外成像系统的影响(A.Richards等,美国前视红外系统公司) 2.用激光雷达研究地中海地区对流层中的气溶胶和非科尔莫戈洛夫湍流(A.Zilberman等,以色列内格夫Ben-Gurion大学)     

红外测量系统中光电导探测器电路设计

光电导探测器是一种常用的红外探测器件。文中介绍了其基本工作原理;选择光电导探测器的原则和依据;光电导探测器的偏置电路和前置放大电路的设计等。     

红外图像融合在光电侦察系统中的应用

针对光电侦察系统中长波波段与中波波段图像融合问题,开展红外图像融合仿真及应用研究。首先分析侦察目标辐射特性在不同波段的异同,其次设计图像融合算法流程,最后进行仿真及试验。结果表明,图像融合匹配准确,融合结果可以将不同波段的图像优势特性相结合。     

IC基板传输机器人末端执行器结构拓扑优化设计

在半导体封装基板检测的传输过程中,末端执行器对其快速稳定高效率的传输起着关键作用。在满足设计强度、刚度的条件下,以末端执行器轻量化为目标,建立了末端执行器的三维模型,利用有限元分析软件ANSYS对基板传输机器人末端执行器进行静力学和模态分析,得到末端执行器在最大载荷情况下的应力、应变特性和对应的振型,并对其进行拓扑优化设计,根据拓扑优化结果建立新的末端执行器结构,对新的结构进行强度校核,验证设计方案的有效性。研究结果表明,优化后末端执行器的前四阶固有频率都大于伺服电动机的回转频率(50Hz),质量减少了26.7%,较好地实现了轻量化的目标,同时为后续的相关产品研制提供了一种新的技术方案。     

拓扑绝缘体光电探测器研究进展

由于拓扑绝缘体具有优异的光学和电学特性以及特殊的能带结构,使其在发展高性能的宽光谱光电探测器方面具有巨大的前景。然而由于拓扑绝缘体的发现较晚,其在光电探测器领域的研究还处于初始阶段。因而存在许多亟待解决的问题,如制备更高质量的拓扑绝缘体材料。本综述概述了拓扑绝缘体材料的发展历程,并从材料制备和材料体系的角度阐述了基于拓扑绝缘体材料的光电探测器的研究进展,并展望了拓扑绝缘体材料在光电探测器领域的发展前景。     

某新型仪器舱的拓扑优化设计

对某新型仪器舱的拓扑优化设计进行研究。使用HyperMesh建立仪器舱的拓扑优化模型,利用OptiStruct对设计空间进行拓扑优化求解,以减重70%为目标,得到基于加权刚度最大化的设计方案,并采用3D打印制造了仪器舱的聚乳酸树脂样件。对比试验表明,基于加权刚度最优的设计方案,在质量最轻的前提下,实测+X支架刚度和-X支架刚度达到最优,实现了初始设计目标。     

Advanced disturbance observer design for mechanical positioning systems

Disturbance-observer (DOB)-based controller design is one of the most popular methods in the field of motion control. In this paper, the generalized disturbance compensation framework, named the robust internal-loop compensator (RIC) is introduced and an advanced design method of a DOB is proposed based on the RIC. The mixed sensitivity optimization problem, which is the main issue of DOB design, is also solved through the parametrization of the DOB in the RIC framework. Differently from conventional methods, the Q-filter is separated from the mixed sensitivity optimization problem and a systematic design law for the DOB is proposed. This guarantees the robustness and optimality of the DOB and enables the design for unstable plants.     

MIMO中继下行通信系统中的多目标优化设计

针对通信系统中系统功率消耗和接收信号均方误差(MSE)存在冲突关系,无法同时达到性能最优的情况,采用多目标优化(MOO)框架联合优化系统功率消耗和接收信号MSE.文中考虑两跳的多入多出(MIMO)放大转发(AF)中继下行通信系统.联合优化形成的多目标优化问题是非凸且难以直接求解的,为此,提出一种基于帕累托最优策略的资源分配方法,该方法采用加权切比雪夫法,并引入中继预编码矩阵的一般结构和Schur补引理将优化问题转化为SDP问题.仿真结果验证了所提出方法的有效性,表明其具有更好的性能,同时也给出了系统功耗和MSE性能之间的帕累托最优边界.     

LDPC编码的空时BICM系统中的一种优化设计方案

本文基于外附信息转移(EXIT)图的系统优化设计思想,提出了一种级联预编码器的低密度奇偶校验码(LDPC)编码的空时比特交织编码调制(BICM-MIMO)系统设计方案.该方案在调制器的前端级联一个码率为1的累加器作为预编码器,在相邻的比特之间引入相关性,从而使得联合检测器的EXIT曲线发生变化,与空时MIMO系统下优化LDPC码的译码器EXIT曲线相匹配,并使两条曲线相交于EXIT图的右上角.和已有系统设计方案相比,该方案可提高系统的译码性能并能降低误码的错误平层(error floor).     

Managing CAD systems in mechanical design engineering

The results of an investigation into the management and use of CAD systems in ten manufacturing companies are reported. The goal of the research is to understand how engineers and managers perceive CAD systems, how work is restructured when CAD is used, and what barriers prevent the effective use of CAD systems. An introduction to CAD systems is presented, followed by a brief review of the latest literature relating to computer-aided design     

An optimization based design for integrated dependable real-time embedded systems

Moving from the traditional federated design paradigm, integration of mixed-criticality software components onto common computing platforms is increasingly being adopted by automotive, avionics and the control industry. This method faces new challenges such as the integration of varied functionalities (dependability, responsiveness, power consumption, etc.) under platform resource constraints and the prevention of error propagation. Based on model driven architecture and platform based design’s principles, we present a systematic mapping process for such integration adhering a transformation based design methodology. Our aim is to convert/transform initial platform independent application specifications into post integration platform specific models. In this paper, a heuristic based resource allocation approach is depicted for the consolidated mapping of safety critical and non-safety critical applications onto a common computing platform meeting particularly dependability/fault-tolerance and real-time requirements. We develop a supporting tool suite for the proposed framework, where VIATRA (VIsual Automated model TRAnsformations) is used as a transformation tool at different design steps. We validate the process and provide experimental results to show the effectiveness, performance and robustness of the approach.     

SolidWorks二次开发在机械零件设计中的应用与研究

本文分析了机器零件的结构设计,并以SolidWorks在联轴器的结构设计中的应用为例,介绍SolidWorks软件系统在机器零件设计过程中的具体运用.     

基于SolidWorks对机械零件结构的设计与应用

信息及计算机应用的进步和更新使得技术应用型软件更加深入技术设计领域,SolidWorks软件就是其中的典型之一.它主要应用于机械零件的设计、装配体以及工程图三个大的方面,该软件的问世及运用对机械零件结构设计有着非同一般的影响力.文章对SolidWorks软件进行了简要介绍,重点针对其在机械零件结构设计方面的应用进行深入探讨和分析研究.     

MEMS运动件的芯片外机械驱动方法

研究MEMS微结构的片外机械式驱动问题 ,介绍了在MEMS硅芯片背面贴合一块宏观尺度PZT片的驱动思想即PZT产生机械运动 ,在硅固定件与微运动件之间产生动量耦合 ,从而驱动微运动件。重点探讨脉冲驱动、振动驱动两大类基本驱动方法及其特点 ,介绍国外代表性研究结果 ,并提出对该方法进一步研究的观点与设想。