利用超声波检测混凝土强度的研究

主要探讨了利用国内常见的非金属超声波检测仪对混凝土构件进行抗压强度检测的可行性、优点和方法，     

跨声速流动的有粘／无粘耦合建模及其仿真方法

本文研究了跨声速流动中有粘／无粘耦合的匹配条件，构造了描述边界层的数学模型，以此为基础，结合无粘方法建立了考虑边界层效应的有粘／无粘耦合模型，发展了相应的仿真方法。对典型跨声速流动的仿真结果与实验结果的对比证明了所建模型的有效性与合理性。     

Aerodynamic configuration optimization by the integration of aerodynamics,aerothermodynamics and trajectory for hypersonic vehicles

The problem of aerodynamic configuration design optimization is a multidisciplinary design optimization （MDO） problem, and recently the MDO method is widely adopted in the field of hypersonic vehicle configuration design. From the aerodynamic point of view, the aerodynamics, aerothermodynamics and trajectory are considered in this paper. Generally speaking, the aerodynamic characteristics, aerodynamic heating and trajectory are determined by the aerodynamic configuration and the design of flight trajectory. The design method considering these three disciplines is proposed. The parametric geometrical configurations are proposed, and the aerodynamic characteristics are predicted by the rapid and effective engineering method. The optimization of aerodynamic configuration considering the integration of aerodynamics, aerothermodynamics and trajectory is investigated based on the parametric geometrical configuration. Maximum lift-to-drag ratio, maximum range of the trajectory and minimum total heat load of the stagnation point are chosen as the three optimal goals. The detailed research indicates that the optimal configurations and trajectories with different weighting factors can be obtained by the optimization, and there are obvious differences between them. The optimal configuration and flight trajectory obtained by the optimization can be used as the feasible schemes in the future work.     

高超声速飞行器的滑模预测控制方法

针对高超声速飞行器非线性、强耦合、快时变、不确定性等特点,结合滑模控制鲁棒性强和预测控制可以显式处理约束条件的优点,提出了一种滑模预测控制器设计方法。首先,在平衡点将高超声速飞行器的纵向模型进行小扰动线性化,得到用于控制器设计的预测模型;然后,基于小扰动模型利用极点配置设计渐近稳定的滑模面,对滑模面进行预测并在性能指标中优化,通过矩阵变换将优化问题转化为二次规划问题,避免了常规滑模控制的高频切换,有效地克服了抖振现象。仿真试验表明:当存在参数不确定时,滑模预测控制能有效地克服干扰信号,实现速度和高度的精确跟踪,保证输入和状态均在约束范围之内;稳态时系统误差趋近于滑动面并且一直处在这个滑模面上,不存在抖振现象。     

高超声速热化学非平衡绕流分布式并行计算

讨论了非结构网格高超声速热化学非平衡绕流流场的分布式并行数值模拟方法．流动控制方程为多组分Navier-Stokes方程,化学反应模型为考虑了弱电离效应的七组元空气反应模型及双温模型．控制方程的空间离散采用Jameson有限体积法,时间推进为显式5步Runge—Kutta法．采用基于区域分裂的分布式并行计算方法,对整体计算区域进行了以各子区单元数为负载均衡条件的划分．使用PVM并行机制在PCs—Cluster机群上对二维钝头体高超声速热化学非平衡绕流进行了分布式并行计算,得到了与串行计算及文献相符合的计算结果．     

一类基于模糊系统的非线性鲁棒自适应预测控制

基于模糊系统研究了一种新的非线性鲁棒自适应预测控制算法,并应用于空天飞行器(ASV)再入飞行的姿态控制律设计.利用模糊系统的一致逼近能力,逼近被控对象中的未知干扰和不确定性因素,并基于Lyapunov方法设计了鲁棒自适应控制律.模糊系统的权值无需调整,仅需根据系统的跟踪误差调节鲁棒自适应控制器中的参数,在线调整的参数仅为2个,从而大大简化了控制器的设计.理论分析证明了闭环系统的所有信号一致最终有界.利用所提控制算法设计了ASV高超声速飞行姿态的控制系统,仿真的系统响应时间为l.5s,且无超调,这表明该算法对参数不确定性和外界干扰具有较强的鲁棒性.     

一种测量液体声速的兰姆波传感器

在分析现有液体声速测量方法的基础上,提出了一种新的兰姆渡传感器.以部分波理论和表面有效介电常数方法为基础,建立了兰姆波传感器的数学模型.制作了采用铌酸锂为压电材料的延迟线型兰姆波传感器,并得到了在给定液体密度时传感器输出频率与液体声速的对应关系.以不同比例的水和酒精的混合溶液为研究对象,取得了良好的实验结果.与其他传感器相比,该传感器具有灵敏度高、结构尺寸小、所需液体量少等优点.     

高超声速飞行器气动耦合分析及协调控制研究

为解决高超声速飞行器姿态运动之间存在的强耦合问题,针对飞行器的气动耦合进行分析,并在此基础上设计了削弱气动耦合的姿态协调控制器。在分析高超声速飞行器状态三通道气动力矩之间的关系基础上,运用动态方程的耦合分析方法得到三通道之间气动耦合关系,求解出耦合度矩阵,引入耦合熵的概念,根据耦合熵判断耦合是否可忽略,并对飞行器姿态协调滑模控制器进行了设计。仿真结果表明,所设计的控制器可有效削弱飞行器三通道之间的气动耦合,在保证姿态稳定的前提下提高系统的动态响应能力。     

临近空间高超声速再入滑翔目标跟踪模型

针对临近空间高超声速再入滑翔飞行器(HRGV）的跳跃滑翔跟踪问题,建立一种新型跟踪模型。首先对目标进行受力分析并结合HRGV横、纵向运动特性得到各方向气动加速度特性;在此基础上将气动加速度中的阻力和爬升力加速度建模为正弦自相关模型,转弯力加速度建模为一阶马尔科夫模型;然后采用一种分离滤波模型对目标状态和气动加速度分别进行估计,推导得出状态滤波模型和气动加速度滤波模型表达式。仿真实验结果表明,相比该类目标的其他跟踪算法,该算法的跟踪精度有一定提高,此模型优越性较强。     

MATLAB模拟声速测量中声压的变化

由于介质的吸收与散射,能量将不断衰减,体现为声压的变化．应用驻波法测定声波在传播过程中声压的变化,用MATLAB软件对数据模拟分析．MATLAB模拟显示,示波器显示的声压波振幅随位置L的变化呈指数函数周期性衰减,衰减周期基本上为半个波长;声压波峰值曲线也按规律变化,模拟结果与实验分析结果基本吻合．