机翼颤振的非线性动力学和控制研究

介绍应用现代非线性动力学和控制的理论和方法对机翼颤振问题进行的一些研究,主要包括3部分:①针对用活塞理论建立的(高)超音速流中机翼的颤振方程,首先进行稳定性分析,证明Hopf分岔导致系统颤振失稳.然后应用规范型直接法推导出Hopf分岔的规范型,分析其系数表明,随着飞行马赫数提高,Hopf分岔由超临界形式变成亚临界形式,对结构的危害性增大;②针对不可压缩流中具有立方非线性俯仰刚度的二元机翼颤振,应用wash-OUt滤波器技术进行主动控制.对于引入的wash-out滤波控制器,先按Hopf分岔条件确定线性控制增益,再用规范型直接法得到受控系统的规范型,由分岔类型与规范型系数的关系确定非线性控制增益,从而可以将危害性较大的亚临界Hopf分岔变为危害性较小的超临界Hopf分岔;③基于空间Poincare百截面并引入轨迹追踪技术,改进胞映射方法,分析初始条件对含双线性结构刚度因素的机翼颤振的影响.结果显示,初始条件对系统动力学行为有着很大的影响.当两段刚度之比小于某临界值时,不同的初始条件会导致平衡点、极限环振动、复杂的周期运动、混沌和发散运动等不同的运动形式.     

应用遗传毒性测试评价不同饮用水处理工艺出水的安全性

应用微核试验和彗星试验对长江原水、常规工艺(混凝+沉淀+砂滤池)出水、强化常规工艺(混凝+沉淀+生物强化活性滤池)出水和生物活性炭工艺(混凝+沉淀+砂滤+生物活性炭滤池)出水进行遗传毒性分析.试验结果表明:当水样浓度为0.13～1.00 L/皿时,长江原水、常规工艺出水和强化常规工艺出水可引起人外周血淋巴细胞微核率显著升高,生物活性炭工艺出水则不能达到类似效果;长江原水、常规工艺出水和强化常规工艺出水均可引起不同程度的DNA损伤,并分别存在剂量-反应关系,而生物活性炭工艺出水仅在浓度为0.5 L/皿(相当于原水体积)时引起DNA损伤.微核试验和彗星试验可有效应用于不同饮用水处理工艺出水的安全性评价.     

IMU/计程仪/重力组合导航系统信息融合方法

针对现代战争环境对导航系统高自主性、高隐蔽性的要求,提出了IMU/计程仪/重力无源组合导航方式.深入研究了IMU/计程仪/重力组合导航系统的信息融合方法,设计了该系统的工作模式.采用扩展卡尔曼滤波进行各传感器信息的融合.根据导航系统对实时性的要求,建立了系统的低阶误差状态方程;将厄特弗斯效应的影响考虑到滤波器设计中,建立了系统的重力观测方程;将计程仪的速度与惯性速度进行融合,建立了系统的速度观测方程;在不增加系统成本的条件下,进一步利用加速度计输出估计水平姿态,建立了系统的姿态观测方程.在此基础上,设计了相应的信息融合策略.实际系统的机载试验结果表明,IMU/计程仪/重力组合导航系统算法正确、性能良好,可以有效地控制惯导系统位置和速度误差的累积,满足长时间一定精度的导航要求.     

联邦滤波在RAPINS/计程仪/重力匹配组合导航系统中的应用

RAPINS/计程仪/重力匹配组合导航系统是一种简易的无源导航系统,为了改善系统的容错性能,设计了基于该组合系统的联邦滤波器,建立了系统的工作模式,给出了联邦滤波算法.在该联邦滤波器中充分利用计程仪输出的速度信息,采用不等间隔滤波来进行信息融合.采用Matlab/Simulink对该组合导航系统在分辨率为0.005°×0.005°的数字重力异常图中进行了仿真研究.理论分析和仿真结果表明,基于联邦滤波的RAPINS/计程仪/重力匹配组合系统能够改善系统的容错性,且具有与集中式滤波相似的导航精度.     

集中式多传感器无极联合概率数据互联算法

针对杂波环境下非线性系统中的多传感器多目标跟踪问题,提出了一种集中式多传感器无极联合概率数据互联算法。该算法中,首先采用无极卡尔曼滤波器实现非线性系统中状态分布的传递,在此基础上应用联合概率数据的思想将单个传感器的量测点迹与航迹互联,最后推广至顺序结构。由于无极卡尔曼滤波器可以获得比扩展卡尔曼滤波算法更高精度的近似,因此能减少非线性模型线性化引起的近似误差对联合概率数据互联概率及状态估计的影响,与基于扩展卡尔曼滤波器思想的顺序多传感器联合概率数据互联算法相比,该算法具有更高的跟踪精度和稳定性,最后通过仿真结果验证了该算法的优越性。     

改进粒子滤波在捷联惯导系统姿态确定中的应用

捷联惯导系统姿态确定问题本质上是一个非线生滤波估计问题.针对传统的扩展卡尔曼滤波不再适用于非线性和非高斯分布的系统,和一般粒子滤波存在粒子退化和粒子耗尽等问题,提出了将马尔可夫链蒙特卡罗(MCVC)正则粒子滤波算法应用于捷联惯导系统的姿态确定中.计算机仿真表明了该方法在加快收敛速度、提高姿态精度和自适应调整粒子个数方面的有效性和可行性.     

一种低损耗的有源滤波器滞环电流控制方法

有源滤波器(Active Power Filter,APF)的开关损耗较大,是影响其性价比的重要因素之一。本提出了一种新方法,该方法通过比较有源滤波器的各相输出参考电流,来调整各相的滞环宽度,以降低开关损耗较大的相的开关动作次数,同时提高开关损耗较小的相的开关动作频率,从而保持总的控制精度。该方法只需加入一个调整电路,即可明显降低有源滤波器的开关损耗。用电磁暂态程序进行的计算机仿真结果表明,本方法可在控制精度和开关频率基本相同的情况下,明显降低有源滤波器的开关损耗,而且各相开关的温升也更加平稳。     

光纤环形振荡滤波器及其应用

采用标准单模光纤和光纤耦合器构造了单环形振荡滤波器和Mach-zehnder环形振荡滤波器,推导并分析了两种光纤环形振荡滤波器的滤波特性,单环形振荡滤波器腔内振荡模式线宽和精细度,Machzehnder环形振荡滤波器中模式分裂现象,以及腔内损耗对它们的影响.     

10-bit 100-Ms/s视频模拟前端IP核的设计

设计了一个10 bit,100 Ms/s视频模拟前端IP核,并用台积电(TSMC)0.18μm 1.8/3.3 V互补金属氧化物半导体(CMOS)纯数字工艺进行了仿真.电路中模拟部分采用3.3 V电源电压,仿真结果显示当输入信号为18 MHz,信号幅度为满幅(单端1 V,差分2 V)时,输出信号信号-噪声-失真比(SNDR)为60 dB.整个电路的功耗为73 mA,版图面积为2 mm×2.5 mm.     

动态场景中运动目标检测与跟踪

为了在静态和动态场景中均能实现对运动目标的检测与跟踪,提出了基于运动检测和视频跟踪相结合的视频监控方法. 建立四参数运动仿射模型来描述全局运动,采用块匹配法对其进行参数估计;采用基于全局运动补偿的Horn-Schunck算法检测出运动目标;使用卡尔曼滤波对运动目标的质心位置、宽度和高度进行跟踪. 实验结果表明,该方法能够有效地对静态和动态场景中运动目标进行检测与跟踪.