太空机械臂振动形态三维重构算法及可视化分析

以太空柔性伸展机械臂为仿真模型,利用光纤光栅材料的空分复用和波分复用技术,通过精确检测结构正交多点的曲率信息,实现空间结构振动形态实时感知的仿真分析;通过将运动坐标系和曲率矢量、密切平面结合,分析曲率信息插值方法、空间曲线三维拟合方法及其重构算法;结合计算机图形处理技术开发仿真试验环境,实现多关节空间曲杆柔性仿真结构振动形态的三维拟合和可视化显示.仿真结果表明,所采取的曲率检测方法及其振动形态三维拟合重构算法,比较精确反映了细长伸展结构的低模态振动形态,为进一步工程实现提供了较好的方法分析和实现思路基础.     

一种基于LMS算法的数据采集精度考核方法分析

航天工程中对数据采集实的时性和准确性有着极其严格的要求,因此数据采集质量的精确考核方法,对航天产品的整体性能甚至运行安全具有重要意义。以横向结构有限长单位冲击响应（FIR）滤波器为系统模型,以获取采数据集系统对正弦信号的幅度衰减特性和相位平移特性为目标,深入探讨了最小均方（LMS）算法的基本原理和应用方法;利用LMS算法迭代出系统通道模型参数,求出系统对正弦信号的响应,从而获得数据采集系统的正弦信号传输特性。试验结果表明,所采取的LMS算法精确反映了系统的数据采集特性,为系统性能鉴定提供了一种可行的分析方法,并为此方法在后期航天工程中的具体应用奠定了一定技术基础。     

小波包分析和支持向量机用于直肠感知功能重建

针对临床上肛门失禁导致的直肠感知功能丧失,提出一种基于小波包分析和支持向量机( support vector machine,SVM)重建患者直肠感知功能的方法.分析人体直肠生理特征,将典型直肠压力收缩波形中的巨大移行性收缩作为产生便意的主要依据.利用小波包分析对直肠压力信号进行特征提取,以分解层结点的L2范数和标准差作为特征向量.通过提取的直肠压力信号特征向量对基于SVM的直肠感知预测模型进行训练,对SVM的惩罚因子和核函数宽度进行交叉验证优化,并利用训练后的模型进行便意预测,同时对比分析了基于前馈神经网络和基于不同核函数的SVM便意预测的准确率.实验结果表明,所提出的方法能帮助患者重建直肠感知功能.     

在线实时辨识控制通道模型的振动主动控制

结构振动自适应滤波前馈控制采用离线辨识策略获得控制通道模型参数,很大程度上导致该方法的实用性和适用性受限. 分析该方法的基本控制结构和辨识策略,在此基础上提出一种在线实时辨识控制通道模型参数的振动主动控制方法. 在控制输出端引入随机噪声,以FIR滤波器为受控通道模型进行实时在线参数辨识. 控制环节采用滤波-X控制算法. 给出控制器组成结构与算法过程描述,结合实验模型结构和测控平台进行实验分析与验证,并评估模型在线实时辨识结果. 实验结果表明所提控制方法的可行性和有效性.     

基于FULMS算法的压电机敏柔性结构振动主动控制

面向航空航天器挠性结构振动主动控制研究背景,针对FXLMS控制算法无法直接从振动结构提取参考信号的缺陷,以经过传感器作动器优化配置的压电机敏柔性梁为模型结构,研究了一种基于多通道FULMS算法的结构振动主动控制器.针对参考信号取自激振信号和直接取自振动结构两种情况,对FXLMS控制算法及FULMS控制算法进行了仿真分析与验证;结果表明FXLMS算法高度依赖参考信号选取,FULMS算法相对FXLMS算法具有更好的收敛性,且能够实现参考信号直接提取策略.在此基础上构建了测控系统和实验平台,进行基于多通道FULMS控制算法的压电柔性结构振动主动控制实验,验证了参考信号从振动结构中直接提取策略的可行性与多通道FULMS控制算法的有效性.     

粘贴形状记忆合金丝的复合树脂板振动分析

在复合结构中粘贴形状记忆合金(shape memory alloy,SMA)丝,利用其受限回复时产生较大回复应力和其弹性模量随温度变化的特性,实现对结构变形和振动响应的主动控制.基于Liang模型并取其相变系数Ω=-700 MPa,求出受限约束下的回复应力与弹性模量.根据应力应变关系,把回复应力转化为回复应变.用ANSYS模拟复合薄板在两端固定条件下,加热SMA丝对其固有频率以及振动响应的影响.同时试验研究同样约束条件下,粘贴SMA丝复合薄板的固有频率随温度的变化特性,发现二者的结果很吻合,证明相关思想和技术方法是正确的.     

一种基于曲率信息的太空帆板空间曲面拟合算法分析

大型空间柔性结构如太阳能帆板,在轨运行期间必须保证很高的运行精度,因此对结构的振动水平和控制要求及其严格。如能实现其振动响应形态的实时感知与重构,将对其振动响应的主动控制具有重要意义。以太阳能帆板为实验结构模型,通过分布植入光纤光栅传感阵列,利用空分复用和波分复用技术精确检测多点的曲率信息,以柔性帆板结构的振动形态感知和可视化为目标,深入探讨了基于曲率信息的插值方法和曲面的拟合算法,并利用计算机软件技术和计算机图像处理技术对算法进行了仿真,实现了空间曲面的拟合和可视化显示。仿真结果表明,所采取的插值方法及拟合算法比较精确地反映了帆板结构的振动形态,为进一步的振动主动控制研究打下了良好的基础。     

基于空间正交曲率信息的三维曲线重构方法分析

面向高性能飞行器结构形态主动监测研究背景,以光纤光栅柔性细杆机敏结构为研究模型对象,侧重于空间正交曲率信息的三维曲线重构方法分析和研究.在简述基于正交分布式光纤光栅传感阵列曲率检测原理基础上,进行空间三维曲线重构方法分析,并给出了详细的算法过程和实现步骤,同时进行了离散曲率连续化方法分析;基于V isual C++开发平台及OpenGL技术,针对方法研究结果与算法分析过程,开发可视化仿真实验环境进行了实验分析与验证,基于3种离散曲率连续化方法进行图形重构效果对比;实验分析结果不仅表明了3维重构方法与实现过程的有效性,而且获得了离散曲率连续化方法上的相关有益结果.     

基于粒子群优化的支持向量机用于直肠感知功能重建

针对临床上肛门失禁导致的直肠感知功能丧失,提出了一种基于粒子群优化(PSO)的支持向量机(SVM)重建患者直肠感知功能的方法.分析人体直肠压力生理特征,将典型直肠压力收缩波形中的巨大移行性收缩(HAPC)作为产生便意的主要依据,利用小波包分析对直肠压力信号进行特征提取,通过提取的特征向量对基于SVM的直肠感知预测模型进行训练,使用PSO算法对SVM的参数进行优化,并利用训练后的模型进行便意预测,同时对比分析了参数优化后的SVM和不同核函数的SVM便意预测的准确率.实验结果表明,所提出方法切实有效,能够帮助患者重建直肠感知功能.