基于均匀金属微滴喷射的3D打印技术

均匀金属微滴喷射技术是基于喷墨打印的原理,于20世纪90年代初提出并发展起来的一种3D打印技术.它是以均匀金属微滴为基本成型单元,依据零件形状特征逐点、逐层"堆积"而实现三维结构的快速打印技术,具有喷射材料范围广、无约束自由成形和无需昂贵专用设备等优点,在微小复杂金属件制备、电路打印与电子封装以及结构功能一体化制造等领域具有广泛应用前景.由于金属材料具有熔点高、易氧化、粘性和表面张力大等特点,与非金属材料喷射沉积有很大差异.本文分析了金属微滴喷射方式及其机理,概述了此领域国内外研究现状,并结合笔者研究实践,阐述了金属微滴喷射沉积需要解决的关键技术及实例,如微滴喷射装置开发、喷射成型参数优化等,并对该技术的重点研究方向进行了展望.     

基于异步双精度滚动窗口的无人机实时航迹规划方法

针对动态环境中的无人机实时航迹规划问题,提出了一种基于异步双精度滚动窗口的快速规划方法.分别在全局窗口和局部窗口内进行粗略的和精细的航迹规划,并按照不同方式采用不同频率推动窗口滚动,综合应用全局重规划与局部重规划.实验表明,该方法时间效率高,通过调节窗口范围和采样精度,易于平衡实时航迹规划最优性与快速性.     

基于化学反应优化的多无人机地面移动目标协同观测航迹规划

随着无人机技术的飞跃式发展,利用无人机跟踪地面目标在军事和民用领域得到了广泛的应用.鉴于目标所在环境以及运动状态的不确定性,单一无人机已不能胜任日益复杂的应用环境,利用多无人机协同跟踪目标成为改善目标跟踪任务鲁棒性的一种有效手段.本文针对多无人机协同跟踪观测航路难以求解的特点,提出了一种基于进化算法的近似求解方法,以解决多无人机对被跟踪目标观测航路的时空优化问题.本文通过分析与机身以固定安装角连接的传感器在地面有效观测区域模型,提出了包括目标观测时间和航路安全在内的控制方案,并采用了一种基于化学反应优化(chemical reaction optimization,CRO)理论框架的启发式求解策略,规划无人机的最优协同观测航路.仿真的结果表明,本文所提出的方法能够实现多无人机协同跟踪地面移动目标的要求,在满足无人机性能约束和飞行安全的情况下,具有更长的对目标监测时间.     

基于Boosting梯度下降理论的时间序列建模方法

在预测问题中有很多实际问题具有时间序列特性,如何分析并建立合理的时间序列预测模型具有重要的理论价值与广泛的应用前景.随着对时间序列研究的逐步深入,时间序列预测模型变得越来越复杂,建模过程对设计技巧依赖性越来越强.如何设计一种不依赖于操作者的能力和经验,并且具有良好效果的建模方法呢？本文在集成学习理论的基础上,提出了基于Boosting梯度下降理论的自回归模型集成（AREnsembleLearning,AREL）建模法,从理论上分析并论证了该建模法的有效性.为了避免AREL精确拟合每一个训练样本点,在建模过程中引入了？-不敏感损失函,从而降低随机噪声对时间序列预测模型的影响.进而为了提高AREL对非平稳时间序列的处理能力,提高算法的鲁棒性,防止发生过拟合,降低算法对模型阶次设置的敏感性,提出了基于AREL的加权k近邻（weightedkNN）预报法.通过实例测试,并对结果进行了讨论,验证了所提出的建模法与预报方法的有效性.     

基于自适应控制的大型客机编队飞行一致性控制

研究解决基于多变量自适应控制的大型客机编队飞行一致性控制问题.考虑到长机和僚机都存在参数不确定和外界扰动不确定性,同时考虑大型客机之间的分布式通信拓扑结构,基于代数图论思想,提出一种状态反馈状态跟踪多变量自适应控制方法,解决了大型客机编队飞行分布式一致性控制问题.该一致性问题中的稳定性和渐近跟踪特性通过Lyapunov函数法进行了证明,保证了僚机能够跟踪长机的飞行状态.对大型客机编队飞行一致性控制问题进行数值仿真的结果表明,基于多变量自适应控制的大型客机分布式一致性策略比固定增益控制策略具有更好的跟踪性和鲁棒性.     

4D打印形状记忆聚合物在生物医疗领域的研究进展

形状记忆聚合物是一种在外界刺激条件下产生形状变化的智能材料, 4D打印是基于可变形材料和3D打印技术的一种综合性技术,可变形材料中形状记忆聚合物的应用最为广泛,目前4D打印形状记忆聚合物在各个领域都有应用,尤其是在生物医疗领域具有巨大的应用价值. 4D打印技术突破了传统医学领域个性化订制的技术瓶颈,为生物医疗领域的进一步发展提供了新的契机.本文首先综述了形状记忆聚合物、3D打印技术以及4D打印形状记忆聚合物在生物医疗领域的国内外研究进展,并介绍了4D打印形状记忆聚合物在生物医疗领域的实例和应用价值,最后总结了4D打印形状记忆聚合物在生物医疗领域的应用前景、存在的问题以及未来的发展方向.     

基于互补理论的非连续变形分析方法

常规的非连续变形分析法(DDA)采用“开-闭迭代”来处理块体之间的接触, 在此过程中引入虚拟弹簧并假设其刚度(罚因子). 不恰当的刚度值会导致数值计算方面的问题. 为了避免引入罚因子, 同时也回避“开-闭迭代”, 本项研究将DDA在一个时步内的分析重提为一个混合互补问题, 并采用路径牛顿法(PNM法)进行求解, 通过算例的应用表明该方案是可行的.     

基于虚拟样机技术的铝电解多功能大车运行水平侧向力研究分析

在虚拟样机技术的基础上,分析了电解铝多功能大车运行时的水平侧向力的问题。电解铝多功能由于其本身重量较大,在运行工程中会产生极大的水平惯性力,本文运用虚拟样机技术,分析研究了电解铝多功能大车运行的各工况的水平偏载荷,并和设计计算相结合进行相互验证,得出分析是真实可行的。     

基于仿生智能的无人作战飞机控制技术发展新思路

仿生智能和无人作战飞机均已分别成为国际人工智能和航空航天领域中备受关注的研究热点和前沿性课题.本文在系统阐述仿生智能和无人作战飞机基本概念原理的基础上,结合目前研究现状从基于人工脑的无人作战飞机高智能化自主控制、基于群体智能理论的多无人作战飞机协同控制、基于群智能-Bayesian网络的复杂作战态势评估、基于仿生硬件的无人作战飞机高智能化自主控制、网络环境下基于元启发式智能的多无人作战飞机/无人作战车异构分布协同控制等方面提出了无人作战飞机控制技术的发展新思路,这些思路的实现对极大提高作战任务的有效性及生存概率具有重要意义,同时也为无人作战飞机的智能化、综合化和先进化提供新的突破方向和切实可行的技术途径.     

4D打印形状记忆聚合物材料的研究现状与应用前景

形状记忆聚合物材料是一种在外界环境刺激下可发生主动形状变化的智能材料.基于这种智能材料的可变形结构在航空航天/生物医学等诸多领域显示出了巨大的应用潜力.但传统加工工艺限制了这种智能结构设计的复杂性和灵活性.4D打印技术作为智能材料的增材制造技术为形状记忆聚合物材料的进一步发展提供了新的契机.同时,4D打印形状记忆聚合物材料结构的实现为柔性电子/智能机器人/微创医学等高科技产业带来了全新的,更具智能化的发展方向.本文首先综述了4D打印形状记忆聚合物材料近年来的国内外研究进展,总结了4D打印形状记忆聚合物的实现方式及材料性能,然后介绍了基于形状记忆聚合物材料4D结构在各领域的应用研究,最后指出了4D打印形状记忆聚合物材料存在的问题及未来发展方向.     

基于反射式软件中间件的运行时软件体系结构

提出一种基于软件体系结构(SA)的软件维护与演化方法. 通过运行时软件体系结构(RSA), 系统的运行状态与行为以SA的形式展现, 且操纵该SA视图能导致运行系统进行相应改变, 这种因果关联通过反射式软件中间件实现. 作为一个准确、实时、语义丰富、可操作的SA视图, RSA视构件与连接子为“白盒”实体, 以精确、完整地描述运行系统. 同时, 通过扩展传统的SA描述语言, 以形式化描述RSA, 并使之具备继承设计阶段SA所富含语义的天然能力. 本方法在反射式J2EE应用服务器PKUAS中得到实现, 并通过性能测试考察了RSA对运行系统整体性能的影响.     

3D打印技术的发展及其软件实现

随着3D打印技术的不断发展,其已经超越传统单材均质加工技术的限制,成为可实现多材料、功能梯度材料、多色及真彩色表面纹理贴图制件的直接制造;可跨越多个尺度(从微观结构到零件级的宏观结构)直接制造;并与传统加工工艺结合,可实现多种兼顾精度和形状复杂度的新型加工方法.本文叙述了国内外上述技术的研究发展概况,并论述了传统建模技术、3D打印数据交换格式、数据处理软件架构等方面应对3D打印技术最新发展和挑战的对策.     

基于光学扩散的景物3D形貌重建

基于光学扩散的景物3D重建方法具有小透镜下深度恢复精度高、重建深度范围广、只需要一台摄像机、不需要调整相机参数或者改变相机和景物之间距离等优势.但是目前并没有一种描述光学扩散中深度变化和扩散能量分布之间关系的严谨数学模型.本文引入了物理学中的热量辐射方程,建立了光扩散过程中的连续能量分布模型,并提出了一种基于光扩散的精确单目视觉全局景物3D深度信息获取方法.首先,详细分析了物理学中热辐射机理,建立了用来描述光扩散成像过程中的连续能量分布模型;然后,结合光扩散引起的图像模糊(点扩散函数扩散程度)与景物深度之间的数学关系,提出了一种基于光学扩散的景物3D形貌重建方法.最后,使用合成图像和真实图像分别验证了本文算法在3D重建中的有效性和精确性.     

基于莱维飞行鸽群优化的仿雁群无人机编队控制器设计

针对无人机编队控制器设计难题,受到大雁飞行时头雁产生的上洗气流能有效减小雁群飞行所需要的体力消耗的启发,设计了无人机编队远距离飞行时的比例-积分-微分仿雁群编队控制器.编队飞行中,无人机由于会受到突风或其他客观因素的影响会偏离最佳的编队位置,针对该问题提出了一种基于莱维飞行鸽群优化无人机编队控制器参数的整定方法,以求取无人机编队时对外界干扰具有强鲁棒性的比例-积分-微分控制器参数.仿真对比验证表明,本文所设计的基于莱维飞行鸽群优化的仿雁群无人机编队控制器具有更强的快速性、稳定性和可靠性,减少了无人机远距离仿雁群编队时飞行的油量消耗,并增加了无人机的作战半径.     

强干扰影响下基于干扰补偿的大飞机智能自适应控制

针对强干扰影响下的大飞机增稳控制问题,提出了一种基于干扰补偿机制的智能自适应控制策略.首先,针对强风扰影响下的大飞机面向控制模型,设计了一种耦合多变量干扰观测器,对大飞机模型中的综合不确定及干扰进行快速精确估计,并用于闭环系统的控制器补偿.在此基础上,通过结合快速超螺旋滑模控制算法与自适应动态规划策略,提出了一种新型的有限时间鲁棒自适应控制器.该控制策略在理论上能够实现强干扰影响下的大飞机有限时间精确稳定飞行控制,并通过对波音747型大飞机进行了仿真验证,可得本文提出的智能自适应控制策略能够有效地实现强风扰影响下的大飞机姿态快速稳定与快速机动.     

基于核磁共振技术的石膏粉末型3D打印试样水理特性及裂隙渗流特性初探

基于石膏粉末的3D打印技术目前在岩石力学领域及石油领域应用广泛.为使该技术更广泛应用于有水条件下的岩石和油气工程,对真空渗透固化改进的石膏粉末型3D打印试样进行了水理特性和裂隙渗流特性研究.首先,借助SEM和低场核磁共振技术(NMR)研究了该3D打印试样的微观结构特征和孔隙分布特征.其次,分别对试样在自然吸水和有压饱和条件下开展了吸水→饱和→干燥的干湿过程试验,并借助NMR技术研究了试样干湿过程中的水分迁移特征.在此基础上,分别对干燥和饱和试样开展了单轴压缩试验,研究试样遇水软化特征.最后,基于NMR岩石驱替渗流分析成像系统,对4种含不同粗糙度(JRC)的裂隙打印试样开展了恒围压、渗透压的渗流试验,借助实时核磁T₂谱和成像研究了试样的裂隙渗流规律.结果表明,渗透固化的石膏粉末型3D打印试样内部大小孔隙分布均匀且连通性好,总孔隙度为18.4%;试样自然吸水时以中、大孔隙充水为主,有压饱和时其大、中和小三种孔隙均充水饱和;试样的自然吸水率、饱和吸水率以及饱水系数分别为6.01%, 8.8%和0.68,与一般砂岩很接近;相比干燥时,饱和试样的变形大、峰值强度降低明显,其...     

基于政策引导的废旧轮胎逆向物流网络优化设计模型研究

分析国内外废旧轮胎的利用现状,借鉴发达国家先进经验,提出建设区域性废旧轮胎逆向物流网络的具体模式.在市场调查、合理预测的基础上设定目标,构建基于政策引导下的废旧轮胎回收利用混合整数线性规划模型.模型中设立了废旧轮胎回收下限指标,目的是促进系统回收率的提高;同时设立了不同再利用形式使用废旧胎的比例,以引导网络体系科学有序发展.最后以算例进行实际分析,合理规划回收中心、集散中心和再利用场所,使整个回收利用体系成本达到最小     

基于共形几何代数的3D医学图像配准

随着医学图像处理技术的发展,3D／3D配准益受重视,尤其是在外科手术导航等医学应用中．学者们提出了各种3D／3D配准方法,但大多方法是采用传统代数方法进行配准,配准精度和效率都存在问题．本文利用非经典数学——共形几何代数重建了3D医学图像的位置关系约柬问题,分析了医学图像的共形几何变换,构造了新的3D医学图像配准相似测度,基于此提出了新的3D医学图像配准算法,用于CT和MR图像的3D配准．新算法中,以骨骼轮廓作为配准的基础点集,在骨骼轮廓的基础上采用共形几何代数构造共形几何体,接着采用新的3D医学图像配准相似测度进行三维数据的直接配准．实验表明新算法实现了三维数据的直接对齐,能较好地定位组织器官的三维位置．可以直观地体现配准结果．     

随机线性连续时间系统基于采样数据的二次指标控制

讨论了随机线性连续时间(LCT)系统基于采样数据的二次指标最优控制问题. 涉及到了两类随机LCT系统. 一类是定常参数的, 另一类是具有Markov时变参数的. 分析了相应闭环系统的稳定性; 比较了基于状态采样值的采样二次指标控制和基于状态全过程的常规二次指标控制下的最优指标值; 证明了当采样时间ΔT间隔不大时, 两种控制的效果差别也不大, 误差的上界分别为O(ΔT²)和O(T).     

基于不定场流动及动力响应分析的水轮机运行区划分

水轮发电机组运行状态随运行工况不同而存在明显的差别. 研究了万家寨水电站两种型号的大型混流式机组与水口电站同一种型号两台大型轴流转桨式机组的运行性能和运行区划分方法; 发现影响万家寨机组运行稳定性的最主要因素为尾水管内涡带引起的水压力脉动, 影响水口水电站机组安全运行的有水力脉动引起的活塞杆动应力、桨叶动应力及转轮水推力等; 综合分析在运转特性曲线上绘制的影响机组安全运行参数的分布云图, 绘出水轮发电机组的安全运行区、过渡运行区和禁止运行区.