基于OODA的能量采集型无线传感器及执行器网络系统应用

无线传感器/执行器网络因为其感知能力与执行能力相结合的特点,非常适合精准农业应用.太阳能具有方便采集、清洁、可再生等特性,是践行精准农业绿色可持续发展,减少资源消耗和保护生态的重要手段.基于观察(Observe)、定位(Orient)、决策(Decide)、执行(Act)的OODA循环模型,将能量采集技术与无线传感器/执行器网络技术有效结合,研究适合无线传感器/执行器网络系统的OODA循环模型.在此基础上,提出一种能量采集型精准农业无线传感器/执行器网络系统框架,分析其组成结构、工作模式,并给出部分软硬件的参考设计及设备选型.由于能量采集机制和精准农业应用的独特性,提出了部分需要研究的关键技术,为下一步研究工作指明了方向.     

折叠翼飞行器机翼折叠过程的颤振仿真分析

折叠翼是一种很有前景的变体飞行器设计方案.在折叠过程中,相当于飞机具有多个不同的机翼构型,所以其颤振特性将会发生剧烈的变化.为了提高求解效率,提出用准静态方法代替实时模拟方法来模拟折叠过程,并对折叠翼飞机进行了颤振特性的变参分析.得出了以下两个结论:1)当折叠角进入变体折叠的中间阶段时,机翼的颤振速压降低较大.2)折叠作动器的刚度会明显影响机翼的颤振速压.     

基于升力面混合模型的水平轴风力机性能研究

提出了叶素方法（BEM）与升力面法相结合的一种新型混合模型．将叶片用一平面代替,并在叶片平面上采用压力跳跃边界条件,混合模型将CFD解算器与叶素方法（BEM）联合起来进行迭代求解,首先采用BEM模块根据入流条件和叶片各段面翼型的气动参数确定叶片上的不连续分布压力,然后采用CFD模型根据压力分布计算叶片上的力和转轮的流场尾迹结构等流场参数,CFD计算得到的流场参数再应用到BEM模块进行计算．每次迭代得到的流场参数与上次得到的值进行比较,残差达到要求则迭代过程结束．将该混合模型用于求解NREL第6期风力机出力性能,并与试验结果对比,得到了满意的效果．     

YKK355-630系列高压三相异步电动机高效风扇的设计

为了提高高压三相异步电动机的效率,提出了一种适用于YKK(空-空冷)355—630(中心高mm)系列高压电动机的高效外风扇,即后倾离心式风扇。通过理论估算电机实际工作所需的风压和风量,给出了后倾离心式风扇的优化设计方案。实例计算结果表明:该风扇能够工作在最大效率点,风扇损耗降低了,提高了电机的效率。这说明了该风扇设计方案的可行性,后倾离心式风扇是一种提高高压异步电动机效率的有效方法。     

SWCC测定时吸力计算公式与最佳离心时间的探讨

采用离心机法测定了南京市栖霞区东阳镇0～20cm,20～40cm,40～60cm 3层土壤的水分特征曲线(SWCC),分析了密度变化对吸力的影响、质量含水量与时间的关系、土壤吸力与质量含水量的关系;根据分析结果改进了传统的吸力求解公式,得出了离心机法测定粉砂壤土水分特征曲线时的最佳离心时间.改进公式克服了传统公式计算吸力时没有考虑土壤压缩的弊端,计算得到的土壤体积含水量可以随土壤干密度的变化而变化,土壤水分特征曲线更能合理地反映土壤水分的保持和运动规律.     

离心泵内部流场的三维空化湍流的数值计算

采用Singhal等人发展的一种三维混合流体完整空化湍流模型,基于RNG的k-ε湍流模型和SIMPLEC算法,对离心泵内部的全流道三维空化流动进行定常和非定常数值模拟.根据空化流动模拟计算的结果,得到定常和非定常情况下空化余量和扬程的曲线,与实验结果进行对比,说明计算结果能够真实反映离心泵内部空化流动的性能.进而有效地预测叶轮内部流道空化发生的部位和空化流动的发展情况,分析空化余量的降低对离心泵空化性能的影响.研究结果表明,所采用的空化模型和数值计算方法能够用于离心泵在设计工况下的空化性能的计算.     

YKK355-630系列高压三相异步电动机高效风扇的设计

为了在不增加成本的情况下提高高压三相异步电动机的效率,提出了一种适用于YKK(空-空冷)355—630(中心高mm)系列高压电动机的高效外风扇,即后倾离心式风扇。通过理论估算电机实际工作所需的风压和风量,给出了后倾离心式风扇的优化设计方案。实例计算结果表明:该风扇能够工作在最大效率点,风扇损耗降低了,提高了电机的效率。这说明了该风扇设计方案的可行性,后倾离心式风扇是一种提高高压异步电动机效率的有效方法。     

利用数字图像处理技术实现音圈电机运动检测

为了精确分析音圈电机的运动(特性)规律,运用IMPERX公司生产的高速相机,采用非接触式测量的方法;运用数字图像处理技术,在MATLAB平台上通过追踪特征点的运动轨迹,实现音圈电机运动的精确测量,并分析其运动特性.实验结果表明,音圈电机直线运动特性较好,视频运动分析可行.     

电致动聚合物致动器的动态响应研究

采用电场型电致动聚合物--介电弹性体(DE)制作了一种圆形致动器,在交流电压和直流脉动电压驱动下,分别研究了电压波形、幅值和频率的位移响应情况.实验结果表明,当幅值和频率相同、波形不同时,DE薄膜的驱动位移相差较大,在方波、正弦波和三角波电压下,其驱动位移依次减小.随着频率的增高,驱动位移的递减速度依次增大.当电压波形相同时,位移随电压幅值的增加而增大,随频率的增高而减小,均呈非线性关系,并且直流脉动电压比交流电压的驱动过程稳定.对比双向预拉伸2×2、3×3、4×4倍的DE致动器电致动实验结果可知,预拉伸4×4倍的DE致动器所需的驱动电场强度比预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器所需的驱动电场强度高,从变形过程的稳定性、响应速度以及稳定变形条件下DE致动器所能承受的频率来看,预拉伸4×4倍的DE致动器优于预拉伸2×2倍和3×3倍的DE致动器.     

具有输入量化的信息物理系统的安全控制

针对执行器攻击、量化编码器/解码器参数不匹配和外部干扰的信息物理系统(cyber-physical systems, CPS),设计一种新型的鲁棒自适应控制器确保其安全稳定运行。基于Lyapunov稳定理论推导出使信息物理系统具有鲁棒H2性能的充分条件,控制器的非线性结构包含两部分：一部分为干扰和量化补偿器,用于消除外部干扰和量化误差的影响,另一部分为基于隐蔽式假数据攻击上界信息的攻击补偿器,用于抑制异常检测器检测不到、未触发警报的攻击。最后,仿真算例结果表明控制器能保证闭环系统稳定并且具有较好的系统性能,说明了方法的有效性。