悬停状态下微型直升机航向模型的系统辨识

为实现微型直升机的自动控制飞行,需要建立其动力学模型。用神经网络和传统的微分方程难以获得适用于微型直升机控制系统的动力学模型。为此,在满足系统建模的前提假设下,设计了实验方法及测控装置。基于所获取的飞行数据,采用系统辨识的方法,建立了悬停状态下NEXUS30模型直升机的航向输出误差模型。对模型的评价结果表明,模型能充分反映微型直升机的航向动力学特性,并且结构简单,能作为设计控制系统时的参考模型。     

水力机械空蚀中微颗粒的关键作用

100多年来,人们一直认为空化直接导致了空蚀的发生.但本研究发现,空化仅仅是导致空蚀的必要条件,而不是充分条件.旋转圆盘空蚀实验结果显示,微颗粒在空蚀过程中起到了不可或缺的作用,而且颗粒粒径对钢样表面蚀坑的形成有显著影响.钢样表面的破裂和变形表明,空蚀过程是一种力学作用的结果,通过数值分析进一步论证了这一机制.     

旋翼挥舞作用下的直升机增稳系统稳定性估计

研究了在攻击直升机上旋翼挥舞效应对增稳系统性能和设计的影响。建立了含有挥舞方程的线性模型。通过常规的稳定性分析方法得出的结果表明 :准静态假设下所设计的高增益纵向增稳系统将出现不稳定响应 ,并且考察了控制律中不同参数对稳定性的影响 ,其结果均弱于增益的影响作用。因此在系统设计时 ,应采用含有挥舞方程的直升机运动模型。最后通过计算 ,得出了在挥舞作用的影响下的纵向增稳系统的稳定性条件估计     

非最小相位直升机悬停的鲁棒控制

研究直升机悬停状态时其动力学模型非最小相位且不稳定特性的设计问题,对于此类系统,一般的反馈设计方法可能使系统性能对参数的变化过于敏感,为此采用“平衡”设计方法得到具有鲁棒性的控制器,并通过对实例直升机悬停控制系统的设计,给出了具体的设计方法,通过仿真表明了该方法的有效性。     

表面形貌对磁盘-磁头间隙润滑影响的数值分析

为了解决传统R eyno lds方程无法求解盘片表面形貌突变处压力分布的问题,采用N-S方程和有限体积法对磁盘磁头间隙润滑进行数值分析。使用形貌突起高度、密度和占空比3个参数描述盘片表面的规则矩形横向形貌,并通过分析流场压力和速度的分布,解释了不同形貌参数对润滑阻力的影响。结果显示,由于矩形形貌的影响,形成了压差阻力,压差阻力随形貌突起高度或密度的增加而增大,随突起占空比的增加而减小。摩擦阻力的大小取决于近壁面流场的速度梯度,而形貌参数是该速度梯度的决定因素之一。压差阻力和摩擦阻力的综合作用决定了盘片表面的总阻力。     

粘弹性非Newton介质润滑流变特性的频域分析

为了解粘弹性非Newton介质在径向轴承润滑中的效果,定义了差分粘度和剪切频率表示非Newton介质的流变特征。差分粘度的幅频响应特性表明,非Newton介质的粘度变化不仅受润滑材料动态参数的影响,而且与润滑所处的剪切频率有关。基于非Newton介质的普遍Reynolds方程,对非Newton介质的径向轴承润滑进行数值计算,在不同的动态参数和剪切频率范围的影响下,非Newton介质润滑的承载力、摩擦力等并不总是高于或低于Newton介质的润滑结果。这一结果对选择合适的材料参数和工作转速以改善非Newton介质的润滑效果具有指导意义。     

模型直升机航向系统辨识中的加权判据

在进行模型立升机航向运动的系统辨识时，由于人工操纵对实验数据影响，需要使用多次实验数据进行系统辨识。为增强实验数据中所包含的动力学信息，并减少被噪声破坏的数据对系统辨识结果的影响，采用了带有加权判据的最小二乘参数估计方法。在计算加权判据中的权值因子时，采用了单个神经元对权值进行自动分配。辨识结果表明，基于带有加权判据的最小二乘方法所得的航向动力学模型能较好地吻合实际的航向输出。该方法亦是处理多次实验数据的一种有效方法。     

一类特殊的非牛顿介质剪切稀化过程的实验研究

为研究长链分子和表面活性剂对非牛顿流体流变特性的影响，分别在水中添加了羟乙基纤维素以及十二烷基三乙基溴化铵和十二烷基硫酸钠的混合物．流变实验结果显示，前者出现了典型的剪切稀化现象，而后者出现了先切稠后切稀的特殊流变现象．先切稠后切稀这种特殊的流变现象是由于活性剂分子形成的分子团在不同剪切速率下的团聚速率和分散速率不同造成的，溶液的黏度变化与剪切速率有关．结果表明，通过选择合适的添加剂可以调节流体流变特性，非牛顿介质的分类中应当包含这一类黏度非单调变化的流体．     

基于人工操纵策略的微型直升机航向控制

为完成对微型直升机航向的控制,利用机载测控系统获得人工操纵数据,采用神经网络和参数拟合的方法提取人工控制指令u和对应的航向变化ψ,从而得出人工控制策略,并建立相应的控制策略模型。在比较两种不同的控制策略模型时发现,神经网络模型适用于控制指令实时输出的参考,而参数化模型更易于在微型直升机的控制系统中使用。以参数化控制策略模型和PID控制律为基础,可规划控制指令轨迹并设计航向控制器。实验结果表明,该控制器能够稳定而准确地改变和保持微型直升机航向。