摘要:通过昆虫飞行运动学测试系统测试了约束状态下蜻蜓、独角仙和鸣鸣蝉等3种昆虫飞行时的各项参数，分析了1个周期的扑翼过程、扑翼轨迹和翅膀变形等。蜻蜓的扑翼频率为22±3 Hz，独角仙的扑翼频率为30±5 Hz，鸣鸣蝉的扑翼频率为39±6 Hz；蜻蜓的翼尖轨迹为"8"字形，独角仙为类"8"字形，鸣鸣蝉为椭圆形；发现在下扑和仰旋阶段，翅膀形状近似为伞状，这种伞状效应能有效提高升力。研究昆虫飞行不同拍翅模式下的升力特性对微型飞行器的机动飞行设计有参考意义。

摘要:碳纤维复合材料（Carbon fiber reinforced plastic，CFRP）/钛合金（Titanium alloy，Ti）叠层板材料两种材料加工性能差异极大，且钛合金导热系数和弹性模量低，极易产生高温螺旋长屑，不仅会影响自身孔表面质量，也会划伤和热损伤碳纤维复合材料层，这是该材料加工的主要难点。本文搭建了超声-低频振动钻孔试验台，在切削温度、钻孔质量和切屑形态等几个方面，对普通、旋转超声和轴向低频振动辅助等3种钻孔方式进行了对比分析，并对钛合金切屑造成的CFRP层损伤进行了机理探索。研究表明：相比普通钻孔，引入旋转超声和轴向低频振动可降低钻孔温度，提高钻孔质量。特别是轴向低频振动辅助钻孔方式，可有效打断钛合金切屑，切削温度比普通钻孔方式降低约45%，减轻了钛合金切屑对CFRP层的损伤，提高了钻孔质量。

摘要:方向调制（Directional modulation，DM）作为无线物理层安全传输的关键技术能够很好地提升系统的安全性能。然而，由于在角度测量过程中存在误差，因此需要在设计有用信号波束成形向量和人工噪声（Artificial noise，AN）投影矩阵时考虑角度误差，从而提升系统安全性能。本文首先描述了DM系统模型，然后介绍了到达角（Direction of arrival，DOA）估计技术、稳健波束成形设计的3种算法及功率分配技术。仿真表明：稳健波束成形合成方法的性能明显要优于非稳健合成方法，且有用信号和AN之间最优功率分配能明显提高安全速率性能。最后，对DM未来新的发展方向与所面临的挑战性等开放问题进行展望与总结。

摘要:空间重复锁紧与分离装置的容差能力是合作目标能否被捕获的关键指标，一定的容差能力能够抵消机械臂末端定位误差带来的合作目标位姿误差。根据某种在轨服务平台对空间合作目标的捕获方式，提出并设计了一种具有一定容差能力，并且在空间机械臂协助下能够完成对合作目标重复锁紧与分离的装置。本文建立了合作目标任意一点与重复锁紧与分离装置坐标系之间的D-H矩阵，完成了对球头关键点运动轨迹数学模型的建立。利用关键点投影方法对装置的容差性能进行分析，验证了装置设计的合理性。通过ADAMS仿真和样机试验相结合的方式对装置的容差性能进行验证，结果表明所设计的装置能够捕获和锁紧处于极限位姿下的合作目标，验证了装置的容差能力。

摘要:为了解决带有未知扰动的微小故障诊断问题，提出一种基于混合未知输入观测器的故障诊断方法。这种观测器不需要已知扰动上界，既可以检测和估计出非线性系统的传感器微小故障，又对未知扰动具有强鲁棒性。首先，通过坐标变换将原系统解耦成两个子系统，其中一个子系统只有传感器微小故障，对其设计观测器进行检测和估计；另一个子系统只有未知扰动，对其设计未知输入观测器消除扰动的影响，且求解未知输入观测器的增益矩阵时减少了约束条件。然后，采用Lyapunov函数证明误差动态方程的稳定性并表示成线性矩阵不等式的形式，有利于观测器增益矩阵的求解。最后，将本文所提方法应用到电机系统中，仿真结果验证了所提方法的有效性。

摘要:分数槽集中绕组永磁同步电机由于转矩密度高、弱磁性能好、齿槽转矩小和效率高等特点，广泛应用于航空航天、电动汽车等领域。本文研究了机载雷达伺服系统用分数槽集中绕组永磁同步电机，建立了电机的解析模型，分析了长径比、裂比、磁密系数等设计参数对电机性能的影响规律。结果表明，电机的输出转矩和质量分别与定子外径D_os³，D_os²成正比，绕组端部比重与长径比λ成反比，综合转矩密度和绕组端部比重两个因素，λ宜在0.2~0.4范围内选择。当定子裂比γ增加时，转矩密度先增大后减小，为使转矩密度最大，γ宜在0.6~0.8范围内选择。当磁密系数χ增加时，输出转矩先增大后减小，为使输出转矩最大，χ宜设计在1.75附近。基于理论分析和仿真计算，文中设计并加工了一台45槽38极分数槽集中绕组永磁同步电机，最后通过实验测试了其性能。

摘要:C类时间触发协议（Time triggered protocol/class C，TTP/C）总线具有安全性高、实时性好和传输速度快的优点，本文提出将TTP/C总线应用于多电飞机配电系统中。首先分析了多电飞机分布式自动配电系统的结构，以及TTP/C总线架构和特点。然后提出了针对飞机配电系统的通讯网络，利用动态链接库分别实现C语言和LabVIEW语言环境下的通讯软件编程。接着给出，偏移地址选择方法决定数据来源走向，提出数据空间转换和格式转换方法提高通讯效率和可靠性。最后经过系统试验表明，该应用技术能够实现飞机配电系统中的TTP/C总线应用，满足系统通讯要求，提高多电飞机通讯系统的可靠性和通讯速度。

摘要:为了改善电力系统在干扰信号下的稳定性，在单机无穷大电力系统的基础上，提出了一种基于平方和方法的H_∞最优励磁控制设计方法。本文电力系统属于非多项式系统，而所提方法利用泰勒公式将非多项式系统等效转化为多项式系统，并保留高阶无穷小项。在给定扰动抑制率，以及利用平方和方法构造Lyapunov函数、控制器参数优化方面的优势前提下，可以将哈密顿-雅克比-伊萨克等式问题松弛为不等式约束表示的最优问题，最终结合策略迭代方法，实现了H_∞最优励磁控制器设计，提高了仿真的真实度。仿真结果表明所设计最优控制器可以有效改善系统性能，增强系统抗干扰能力。

摘要:为确保碳化硅（SiC）功率器件在过载、短路等工况下能安全可靠地工作，必须充分认识SiC器件的短路机理。首先对SiC MOSFET硬开关短路故障下短路电流原理进行了分析，在此基础上对不同电路参数对SiC MOSFET短路特性的影响进行了对比分析，揭示了短路特性的关键影响因素，并对Si与SiC MOSFET短路能力和器件恶化机理进行了对比分析，从而为设计SiC MOSFET短路保护电路提供一定的指导。

摘要:以开关磁阻发电机输出电压为研究对象，在分析高速情况下角度位置控制的特点和影响输出电压脉动因素的基础上，提出了基于自适应遗传算法的角度控制策略。当转速或负载变化时，自适应算法控制关断角不变，调节导通角快速稳压，采用遗传算法准确优化开通角与关断角的组合，减小输出电压脉动。通过仿真和实验验证，与单一自适应控制或遗传算法角度控制相比，自适应遗传角度控制策略能够更快速准确优化输出电压。

摘要:基于笛卡尔网格和采用Euler方程基本流场解，通过Riemann不变量摄动，对旋转扰动引起的物面法向速度构建摄动关系，发展了一种超声速旋转导数快速计算方法。文中给出了具体的推导过程，可以看出由此得到的超声速旋转导数，仅与定常欧拉解基本流相关。因此，一旦CFD计算得到定常欧拉解，就可一次性地快速计算出感兴趣的超声速旋转导数。为了验证该计算方法，本文选用国际动导数标准模型Basic Finner算例进行了计算，计算结果与试验数据、文献数据具有很好的一致性，展示出本文方法计算耗时少、精度高、工程实用性强等优点，且该算法基于笛卡尔网格，特别适合复杂气动外形飞行器超声速旋转导数的快速计算。

摘要:以航空发动机双转子系统为研究对象，考虑挤压油膜阻尼器以及中介轴承的非线性力，通过有限元法和固定界面模态综合法建立了双转子系统的耦合动力学模型。利用仿真计算分析了转速比对转子系统非线性响应特性的影响。研究表明：响应中能观察到较明显的交叉激振现象；响应中除了内外转子的不平衡激励频率之外，还出现了两者的组合频率，但不同转速比情况下的组合频率不同；同向旋转情况下的临界转速均不小于反向旋转；转速比对转子系统的轴心轨迹和运动的周期性有较大影响。最后，通过试验验证了本文建模和仿真结果的正确性。

摘要:通过粒子图像测速仪（Particle image velocimetry，PIV）测量和定常计算流体力学（Computational fluid dynamics，CFD）数值模拟相结合的方法，对某三维旋转水平轴风力机模型的流场展开研究。在风洞开口实验段，来流风速为8 m/s，针对不同尖速比（λ=4，8）利用PIV技术对风力机叶片的瞬时速度场进行测试。通过定常CFD数值模拟，获得了风力机叶片在相应工况下的流场细节。在8 m/s来流风速下，当尖速比大于7.4时，试验测得的风轮扭矩和风能利用率与数值模拟结果趋于一致。尖速比小于7.4时，试验测得的扭矩值低于计算值，其风能利用效率也较低。通过速度矢量分布可以看出，在λ=4时，PIV测得靠近叶根的两个截面S₁，S₂在叶背有明显的流动分离，CFD结果中仅在S₁截面叶背存在流动分离，S₂截面叶背存在低速区。在λ=9.8时，PIV和CFD结果均显示叶片绕流流场没有流动分离。尝试采用Gamma Theta转捩模型进行了数值模拟，在考虑了层流影响后，计算所得风轮扭矩更加接近试验值。

摘要:燃气轮机工作过程中上游叶片的尾迹会周期性地扫掠下游叶片，这使得下游叶栅通道内的流场呈现显著的非定常性。而时序效应作为一种典型的非定常流动现象，已受到国内外学者的广泛关注。本文研究双级气冷涡轮，利用全三维非定常数值仿真的方法分析了第1级与第2级静叶之间的时序位置对涡轮流量和效率的影响。计算结果表明处于不同时序位置下的涡轮第2级静叶叶身冷气流量的差异可达15.6%，涡轮41截面效率和热效率的波动幅值则分别达到了0.33%和0.26%。涡轮冷气流量的变化一定程度上影响了41截面效率，但时序位置对下游叶栅通道流动损失的影响才是造成涡轮效率差异的主要原因。

摘要:针对传统制造特征难以快速识别的难题，提出了基于图和子图同构算法的制造特征识别方法。通过提取零件模型中的几何信息与拓扑信息，构造出加权属性邻接图，对零件模型进行精准描述，为建立制造特征库，定义了文件数据的存储结构，结合子图同构算法以及相关判定规则实现对常见制造特征的识别与匹配。以Creo软件中生成的零件模型为例，在VS2010平台中进行二次开发，最后以界面窗口形式展示识别结果，验证了该方法的有效性。

摘要:针对动态柔性作业车间调度问题，提出了基于可变重调度区间的动态重调度策略。建立了柔性作业车间调度数学模型。提出一种初始化机器、初始化工序和随机初始化相结合的改进种群初始化的方法，进一步提高初始种群解的质量。实际生产案例仿真对比分析结果表明，利用本文重调度策略和改进遗传算法后得到的结果比企业实际运行时间缩短了47.8%，比他人的调度策略所得到的优化结果提高了5.4%，从而验证了本文所提出算法的可行性和有效性。

摘要:为在线监测搅拌摩擦焊接过程工具磨损状态，本文基于虚拟仪器技术设计了一套声发射在线监测系统，结合声发射传感器、数据采集卡及信号调理器实现了对搅拌摩擦焊接加工过程中声发射信号的采集。实验中采用带有螺纹的搅拌针工具来焊接7075铝合金，并利用自主开发的在线监测系统采集焊接过程中的声发射信号。然后对采集到的声发射信号进行小波包分解处理，计算分解后各频段能量所占百分比，并提取能量分布规律作为信号特征。研究表明：搅拌摩擦焊接工具在不同磨损情况下具有不同的声发射信号特征，小波包分解处理表明搅拌头磨损轻微时，低频段能量占比较高；相反，搅拌头磨损严重时，低频段能量占比较低。

摘要:航天员在长期失重环境影响下，会容易造成椎体失重性骨质疏松。为了探究骨质流失对腰椎承载能力的影响，设计了不同骨密度的腰椎力学仿真，通过图像处理建立了腰椎三维模型，利用有限元算法得到腰椎应力分布，对比了不同材料属性腰椎模型应力结果。结果表明：骨质疏松腰椎的应力值较正常腰椎变小，而形变量却明显增大。可以看出，骨质流失时，会导致腰椎骨骼材料性能发生变化，使腰椎形变量增大，并且使腰椎结构承载能力降低。

摘要:以优化飞机驾驶舱人机界面布局设计为目的，提出了一种基于飞行员视觉注意力分配的布局优化模型。首先分析了计算机辅助三维交互应用软件（Computer aided three-dimensional interactive application，CATIA）中的可视域分析模块，给出不同视野区域的可视性等级，并对驾驶舱人机界面所在的视野范围进行栅格化处理；然后用G₁法分析人机界面上各个设备的重要程度，并给予定量赋值；最后建立以飞机驾驶舱人机界面布局的视觉注意分配达到最优为目标函数的优化模型，并引入带有惯性权重的粒子群算法进行模型的求解。利用飞机模拟驾驶舱的人机界面布局为例，进行模型验证，结果表明该模型具有一定的可行性。

摘要:航天器在低地球轨道（Low earth orbit，LEO）背景等离子体中高速运行时会在速度下方形成尾流区。本文以南京航空航天大学的"天巡一号"微小卫星为研究对象，利用充放电计算程序SPIS研究分析了其在LEO背景等离子体环境下的充电情况、尾流特征及鞘层结构。模拟结果表明，微小卫星在背景等离子体环境下的充电电位低，这与LEO的充电电位特征相符；其尾流和鞘层结构与大卫星有明显特征区别：（1）其远尾区存在密度增强效应；（2）微小卫星鞘层情况符合厚鞘近似。同时，本文采用轨道运动限制（Orbital motion limited，OML）理论对密度增强效应进行了合理解释，而卫星的材料和尺寸可对密度增强的程度造成影响；在"天巡一号"靠近底板的位置鞘层厚度为0.630 m，而鞘层厚度并不是常数，随着卫星表面电位的不同有所变化。