摘要:新一代航空航天产品的研制与批产对制造精度与加工质量提出了更高的新要求。以机器人为核心的智能制造技术与装备是解决该难题的有效途径。然而，工业机器人较低的定位精度与弱刚性结构属性严重制约了其在航空航天部件高精度加工作业中的推广应用。本文在阐述国内外机器人装备在航空航天制造业的应用现状的基础上，重点介绍了机器人作业刚度强化策略与定位误差精确补偿方法的研究现状，并分析了现有高精度控制方法存在的问题及技术难点。最后探讨了机器人作业装备在航空航天制造领域的技术发展趋势，为面向航空航天产品的机器人高精度制造技术的研究提供参考与借鉴。

摘要:飞机大尺寸零部件具有结构复杂、外形尺寸大等特点。传统的单一测量手段如激光跟踪仪，因测量效率低等问题，越来越难以满足飞机智能制造的高精度、高效率的测量需求。大尺寸自动化柔性测量技术作为一种新兴的组合式测量方法，突破了单一测量设备测量效率低的难题，以其高精度、高效率测量的优势，在航空测量领域展现了极强的发展应用前景。针对飞机制造过程中大尺寸自动化柔性测量技术的研究，本文首先综述了飞机大尺寸测量场构建的相关进展。其次，介绍了自动化柔性扫描路径规划的研究进展。然后，列举了柔性化测量在飞机蒙皮间隙测量、整机水平测量和数字化预装配等方面的应用现状。最终总结得出，飞机自动化柔性大尺寸测量技术的研究对提高飞机制造过程中的质量控制具有重要的实际意义。

摘要:随着并联机器人技术的发展，其运动性能的提升成为了发展需求，指出了研究工作空间和奇异位形的必要性。以研究方法为主线，详细阐述了工作空间和奇异位形的国内外研究现状及特点，进一步提炼出个体的创新思想和面临的共同难题。通过深入分析研究方法的原理，找到了解决共同难题的突破口，同时剖析了研究中的尚存难题。结合未来的发展趋势，从结构综合和理论创新两个方面进行突破，能够为并联机器人的发展提供强劲动力。得出的结论和展望给从事这一领域的研究者们提供了参考。

摘要:研究三角网格曲面上的路径规划问题，以局部测地线为补充，提出了改进的定角度初始路径规划算法。该算法避免了传统参数化求解过程的无解和多解情况，尤其适用于曲率变化较大的复杂曲面和拼接曲面。采用等距覆盖算法来获得均匀的满铺路径，并分别提出基于路径样条线末端延伸和芯模曲面整体延拓的两种边界处理思路，以解决偏移路径无法到达曲面边界的问题。以某机翼模型为算例对上述算法进行验证，利用计算机辅助三维交互应用（Computer aided three-dimensional interactive application,CATIA）的逆向工程模块实现了完整的算法可视化，建立了三维建模软件与路径规划算法的系统关系。验证表明本文提出的算法可靠、系统、适应性强，具有工程应用价值。

摘要:为了获得飞机壁板自动钻铆中孔位的实际位置和法向信息，提出了一种基于视觉和激光测距多传感器融合的孔位在线测量方法，该方法可以实时获得钻铆任务的孔位偏差修正量，从而保证壁板钻铆质量。首先，通过建立视觉和激光测距传感器与钻铆机参考坐标系间的映射关系，获得了钻铆孔位在线测量的多传感器融合模型，给出了孔位位置和法向的在线测量原理。然后，为了简化标定过程和提高标定精度，设计了一种同时适用于视觉和激光测传感器的标定板，给出了位置和法向测量的标定方法。最后，测量试验表明，多传感融合的在线测量方法孔位测量位置误差≤0.2 mm，法向误差≤0.3°，能够满足飞机钻铆孔位测量精度要求。

摘要:飞机活动面缝隙采用封严结构可以有效提升隐身性能。本文提出了一种橡胶夹层结构的封严板结构，对该封严板使用的橡胶材料进行了单轴、等双轴与平面拉伸试验。对常用的Mooney-Rivlin、二次多项式、Neo-Hookean、Yeoh和三次Ogden本构模型进行拟合分析，确定了二次多项式和三次Ogden形式的高弹性材料模型，在此基础上建立了封严板结构有限元模型并进行装配分析和气动载荷作用分析。最后通过试验验证了所选用的橡胶材料高弹性本构模型与橡胶夹层封严板结构仿真分析方法的正确性。

摘要:机翼结构需要同时满足强度、刚度、气弹和设备安装等要求，布置多个外挂设备的机翼结构设计约束更加复杂，传统方法难以得到最优方案。本文提出了通过约束机翼剖面弯曲刚度和扭转刚度来控制气动弹性的方法，研究了稳定性和位移敏度计算理论，结合工程准则法和数学规划法，搭建了适用于复杂布局机翼结构的多约束优化流程，以国产结构分析软件HAJIF为平台进行了程序实现，并结合工程机翼案例进行了方法验证。优化结果表明，本文方法能够以静力分析模型为基础，同时考虑强度、刚度和稳定性等多种约束形式，在有限计算机时内给出最优设计方案，具有一定的工程应用价值。

摘要:采用数值方法研究了亚声速地面效应条件下不同翼型的气动特性，进一步以Ma=0.5来流工况为例，研究了翼型参数和飞行高度对气动特性的影响。计算结果表明在Ma为0.5、迎角为6°的地效情况下，翼型弯度减小，更容易在翼型前缘产生激波阻力；翼型下翼面后缘弯度增大使得后缘压力更高，升力系数和低头力矩相应增大；随着飞行高度的减小，地效作用加强，翼型下翼面压力增大，下翼面的升力增量大于上翼面吸力损失，机翼升力系数和升阻比增加越来越显著。

摘要:为了解决传统双向渐进结构优化法中存在迭代历程易出现局部振荡现象、算法效率低的问题，提出了一种基于加权几何平均迭代的改进双向渐进结构优化法。通过研究当前迭代步灵敏度权重因子和历史迭代步敏度权重因子对结构优化过程的影响程度，与当前迭代步敏度权重因子对应的迭代历程变化趋势，实现了最优当前迭代步敏度权重因子的优化选择。3个经典算例验证了较原生过滤法与基于算术平均的过滤法两种处理方法，本文方法在保持了同等刚度的同时，减轻了迭代历程的震荡程度，显著提高了迭代的稳定性，减少了迭代次数，效率提高了10%~37.5%，说明该方法的可行性与有效性。

摘要:针对框架式复合材料成型模具的轻量化设计，提出了一种基于响应面的优化方法。该方法将被优化的尺寸变量与优化目标分别作为输入与输出，通过灵敏度分析与试验设计等方法建立并拟合为对应的响应面模型，设定轻量化优化目标与约束条件后求解数学模型获得优化方案。通过将求解结果代入有限元模型计算比较验证该方案的准确性，并以某具体模具为例阐述了该方法的原理与过程。

摘要:在数字化测量分析技术中，如何保证变形后的C型梁实测点云数据和标准数模精确可靠的匹配在航空制造领域仍然是一个技术难题。本文对加工成型后的C型梁变形状态初步分析后，发现形变主要为两侧面向内的收缩变形，而底面变形量几乎可以忽略不计。为了更好地将实测数据和数模配准，结合初步分析结果，本文主要采用了点对特征(Point pair feature ,PPF)粗配准和迭代最近点（Iterative closest point ,ICP）精配准结合的方法，开展了关于C型梁实测数据与理论数模的配准技术研究。其中粗配准之后，为了提高精配准的精度对C型梁三维点云结构进行平面分割，选择变形量较小的底部作为精配准局部约束进行配准。研究表明该方法可以有效提高C型梁数模和实测数据配准精度，最终在后续测量中可以根据实测数据与标准数模精确配准后尺寸差异对C型梁加工质量分析，检测其是否符合尺寸精度要求，对工程实践有较高的应用价值。

摘要:为了研究复合纸板材料在不同应变率下的力学响应，利用万能材料试验机和高速率拉伸试验机进行了准静态和动态拉伸试验，同时利用高速摄像机和数字图像相关法（Digital image correlation，DIC）记录拉伸破坏过程和应变场。试验结果显示，纸板材料的拉伸力学性能和破坏机制具有明显的应变率相关性。随着应变率的增大，材料的拉伸强度显著增大，断裂应变在中应变率范围内也表现出明显的应变率效应。对比试验结果和3种应变率效应比表征模型的拟合结果，基于Cowper-Symonds表达式的表征模型，能够很好地描述纸板材料在中低应变率下的应变率效应。该模型对薄壁纸管能量吸收性能的模拟和理论研究，以及冲击防护结构设计提供了理论支撑。

摘要:针对车辆状态估计中由模型的强非线性、噪声的非高斯分布等相关因素导致估计精度下降甚至发散的问题，本文提出了基于自适应容积粒子滤波（Adaptive cubature particle filter, ACPF）的车辆状态估计器。首先基于非稳态动态轮胎模型，构建高维度非线性八自由度车辆模型。其次利用自适应容积卡尔曼滤波（Adaptive cubature Kalman filter, ACKF）算法更新基本粒子滤波（Particle filter, PF）算法的重要性密度函数，以完成自适应容积粒子滤波算法设计。利用车载传感器信息，运用ACPF算法实现对车辆的侧倾角、质心侧偏角等关键状态变量高精度在线观测。搭建Simulink-Carsim联合仿真平台进行了算法的验证，结果表明该算法状态估计精度高于传统无迹粒子滤波（Unscented particle filter, UPF）算法，且算法运算效率高于UPF算法，而传统PF估计值发散。研究结果为实现车辆动力学精准控制提供了理论支持。

摘要:围绕有效整合城市停车资源，提高现有车位存量利用率的需求，构建了一种基于NB-IoT技术的车位预测系统。该系统采用NB-IoT技术进行信息采集与传输实现车位信息的共享；考虑到车位状态信息实时变化的特性，用历史车位占用数据来建立车位预测模型，推测出未来短时内车位变化趋势。为了提高车位预测的精度，采用遗传算法(Genetic algorithm,GA)优化反向传播（Back propagtion,BP)神经网络建立GA-BP神经网络车位预测模型。以某地下停车场历史数据为例进行仿真实验，研究结果表明：车位预测模型预测值与实际值相近且趋势保持一致，能够有效准确的预测车位状态变化，具有较高的精度。

摘要:利用BP（Back propagation）神经网络处理多参数问题具有的非线性映射及泛化能力，构建了具有3层隐藏层的神经网络，对含纤维褶皱复合材料层合板的压缩强度进行预测。基于LaRC失效准则建立三维损伤模型，对含褶皱复合材料的压缩失效进行数值分析。将数值分析结果作为数据样本对神经网络进行训练。采用黄金分割法快速确定最佳隐藏层神经元数量区间范围，并通过分析对比不同数量神经元模型的强度预测结果及评价指标，确定具有高预测精度的隐藏层神经元数量。结果表明，所构建的神经网络预测最大褶皱角为5.6°、9.9°和11.4°的3种层合板失效强度误差分别为3.4%、4.6%和-0.01%。本文所发展的基于BP神经网络对复合材料强度进行预测的方法，为工程应用中复合材料强度评估提供了一种有效的途径。

摘要:针对加工资源和运输资源集成下绿色作业车间调度问题，通过研究生产车间综合能耗模型，建立了机器和自动导引小车（Automated guided vehicle,AGV）集成调度下多目标优化模型。提出一种改进分布估计算法(Improved estimation of distribution algorithm, IEDA)对模型进行求解。首先，采用优良种群作为样本学习来构建概率分布模型以提高IEDA的全局搜索能力；然后基于一种类似激素调控机制的速度冷却控制方法设计出新的模拟退火函数，并将其融入到分布估计算法中以提高IEDA的局部搜索能力。最后通过数值实验来验证所提模型和算法的可行性和有效性。

摘要:为给直升机机载制冷循环系统制冷剂的选择提供借鉴，首先以某直升机现有空调系统为例，依据其系统及部件参数，在VapCyc软件中建立制冷系统模型。然后选用不同制冷剂，改变冷凝器侧入口空气温度、冷凝器/蒸发器侧风量及压缩机转速，得到系统制冷系数（Coefficient of performance,COP）及制冷量。分析得到相同工况下，R134a与R1234yf的COP值相差不大且最高，R407C次之，R32与R410A结果相近且COP值最低；制冷量从高到低依次为R32,R410A,R407C,R134a和R1234yf。在机载制冷系统研究初期，应先满足系统制冷量的要求，故认为在选择机载空调制冷剂时，优先考虑R410A及R407C。另外，冷凝器侧风量、蒸发器侧风量及压缩机转速等参数对系统制冷量及COP均有较大影响，设计制冷系统时应慎重确定。

摘要:针对微型燃气轮执行机构故障，提出了一种基于改进帝国竞争算法的自适应容错控制方法，实现了对故障的有效抑制。本文建立了微型燃气轮发电系统部件级一体化模型，实现了部件级模型与发电系统的联合仿真，提出了一种自适应改革概率的方法对帝国竞争算法进行改进。设计了基于改进帝国竞争算法的自适应模糊逻辑保护控制器。最后进行了改进算法性能测试以及微型燃气轮发电系统在孤岛模式下的仿真实验。结果表明：本文所提出的改进方法可以提高帝国竞争算法的寻优性能，设计的容错器可以明显改善故障发生时的动态性能，确保发电系统的稳定工作。

摘要:以低温可控耗氧型催化惰化技术为背景，采用微元计算法，建立了使用混合惰气的油箱气相空间平衡氧浓度数学模型。在考虑燃油温度、载油率、气体组分等因素的情况下，通过模型计算了平衡氧浓度随高度的变化关系，同时与使用富氮气体的油箱进行了对比。研究结果表明:在地面采用混合惰气惰化油箱后，平衡氧浓度随着飞行高度增加而降低，而采用富氮气体惰化的油箱则完全相反。油箱载油率越大，气相空间氧浓度变化幅度越大。燃油温度增加，对采用混合惰气的油箱不利，但是对采用富氮气体的油箱有利。总体而言，使用混合惰气惰化油箱可有效抑制油箱气相空间可燃性随飞行高度而增加的不利趋势，该研究结果可为混合惰气地面惰化和预洗涤技术提供理论基础。

摘要:冲压空气涡轮作为飞机上的应急能源，能在出现紧急情况时提供电能，保证飞机上电传操控和电子设备的正常工作。本文以冲压空气涡轮为研究对象，基于机械运动原理对系统模型进行了简化，基于刚体假设，结合MATLAB软件从理论上研究结构在释放过程中的运动学问题。给出了冲压空气涡轮系统释放过程中各个关节空间位置的理论求解方法，得到了关节在空间中的运动轨迹和对应的速度时间曲线、加速度时间曲线，结果表明：冲压空 气涡轮系统的释放过程在1 s以内，释放速度较快，且各关节在释放初始阶段速度、加速度响应较大。本文的工作可为后期不同冲压空气涡轮系统构型的初步设计提供理论依据，指导冲压空气涡轮释放的仿真计算和试验。