为研究设计一种柔软度高、环境适应性强的新型仿生机器鱼,模仿鲨鱼外形及鲔科鱼类的游动姿态,设计了一种采用液压柔性驱动结构的仿生机器鱼.针对单关节液压驱动柔性机器鱼存在其C型摆动姿态不符合鲔科鱼类摆动规律的问题,采用两关节液压柔性驱动模拟鱼类S型摆动,并根据液压柔性驱动器原理设计仿生鱼的内部结构.依据理论波动方程确定机器鱼的摆动幅值,借助数值模拟计算施加在柔性驱动器内部的压强载荷大小,并分析计算液压柔性驱动器的驱动效率.应用有限元分析软件模拟仿生鱼在流体中的自主游动过程,并将两关节机器鱼与单关节机器鱼的自主巡游过程进行对比仿真,获得两种机器鱼在流体中自主巡游时的运动姿态、游动速度及流场情况.结果表明,在相同的频率与尾鳍摆幅下,两关节柔性机器鱼的巡游平均速度为0.29 BL/s(BL为鱼体体长),高于...

针对传统再入轨迹优化方法收敛速度慢、对初值敏感程度高等的局限性,提出了一种基于序列凸优化的再入轨迹快速求解方法.该方法以倾侧角的变化率作为控制量,改进了现有凸化策略,考虑到抑制数值优化过程中由于数值离散方式带来的锯齿化现象,采用B样条曲线离散控制量,同时为避免算法在初始猜想值附近出现伪不可行的问题,增加额外虚拟控制量,通过一种"回溯直线"搜索的方法,提高算法的稳定性、快速性和寻优结果的光滑性.为研究飞行器再入过程中的气动参数扰动问题,采用采样点少、易于实现,计算效率高的广义混沌多项式理论研究方法,建立了基于广义混沌多项式和凸优化相结合的再入轨迹鲁棒优化模型,该模型在优化过程中考虑气动参数扰动对寻优结果的影响作用,避免了传统轨迹与制导律的复杂迭代设计环节,可有效降低优化轨迹对气动参数扰...

利用Ｊｏｕｒｄａｉｎ原理来消除约束反力，并通过引入Ｌａｇｒａｎｇｅ乘子释放约束，得到了机械臂正动力学非递推形式的计算模型。在这种模型中引进了一些冗余计算，因此减弱了方程中各计算量之间的依赖性，从而提高了模型的内在并行性。为了尽量减少并行计算所需处理器的数目，本文采用了求解规模缩减技术，并基于这个模型提出了一生活上面向Ｏ个处理器的机械臂正动力学的并行计算策略。

基于最优控制模拟思想提出了柔性机械的两点边值逆动力学方法，应用柔性机械臂原两种动力学模型可实现机械臂的点－点位置运动或轨迹追踪，同时显著降低或消除了结构柔性对其精确确定位的影响。数值仿真和实验结果同理论分析完全一致。

提出了一种半解析区域分解法来分析任意边界条件的复合材料层合旋转壳自由振动．沿壳体旋转轴线将壳体分解为一些自由的层合壳段，视位移边界界面为一种特殊的分区界面；采用分区广义变分和最小二乘加权残值法将壳体所有分区界面上的位移协调方程引入到壳体的能量泛函中，使层合壳的振动分析问题归结为无约束泛函变分问题．层合壳段位移变量采用Fourier级数和Chebyshev多项式展开．以不同边界条件的层合圆柱壳、圆锥壳及球壳为例，采用区域分解法分析了其自由振动，并将计算结果与其他文献值进行了对比．算例表明，该方法具有高效率、高精度和收敛性好等优点．

对于大型结构发生参数大修改时,采用组合近似算法进行结构位移重分析会使所得的近似解与真实解误差较大.为了解决组合近似算法在大型结构发生参数大修改时的求解精度不足缺陷,提出了3种改进的结构静力重分析方法.该3种改进算法都是基于组合近似算法,并分别通过位移迭代修正、刚度逐步逼近等措施使求解精度不断提高.通过2个算例验证了3种改进算法的有效性和高效性,并对3种改进算法之间的求解效率进行了比较.

两级入轨(two stage to orbit,TSTO)飞行器在高超声速来流条件下级间分离,会在两级之间产生复杂的非定常气动干扰,直接增加TSTO级间分离失败风险.级间分离过程中的这种复杂气动干扰伴随着两级之间的激波与边界层干扰、马蹄涡、激波与尾流干扰的综合作用.本文将TSTO助推级和轨道级的复杂模型简化为两个三维楔,采用重叠动网格技术,耦合求解流动控制方程及六自由度刚体动力学方程组对级间分离过程开展模拟分析,探究级间分离流动特性及其物理机制.在数值分析过程中,针对不同抬升角度下的TSTO三维流场进行了静态和动态数值模拟,给出了不同抬升角度下的干扰流场流动规律和特性,结合流场结构和壁面压力分布以及分离流动模式阐明了两级之间这种气动干扰对TSTO气动分离的影响机制,并探讨了轨道级抬升角对TSTO安全分离的影响.结果表明两级间的气动干...

参变气动弹性建模是可变后掠翼气动弹性研究中的难点之一.当地建模技术是一种构造线性参变(LPV)模型的实用方法,但一直缺乏有效途径来解决当地气动弹性模型的不一致问题.气动弹性模型的不一致性体现在当地结构动力学模型和非定常气动力模型随参数变化的不连续性.本文提出了一种自下而上的方法,对变后掠翼不一致的当地气动弹性模型进行了一致性处理.首先,采用匈牙利算法跟踪结构模态并按模态分支进行排序,使得匹配后的模态能够保证结构动力学模型的一致性;其次,对有理函数拟合表达式中的系数矩阵进行缩放处理,解决了空气动力系数矩阵的不一致问题.采取上述两项措施后,最终生成了一致的当地状态空间气动弹性模型.这样,对一致的状态空间模型进行插值,就可快速生成任意后掠角下的气动弹性模型,使得系统的稳定性分析和慢参变响应计...

航空航天飞行器舵翼类结构的气动颤振是一种灾难性的动力学行为.在基于偶极子理论的气动弹性动力学模型中,气动载荷可表达为基于结构动力学响应的一种状态反馈的闭环控制力,控制律取决于翼型的几何参数、材料参数、结构动力学特性以及来流速度等多种条件,通常需通过实际飞行或风洞实验进行辨识与检验.在实验室条件下,以系统动力学响应的模态特征等效为前提,提出了一种基于人工主动控制的方式进行气动载荷下舵翼类结构自激颤振的特征值跟踪策略.建立并讨论了等效系统的非自伴随动力学微分方程及其特征方程的求解过程,并与通用软件的计算结果进行了对比,二者具有较好的一致性.通过优化搜索分别获得了位移和速度的最优反馈点、最优作动点位置及最优反馈增益系数,经对比计算拟合得到风速–位移增益曲线和风速–速度增益曲线,从而...

车辆的避撞控制可以有效避免或缓解车辆的碰撞事故,是自动驾驶汽车的关键控制技术之一.各种交通条件、不确定的道路附着系数以及复杂的液压制动执行系统都会降低避撞控制的有效性.因此,本文提出了一种基于可拓决策法的自适应避撞控制,该控制方法对路面附着系数具有自适应性,并能够精确控制制动系统的制动液压力.首先,设计了滑模观测器来估计轮胎纵向力,并基于观测得到的轮胎纵向力,进一步提出带遗忘因子的递推最小二乘法估计道路附着系数.其次,基于递推最小二乘法的估计值,提出了基于路面附着系数自适应调节的自适应避撞控制方法,该方法基于可拓决策法的先决判定决定当前时刻应采用何种避撞控制策略,即采用可拓决策方法判断进行点刹预警制动、全制动或者不制动.再次,通过对执行系统-电控液压制动系统进行精确的液压控制,实现主...