检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：赵亮南京航空航天大学

学位级别：硕士

TBCC推进系统有机地结合了涡轮发动机与冲压发动机在不同马赫数下的优势,使飞行器在飞行范围内的性能得到最大程度的展现,因此针对TBCC推进系统特别是其核心技术的进排气系统的研究有着相当重要的意义,本文主要开展了飞行马赫数范围0～... 详细信息

TBCC推进系统有机地结合了涡轮发动机与冲压发动机在不同马赫数下的优势,使飞行器在飞行范围内的性能得到最大程度的展现,因此针对TBCC推进系统特别是其核心技术的进排气系统的研究有着相当重要的意义,本文主要开展了飞行马赫数范围0～5的内并联式TBCC进气道的气动设计和数值仿真研究。\n 本文首先给出了内并联式TBCC进气道的气动型面设计思路和变几何设计方案,采用等熵压缩型面以及弧形作动板,构造了内并联式TBCC进气道在5个典型来流马赫数下的二维和三维数学模型,对其流场进行了数值仿真,分析了进气道流场和出口性能参数在相同来流马赫数下随反压的变化规律以及随着来流马赫数的变化规律。计算结果表明,相同来流马赫数下随着出口反压的上升,内并联式TBCC进气道的出口马赫数不断下降,温升比不断上升,总压恢复随出口反压的上升而上升;随着来流马赫数的升高,内并联式TBCC进气道的流量系数、出口压比、温升比不断上升,总压恢复系数不断下降,进气道的进气流量在一定范围之内波动。\n 其次本文开展了对内并联式TBCC进气道的转级过渡过程的研究,采用动网格技术、非定常计算等技术手段模拟了转级过渡态的动态变化过程,并与分流板位于某几个开度位置时的定常计算结果进行了对比,不考虑通道出口反压的变化,研究结果表明:通道进口气流的总压损失对通道的抗反压能力的影响十分显著;随着分流板位置的移动,涡轮通道和冲压通道内的流量、总压恢复、温升比和出口马赫数等性能参数均随之发生改变;定常数值模拟无法准确描述内并联式TBCC进气道的转级过渡过程,研究进气道转级过渡必须考虑其动态影响。\n 最后本文针对双模态工作时通道出口反压对内并联式TBCC进气道流场的影响以及涡轮和冲压通道之间出口反压的相互影响进行了研究,结果表明:其中一个通道的结尾激波推至分流通道进口时,其气流流量急剧下降,并对另一通道产生影响,形成气动耦合效应,这种气动耦合现象内有可能存在非定常流动;出口反压造成的逆压力梯度会改变通道内结尾激波位置,反压对双通道流量分配的调节能力十分有限,因此对两个通道之间流量的分配应主要依靠分流板的开度位置来调节。

关键词：高超声速飞行器组合发动机涡轮基组合循环变几何进气道过渡模态数值模拟

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基于数据特征抽取的多模态异常检测方法

基于数据特征抽取的多模态异常检测方法

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作者：杨书娜河南大学

学位级别：硕士

大型自动化系统的结构日益复杂，研究有效的异常检测方法能增强系统运行的安全性，以减少故障停机带来的影响。因设备磨损、过程负荷变化等因素的影响，生产过程会出现多个运行模态，模态间的过渡过程具有明显动态特性。充分考虑稳定模... 详细信息

大型自动化系统的结构日益复杂，研究有效的异常检测方法能增强系统运行的安全性，以减少故障停机带来的影响。因设备磨损、过程负荷变化等因素的影响，生产过程会出现多个运行模态，模态间的过渡过程具有明显动态特性。充分考虑稳定模态和过渡模态的特征，研究有效的特征抽取及异常检测方法能切实保障多模态系统的安全、经济、高效运行。在分析已有研究的基础上，本文以主元分析、高斯混合模型等统计分析理论为工具，开展了基于数据特征抽取技术的多模态异常检测方法研究。主要工作包括以下几个方面：（1）回顾几种离线模态划分和在线模态辨识方法，深入分析高斯混合模型及典型EM算法。采用基于BYY的增量EM算法进行离线模态划分、贝叶斯推理策略实现在线模态辨识以开展不同模态下的特征抽取和异常检测研究。（2）提出一种基于微分几何特征抽取技术的过渡模态特征抽取及异常检测方法。通过提取过渡模态的位置、斜率、曲率等微分几何特征刻画过渡模态的动态特性，建立起过渡模态基于滚动球的异常检测模型，以实现对过渡模态的异常检测。（3）为增强异常检测结果的直观性，在MATLAB环境下，设计多模态异常检测系统的GUI，为工程技术人员提供参考。

关键词：异常检测多模态过渡模态微分几何特征抽取 GUI

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基于数据驱动的多模态异常检测方法

基于数据驱动的多模态异常检测方法

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作者：张玉河南大学

学位级别：硕士

由于原料性质、设备磨损、过程负荷等因素的影响,复杂工业系统会出现多个稳定操作模态,各稳态之间的过渡过程具有明显的动态特性。现有多模态处理方法大多没有考虑过渡过程的监测;在考虑过渡过程的情况下,因没有进行有效的过渡过程特征... 详细信息

由于原料性质、设备磨损、过程负荷等因素的影响,复杂工业系统会出现多个稳定操作模态,各稳态之间的过渡过程具有明显的动态特性。现有多模态处理方法大多没有考虑过渡过程的监测;在考虑过渡过程的情况下,因没有进行有效的过渡过程特征提取,使得模态划分及多模态异常检测的效果都不理想。另一方面,工业过程数据多具有多尺度特性,但多尺度框架下的多模态异常检测研究还较少。本文基于数据驱动的方法对上述问题展开了研究,以保障多模态系统安全、高效的运行。主要工作如下:(1)本文通过提取过程数据的微分几何特征,刻画过程动态特性,基于扩维后的数据,提出一种基于微分几何特征聚类的模态划分方法。(2)本文从过渡模态数据的动态渐变特性出发,研究过渡过程动态特征抽取技术,提出了基于时变滚动球的过渡模态异常检测模型,有效进行过渡模态异常检测。(3)针对具有多尺度特性的多模态过程,本文开展了多尺度框架下的多模态异常检测研究,分别建立稳态多尺度主元分析模型和过渡模态多尺度微分几何模型,最终实现了多尺度框架下的多模态异常检测。

关键词：多模态过程过渡模态异常检测微分几何特征抽取多尺度

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用于内并联TBCC的变几何二元式进气道设计及气动研究

用于内并联TBCC的变几何二元式进气道设计及气动研究

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作者：唐伟员南京航空航天大学

学位级别：硕士

基于二元进气道设计的变几何TBCC进气系统具有几何结构简单,变几何结构易于控制且容易实现,与飞行器容易实现一体化设计,具有很好的工程应用前景。本文针对宽马赫数范围工作的二元TBCC进气道的变几何结构要求,研究了一种光滑过渡连接的... 详细信息

基于二元进气道设计的变几何TBCC进气系统具有几何结构简单,变几何结构易于控制且容易实现,与飞行器容易实现一体化设计,具有很好的工程应用前景。本文针对宽马赫数范围工作的二元TBCC进气道的变几何结构要求,研究了一种光滑过渡连接的变几何结构方案,给出了一种简单、易行且高性能的二元TBCC变几何进气道。进气道最高工作马赫数4.0,在马赫数2.5为过渡模态实现模态的转换。选取几个典型的来流马赫数,改变进气道几何构型,通过数值模拟获得变几何进气道各工况性能变化。1)为了设计适于最高马赫数4.0的TBCC进气道的二元进气道,对二元混压式进气道的唇口角度与总偏转角进行研究。二元进气道唇口角度过小会使得唇口激波太强,会引起进气道不起动,唇口激波过大又会使得唇罩阻力过大,也不利于变几何进气道内收缩段设计;在相同收缩比时,外压段总角度越大,外压收缩比越大,此时气流的压缩程度更厉害,但总压损失严重;2)本文设计了一种几何型面光滑的TBCC进气道。变几何型面结构有五个可动部件,一个作动机构,作动机构通过垂直运动来调节进气道的内型面形状。该变几何结构既简单可靠,又在整个变化过程中保持圆弧光滑过渡,能避免不必要的膨胀,具有优秀的性能,满足变几何设计要求;3)通过对进气道进行三维数值模拟,研究了冲压模态、涡轮模态以及过渡模态等一些列马赫数下的进气道的流场结构及性能。冲压模态流量系数较大;涡轮模态总压损失较小;过渡模态时,涡轮通道出口与冲压通道出口压比相同,有利于模态转换。其中设计状态(M∞=4.0)时,进气道流量系数为0.895,出口总压恢复系数与马赫数分别为0.521和0.21。在马赫数变化时,该进气道都有较好的性能;4)在冲压模态时,冲压通道中会出现一定的分离,因此在结尾激附近进行开缝抽吸。本文研究了三种抽吸方式,其中结尾激波后抽吸对流场影响最大,由于波后排出低能流多,扩张段内下壁面未出现分离,上壁面出现一定的分离,但出口畸变大幅度减小。

关键词：涡轮基组合循环二元进气道变几何进气道光滑过渡数值模拟过渡模态抽吸控制

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倾转三旋翼无人机过渡阶段建模与控制技术研究

倾转三旋翼无人机过渡阶段建模与控制技术研究

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作者：余立国防科技大学

学位级别：硕士

倾转三旋翼无人机同时具备旋翼与固定翼飞行器的特点,通过旋翼的倾转运动实现旋翼模态与固定翼模态间的切换,可实现垂直起降、空中悬停、高速巡航等飞行模式。变结构带来许多优点的同时也伴随着很多技术难题,特别是过渡模态的飞行控制,... 详细信息

倾转三旋翼无人机同时具备旋翼与固定翼飞行器的特点,通过旋翼的倾转运动实现旋翼模态与固定翼模态间的切换,可实现垂直起降、空中悬停、高速巡航等飞行模式。变结构带来许多优点的同时也伴随着很多技术难题,特别是过渡模态的飞行控制,涉及最优倾转路径设计、旋翼及舵面冗余动力分配、姿态稳定与过渡策略等问题。本文针对课题组自行设计的飞行平台,深入研究了过渡模态的建模与飞行控制问题,提出了过渡模态飞行控制的改进方案,完成了飞行特性分析、控制分配方案制定、倾转策略设计、全模态飞行控制系统设计与仿真、飞行验证等研究工作。具体内容如下:(1)综合考虑多旋翼和固定翼的动力学特性,建立了融合旋翼和舵面控制的飞行动力学模型。基于旋翼几何布局、固定翼飞行动力学方程,完成了动力几何布局测量,电动旋翼拉力、扭矩特性测试,得到旋翼动力学模型。利用飞行试验对固定翼空气动力学参数进行了辨识,得到相应的参数。综合各项物理测试数据,建立精确的过渡模态飞行动力学模型。(2)以倾转过程的理想飞行状态为目标,利用体坐标系下的静力学平衡方程,设计最优倾转路径。过渡飞行过程中,受旋翼最大转速限制,旋翼倾转过快或过慢都不利于稳定飞行,为确保过渡飞行稳定性,旋翼拉力和气动力必须合理匹配以克服飞行过程中的重力和阻力,达到最大的控制裕度。通过配平过渡飞行模态的力、力矩平衡方程,得到倾转角度与飞行速度的关系,采用最小二乘法拟合出最优倾转路径。(3)综合固定翼的气动力和旋翼的拉力,完成了过渡模态控制分配方案设计。过渡飞行模态是本文的研究重点也是难点,针对过渡模态的飞行特性提出了两种控制分配方案,解耦控制分配和基于效率优化的控制分配,解耦控制中速度较小的第一阶段采用旋翼操纵方式,速度较大的第二阶段采用固定翼操纵方式;基于效率优化的控制分配中同时利用旋翼及固定翼操纵方式进行飞行控制,根据空速采用不同的控制权重。通过仿真分析,新的算法可有效降低过渡阶段高度抖动。(4)以最优倾转路径为基础,采用新设计的控制分配方案,设计了转换策略,有效降低了模态转换过程的姿态晃动和掉高。由于当前转换策略不够平滑,飞行高度存在抖动,以最优倾转路径为基础,设计了连续倾转及回转策略;分别搭建了PID控制器和自抗扰控制器,对比分析不同控制器的控制效果及转换策略的可行性,为后续的研究奠定基础、指明了方向。

关键词：倾转三旋翼无人机过渡模态最优倾转路径控制分配

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一体化二元变几何进气道设计及气动性能研究

一体化二元变几何进气道设计及气动性能研究

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作者：蒲永彬南京航空航天大学

学位级别：硕士

对于采用飞行器/推进系统一体化设计的飞行器而言,其前体下表面是进气道的预压缩系统,后体下表面则承担排气系统的膨胀功能。这种设计使得飞行器前后体对发动机的工作效率有很大影响,而发动机出口流动状况又会决定后体的压力分布,进而... 详细信息

对于采用飞行器/推进系统一体化设计的飞行器而言,其前体下表面是进气道的预压缩系统,后体下表面则承担排气系统的膨胀功能。这种设计使得飞行器前后体对发动机的工作效率有很大影响,而发动机出口流动状况又会决定后体的压力分布,进而改变飞行器的综合推阻特性,因而一体化飞行器通常表现出强耦合、非线性等特性。本文通过建立飞行器气动力和冲压发动机数学模型研究了进气系统设计参数对飞行器推阻特性的影响规律,在此基础上研究了一体化乘波前体及二元TBCC进气道设计方法。同时设计了一种可应用于二元TBCC进气道的变几何方案,并通过数值模拟获得了一体化二元TBCC进气道在马赫数范围Ma=0～4.0内各典型工作模态下的气动性能,其具体内容如下:首先,采用气动力近似模型法分析飞行器纵向剖面内各处的流动特征及分布情况,计算了飞行器上各处相对于参考坐标系产生的力和力矩,建立对应的近似模型。同时根据飞行器/推进系统综合设计要求建立了吸气式亚燃冲压发动机数学模型,并分析了进气系统设计参数(总偏转角与唇口角度)对推进系统性能和飞行器综合推阻特性的影响。其次,依据吻切流理论生成了多级锥导乘波体,进而设计了融合乘波前体的二元进气道。数值模拟结果表明该种前体能有效的提高飞行器升阻比,减小外压缩段横向溢流,提高进气道流量系数。设计了一种二元TBCC进气道变几何调节机构,整个机构在变几何调节过程中始终保持压缩段型面平滑过渡,避免了不必要的膨胀,实现了改变几何型面、放大喉道面积的调节功能。然后,通过三维数值仿真研究了二元TBCC进气道典型工作模态下的流场特点及气动性能。在飞行马赫数为4.0时,进气道流量系数为0.92,冲压通道出口截面平均马赫数为0.27,出口截面平均总压恢复系数为0.47。当进气道处于冲压模态时,流量系数不小于0.65,出口总压恢复不小于0.47;进气道处于涡轮模态时,流量系数在0.65左右,出口截面平均总压恢复系数不小于0.75。最后,通过定常数值模拟的手段分析了进气道处于过渡模态时不同分流板开度下的流场特性和气动性能。当进气道处于过渡模态时,主要依靠调节分流板开度完成工作模态的切换,单个通道出口的性能好坏和反压承受能力通常与通道流量呈正相关。结尾激波尚未越过分流板时,冲压通道与涡轮通道互不干扰。结尾激波通过分流板后将会影响两个通道的流量分配,进而影响其气动性能。

关键词：二元进气道气动力近似模型变几何进气道 TBCC 过渡模态数值模拟

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基于数据特征抽取技术的多模态异常监测

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自动化与仪器仪表 2014年第4期 135-136,139页

作者：周福娜杨书娜张玉河南大学计算机与信息工程学院开封475004

由于设备磨损,过程负荷等因素的变化,生产过程会出现多个模态,并且稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态。然而现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测。鉴于此,本文采用微分几何特征抽取的方式提取过渡模... 详细信息

由于设备磨损,过程负荷等因素的变化,生产过程会出现多个模态,并且稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态。然而现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测。鉴于此,本文采用微分几何特征抽取的方式提取过渡模态的动态特征,主要是通位置、斜率、曲率等几何特性刻画过渡模态的动态曲线特征,建立起过渡模态基于滚动球的异常检测模型,进而进行过渡模态的异常监测。仿真结果验证了本文所采用算法的有效性。

关键词：过渡模态微分几何特征抽取异常监测

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基于概率密度差异估计的多工况数据模态识别方法

基于概率密度差异估计的多工况数据模态识别方法

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第32届中国过程控制会议(CPCC2021)

作者：张天鸣李荣陈泽华阎高伟太原理工大学电气与动力工程学院

多模态特性广泛存在于复杂的工业过程,由于不同模态数据具有不同的过程特性,往往需要多个模型来描述,因此多模态数据的离线模态识别成为研究多模态过程的关键问题之一。基于聚类的模态识别方法没有考虑到时间的连续性,基于窗口的模态识... 详细信息

多模态特性广泛存在于复杂的工业过程,由于不同模态数据具有不同的过程特性,往往需要多个模型来描述,因此多模态数据的离线模态识别成为研究多模态过程的关键问题之一。基于聚类的模态识别方法没有考虑到时间的连续性,基于窗口的模态识别方法则需要合适的度量方法度量不同模态之间分布的差异,针对上述问题,本文研究了一种基于概率密度差异估计的模态识别方法,利用变长度窗口对数据进行切割,采用最小二乘密度差估计(least squares density-difference,LSDD)计算相邻窗口数据分布之间的L2-距离,当L2-距离大于给定阈值时,则认为模态发生了变化。数值仿真和田纳西-伊斯曼(Tennessee-Eastman,TE)过程实验的结果表明,该方法能够有效的识别出稳态、过渡模态以及过渡子模态。

关键词：模态识别最小二乘密度差估计稳定模态过渡模态过渡子模态

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基于相关主元和微分几何特征抽取的多模态过程监测

基于相关主元和微分几何特征抽取的多模态过程监测

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第26届中国控制与决策会议

作者：周福娜张玉杨书娜河南大学先进控制与智能信息处理研究所

实际工业过程由于原料性质、外界环境等条件的变化,生产过程会出现多个稳定操作模态,稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态。现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测,本文采用微分几何特征抽取的方法提取... 详细信息

实际工业过程由于原料性质、外界环境等条件的变化,生产过程会出现多个稳定操作模态,稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态。现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测,本文采用微分几何特征抽取的方法提取过渡模态的动态特征,主要是通过斜率、曲率等几何元素刻画过渡模态的动态曲线特征,建立起过渡模态基于滚动球的异常检测模型,进而进行过渡模态的异常监测。对稳态过程,则采用在线数据驱动的相关主元分析(correlative principal components analysis,CPCA)方法进行异常监测。本文方法与全局PCA、全局CPCA的仿真结果对比验证了该方法的有效性。

关键词：多模态故障监测相关主元过渡模态微分几何特征

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基于数据特征抽取技术的多模态异常监测

基于数据特征抽取技术的多模态异常监测

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西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会

作者：周福娜杨书娜张玉河南大学计算机与信息工程学院开封475004

由于设备磨损,过程负荷等因素的变化,生产过程会出现多个模态,并且稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态.然而现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测.鉴于此,本文采用微分几何特征抽取的方式提取过渡模态... 详细信息

由于设备磨损,过程负荷等因素的变化,生产过程会出现多个模态,并且稳定模态之间会经历一个缓慢变化的过渡模态.然而现有多模态处理方法没有对过渡模态的动态特性进行有效的过程监测.鉴于此,本文采用微分几何特征抽取的方式提取过渡模态的动态特征,主要是通位置、斜率、曲率等几何特性刻画过渡模态的动态曲线特征,建立起过渡模态基于滚动球的异常检测模型,进而进行过渡模态的异常监测.仿真结果验证了本文所采用算法的有效性.

关键词：多模态异常监测数据特征抽取过渡模态动态特征

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