检索结果-内蒙古大学图书馆

航空学报 2024年

作者：杨芃芊陈禹彤刘俊辉杨杰豪单家元孙士珺北京理工大学宇航学院北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室

为实现场域受限下空投物资精准、低速无损着陆，开展串列翼货运无人机末端低速着陆段大攻角气动与操稳特性研究。针对串列翼无人机大攻角气动非线性与前后机翼气动强耦合问题，采用分离涡模拟方法分析大攻角强耦合非线性气动特性，计算... 详细信息

为实现场域受限下空投物资精准、低速无损着陆，开展串列翼货运无人机末端低速着陆段大攻角气动与操稳特性研究。针对串列翼无人机大攻角气动非线性与前后机翼气动强耦合问题，采用分离涡模拟方法分析大攻角强耦合非线性气动特性，计算得到各部件升阻系数、俯仰力矩及焦点位置随攻角变化规律，进一步研究不同机身截面对飞行器纵向稳定性的影响，根据机翼表面压力分布规律及周围流场结构分析串列翼前后翼耦合机理，提出了串列翼大攻角全动后翼操纵方案。研究结果表明：所设计的串列翼货运无人机在大攻角下方形机身截面相比圆形截面静稳定度变化更加平稳；其在0°～50°较大攻角范围内存在前后翼耦合现象，前翼脱体涡和后翼翼端脱体涡共同作用影响后翼的压力分布，后翼升力损失最高达32%；全动后翼使可控攻角提高至50°，可为大攻角深失速着陆提供足够的控制力矩。

关键词：串列翼布局大攻角数值模拟气动特性准平衡滑翔全动后翼

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改进Zernike矩的小行星接近过程图像的亚像素边缘检测方法

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中国科学：技术科学 2024年第8期54卷 1473-1484页

作者：刘月鹏张新宇乔栋徐义奇李翔宇北京理工大学宇航学院北京100081 飞行动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京控制工程研究所北京100190

对小行星图像边缘检测是实现小天体接近过程中精确自主导航的关键,对威胁小天体防御应对措施的精准实施至关重要.现有的小行星图像分割算法精度较低,且图像中存在星点密集等问题,给后续的图像处理带来挑战.本文针对小行星接近过程中图... 详细信息

对小行星图像边缘检测是实现小天体接近过程中精确自主导航的关键,对威胁小天体防御应对措施的精准实施至关重要.现有的小行星图像分割算法精度较低,且图像中存在星点密集等问题,给后续的图像处理带来挑战.本文针对小行星接近过程中图像的亚像素目标分割问题,提出一种改进Zernike矩的亚像素边缘检测方法.首先,使用双边滤波器进行图像预处理;其次,使用改进的形态学梯度滤波算子实现像素级边缘的粗定位;然后,使用改进的Zernike矩模型建立7×7模板,并通过Otsu法计算得到Zernike矩的最佳分割阈值,实现边缘检测的亚像素精确定位;最后,使用细化算法对亚像素图像边缘进行提取.仿真结果表明,该算法可以实现对图像边缘的高精度亚像素定位,研究可以为未来小行星防御的自主导航与定轨提供参考.

关键词：亚像素边缘检测 Zernike矩

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融合注意力机制和多层动态形变卷积的多视图立体视觉重建方法

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兵工学报 2024年第10期45卷 3631-3641页

作者：孙凯张成詹天苏迪北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 杭州极弱磁场国家重大科技基础设施研究院浙江杭州310051

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,... 详细信息

针对现有多视图立体视觉(Multi-View Stereo,MVS)技术提取弱纹理区域和非郎伯体曲面特征信息不充分及重建效果不理想问题,提出一种融合注意力机制和多层动态形变卷积的AMDC-PatchmatchNet方法。构建一种融合坐标注意力的特征提取网络,能更准确地捕捉重建对象的边缘形状和纹理特征,同时融合一种基于动态形变卷积的自适应感受野模块,根据不同尺度的特征自适应调整感受野的大小和形状,获得兼具全局和细节的特征表示。在DTU数据集上的测试结果表明,所提方法相较于主流MVS方法,点云重建整体性指标提高2.8%,并且在航空影像数据集上验证了模型的泛化能力。

关键词：多视图立体视觉注意力机制动态形变卷积深度学习

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基于联立法的运载火箭上升段轨迹优化研究

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导弹与航天运载技术（中英文） 2024年第6期 21-27页

作者：黄繁冀四梅郭杰唐胜景北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对运载火箭大气层内复杂多约束的上升段轨迹优化问题,提出一种基于联立法的轨迹优化方法。该方法采用联立框架下的直接法求解,通过有限元正交配置法离散状态变量和控制变量,再用内点法求解离散后的非线性规划问题,从而平衡了计算效率... 详细信息

针对运载火箭大气层内复杂多约束的上升段轨迹优化问题,提出一种基于联立法的轨迹优化方法。该方法采用联立框架下的直接法求解,通过有限元正交配置法离散状态变量和控制变量,再用内点法求解离散后的非线性规划问题,从而平衡了计算效率和求解精度,提高轨迹优化的自主性和任务适应能力。针对离散后非线性规划问题规模越大梯度矩阵计算耗时越多的问题,充分利用偏导数矩阵的稀疏性,将非线性规划(NonlinearProgramming,NLP)梯度中非零项的求解转化为原最优控制问题偏导数的求解,从而进一步提高轨迹优化的效率。仿真结果表明,该方法能很好地完成飞行任务,满足约束条件。

关键词：联立框架有限元正交配置法内点法梯度矩阵稀疏性

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索式火箭回收着陆系统缓冲装置设计与分析

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宇航学报 2022年第9期43卷 1152-1162页

作者：张欢张成宋晓东北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭... 详细信息

针对索式火箭回收着陆系统中摩擦缓冲装置的缓冲能力和调节能力有限的问题,提出了一种基于最小二乘法和系统动力学特性的液压缓冲装置反问题设计方法。该方法通过对液压缓冲装置中控制阀凸轮外形和储能器初始压强的设计来调节着陆火箭运动学特性,使火箭按照特定的运动学特性在有限的缓冲位移内减速至静止稳定且缓冲加速度最小。对索式火箭回收着陆系统建立精准高效的多体动力学模型,并针对不同的工况进行仿真校验。仿真结果表明根据所提反问题设计方法设计的索式火箭回收着陆系统能够按照特定的运动学特性减速缓冲着陆火箭,具有较强的减速缓冲能力;针对不同质量和着陆位置偏差的着陆火箭,具有自动调整液压阻力保持火箭相同的运动学特性的能力。

关键词：可重复使用火箭着陆系统多体动力学液压缓冲反问题设计

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基于扭曲Kagome点阵结构的一模材料设计

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固体力学学报 2022年第5期43卷 564-576页

作者：刘晓宁万力臣北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

零能模式超材料指弹性矩阵的特征值中有若干为零的弹性材料,根据零特征值的个数可将其分类为一模至五模材料.当前,针对五模材料已有较深入研究,并在水声和弹性波调控方面获得重要应用,而对其他类型零能模式材料的研究尚未展开.论文对扭... 详细信息

零能模式超材料指弹性矩阵的特征值中有若干为零的弹性材料,根据零特征值的个数可将其分类为一模至五模材料.当前,针对五模材料已有较深入研究,并在水声和弹性波调控方面获得重要应用,而对其他类型零能模式材料的研究尚未展开.论文对扭曲Kagome周期桁架这样一类欠约束点阵材料的有效弹性性质进行了研究,结果表明通过调节点阵材料的微观几何构型和杆件刚度,该类结构能够涵盖一系列一模材料谱系.针对给定一模弹性张量,发展了软-硬模式分离的微结构逆向优化设计策略.通过特定一模材料中的波传播现象对有效性质预测和微结构设计进行了数值验证.

关键词：点阵材料弹性超材料一模材料有效性质微结构设计

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基于启发式增量搜索的无人机动态航迹规划

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中国科学:信息科学 2025年第4期55卷 931-948页

作者：李俊志龙腾孙景亮罗野周桢林北京理工大学宇航学院北京100081 北京理工大学飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 北京理工大学重庆创新中心重庆401121 陆空基信息感知与控制全国重点实验室北京100081

面向动态环境下无人机航迹规划的高时效性和动态环境适应性需求,开展基于启发式增量搜索的航迹规划方法研究.将稀疏A^(*)(Sparse A^(*),SA^(*))与增量式搜索结合:通过改进节点扩展规则、定制节点简并策略,实现对SA^(*)历史规划的节点图... 详细信息

面向动态环境下无人机航迹规划的高时效性和动态环境适应性需求,开展基于启发式增量搜索的航迹规划方法研究.将稀疏A^(*)(Sparse A^(*),SA^(*))与增量式搜索结合:通过改进节点扩展规则、定制节点简并策略,实现对SA^(*)历史规划的节点图和代价信息的复用,避免计算资源的浪费;通过定制启发式增量搜索框架,在历史规划信息的基础上进行局部增量式更新,提出了增量式动态稀疏A^(*)算法(incremental dynamic sparse A^(*),ID-SA^(*)),提升航迹规划的动态环境适应性.数值仿真与飞行试验结果表明,ID-SA^(*)能够利用历史规划信息加速动态环境下的航迹重规划,效率远高于SA^(*)、即时修复式稀疏A^(*)(anytime repairing sparse A^(*),AR-SA^(*)),耗时降至10^(-1)s量级,满足有限机载运算资源下的高效动态航迹规划需求.

关键词：无人机航迹规划动态环境启发式增量搜索稀疏A^(*)算法

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人体肌骨的多柔体系统动力学研究进展

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力学进展 2022年第2期52卷 253-310页

作者：郭建峤王言冰田强任革学胡海岩北京理工大学宇航学院飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京 100081 清华大学航天航空学院北京 100084

人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统,包括骨骼、骨骼肌与关节连接,其力学模型是典型的多柔体系统.从多体动力学角度研究肌骨系统,主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响,属于动力学与生物力学的交叉融合.肌骨系统的... 详细信息

人体肌肉骨骼系统简称肌骨系统,包括骨骼、骨骼肌与关节连接,其力学模型是典型的多柔体系统.从多体动力学角度研究肌骨系统,主要关注其在运动过程中的肌肉内力、关节力矩及产生的动力学影响,属于动力学与生物力学的交叉融合.肌骨系统的多体动力学模型已被广泛地应用于临床医学、竞技体育、军事训练、人机工程等诸多领域,其仿真结果可为提高人体运动能力、降低关节载荷与能耗、避免运动损伤、加快康复进程等提供重要计算参考数据.与此同时,上述研究亦对肌骨动力学研究提出了许多新挑战.本文综述了人体肌骨多柔体系统动力学相关研究进展,包括骨骼肌功能解剖与生物力学建模、神经与肌肉控制理论、肌骨系统动力学问题与求解方法,以及近年来肌骨多体动力学在步态分析、飞行员抗荷动作、口颌手术规划等领域的典型应用.与工程领域的机械多体系统相比,人体肌骨多体系统具有肌肉内力主动性与肌肉控制冗余性两大特征.现有骨骼肌模型难以同时考虑肌肉的解剖结构、三维几何与肌力产生的生物化学机制.已有大多数肌骨模型采用静态优化假设消除肌肉冗余性,忽略了肌肉与肌腱内力平衡及兴奋收缩耦联机制.此外,目前仍缺乏实现肌骨模型个性化的无创在体测试手段.未来,人体肌骨多体动力学研究将会向更精确、智能、个性化的方向发展,成为动力学与生物力学交叉的热点研究领域.

关键词：肌骨系统多柔体动力学骨骼肌逆向动力学运动生物力学

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基于自适应视线法的无人机三维航迹跟踪方法

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航空学报 2022年第9期43卷 643-652页

作者：李辉龙腾孙景亮徐广通北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 清华大学精密仪器系北京100084

针对无人机(UAV)三维航迹跟踪过程中由于参考航迹切换导致的跟踪误差大、收敛速度慢等问题,提出了基于自适应视线法(ALOS)的航迹跟踪控制方法。设计自适应接纳圆策略,根据航迹段夹角自适应调节航迹点接纳圆半径,提高参考航迹切换时无人... 详细信息

针对无人机(UAV)三维航迹跟踪过程中由于参考航迹切换导致的跟踪误差大、收敛速度慢等问题,提出了基于自适应视线法(ALOS)的航迹跟踪控制方法。设计自适应接纳圆策略,根据航迹段夹角自适应调节航迹点接纳圆半径,提高参考航迹切换时无人机跟踪精度。设计水平与高度跟踪误差反馈的前视距离自适应调整策略,根据跟踪误差变化实时调整跟踪目标方向,引导无人机快速稳定趋近参考航迹。基于视线法引入自适应接纳圆和前视距离策略,提出自适应视线法。通过定制基于自适应视线法的状态反馈跟踪控制律,实现对参考航迹稳定跟踪。仿真结果表明:提出的自适应视线法相比基于固定接纳圆和固定前视距离的经典视线法能够有效减小跟踪误差,提高收敛速度;相比于非线性导引法,自适应视线法在跟踪精度和收敛速度上更具有优势。

关键词：无人机(UAV) 三维航迹跟踪视线法(LOS) 自适应接纳圆策略自适应前视距离策略

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非死锁合同网协议驱动的多机分布式时序任务分配

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宇航学报 2022年第5期43卷 675-684页

作者：曹严龙腾孙景亮徐广通北京理工大学宇航学院北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081 清华大学精密仪器系北京100084

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,... 详细信息

针对多无人机协同任务分配的时序约束问题,提出了基于非死锁合同网协议(DF-CNP)的分布式时序任务分配方法,从理论上避免任务死锁,提升分配结果最优性。定义了局部信息条件下时序任务死锁判据,通过检测时序任务图环路状态与顶点可达性,判定分配方案的全局死锁状态,保证分配结果的可行性。定制了最近邻-深度优先混合搜索算法,在合同网排序过程中优先选择最近邻任务,并结合死锁判据递归回溯,在分布式架构下并行生成满足死锁约束的任务排序方案,提升分配结果的最优性。仿真对比结果表明:相比于非死锁遗传算法(TB-GA),DF-CNP在求解效率方面具有显著优势;与耦合约束一致性束算法(CBBA-TCC)相比,DF-CNP结果最优性明显提升。

关键词：无人机分布式任务分配时序任务死锁合同网协议

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