检索结果-内蒙古大学图书馆

力学进展 2021年第2期51卷 189-256页

作者：陈毅张泉张亚飞夏百战刘晓宁周萧明陈常青胡更开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 清华大学工程力学系和微纳米力学中心北京100084 湖南大学机械与运载工程学院汽车车身先进设计制造国家重点实验室长沙410082

拓扑绝缘体起源于量子波动系统,因其单向传输、能量无耗散等新奇物理性质,近年逐渐被拓展到电磁波、声波、弹性波等经典波动领域,为经典波的调控提供了新思路.本文将系统介绍拓扑绝缘体理论及其在弹性波领域的相关研究进展.首先以一维... 详细信息

拓扑绝缘体起源于量子波动系统,因其单向传输、能量无耗散等新奇物理性质,近年逐渐被拓展到电磁波、声波、弹性波等经典波动领域,为经典波的调控提供了新思路.本文将系统介绍拓扑绝缘体理论及其在弹性波领域的相关研究进展.首先以一维、二维离散点阵系统为例,阐释拓扑物理研究中的基本数学、物理概念,如狄拉克锥、能带翻转、贝里曲率、拓扑数等.随后,依次讨论弹性系统谷霍尔绝缘体、陈绝缘体、自旋霍尔绝缘体的设计思想及目前研究进展,并讨论了近年来逐渐受关注的高阶拓扑现象.最后,讨论了静力学中拓扑孤立子、拓扑零能模式现象.

关键词：拓扑绝缘体弹性波单向传输静力学拓扑高阶拓扑

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神经网络用于飞艇蒙皮材料本构关系的研究

神经网络用于飞艇蒙皮材料本构关系的研究

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中国力学大会-2021+1

作者：高敏畯金泽华李文光刘莉孟军辉北京理工大学宇航学院教育部飞行器动力学与控制重点实验室

介绍/亮点Introduction/Highlight针对平流层飞艇蒙皮作为一种平纹编织复合材料存在复杂非线性力学特性、本构关系影响因素众多、分析困难的问题,分析了深度神经网络算法处理复杂非线性问题的优势和用于研究飞艇蒙皮材料本构关系的可能... 详细信息

介绍/亮点Introduction/Highlight针对平流层飞艇蒙皮作为一种平纹编织复合材料存在复杂非线性力学特性、本构关系影响因素众多、分析困难的问题,分析了深度神经网络算法处理复杂非线性问题的优势和用于研究飞艇蒙皮材料本构关系的可能性。首先根据飞艇蒙皮材料实际受力接近于双轴拉伸形式,开展不同应力比条件下的蒙皮试样双轴拉伸试验;构建了一种具有时间记忆能力的长短期记忆(LSTM)网络模型,代入试验数据并进行蒙皮材料本构关系分析;对比网络模型训练结果和试验结果,分析网络模型误差和准确性,从隐含层数目和记忆体个数等方面对网络模型进行优化。结果表明,优化后的LSTM深度神经网络模型,能更准确地描述蒙皮材料的本构关系。本文所提出的深度神经网络本构关系研究方法能进一步提升对平流层飞艇蒙皮材料力学特性的认识,并为利用深度神经网络算法指导飞艇蒙皮的结构设计奠定一定基础。

关键词：平流层飞艇本构关系飞艇蒙皮材料本构神经网络

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星座碰撞规避的迭代学习构型保持方法

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导航定位与授时 2022年第6期9卷 48-57页

作者：陶昊宸龙嘉腾朱圣英聂涛北京理工大学宇航学院深空自主导航与控制工信部重点实验室飞行器动力学与控制教育部重点实验室

针对低轨卫星星座运行中地球引力摄动的周期特性，基于迭代学习控制（ILC）方法，提出了星座碰撞规避的迭代学习构型保持方法。该方法由反馈控制和ILC两部分构成，分别抑制卫星运行过程中的非周期摄动和周期摄动对构型保持精度的影响，... 详细信息

针对低轨卫星星座运行中地球引力摄动的周期特性，基于迭代学习控制（ILC）方法，提出了星座碰撞规避的迭代学习构型保持方法。该方法由反馈控制和ILC两部分构成，分别抑制卫星运行过程中的非周期摄动和周期摄动对构型保持精度的影响，进而在地球非球形引力摄动未知条件下，通过相对构型的精确保持实现对星座卫星碰撞的有效规避。仿真结果表明，在地球J2摄动影响下，与传统反馈控制相比，ILC方法以更小的控制输入实现了轨道保持精度的显著提升，进而在星座卫星轨道高度相近的情形下显著降低了碰撞风险，且控制器可在保证收敛性能的前提下，实现启动时间的灵活选择。

关键词：碰撞规避迭代学习控制星座构型保持轨道保持

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火星动力下降自主导航与制导技术研究进展

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宇航学报 2020年第1期41卷 1-9页

作者：崔平远秦同朱圣英北京理工大学宇航学院北京100081 深空自主导航与控制工信部重点实验室北京100081 飞行器动力学与控制教育部重点实验室北京100081

基于火星定点软着陆探测任务的需求,阐述了火星着陆动力下降导航与制导技术的必要性。首先分析了火星着陆动力下降段导航与制导问题,并总结了动力下降段导航与制导面临的挑战与难点,然后综述了动力下降段导航与制导技术的研究现状。最... 详细信息

基于火星定点软着陆探测任务的需求,阐述了火星着陆动力下降导航与制导技术的必要性。首先分析了火星着陆动力下降段导航与制导问题,并总结了动力下降段导航与制导面临的挑战与难点,然后综述了动力下降段导航与制导技术的研究现状。最后针对未来复杂地形区精确着陆,提出了实现火星动力下降段高精度自主导航与制导需要解决的关键问题。

关键词：火星着陆动力下降自主导航与制导

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多刚体系统分离策略及释放动力学研究

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力学学报 2020年第2期52卷 503-513页

作者：罗操群孙加亮文浩胡海岩金栋平南京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室南京210016 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

紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率,简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放... 详细信息

紧密连接的多刚体系统可在脱离运载航天器后在轨自主分离,无需多次利用航天器发射装置或在航天器中安装多个发射装置进行分离释放,从而有效提高运载航天器空间利用率,简化分离释放操作和降低碰撞风险.本文针对多刚体系统的在轨分离释放问题,研究在轨分离策略及释放过程动力学.首先,考虑刚体相对运动及姿态变化,基于虚功原理及自然坐标方法建立单个刚体的动力学模型.考虑多刚体系统在轨分离释放阶段的轨道运动和连接约束变化,计入分离时刚体间的相互作用,利用拉格朗日乘子法获得含连接约束的非线性动力学模型.考虑到实际工程应用,在多刚体系统分离释放阶段,通过安装在刚体间每个接触表面4个角上的弹射装置实现自主分离.其次,为保证分离过程中刚体之间无碰撞发生,规划了多刚体系统的分离时序,并基于不同弹射方向及分离顺序设计了两种分离释放方案.最后,通过算例研究分析了在轨分离释放过程中刚体的非线性动力学行为,验证了分离释放方案的有效性.

关键词：多刚体系统分离释放弹射约束碰撞

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含精细寰枢关节的颈椎肌骨系统动力学个性化建模

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医用生物力学 2024年第S1期39卷 337-337页

作者：孙成彦刘杉杉士炟于璐陶君妍许南方郭建峤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 北京大学第三医院骨科及脊柱疾病研究北京市重点实验室骨与关节精准医学教育部工程研究中心北京100191

目的全麻后颅骨牵引是难复性寰枢椎脱位的诊疗决策核心,但其治疗效果仍依靠医生经验推测。肌骨动力学模型能够对寰枢关节运动功能进行量化分析,为实现难复性AAD的精准化诊疗决策提供理论依据。方法招募1名健康受试者,其颈椎骨性结构简... 详细信息

目的全麻后颅骨牵引是难复性寰枢椎脱位的诊疗决策核心,但其治疗效果仍依靠医生经验推测。肌骨动力学模型能够对寰枢关节运动功能进行量化分析,为实现难复性AAD的精准化诊疗决策提供理论依据。方法招募1名健康受试者,其颈椎骨性结构简化为刚体,几何由高精度CT图像重建得到。骨骼肌通过包含Hill本构的非线性ALE索单元进行建模,肌肉附着点基于个性化椎体几何与Vasavada标准人颈椎模型配准得到,基于MCU测定的颈椎等长力矩并调整肌肉最大主动肌力。寰枢关节抽象成简单几何与关节表面网格间的接触,关节间韧带采用大变形非线性索单元建模。基于双平面荧光透视,获取颈椎各关节的转角分配,将其作为运动协同约束。基于红外动作捕捉驱动逆动力学分析,获得关节力矩与肌肉发力模式信息。获得的肌肉发力模式作为正向动力学分析输入,得到寰枢椎关节时变接触力。结果基于上述方法,构建了一名健康受试者的寰枢椎肌骨系统动力学模型,可求得寰枢关节接触力、韧带内力等生物力学量,求得的浅表肌肉发力模式与实测EMG具有一致性。结论本文构建的寰枢椎肌骨系统动力学实验与分析方法,为明晰寰枢椎运动与稳定的生物动力学机制,预测难复性AAD不同手术松解技术的复位效果提供了定量分析工具。

关键词：寰枢关节健康受试者寰枢椎颅骨牵引医生经验难复性骨性结构双平面

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多路径约束下的高超声速滑翔飞行器再入制导

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导弹与航天运载技术 2020年第3期 61-67页

作者：王子瑶唐胜景郭杰王肖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

高超声速滑翔飞行器在再入过程中除了需要满足热流、过载、动压过程约束外,还需要满足航路点以及禁飞区的路径约束。路径约束可以是发射前装订的,也可以是实际飞行中由导航卫星、预警雷达等在线探明的敌方防御区。针对再入过程中存在在... 详细信息

高超声速滑翔飞行器在再入过程中除了需要满足热流、过载、动压过程约束外,还需要满足航路点以及禁飞区的路径约束。路径约束可以是发射前装订的,也可以是实际飞行中由导航卫星、预警雷达等在线探明的敌方防御区。针对再入过程中存在在线探明禁飞区的再入制导问题,设计了解析倾侧角剖面以满足再入轨迹航程约束,引入预测校正算法修正倾侧角剖面,并基于人工势场法设计了侧向制导方法以满足在线探测到突发威胁而形成的多路径约束。仿真结果验证了该算法能够有效解决存在突发威胁的多路径约束再入问题。

关键词：高超声速滑翔飞行器多路径约束再入制导人工势场法

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适用于城市作战的柔性充气式侦察系统设计

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无人系统技术 2021年第3期4卷 47-53页

作者：李沫宁肖致行李文光孟军辉刘莉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

城市战场建筑林立、明暗分明,且作战要避免对基础设施和平民造成伤害,对建筑内部的隐藏目标进行快速打击、定点摘除。需发展能克服室内空间及地下空间侦察通信难点、可深入建筑与废墟内部进行侦察的小型无人侦察系统。利用有线实现信息... 详细信息

城市战场建筑林立、明暗分明,且作战要避免对基础设施和平民造成伤害,对建筑内部的隐藏目标进行快速打击、定点摘除。需发展能克服室内空间及地下空间侦察通信难点、可深入建筑与废墟内部进行侦察的小型无人侦察系统。利用有线实现信息传输,设计仿植物生长尖端外翻柔性充气式侦察系统。首先阐述了柔性充气式侦察平台的设计方案及气囊转向装置的原理;然后建立气囊的有限元模型,利用控制体积法进行气囊充气生长过程中的动力学性能仿真,分析了所设计柔性充气式无人系统完成自生长、避障、穿越缝隙等设计目标的可行性,研究了各气室的充气速率对行进过程中速度、囊体表面所受压力的影响;最后做实物实验进行直行、转向测试,验证了该柔性充气侦察系统的实际工作性能。研究可为后续自生长气囊设计提供支撑,并为城市战场的侦察提供新思路。

关键词：城市作战仿生设计柔性气囊控制体积法充气展开

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基于神经网络的防空武器目标智能分配方法

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空天防御 2021年第1期4卷 1-7页

作者：龙腾刘震宇史人赫王生印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

为满足现代防空作战高动态环境对武器目标实时智能分配的迫切需求,提出了一种基于神经网络的防空武器目标智能分配方法。首先综合考虑武器数量及拦截能力等要素,以毁伤效能最大为优化目标,建立武器目标分配问题优化模型;在此基础上,构... 详细信息

为满足现代防空作战高动态环境对武器目标实时智能分配的迫切需求,提出了一种基于神经网络的防空武器目标智能分配方法。首先综合考虑武器数量及拦截能力等要素,以毁伤效能最大为优化目标,建立武器目标分配问题优化模型;在此基础上,构建基于神经网络的武器目标智能分配框架,基于分配方案数据集训练武器分配决策神经网络,并通过神经网络预测实现当前武器资源对威胁目标的准确高效分配。仿真结果表明,相比于传统基于离散差分进化的规划求解方法,基于神经网络的防空武器目标智能分配方法能够获取毁伤效能更优的武器目标分配方案,且计算成本降低了99.9%以上,从而验证了所提方法的有效性和实用性。

关键词：防空作战武器目标分配毁伤效能任务规划神经网络

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基于干扰补偿的跨速域变后掠翼飞行器跟踪控制

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无人系统技术 2022年第4期5卷 14-22页

作者：李俊志龙腾刘大卫孙景亮徐广通周桢林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 中国兵器科学研究院北京100089 清华大学精密仪器系北京100084

面向变后掠翼飞行器在跨速域、变体过程中飞行稳定和准确跟踪需求,提出一种基于干扰补偿的跨速域变后掠翼飞行器跟踪控制方法。考虑到变体过程对飞行器气动、结构参数的影响,将变体附加力、力矩和系统不确定性视为系统未知干扰,建立变... 详细信息

面向变后掠翼飞行器在跨速域、变体过程中飞行稳定和准确跟踪需求,提出一种基于干扰补偿的跨速域变后掠翼飞行器跟踪控制方法。考虑到变体过程对飞行器气动、结构参数的影响,将变体附加力、力矩和系统不确定性视为系统未知干扰,建立变后掠翼飞行器多体动力学模型。设计非线性干扰观测器,实现对未知干扰的准确估计。定制二阶指令滤波辅助系统补偿状态约束、输入饱和影响,设计了基于干扰观测补偿的指令滤波跟踪控制器,并基于Lyapunov稳定性定理分析了所设计控制器的稳定性。通过仿真实验结果可知,所提控制算法可以保证跨速域变后掠翼飞行器对参考高度信号的准确跟踪,高度信号的稳态跟踪误差不大于0.1 m,随机参数扰动下的蒙特卡洛仿真跟踪误差不大于0.5 m,验证了所提方法的有效性和鲁棒性。所提方法在跨速域变体飞行器控制领域具有一定的工程实用性和应用前景。

关键词：变后掠翼飞行器跨速域飞行 Backstepping控制干扰观测指令滤波饱和补偿

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