升力体外形布局参数对横侧向耦合稳定性的影响分析

针对高速飞行器存在横侧向耦合易失控问题,建立了基于部件组合思想的CST几何外形参数化建模方法,以升力体外形为例,采用拉丁超立方试验设计方法和高速气动特性快速分析方法,分析了升力体主要布局参数对横侧向耦合稳定性参数开环动态偏离稳定判据（C_nβ,dyn）和闭环横向控制偏离判据（LCDP）的影响规律.升力体外形主导布局参数对横向操纵滚转反逆参数LCDP是二次非线性影响,横侧向稳定性的主导布局参数随着攻角变化有明显变化.文章为耦合稳定性影响规律研究建立了有效的分析方法,研究结论可为高超声速升力体式飞行器总体抗失控设计提供规律建议.      

偏翼标模小滚转力矩测量与气浮轴承动态特性研究

基于气浮轴承的自由滚转实验技术是测量再入飞行器小不对称滚转气动力的重要方法.文章研究中对偏翼标模进行了小滚转力矩测量,并针对实验系统的特点,对气浮轴承进行了无风实验标定和真空实验标定,给出了其动态特性结果.进一步分析了气浮轴承动态特性、原始数据采集测量误差和参数辨识误差对实验结果的影响,并给出了综合误差分析结果,说明了主要误差来源.结果显示:滚转力矩系数和滚转阻尼导数测量综合误差分别约为10-7和10-4量级,实验中可根据实际情况进行误差处理.研究结果对气浮轴承自由滚转实验精度提高、方案设计和设备研制等具有重要的实际意义.      

基于二阶滑模控制的导弹姿态控制系统设计

为了消除经典滑模变结构控制在导弹控制系统中产生的抖振现象,提出了一种新型的基于二阶滑模变结构控制的导弹姿态控制系统设计方法.为便于导弹姿态控制系统的设计,将复杂导弹姿态运动方程分解成三个简单的子系统,即俯仰通道子系统、偏航通道子系统和滚转通道子系统,同时将三个通道间的耦合项等效为外界干扰.当三通道间的耦合项有界时,分别给出了三个子系统的控制器.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性,并且有效消除了系统抖振现象.     

高速飞行器失控成因及操稳判据发展综述

首先介绍了高速飞行器设计所面临的静稳定裕度、航向操纵性、三通道耦合、安全边界等问题,进一步梳理了高速飞行器的失控成因,包括飞行环境、飞行姿态、控制耦合、惯性耦合、动力学耦合等因素,在此基础上,回顾了一系列适用于飞行器设计的典型抗失控判据,如横航向稳定性参数、动态航向稳定性参数、横/航向操纵偏离参数、Weissman组合判据、横向稳定性特征参数等.这些参数或判据不仅可以在设计初期预测气动布局的好坏及其对操稳特性的影响,帮助工程师改进气动布局以使飞行器获得最佳的性能,还可用来预测飞行器在当前气动布局下所需要的控制资源以帮助飞行器合理应对耦合的影响,最后在设计完成后还可用这些判据分析飞行器飞行过程中的稳定性以及控制策略的合理性.      

光学炮塔气动载荷的非稳态特性

采用耦合J-B模型的IDDES模型与双时间步LU-SGS方法开展炮塔非稳态气动载荷的数值仿真研究。炮塔流动会发生分离,天顶位置的分离角大于90°;当流动绕过炮塔时,形成马蹄涡、脱落涡街等非稳态流场结构,导致气动载荷也具有非稳态特性;炮塔顶点的脉动静压功率谱在1.6~40.0 kHz进入各向同性均匀湍流的惯性子区,基本满足Kolmogrov的-5/3定律;气动力以阻力为主,横向力的脉动幅值大,气动力矩则以俯仰力矩为主,滚转力矩的脉动幅值大,偏航力矩可以忽略不计;气动力和力矩的功率谱主要集中在1 kHz以下,存在多个尖峰频率,主频约为230 Hz (斯特劳哈尔数为0.15)。在ATP系统设计之初,需要考虑光学炮塔所受气动载荷的非稳态特性,并规避尖峰频率尤其是主频的谐振破坏问题。     

旋转飞行器动稳定导数获取原理

旋转飞行器具有独特的周期性非定常气动现象，其动态特性更加复杂，气流与旋转高度非定常关联，俯仰阻尼导数和Magnus力矩导数同等重要.文章从飞行器气动力建模的理论基础出发，考虑飞行器自转角速度非零的事实，将其作为基态影响参数，重新构建了旋转飞行器气动力数学表达式，并借鉴成熟的常规动导数强迫振动法，采用Fourier级数表征旋转影响，沿用旋转飞行器周期气动等效概念，建立了基于基态旋转流场的周期气动等效平均俯仰动稳定导数、纵向洗流时差导数和滚转动稳定导数获取的原理表达式，并设计了相应的运动模式，可供数值计算和风洞实验使用.      

三倾转旋翼无人机直升机模式建模与控制研究

针对一种新型三旋翼构型的倾转旋翼无人机的直升机模式控制问题进行研究,采用牛顿欧拉法对这种新型三旋翼构型的倾转旋翼无人机直升机模式进行了详细的动力学建模分析,建立了该无人机悬停模式6自由度非线性模型;在对该模型进行线性化的基础上,设计了这种三倾转旋翼无人机直升机模式下的高度、俯仰通道、滚转通道以及偏航通道的PID控制器,并在Matlab/Simlink环境下建立其仿真模型,对所设计的控制算法进行验证;实验结果表明,所设计的控制器能够满足系统的控制性能要求。     

高速面对称飞行器总体抗失控设计方法

高速面对称飞行器大空域、宽速域和大攻角变化范围的飞行特点,导致失稳模式多、稳定性差、通道耦合严重、姿控难度大等系列问题,为飞行器的总体设计带来了很大挑战.文章针对高速面对称飞行器抗失控设计难题,基于耦合稳定性与可控特性理论研究,综合考虑总体多专业设计约束,发展了飞行器总体抗失控设计方法.通过该方法,可以获得多专业参数对总体性能与稳定特性的影响规律,进而对飞行器的总体性能、稳定性与可控性进行综合优化设计.      

高升阻比模型天平校准安装角误差控制要求

文章针对高升阻比类模型气动力测量的要求,对天平校准安装角误差影响进行了初步分析,天平的单元校准中,主要有两个安装角对天平校准结果产生影响,这两个安装角分别为攻角和滚转角,研究结果表明:天平的不同分量和不同校准系数对安装角误差的要求是不尽相同的,力分量以及滚转力矩校准,安装角误差可以允许在度水平上;俯仰力矩和偏航力矩校准...     

合成冷/热射流控制超声速边界层流动稳定性

为了探究超声速边界层流动稳定性及其转捩控制机理,提出基于合成冷/热射流的边界层速度-温度耦合控制方法,并通过数值模拟研究了Ma=4.5超声速平板边界层不稳定波的传播,采用线性稳定性理论中的时间模式分析了壁面吹吸、射流温度、扰动频率、扰动振幅等对不稳定波控制效果的影响.结果表明:无射流控制时,边界层内同时存在不稳定的第一模态扰动波和第二模态扰动波,且二维波形式的第二模态占主导地位;壁面吹吸作用下,仅出现更加不稳定的第二模态,第一模态被抑制;速度-温度耦合控制下,射流温度对扰动模态的不稳定区域大小及扰动增长率影响显著,射流温度与来流温度不同时,温度的脉动使得流动转捩为湍流的速度加快,边界层速度型更加饱满,抗干扰能力增强,流动稳定性提高;高频的吹吸扰动对流场的控制效果优于低频扰动,扰动频率超过400 Hz时,第二模态扰动波时间增长率降低,扰动分量对边界层速度剖面和温度剖面的修正加快,第二模态更加稳定;扰动振幅减小为主流速度的1%时,仅出现时间增长率较小的第二模态,控制效果较好,进一步减小时,第一模态重新出现,并且波数范围与第二模态先重合后分离,对应的时间增长率先增加后减小.研究结果为边界层转捩控制技术提供了新的思路.     

化学自催化混沌反应模型中的耦合作用与混沌同步

选用混沌自催化反应作为子系统 ,构造了耦合自催化反应系统 ,研究了耦合变量、耦合系数对混沌动力学行为的影响 ,给出了不同耦合系数下系统的动力学特征 ,探讨了耦合作用机制 .结果表明 ,耦合作用能明显地改变子系统的动力学行为 ,强化系统间的相关性 .耦合后的混沌运动受到调整与抑制 ,耦合强度加大时 ,呈现出混沌运动轨线的周期化 ,耦合系数大于临界值 ,两子系统实现了完全的同步 .不同变量的耦合时 ,影响最大的是第二种变量 .对于三种物质均有耦合时 ,更容易出现混沌的抑制、运动状态的锁相与周期化和混沌的完全同步 .     

A semi-analytic method for computing the long-time order parameter dynamics in mean-field coupled overdamped oscillators with colored noises

The order parameter dynamics of a mean-field model is frequently investigated in macroscopic cumulant dynamics, from which a bifurcation can be predicted qualitatively. In this Letter, for quantitatively investigating the long-time order parameter dynamics, a semi-analytic method is proposed based on approximate nonlinear Fokker-Planck equations. Applying the new method to the mean-field model of periodically driven overdamped bistable oscillators with colored noise, we exhibit the bifurcation behavior and the nonlinear stochastic resonance of the order parameter by tuning noise intensity or coupling coefficient, and the accuracy of the new method are verified by direct simulation. Our observations disclose some new properties about the order parameter dynamics of the mean-field model. For example, the periodic signal shifts the critical coupling coefficient to a larger value, while the nonzero correlation time of the colored noise shifts it to a lower value. Our observation also discloses that there is no quantitatively corresponding relation between the resonant peak and the critical bifurcation parameter of the Gaussian moment system.     

空间关联白噪声影响下小世界神经元网络系统的同步动力学

以电耦合的Terman-Wang小世界神经元网络系统为研究对象, 研究了空间关联白噪声影响下神经元网络系统的同步动力学. 首先将动力学平均场近似理论扩展到受空间关联白噪声影响下的小世界网络系统中, 将描述网络系统动力学演化的2N维随机微分方程简化为11个确定性的矩微分方程. 其次, 基于动力学平均场近似理论所推导的矩方程, 讨论了空间关联噪声、网络结构参数对神经元网络系统同步动力学的关键影响, 发现较大的噪声空间关联系数、耦合强度及节点平均度均对神经元网络系统同步放电具有积极作用. 进一步地, 利用计算机仿真数值模拟原神经元网络系统的同步动力学, 并与基于动力学平均场近似理论所得到的结果进行比较, 发现二者具有较好的一致性.     

Coupled multiwave interactions in aperiodically poled nonlinear optical crystals

A new type of coupled nonlinear optical interactions that can be implemented in crystals with an aperiodic modulation of the nonlinear susceptibility is studied. The quasi-phase matching condition is satisfied simultaneously for several conventional three-frequency processes involved in the interaction due to the aperiodic variation of the nonlinearity in space. A simple method for designing aperiodically poled nonlinear optical crystals is proposed and analyzed. The method is based on the superposition of nonlinearity modulations produced by several periodic functions simultaneously so that each of these functions individually corresponds to its own quasi-phase-matched nonlinear process. The dynamics of energy exchange during interaction of five waves with different frequencies that involves three coupled three-frequency parametric interaction processes is investigated thoroughly. The ratio between the effective nonlinear wave coupling coefficients and the amplitudes of pump waves is determined for the case in which the initial stage of the interaction is characterized by the parametric instability. It is demonstrated that the secondary simplification of the coupled differential equations with spatially modulated nonlinear coefficients, which leads to the system of equations with constant nonlinear coefficients, correctly describes the dynamics of interaction of the waves at distances of the order of 50 characteristic nonlinear lengths.     

Entanglement Properties in the System of Three Atoms Trapped in Three Distant Cavities Connected by Two Optical Fibers

This paper discusses the entanglement dynamics of a coupled cavity quantum electrodynamics (CQED) setup, which comprises three two-level atoms resonantly interacting with three cavities that are coupled by two optical fibers. The influences of atom-cavity coupling constant on the entanglement between atoms and that between cavities are discussed. The results obtained from the numerical method show that the entanglement between non-adjacent atoms or that between adjacent cavities has a nonlinear relation with increasing of the atom-cavity coupling coefficient. On the other hand, the entanglement between non-adjacent cavities is strengthened and the entanglement between adjacent atoms is weakened with increasing of atom-cavity coupling constant.     

基于符号向量动力学的耦合映像格子参数估计

本文,将符号动力学推广到耦合映像格子中,以Logistic映射下耦合映像格子为研究对象,研究控制参数对符号向量序列动力学特性的影响.通过研究耦合映像格子逆函数,给出耦合映像格子的遍历条件.进一步,将给出系统初始向量,禁止字以及控制参数的符号向量序列描述方法,并最终给出基于符号向量动力学的耦合映像格子控制参数估计方法.实验结果表明,根据本文算法可以有效建立符号序列和耦合映像格子控制参数之间的对应关系,能够更好地刻画了实际模型的物理过程. 关键词： 符号向量动力学 耦合映像格子 参数估计 遍历性     

双向耦合混沌系统的反同步性研究

针对两个双线性耦合的统一混沌系统,通过运用自适应方法实现它们的完全反同步.自适应控制器和耦合系数均由Lyapunov稳定性理论和最小值定理估计出来,这种方法并不需具体求出耦合系数范围,也无需事先知道耦合混沌系统的最大值,就能实现反同步.将这种方法应用到Chen-Chen混沌系统的双向耦合情况,数值仿真表明该方法的有效性和实用性. 关键词： 统一混沌系统 双线性耦合 自适应反同步     

三能级原子与耦合腔相互作用系统中的纠缠特性

采用Negativity熵来度量两个子系统间的纠缠,利用数值计算方法研究了简并Λ型三能级原子和简并V型三能级原子与耦合腔共振相互作用系统中原子之间、腔场之间和原子与腔场间的纠缠特性.给出了系统初始激发数为1时系统态矢的演化公式;讨论了腔场间的耦合系数变化对纠缠特性的影响.研究结果表明:随腔场间的耦合系数增大,原子间的纠缠增强,腔场间的纠缠减弱.     

Entanglement of two Jaynes-Cummings atoms in single-excitation space

We study the entanglement dynamics of two atoms coupled to their own Jaynes-Cummings cavities in single-excitation space.Here,we use concurrence to measure atomic entanglement,and consider the Bell-like states to be initial states.Our analysis suggests that collapse and revival take place in entanglement dynamics.The physical mechanism behind entanglement dynamics is periodic information and energy exchange between atoms and light fields.For the initial Bell-like states,evolutionary periodicity of the atomic entanglement can only be found if the ratio of the two atom-cavity coupling strengths is a rational number.Also,whether there is a time translation between two kinds of initial Bel-like state depends on odd versus even numbers of the coupling strength ratio.