捷联惯导系统(SINS)敏感器斜向配置技术

以四个敏感器的冗余系统为例，对采用冗余敏感器的惯导系统的可靠性进行了分析，对四个敏感器构成的捷联惯导系统的可靠性进行了仿真实验，验证了冗余敏感器可以提高系统可靠性结论的正确性。中给出非正交敏感器测量值向惯导系统正交坐标系转化的方法和转换矩阵。最后对冗余敏感器的配置方式进行了分析。通过仿真实验，得到敏感器最佳配置的条件。     

马尔可夫链在冗余系统可靠度求解中的应用

求解了单支光纤陀螺失效率取不同值时系统可靠度随时间的变化曲线,并分析了冗余系统可靠度曲线的意义,为光纤陀螺惯性测量冗余系统的可靠性研究提供了重要的信息,并为冗余系统的费效比计算提供了可信的依据。对组成系统的器件进行冗余是提高系统可靠性的一种常用方法,定量研究复杂冗余系统的冗余关系和求解系统的可靠度是极其困难的,马尔可夫模型是一种有效的方法。分析和确定了一个复杂的光纤陀螺惯性测量冗余系统的冗余关系,介绍了马尔可夫模型的基本原理,讨论了冗余系统应用马尔可夫模型的条件,应用马尔可夫模型建立了冗余系统的状态转移图和状态转移矩阵,最后给出了冗余系统可靠度的解析表达式,定量求解了冗余系统的可靠度。     

基于故障树的多光纤陀螺冗余系统可靠性分析

多光纤陀螺冗余系统的可靠性分析是惯性测量系统健康状态管理中的一个关键问题.针对传统可靠性分析方法没有考虑共因失效以及在考虑共因失效后难以得到可靠度解析解的问题,提出通过一种多 Beta 因子模型描述多光纤陀螺冗余系统中的共因失效现象,并采用故障树分析方法定量评估常用多光纤陀螺冗余系统的可靠性.算例分析表明,不考虑共因失效或采用简化的共因失效模型会得到相对乐观的可靠性分析结果,从而增加系统失效的风险,因此需要采用多 Beta 因子模型.采用多 Beta因子模型后,通过故障树定量分析方法得到了典型系统可靠度的解析解,结果令人满意.     

冗余技术在惯性组合导航系统中的应用研究

冗余技术是改善系统可靠性的一项重要技术.本文以提高惯性组合导航系统的可靠性为出发点,提出了应用于该系统中的一种设计方法--冗余技术.     

捷联式惯性部件冗余设计

一本文以航天领域中卫星上惯性敏感部件的应用为背景，对捷联式陀螺和加速度计的冗余设计进行了分析和研究，得出在待测三维姿态量的平均方差最小意义上的陀螺和加速度计的几何最优安装结构；并对这几种配置方案的非故障模式和故障模式（包含临界故障模式）所能达到的精度指标进行了分析和推导，并同常规的非冗余正交安装方案进行了对比；此外，对这几种配置方案在温备份和热备份工作状态下的可靠性指标的计算公式进行了推导，并给出了相应的应用条件。     

捷联式惯性导航系统惯性元件的设置与可靠性

本文对惯性元件的最佳冗余设置及其在飞行器上的布局与可靠性之间的关系进行了研究，建立了相应的可靠性数学模型，探讨了３／６（Ｇ）冗余惯性元件出现第三个故障时故障的检测与识别的方法。所得结果可供惯性导航系统可靠性分析及工程上应用。     

一种容错计算机体系结构在惯性系统中的应用

容错技术已成为提高计算机系统可靠性的必要手段.通过对冗余模式及级别进行选择,本文提出了一种面向任务的双机并联体系结构,运用双机数据比较实现容错.文中给出了此系统的功能、结构及原理,并给出了部分实现方案.     

一种高可靠捷联惯性测量单元布局

冗余传感器惯性测量单元通过传感器余度配置能够有效提高惯导系统的可靠性,同时对运动的重复测量为降低传感器测量误差和提高导航性能提供了必要条件。一种新型9传感器惯性测量单元,在实现9传感器最佳导航性能布局的同时,保障了每个方向的平动或者转动均可同时由5个传感器进行测量,使其可靠性等同于6套并行工作的单轴独立惯导系统。利用GLT(Generalized LikelihoodTest)方法和Monte Carlo模拟完成了该惯性测量单元故障检测、隔离性能研究。分析结果表明,该惯性测量单元的平均无故障时间为正十二面体6传感器惯性测量单元的1.4倍,为三轴正交配置惯性测量单元的3.8倍,传感器测量随机误差造成的影响分别降低13%和40%。因此,该布局特别适合于对长使用寿命、高安全性、高可用性有严格要求的应用领域。     

基于陀螺仪输出误差观测的冗余INS标定方法

冗余惯导系统陀螺仪由于确定性误差及随机误差的干扰,影响系统精度,且冗余惯导系统陀螺仪的标定过程中存在部分误差不可观测的问题。针对冗余惯导系统,设计了一种基于陀螺仪输出误差观测的标定方法。采用改进的经验模态分解算法对陀螺仪信号进行降噪处理,降低随机误差的干扰。改进冗余配置下的量测方程,以冗余陀螺仪输出误差为观测量,对陀螺仪的常值误差、标度因数及安装误差进行标定。基于四面体配置的MEMS静基座导航试验结果表明,所提出的方法与传统的零空间扩增标定方法相比,系统1 min时定位精度由70.32 m提升至24.27 m,航向角误差由22.49′提升至6.39′,验证了所提出的标定方法的有效性。     

非对称冗余惯导的在线标定与容错估计反馈策略

为保证惯性导航信息的可靠性，在体积与成本受限的情况下设计了一种非对称冗余惯性导航系统，包括FOG-INS和MEMS-INS两套惯导。无故障时FOG-INS输出导航信息并利用序贯变分贝叶斯卡尔曼滤波在线标定MEMS惯性器件误差，估计结果的指数加权收敛度被映射到统一闭区间内实现标准化评价。诊断出FOG-INS故障后，估计反馈策略将基于标准化评价结果补偿MEMS惯性器件误差，校正MEMS-INS并输出导航信息。仿真实验结果显示，经过0.8 s的检测延时，故障后基于变分贝叶斯卡尔曼滤波的MEMS惯导y轴陀螺漂移、z轴陀螺漂移的估计相比于标准Kalman滤波分别提升了80.80%和67.76%，发生故障60 s后完成误差校正的MEMS-INS水平位置误差相比于不校正时减小了33.59%，有效保证了惯性导航信息的可靠性。     

腐蚀管道的可靠度分析方法研究

对腐蚀管道的模糊可靠度计算方法进行了深入研究，提出了确定性可靠度和模糊可靠度两个基本概念；提出了基于断裂失效判据、基于FAD失效评估图和基于剩余强度3种方法计算模糊可靠度的方法；提出了3种新的方法计算确定性可靠度，即改进的JC法、GA—JC法和改进的Monte-Carlo法．以胜利油田某试验区已加入缓蚀剂的注水管道为例，采用本文建立的计算模糊可靠度的3种计算方法和确定性可靠度的3种方法，分别计算注水管道可靠度随着时间的变化趋势．在模糊可靠度的3种计算方法中，基于剩余强度失效方法比较适中，是计算模糊可靠度较好的方法；在确定性可靠度的3种计算方法中，改进的Monte-Carlo法较好．     

On the methodologies of stress analysis of composite structures: Part 2: New experimental approaches

The rapidly increasing technological importance of composite materials and composite structures is leading to the development of new, more advanced models of their actual response to mechanical and thermal loads. This in turn results in the development of new experimental and analytical methods for determination of the mechanical and thermal responses of such structures and materials to various loads. In this respect the reliability and the predictive power of various methods and techniques of stress analysis become very important since all the analytical, experimental and numerical methods used for the determination, prediction and optimization of the actual mechanical responses of composite structures and materials are based on the concepts of strain and stress. Because of the inherently three-dimensional stress and strain states in composite materials and structures and the wide use of viscoelastic polymers as the matrix and some reinforcing fiber materials, a more rigorous type of modelling than had been common in the past is needed of all the involved physical phenomena which influence the strain and stress states at the local and global levels. Also, a more rigorous analysis of practical consequences of the physical and mathematical simplifications is required to assure reliability and accuracy of various methods of stress analysis. The influence of the above-mentioned factors on the reliability and applicability of analytical and experimental procedures is illustrated by examples of actual material responses.Part 2 of this paper presents theories and techniques of three new methods of strain/stress analysis which have been developed on the basis of comprehensive physical models of involved phenomena: the isodyne, strain gradient and thermoelastic effect methods. Presented examples illustrate the efficacy of these methods.     

随机有限元方法与结构可靠性

简要介绍和综合论述了随机结构的有限元分析及可靠性分析方法的研究及发展情况．包括随机结构的离散化、随机有限元控制方程的求解、随机有限元可靠性方法及随机结构的可靠性分析等．讨论了随机结构分析中存在的一些问题．概要论述了可能的发展方向．     

结构的非概率可靠性方法和概率可靠性方法的比较

对文[8]中提出的非概率可靠性方法和广泛使用的传统的概率可靠性方法，在建模思想、模型结构和基于可靠性的结构优化设计等方面进行了比较研究。进一步阐释了有关概念。得到了一些有益的结论。说明了非概率可靠性方法的有效性和实用性。由于非概率可靠性模型对已知数据的要求较低，计算过程较为简便，从而可使结构可靠性分析和设计中获取数据的难度大大降低。并有效降低计算工作量。在所掌握的原始数据较少的情况下，非概率可靠性方法为结构的可靠性计算提供了一种较好的选择。     

基于应变响应敏感性的单层球面网壳冗余度分析

冗余特性是结构鲁棒性的重要组成部分,也是复杂系统的安全性和传力路径可靠性的体现。如何对结构构件冗余度进行定量评价是目前结构工程界尚未定论的问题之一。本文借鉴P.C.Pandey方法,并将其推广应用到大跨空间网格结构,基于结构应变响应对构件单元截面面积的敏感性提出静力作用下的结构构件冗余度评价方法,从理论上以数值方式量化结构构件冗余度,并通过对三个球壳结构算例的冗余度分析说明该方法在空间结构体系中的有效应用。算例结果表明,结构构件冗余度能够反映构件在结构中的重要性,低冗余度构件是结构的关键构件。采取措施加固低冗余度构件可以有效提高结构整体刚度、结构稳定极限承载力,但在改善结构缺陷敏感性方面则视具体情况而定。     

四元数的一种新的代数结构

在四元数力学的数学方法研究中，首次引入了友向量的概念，借助四元数的复表示方法，进一步研究了四元数力学中的系列数值计算问题，给出了相应问题的简单计算和论证方法，建立起了一套四元数力学的简单数学方法。     

利用Ferguson曲面构造广义协调板单元

根据广义协调原理，首先利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面构造出薄板弯曲单元，将中厚度板视为双向深梁，由Ｔｉｍｏｓｈｅｎｋｏ理论拟合单元边界，利用Ｆｅｒｇｕｓｏｎ曲面的张量积性质，将薄板单元推广到中厚度板。数值结果表明此单元精度高，适应性强，且不出现剪切闭锁现象。     

Nonlinear optimization of a new polynomial tyre model

Tyre behaviour is strongly nonlinear. This article presents the validation of a new polynomial tyre model with real test data, analysing the convergence properties during the optimization process to calculate the values of the parameters. A multivariate model with 13 parameters is shown, including normal load and camber angle. The article reviews the methods of getting polynomial approximations of the magic formula tyre model used to develop the new polynomial model, the numerical optimization methods which calculate the parameters of the model from real test data, and it explains how the terms of the Jacobian matrix are modified when we impose constraints to the curve; this can be useful to improve the adjustment in some areas of the curve. The convergence properties are shown both for the magic formula tyre model and for this polynomial tyre model. The proposed model presents a fast convergence both in one and in three variables. This is an additional advantage to its excellent analytical properties, and the model is very easy to compute and can be easily derived and integrated. It is very well adapted for real-time computing.     

Book Review ＂William R. Spillers and Keith M. MacBain. Structural Optimization,Springer Dordrecht Heidelberg London New York, 2009＂

This book presents general theories and applications of structural optimization methods. The first chapter of the book introduces various basic concepts of structural optimization through several illustrative examples. Chapter 2 is devoted to a comprehensive review of math- ematical programming methods, including classical methods such as the simplex method, the （SLP） method, the interior point method and relatively new approaches such as genetic algo- rithms. The third chapter presents the main topic of this book, the SLP methods based on the incremental equations of structures. Some useful techniques in implementation of SLP, including the move limit, scaling and active constraint identifying, are discussed. In chapter 4, classical optimality criterion approaches, including the fully stress approach for truss struc- tures and its extensions for membrane and plate structures, are presented with demonstrative examples. The remaining chapters develop an overview of structural optimization problems, among which are dynamic optimization, multi-criterion optimization, earlier work on the op- timal layouts of plates, as well as some practical issues in general size and shape optimization problems.     

基于小子样试验的两种线性系统可靠度预测方法

本文提出了在小子样试验的前提下，结构系统关键失效模式可靠度预测的两各 一是基于抽样分布分析的转换法，在这种方法中，严格推导了元件强度和外和正态分布时，可靠度计算从正态分布概率积分到ｔ分布概率积分的转换。它适用于试验样本数不小于２的情况；其二是基于模糊学原理的加权平均法。此方法要求根据专家经验和现场数据，给出强度和载荷分布参数的隶属函数，然后用加权平均法给出结构系统关切关键失效模式的可靠度，这种方法