嵌入式组合导航系统中多路异步串口的设计

随着捷联惯导技术的发展,高速数字信号处理芯片（DSP）在嵌入式组合导航系统中得到了广泛的应用,在这类器件中,大部分没有异步通信串口,使得其与低速设备的通信受到限制。为了使DSP与其他设备通过异步串口进行实时的数据交换,在剖析TL16C752B内部寄存器功能的基础上,结合其在嵌入式组合导航系统中的具体应用,重点研究了TL16C752B的FIFO通信方式的基本过程并设计了通用异步收发器（UART）初始化程序和中断方式接收数据程序。试验结果表明,利用TL16C752B的FIFO通信方式有效地解决了高速DSP和外部低速设备通过异步串口通信的问题,提高了系统串行通信的实时性和可靠性。     

灌浆压力稳定性控制的流体力学模型研究

根据水泥浆液的Navier-Stokes方程及连续性方程,采用特征线法建立了灌浆管道非定常流动的动态流体力学模型.其中包括划分网格,单管混合问题的特征线差分法等,将整个灌浆管路简化为一系列描述管道、设备、灌浆孔、调节阀的非线性代数方程组,并采用 Newton-Raphson法进行了求解.基于该模型的 GYPC 控制系统可将波动的灌浆压力在短时间内调节控制在±0.02MPa范围内,表明该流体力学模型是合理与实用的.     

基于神经网络的核电厂设备易损性分析

核电结构的易损性分析是核电厂地震安全评估中至关重要的一环, 但是由于核电结构的复杂性以及考虑土?结相互作用SSI时较大的计算规模, 使得计算核电厂设备易损性曲线十分耗时. 为发展高效的核电厂设备易损性分析方法, 本文采用核电结构土?结相互作用分析的分区计算方法, 并利用有限的SSI分析结果建立神经元模型ANN代替有限元模型, 分别基于对数正态假定的回归法和蒙特卡洛法进行了设备易损性分析. ANN数值模拟包括了以下内容: (1)基于半偏相关系数选择最相关的地震动参数作为ANN输入, 并通过交叉检验建立神经元模型; (2)量化研究ANN数值模拟的预测不确定性, 其中包含了由于简化地震动输入引起的随机不确定性和训练样本缺失引起的认知不确定性; (3)基于ANN模型预测结果分别采用蒙特卡洛法和基于对数正态假定的回归法进行设备的易损性分析. 本文探讨了不同的地震强度指标以及土层材料的不确定性对易损性曲线的影响, 同时验证了回归法中对数正态模型假定的基本合理性, 为核电厂设备易损性分析提供了一种可能方向.      

一种散光图象双折射相移的方法

由Pindera等提出了等达因法导出了平面问题的三个应力分量，可以非破坏性测取受力物体内部的应力状态，是一种有效的光测技术，应力分量与等达因条纹级次的导数相关，为得到具有高测试精度的应力分量在等达因条纹测试中引入了双折射相移技术，文中提出了一种在散光激光入射光路中用加入一可调偏振片和一可调1／4波片实现散光图象双折射相移的方法，该方法设备简单，能保证总体光强的一致性。     

船舶振动声学优化设计中设备运动激励的等效反演力方法

当设备振动载荷以运动激励形式给出时,常采用大质量法或直接加速度法进行结构动力响应分析。但基于这两种方法的动力学模型无法用于船舶振动模态分析以及振动声学优化设计迭代过程中的动力学重分析。本文基于动力设备内源激振力的不变性,提出等效反演力法,将设备运动激励转换为设备等效内源力载荷,用于船舶水下辐射噪声的预报以及结构声学优化设计。以某舱段为例,对比分析了不同加载方法对应的动力学模型的固有频率与水下辐射噪声声功率,实测水声声功率为92.33 dB,基于等效反演力法输入的水声声功率数值计算结果为93.84 dB,两者相差1.51 dB。研究表明,等效反演力法是在振源设备载荷以运动激励给定时计算水下辐射噪声并用于声学优化设计的优选方法。     

从卡氏第二定理探讨结构位移计算方法的关系

以卡氏第二定理为切入点探究能量法与几何法在计算结构位移时的内在联系及应用范围.在分析中,通过微积分验算建立能量法与几何法的关系,并进一步探讨了二者间的内在联系和各自的适用条件,得到了能量法与几何法本质上一致而应用条件略有差别的结论.能量法既适用于线弹性,也适用于弹塑性结构的位移计算,而几何法则仅适用于线弹性结构.     

扇形截面杆扭转的应力分析

柱体扭转的基本方程为非齐次偏微分方程,在极坐标系下,利用分离变量法及傅立叶级数展开法,求出了扭转应力函数,进一步即可计算出扇形截面杆在外力偶作用下,扭转角和横截面上剪应力的精确解答。这种方法为精确解法,在各种机械及其他工程设备中,对受扭转作用的扇形截面杆设计,有一定实用价值。     

多路程控网络讯号源数据采集和控制

为研究材料的冲击特性而进行的爆轰实验测试中,用多路程控网络讯号源给电探针供电及漏电检查,电探针导通时产生脉冲信号。为测试仪器自动化的需要,设计了一种利用RS-485总线把PC机和多台网络讯号源互联构成小型集散系统,实现了分布式程控网络讯号源数据采集和控制。     

竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算

针对结构力学与工程结构设计中力学模型和载荷作用方式的简化,分别采用一次性加载法、模拟施工三加载法和分层法,研究了竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算,分析了三种方法的计算假定和计算结果,给出了合理适用范围。一次性加载法更适用于抗连续性倒塌分析和建筑结构改造设计计算,模拟施工三加载法更适用于新建工程的设计计算,分层法作为一种简化的手算方法可作为理解结构力学原理的基本方法。     

竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算

针对结构力学与工程结构设计中力学模型和载荷作用方式的简化,分别采用一次性加载法、模拟施工三加载法和分层法,研究了竖向载荷作用下框架结构力学模型的简化与计算,分析了三种方法的计算假定和计算结果,给出了合理适用范围。一次性加载法更适用于抗连续性倒塌分析和建筑结构改造设计计算,模拟施工三加载法更适用于新建工程的设计计算,分层法作为一种简化的手算方法可作为理解结构力学原理的基本方法。     

结构健康监测中的传感器布置方法及评价准则

综述了结构健康监测中常用的传感器布置方法及其评价准则研究的最新进展. 重点分析了几种常用 传感器布置方法间数学本质上的内在联系, 尤其是讨论了有效独立法与模态动能法之间的关系、有效独立法 与QR 分解法和MinMAC 法的区别与联系. 通过一个梯形结构对比了各种传感器的布置方法所给出的传感 器位置组合. 讨论了目前常用的5 种传感器布置方法评价准则, 并阐明其中两个准则与作者所提出准则间的关系.      

一种与传递矩阵结合的配点法

本文改进和发展了文献(1)、(2)中提出的广义传递子结构法和配点法,提出了一种新的有效的直接求解结构动力学平衡方程的配点法与传递矩阵法相结合的数值计算方法。在此方法中修正的传递矩阵可用于每个短时间增量中的动态反应分析中。进一步提出了广义传递矩阵的新概念,建立能计算任何动荷载作用下结构的动力反应的一般递推公式。文中给出数字实例证明所建议方法是正确的和可行的。     

挠性捷联惯导自动化标定与测试系统

为满足某型号挠性捷联惯性导航系统批量生产的需要,设计了挠性捷联惯导系统自动标定与测试系统。研究了目前惯性测量组件自动测试系统的发展情况;针对捷联惯导系统的特点,设计了监控计算机与捷联惯导系统之间的通信协议,实现了基于串口的通信机制;分别以惯性测量组件自动测试系统和独立的转台系统为基础,在不增加硬件设备的条件下,利用串口通信机制实现了捷联惯导系统标定与测试过程的自动化,包括标定流程控制、数据记录、标定结果计算和标定参数装订。该系统能够满足捷联惯性导航系统”自动标定与测试的要求,且充分利用了现有设备,降低了自动标定系统的开发成本。     

500v／10μs程控脉冲信号源

500V／10μs是一台单次程控脉冲信号源，可同时输出两路幅度为500V、脉宽为10μs的负脉冲设备。具有远程控制和本地操作两种工作方式，有内触发和外触发（可一路电脉冲信号和一路光脉冲信号作为触发源）两种触发模式。主要用于触发高压脉冲放电开关和起爆雷管等场合中。     

基于超短基线水声定位的USV/UUV协同导航方法

针对无人水下航行器(UUV)与无人水面艇(USV)协同作业时水下导航性能受惯导设备(INS)影响较大的问题,提出了一种基于超短基线水声定位(USBL)的USV/UUV协同导航方法。首先,以USV上的高精度INS和GNSS组合后的导航结果作为基准,利用USBL测量得到的USV和UUV相对位置和姿态,再结合UUV的INS误差方程,建立了INS/GNSS/USBL/INS滤波的状态方程和观测方程,实现了多源导航信息的融合,有效提升了UUV水下导航精度。其次,针对USV和UUV航行过程中USBL因存在信号盲区带来的两者无法通信、定位导致协同导航不稳定的问题,采用基于视线法的PID控制方法实时改变USV的航向和航速,保证了USV、UUV航行过程中两者始终处于水声信号有效的通信、定位距离和角度范围内。仿真和海上实验结果表明,UUV在与USV协同导航后的位置误差小于10 m;USV和UUV航行过程中,相对距离和角度保持在设定的USBL有效通信定位距离和角度范围内,距离误差小于15 m,角度变化小于1°,提出的方法可以使USV和UUV协同导航更稳定、连续。     

层状地基中埋管地基阻抗函数的分析方法

本文首先利用波函数展开法推导了弹性半空间中埋管的地基轴向阻抗函数计算公式.然后采用层状地基中无限长线激振荷载薄层法基本位移解,结合容积法求解了层状地基中埋管的地基轴向、垂直及水平阻抗函数.分别用两种方法计算了弹性全空间、弹性半空间地基内埋管的地基轴向阻抗函数,两者的计算结果符合良好,验证了用薄层法求解的可行性.本文还利用薄层法分析了弹性半空间内埋管的埋深对地基水平、垂直及轴向阻抗函数的影响;计算了弹性半空间内埋管的轴向刚度系数并与我国及日本的相关规范对比分析;计算分析了上海典型层状地基内地铁隧道的地基阻抗函数.     

高压重复频率脉冲功率电源

10 kW/100 Hz高压脉冲电晕脱硫电源烟气脱硫治理酸雨保护环境是各国政府极为关注的大事,我国政府作为重点科技攻关项目。脱硫技术有化学法、电子束法和脉冲电晕法。化学法设备庞大,投资大,运行费用高,有二次污染,污垢;电子束法和脉冲电晕法是当今世界重点发展的高新技术,电子束     

卡氏定理教学中的“函数法”

在卡氏定理教学中采用了所谓＂函数法＂.即建立非线性弹性体位移与力之间的函数（反函数）关系,运用复合函数法推导卡氏第一定理和余能原理,再以线性弹性体为条件证明克氏定理,引出卡氏第二定理.     

弹性力学的杂交自然单元法

为了解决自然单元法无法直接求解节点应力以及应力解精度不高的问题, 将应力杂交的思想引入自然单元法中, 与弹性问题的Hellinger-Reissner变分原理结合, 提出了弹性问题的杂交自然单元法. 算例表明: 杂交自然单元法的计算结果与解析解吻合, 证明该方法是可行的; 在求解应力方面, 杂交自然单元法比自然单元法有着更高的计算精度, 而且可以直接求解出节点的应力.     

采用两步优化器的深度配点法与深度能量法求解薄板弯曲问题

随着计算机技术的进步以及机器学习算法的进一步发展,深度学习方法逐渐被广泛引用于各行各业中。本文发展并比较了适应于工程计算的深度配点法与深度能量法并应用于求解薄板弯曲问题。深度配点法采用物理驱动的深度神经网络来,并将物理信息（偏微分方程强形式）引入到损失函数中,最终将求解薄板弯曲问题简化为优化问题。深度能量法则是采用系统总势能驱动的神经网络。根据最小势能原理,在所有的可能位移场中,真实位移场的总势能取最小值,因此我们可以使用总势能构造损失函数,从而求解薄板弯曲问题。对于边界条件,通过罚函数法将有约束最优化问题转化为求解无约束最优化问题。深度配点法与深度能量法的适用性基于神经网络的通用近似定理。由于物理信息跟总势能的引入,增加了神经网络训练的困难,为了解决这个问题,我们发展了两步优化器方法。数值结果表明,深度配点法与深度能量法很适合求解薄板弯曲问题,并且程序实现简单,实现了真正意义上的“无网格法”。