基于脉冲星和小行星的组合导航在深空巡航段的应用

为提高航天器在深空探测巡航段的自主导航能力,提出一种利用脉冲星和小行星信息的自主导航系统.利用单X射线探测器测量脉冲星辐射的光子到达时间,利用导航相机获取小行星图像,经信号处理,获取脉冲星的脉冲到达时间和小行星中心点对应的像元像线,利用集中式扩展卡尔曼滤波算法进行状态估计,并修正星载时钟钟差.以美国“深空一号”任务深空巡航段轨道为例进行了仿真实验,仿真结果表明了该方法的有效性,能够完成深空探测器在巡航段的自主导航任务,同时,组合导航解决了基于小行星光学信息单独导航时的星载时钟钟差发散问题,且同光学导航相比,位置估计精度提高了57.18％.     

芯片级原子钟辅助的惯性/卫星组合导航系统欺骗检测方法

商业化芯片级原子钟产品的出现,使其在惯性/卫星组合导航系统中的应用成为可能。针对卫星导航欺骗信号检测,提出利用芯片级原子钟高精度时间保持能力,从时间维度进行欺骗检测的方法。首先,介绍了芯片级原子钟的基本特点和时间保持能力,然后通过分析欺骗干扰对接收机时间的影响,针对先压制后欺骗的典型模式,基于真实信号和欺骗信号下的钟差预测误差分布,构造了芯片级原子钟辅助的欺骗检测模型。实测数据表明,芯片级原子钟的钟差预测精度高出接收机内部时钟精度一个数量级以上。通过检测概率分析,证明了芯片级原子钟在卫星欺骗检测上的优异性能。     

历史久远的计时工具

以漏刻为例,简单介绍了中国古代天文钟的历史以及特点.文中逐个介绍了中国古代几种典型的漏刻并分析了它们的特点以及优缺点.并简单介绍了漏刻的发展以及和外国的对比.     

用于炎箭炮弹姿态测量的微机械陀螺初始热漂移建模

将微机械陀螺用于火箭炮弹姿态角的测量时，遇到的一个主要困难是火箭炮从接到发射指令到实施发施发射的时间间隔很短，大约只有几秒钟。而微机械陀螺从冷态到热平衡一般需要几分钟到十分钟，因此必须对陀螺的热漂移进行补偿。本研究了微机械陀螺的初始漂移，建立了微机械陀螺的初始漂移的数学模型，并给出了计算的递推公式。实验结果表明，本给出的方法可以利用发射前的几秒钟的数据对微机械陀螺的初始漂移进行建模，并且能对发     

力学学科的作用与力学知识的普及——《力学与现代生活》出版

力,在日常生活中无处不在。不管是有生命的人类和生物,还是无生命的结构和建筑,从宏观到微观,大自然都处在作用力与反作用力的统一体中。力是使物体发生形变或产生加速度的外因,它既可以造福于人类,也可以加祸于人类。有的生活、自然现象其机理一目了然,有的则较难理解。力学,就是研究力对物体的作用,它是研究机械运动普遍规律的科学,它是自然科学中运用定量分析工具——数学——最多最深的一门学科,也是一门最古老、最重要的学科。     

接收机钟差估计的伪距异常值检测方法

针对接收机钟差辅助的RAIM检测方法无法适应接收机钟差周期性跳变的问题,根据伪距单点定位原理,提出了基于接收机钟差估计的伪距异常值检测方法。首先根据接收机钟差最大值、接收机速度以及两次定位时间差实时计算伪距异常值的核检门限,然后依次判断每颗卫星到接收机的伪距数据是否正常;为保证检测效果,提出了接收机采样周期门限和定位时间差门限的计算方法,理论计算表明,当接收机钟差最大值为12?s、速度达到第二宇宙速度时,接收机采样周期应小于0.32 s,定位时间差应小于3.2 s。采用GPS空间服务空域高动态目标实测数据分析,结果表明:该方法不受接收机钟差本地周期性修正的影响,在卫星数量减少至4颗或5颗时,依然可以识别出伪距异常的卫星,超出核检门限的伪距异常值识别率达100%,异常数据剔除后的伪距单点定位精度最大值达36 m。     

一种数据缺失时的卫星钟稳定度计算策略及对BDS-3评估

针对在GNSS卫星钟频率稳定性分析中,数据缺失对稳定度计算结果造成影响及相应处理策略研究不足的问题,分析了不同卫星钟差数据缺失量对频率稳定度计算结果的影响,提出一种数据缺失条件下的卫星钟频率稳定度计算策略。在计算卫星钟频率稳定度时,当所用数据缺失率低于4%时,可以通过拟合一次多项式模型来补充缺失历元的频率数据,然后基于补充后的连续完整频率数据计算该时间段的稳定度;否则,不使用该数据计算稳定度结果。最后,基于所提策略对BDS-3卫星钟频率稳定性进行了评估和分析。结果表明,BDS-3氢钟和铷钟天稳定度比BDS-2铷钟高出一个数量级,BDS-3在轨卫星钟性能在当前所有GNSS中处于先进水平,有效保证了其先进性和高质量的服务水平。     

柔性机械臂动力学建模和控制研究

综述了柔性机械臂动力学建模和动力学控制等相关问题,介绍了柔性机械臂动力学建模中的旋转代数法、基于Lagrange方程的方法及基于模型辩识的方法;介绍了柔性机械臂动力学控制中的PD控制、反馈控制、自适应控制、鲁棒控制、预测控制、非线性控制和智能控 制,最后详细介绍了柔性机械臂动力学控制中的混合控制及智能结构;指出在柔性机械臂动力学建模和动力学控制应解决的问题。这对包括柔性机械臂在内的多柔体系统动力学建模与控制问题的研究有一定的促进作用。      

机械臂臂杆刚度主动控制下的末端振动特性研究

机械臂在运动过程中会因臂杆柔性引发结构变形和弹性振动,降低机械臂末端的定位精度和运动稳定性,将结构振动控制方法用于机械臂的振动抑制研究具有重要意义. 基于变刚度主动控制的设计思想,提出了臂杆刚度主动控制方法,通过改变机械臂臂杆的轴向受力状况来主动改变机械臂的刚度. 采用变形耦合法描述了机械臂的非线性变形,进而结合假设模态法和拉格朗日方程建立了臂杆的变刚度动力学模型,并进行了数值仿真. 在此基础上,设计了基于臂杆刚度主动控制方法的单自由度实验台,分析了不同预紧力下机械臂末端的振动特性. 数值仿真和实验结果表明,随着预紧力的增加,机械臂末端的振动幅值得到衰减,验证了臂杆刚度主动控制方法的有效性. 通过采用响应面法建立了机械臂末端的振动响应与预紧力的关系,并基于内部映射牛顿法的子空间置信域法优化算法对预紧力进行了优化分析,得到了最优预紧力. 该研究可为机械臂的精细动力学建模和振动抑制提供一定的理论依据,并为研究经济型低刚度材料的刚化问题提供了方向,以利用廉价低刚度材料取代目前所应用的昂贵高刚度材料.      

Galileo在轨卫星钟性能评估与分析

Galileo系统是目前大范围、常态化装配高精度、高性能星载氢原子钟的唯一卫星导航系统,对其卫星钟长期性能进行分析有助于对该系统的整体评估。首先,基于德国地学研究中心(GFZ)的精密钟差产品,通过最小二乘法拟合钟差数据计算了卫星钟的频率准确度和频率漂移率,采用重叠哈达玛方差讨论了卫星钟的频率稳定度,同时对Galileo卫星钟差模型拟合残差序列长期变化特点进行了分析和精度统计;然后,根据频谱分析的方法提取了卫星钟差的周期项;最后,使用Lag1自相关法识别了卫星钟的噪声类型。综合上述方法所得到的指标较为全面地评估了Galileo在轨卫星钟的性能,结果表明:Galileo卫星钟的频率准确度均值为1.79×10~(-11),日漂移率均值为1.46×10~(-14),万秒稳均值为1.32×10~(-14),模型拟合残差平均精度为0.102ns;Galileo卫星钟差序列周期特性显著,前三个主周期近似为其卫星轨道周期的0.5倍、1倍和0.33倍左右;不同平滑时间下Galileo卫星钟主要受调频白噪声、调频闪烁噪声和调频随机游走噪声的影响。     

谈古代计时器“碑漏”与磁永动机

讨论古代计时器“碑漏”的力学原理,以及与磁永动机的密切联系。

     

高冲击随弹测试固态记录器的设计与应用

为记录爆炸高冲击信号,设计了随弹测试固态记录器。该固态记录器以FPGA器件XC2S30为核心处理芯片,在其内部的A/D控制器、高速状态机、相位延迟时钟和闪存控制器的共同作用下,能够将高冲击信号转换成数字信号并存储到由闪存构成的主存储器中。利用设计的固体记录器并结合多层缓冲和双层钢套保护结构,成功地记录了炮弹爆炸抛撒和炮击试验中的全程高冲击信号。     

Tensile Test Machine for Unsymmetrical Materials

A novel solution to overcome the shortcoming of conventional tensile test machines in dealing with unsymmetrical materials and off-axis testing of composites is presented. Conventional testing machines are designed on the basis of subjecting a specimen to axial load to determine the stiffness and strength of the material. For specimens with unsymmetrical cross-section this method is no longer valid due to induced additional bending stresses. To overcome this problem a novel tensile test machine was designed, which allows bending deformation, thus subjecting the specimen to pure tension instead of axial loading. To validate the design, the machine was fabricated and employed for tensile testing of an aluminum specimen with unsymmetrical cross-section. The comparison of test results from a conventional machine and from analytically calculations, based on pure tension, reveals that conventional machine generates significant errors, while the results from new machine are in good agreement. The machine was then used to test a functionally graded beam.     

基于机器学习的非结构网格阵面推进生成技术初探

网格生成和自适应是制约计算流体力学未来发展的瓶颈问题之一,网格生成自动化和智能化仍是一个需要持续研究的领域.随着高性能计算算力的提升和大数据时代的到来,以机器学习为代表的人工智能方法已经成功应用于包括流体力学在内的多个领域,革命性地推动了这些领域的发展.本文首先简要综述机器学习方法在非结构网格生成领域的研究进展,分析基...     

基于恒等映射多层极限学习机的高速列车踏面磨耗预测模型

针对高速列车车轮踏面磨耗单一模型无法对各种复杂工况下列车车轮踏面磨耗进行定量计算的问题, 提出一种基于恒等映射多层极限学习机的高速列车车轮踏面磨耗测量方法. 首先将恒等映射引入到多层极限学习机中, 提出一种基于恒等映射的多层极限学习机模型(identity multilayer extreme learning machine, I-ML-ELM), 采用机器学习公共数据集对该模型进行性能验证, 数值结果表明I-ML-ELM模型具有较好的准确性与泛化性; 然后基于车辆-轨道耦合动力学理论建立高速列车的车辆-轨道耦合动力学模型, 模拟列车运行的不同工况, 观测和分析高速列车的车轮踏面磨耗情况, 并通过I-ML-ELM预测模型对高速列车车轮踏面磨耗量进行学习及预测; 最后应用高速列车车轮踏面磨耗的实际测量值对I-ML-ELM预测模型进行进一步的验证, 结果表明: I-ML-ELM预测模型的各项性能参数指标在整体上优于以下五种网络: ELM, FLN, ML-ELM, ML-KELM和DLSFLN, 通过高速列车线路实测数据的进一步验证表明, 本文提出的基于I-ML-ELM的高速列车车轮踏面磨耗预测模型能较好地反映不同参数对高速列车车轮踏面磨耗值的影响规律.      

实验数据反演识别分析方法与力学表征

本文给出了两类基于实验(实测)数据的反演识别方法,简述了其在界面力学性能及工程实测数据分析中的应用.在粘接界面力学性能的反演识别实验研究中,基于不同加载速率的实验曲线,结合参数化界面力学模型,通过反演识别给出粘接界面力学性能参数,并对识别结果的适定性进行独立的实验验证;在基于工程实测数据的反演识别与力学建模方面,在分析盾构装备载荷特点的基础上,对海量的实测数据统计分类,提出了力学量纲分析的建模方法,并应用于盾构掘进载荷的反演识别研究.     

Analysis of deadweight oscillation in a deadweight force machine using a build-up system

This paper describes a build-up system that measures the deadweight oscillation in a deadweight force machine. When a build-up system is calibrated using a deadweight machine, the oscillating signal components of force transducers in the build-up system are strongly related to the motion of deadweight. The authors have, therefore, proposed a model based on the analysis of oscillating signals of force transducers to measure the deadweight oscillation. The analysis of the force transducer signals and the displacement sensor signals shows the validity of the proposed model. The authors have also investigated the behavior of deadweight motion for a deadweight force machine of 498 kN using the proposed model.     

一种用于测量鱼体材料粘弹性性质的弯曲变形试验机

研究生物材料力学性质是生物力学的重要内容之一.测量材料粘弹性性质的传统方渗是单轴拉伸松弛或蠕变实验.与传统方法不同,为了测量鱼体材料粘弹性性质,本文设计了一种用于测量鱼体材料性质的弯曲变形试验机,通过模拟鱼体摆动,可以测得鱼体材料的储能模量、耗散模量、滞后相位角等参数.通过弹性体(铜片)和粘弹性体(橡胶)材料实验验证了...     

新型立式动平衡机的设计与分析

在分析传统的双面立式动平衡机的振动结构的基础上，设计了一种新的立式动平衡机的振动结构(即摆架)，采用新摆架结构的动平衡机可以实现静不平衡和偶不平衡的有效分离。文中详细分析了新摆架结构的特点，并在ANSYS7．0平台上对摆架进行了有限元模态分析和谐响应分析。由于新的摆架结构采用多块簧板，在多个部位刚度匹配，且采用多个传感器安装于测量点处，这样新的动平衡机可以直接测量静不平衡和偶不平衡，且相互影响极小。实践证明：采用新摆架结构的动平衡机特别适合于飞行物体的惯性测量，且克服了传统的双面立式动平衡机长期以来平面分离不佳的缺点，具有很高的推广价值。     

Classification using least squares support vector machine for reliability analysis

In order to improve the efficiency of the support vector machine （SVM） for classification to deal with a large amount of samples, the least squares support vector machine （LSSVM） for classification methods is introduced into the reliability analysis. To reduce the coraputational cost, the solution of the SVM is transformed from a quadratic programming to a group of linear equations. The numerical results indicate that the reliability method based on the LSSVM for classification has higher accuracy and requires less computational cost than the SVM method.