基于CompactRIO的四旋翼飞控实时仿真平台设计

针对四旋翼无人机实时飞行控制系统的控制算法设计与参数整定,设计了一种基于CompactRIO的飞行控制系统实时仿真平台,该平台使用两台CompactRIO作为主控制器,分别在其嵌入式实时系统(VxWorks)中运行Simulink设计的无人机动力学模型与飞行控制系统模型,并使用LabVIEW开发PC上位机监控程序,用于调整飞行状态和整定控制参数。经试验证明,该平台实用性强,可视化程度高,实时性好,能较好地对四旋翼飞控系统进行实时仿真验证。     

北斗B1信号捕获跟踪算法的软件仿真研究

针对北斗B1频率的I支路信号,设计并实现了北斗软件接收机的基带处理部分。阐述了北斗B1频点信号的扩频体制和产生过程,并行码相位搜索捕获策略以及鉴相辅助跟踪环路,并设计了二阶数字环路滤波器,滤波器参数取ζ=0.707,B_n=25(Hz)。同时采用Matlab软件,仿真北斗中频数字信号,编码实现捕获跟踪算法,并分别通过对仿真信号和真实卫星信号的捕获跟踪,验证捕获跟踪算法的可行性,并提出锁频环辅助锁相环算法的改进思路。为进一步开展北斗软件接收机相关技术研究打下了基础。     

16×0.8nm硅基二氧化硅阵列波导光栅设计

给出了更为合理的阵列波导光栅(AWG)的设计原则。在设计时兼顾了输出谱的非均匀性Lu和输出通道数N的要求,克服了设计中可能引起通道数N丢失和不考虑输出谱非均匀性Lu的缺点。用该方法设计了折射率差为0 75%和16×0 8nm的硅基二氧化硅AWG。采用广角有限差分束传播方法(FD BPM)对所设计的AWG进行了输出谱的模拟,得到了插损为 1.5dB、串扰为 48dB、通道非均匀性约为1dB的AWG,设计指标达到了商用要求。     

基于泰勒级数展开的一点超前差分公式的推导

传统的数值微分公式有前向差分、后向差分和中心差分公式.所谓一点超前差分公式,就是后向差分公式在形式上"前移"一点来计算一阶导数的公式.该公式有效地弥补了传统差分公式的不足之处.不同于以前研究中使用拉格朗日公式来推导一点超前公式的做法,给出了基于泰勒级数展开的对该组公式及其截断误差的推导,从另一个角度验证了一点超前公式,使其更为完善.     

热晕瞬态效应的数值模拟

根据瞬态四维（４Ｄ）热晕程序，研究了激光大气传输中热晕瞬变效应及如何过渡到等压近似下的热晕状态，并与等压近似下４Ｄ热晕程序计算结果作了对比，在大约四倍流体力学时间，瞬态４Ｄ热晕程序计算结果逼近等压近似下的结果；另外，还作了相位补偿计算，对光强每平方厘米几千瓦的情况，在理想的自适应光学系统动力学条件下，瞬变阶段的热畸变能相当有效地实时补偿。     

基于离散元的杆件断裂全过程数值模拟

杆件的断裂会涉及到大变形、非线性以及不连续等问题,通常的数值计算方法模拟这种复杂力学行为具有局限性。本文基于颗粒离散元法DEM,将接触粘结处的分布式弹簧用梁纤维进行等效,提出了一种适于结构弹塑性分析的DEM纤维梁模型,然后在此基础上构建了构件断裂模拟算法以及纤维破环准则。将该模型应用于悬臂梁结构,模拟了悬臂梁从弹性到弹塑性阶段,再到断裂破坏的全过程,数值模拟得到的结构响应和截面开裂破坏形态均较合理。最后将该方法应用于单层网壳倒塌破坏模拟,并与网壳振动台倒塌试验进行对比,结果表明,数值模拟得到的杆件断裂过程及结构倒塌模式与试验现象一致,验证了该模型的正确性和适用性。     

分布式通信响应优化问题及其内点法求解

为了优化移动互联网的分布式通信系统的响应速度,建立分布式通信系统响应速度最优化问题的数学模型,并设计和改进求解该最优化问题的内点法.针对该最优化问题发展一套高效率预条件方法来帮助求解内点法,不但改善计算方法的数值稳定性,而且提高算法的计算效率.通过数值实验验证该预条件对算法稳定性和效率的提高.     

自适应光学系统几种随机并行优化控制算法比较

 直接对系统性能指标进行优化是自适应光学系统中一种重要的波前畸变校正方法,选择合适的随机并行优化控制算法是该技术成功实现的关键。以32单元变形镜为校正器,基于多种随机并行优化算法建立自适应光学系统仿真模型。从算法的收敛速度、校正效果、局部极值3个方面对遗传算法、单向扰动随机并行梯度下降、双向扰动随机并行梯度下降及模拟退火算法进行了比较。仿真结果表明,遗传算法收敛速度太慢,不适用于需要实时控制的自适应光学系统;双向扰动随机并行梯度下降算法收敛速度、校正效果要优于单向扰动随机并行梯度下降,且能够适应各种情况下的扰动电压;模拟退火几乎以概率1收敛到全局极值附近,且收敛速度是上述算法中最快的。     

燃煤锅炉燃烧过程与NOx排放的模型与数值计算

本文以一台前墙布置有24只旋流燃烧器的350 MW燃煤电站锅炉为研究对象,对锅炉在100%、95%、85%、70%和50%额定负荷下的流动、燃烧和NOx排放进行了全炉膛数值模拟。模拟结果与锅炉运行和实测数据进行了全面比较并发现,除50%负荷外,其余工况两者符合情况良好。文中提出并采用了NOx模拟中相关的模型参数;对炉内空气量、炉温与NOx生成关系的计算结果表明, NOx的最终排放对温度的敏感性更强。     

采用一维湍流模型对瞬态煤粉气化火焰的数值模拟

煤的气化火焰中,湍流脉动与煤颗粒气化过程间存在着强烈的相互作用。为了在全尺度范围内直接模拟这种相互作用,本文采用一维湍流模型(ODT)与煤的气化过程相耦合,在Kolrnogorov尺度下对煤气化火焰区域进行数值模拟,得到了二维平面煤气化火焰的瞬态结构。模拟结果表明,大尺度涡团能够显著改变火焰的结构,并诱发局部小尺度涡团的产生。颗粒粒径决定湍流-气化过程作用的尺度范围,粒径较小的煤颗粒容易受到气体温度和速度脉动的影响,从而改变其运动轨迹和气化反应进程。