2019, 20(2):1-6. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.001
摘要:以大展弦比机翼为研究对象,结合几何非线性结构有限元建模方法与非线性气动力计算技术,提出了一种利用插值技术求解几何非线性气动弹性问题的方法。并以某太阳能无人机机翼缩比模型为例进行计算分析以及试验研究。研究结果表明:提出的方法得到非线性颤振解与常规方法得到的计算结果基本一致,但应用此方法后,不仅计算效率成倍提高,而且能规避常规方法中由于计算工况设定不合理可能导致的严重计算偏差。
2019, 20(2):7-12. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.002
摘要:飞行数据是一种典型的时间序列数据,其存在随机噪声以及各种复杂变形,导致了相似子序列查询困难。为此,提出一种基于DTW病态匹配的飞行数据相似子序列查询方法。首先,利用已知的查询序列样本集构建上、下边界曲线,同时给出了相应的下界距离,并证明了其正确性。以此建立下界算法,用于筛选相似度高的子序列。其次,利用DTW距离搜索路径病态匹配来对筛选后的子序列无效序列段进行识别并去除,解决了子序列有效匹配长度难以确定的问题。仿真实验结果表明:该方法可以较为精确地查询出相似子序列,其起止时间偏差可以控制在3 s以下,满足飞机飞行动作查询的实际需求。
2019, 20(2):13-20. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.003
摘要:针对拟合法在航空发动机小偏差状态变量模型建立中受系统模态及模型阶次的限制,提出一种基于改进果蝇优化算法(MICFOA)建立小偏差状态变量模型的方法。首先,将该方法分为2个子过程:先优化系统矩阵和输入矩阵并找到最优结果,再对输出矩阵和传输矩阵优化;同时根据状态变量模型与非线性模型动态响应一致构造了不受变量值域影响的适应度函数。其次,在果蝇优化算法(FOA)中引入协同子种群策略和混沌映射策略来增强迭代寻优中种群多样性,引入自适应调整策略来平衡全局搜索与局部搜索的关系,避免算法早熟收敛。最后应用上述方法建立了涡轴发动机小偏差状态变量模型,并设计了LQ/H∞抗扰控制器。仿真结果表明:MICFOA相比FOA能提高5~10个数量级的精度,且所建模型与非线性模型吻合一致,具有良好的动静态性能。
2019, 20(2):21-27. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.004
摘要:火箭井式发射过程中,发射场坪上的岩石颗粒在高速引流的作用下会向井口运动并有可能撞击到正在出井的火箭。为了预测火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的损伤情况,利用非线性显式动力学分析程序LSDYNA建立了岩石颗粒垂直撞击薄靶板的三维模型,分析了火箭蒙皮在岩石颗粒撞击下的动态响应。研究了岩石颗粒的速度、体积及其形状和桁条结构对蒙皮变形破坏的影响。研究结果表明:在岩石颗粒撞击下,火箭蒙皮主要发生弹性变形,局部区域发生塑性变形并产生1~5 mm不等的永久凹陷。在撞击过程中,蒙皮的变形位移与岩石颗粒的撞击速度和体积近似成正比关系,且长方体岩石颗粒对蒙皮造成的变形破坏要小于球体岩石颗粒。此外,桁条结构在一定程度上可以提高蒙皮的抗冲击性能。
2019, 20(2):28-34. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.005
摘要:空间微动目标干涉三维成像技术研究中,最关键的是对各散射点进行保相分离。当脉冲重复频率(PRF)不满足奈奎斯特采样定律时,基于图像处理的成像方法无法有效分离目标各散射点。提出了一种基于稀疏字典分解的窄带雷达自旋目标干涉三维成像方法,该方法能够直接从回波数据中分离出各散射点。首先,根据自旋目标回波信号特性构建稀疏字典,利用稀疏分解算法分解回波,得到各散射点子回波,其次通过时频分析并利用其保相性,获得各散射点的微动曲线,并提取出它们在时频平面上经过位置的干涉相位差,最后根据干涉相位差与坐标之间的关系重构散射点坐标,对空间自旋目标进行三维成像。仿真结果表明,在PRF不小于0.25倍奈奎斯特频率时,所提方法均能有效实现自旋目标三维成像。
2019, 20(2):35-41. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.006
摘要:针对现有嵌套MIMO阵列自由度有限的问题,提出一种基于优化嵌套阵的优化改进方案。其不止保留了嵌套MIMO阵列设计的原有优势,具有阵元位置以及自由度的闭合表达式,而且极大程度地提高了阵列孔径以及自由度。优化嵌套MIMO阵列设计首先将优化嵌套阵作为发射和接收阵,其次对MIMO阵列的合阵进行做差处理,得到阵元位置的差合阵列。通过合理的设计发射和接收阵的阵元间距,可以获得一个无孔的差合阵列。当阵元总数给定的时候,通过分析阵列结构的特点,可以得到发射和接收阵的最佳阵元数目。仿真实验表明,与嵌套MIMO阵列设计相比,所提方法在不增加实际阵元数目的情况下可以有效扩展阵列孔径,增加自由度,从而提高MIMO雷达波达方向估计精度。
2019, 20(2):42-46. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.007
摘要:为了降低因路径引起的波程差,提出一种基于转发路径优化的交叉眼干扰结构。通过分析交叉眼信号传播路径,建立干扰信号传播路径模型。在雷达来波方向偏离交叉眼干扰天线中垂线的条件下,改变交叉眼双环路接收天线和发射天线位置,可以有效减小干扰距离较远时因波程差造成的相位变化,提高交叉眼干扰效果。仿真结果表明:在该结构下,交叉眼干扰与雷达的距离越远,波程差越小;雷达来波方向偏离交叉眼干扰天线中垂线越严重,波程差越小;当交叉眼干扰距离雷达较远(r>3 km)时,交叉眼天线中垂线附近波程差即可忽略,使干扰信号到达雷达时的相位差能够满足干扰要求。
2019, 20(2):47-52. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.008
摘要:在主瓣干扰背景下,采用特征投影矩阵算法,预处理后自适应方向图将出现主波束偏移,针对传统修正方法中对角加载技术的系数固定且难以确定的问题,基于HKB算法提出了一种改进的加载系数选取方法,根据接收数据能够自适应确定对角加载量。该方法在进行脊回归估计时,通过将剩余矢量的最小方差代价函数的最小二乘估计替换成误差绝对值函数进行分析计算,从而获得新的对角加载系数,同时对自适应抗干扰总效果方向图进行了分析研究,对于旁瓣性能出现的明显恶化,结合所提方法对总效果方向图进行了改善研究。仿真结果表明了所提方法既能有效解决预处理方向图主波束指向偏移问题,同时也改善了总效果方向图的旁瓣性能。
马华 , 娄菁 , 王军 , 董博文 , 冯明德 , 李智强 , 屈绍波
2019, 20(2):53-65. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.009
摘要:移相器作为一种可调控导引波输出信号相位的功能性器件,被广泛应用于波束形成网络、相位调制器、相控阵天线等电子、雷达、通信系统并对相关系统性能的优劣有着最直接的影响。因此设计出满足未来发展需求的,兼具高性能、稳定性、小型化、低成本的实用化微波移相器对于微波技术的发展至关重要。为解决当前技术所面临的发展瓶颈,实现相关技术革新,需从整体上分析各类移相器的技术概况、优劣势与发展现状,精确梳理移相器未来发展趋势,更好地将相关领域学术研究的最新进展融入移相器的设计。基于以上目标,对移相器的发展进行了较为系统的总结,分别介绍了铁氧体移相器、PIN二极管移相器、MEMS移相器、铁电移相器的移相原理与性能指标,重点分析了基于BST铁电材料移相器的微波电路设计,并结合相关技术趋势对BST铁电移相器的发展做出了一定的展望。
2019, 20(2):66-71. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.010
摘要:过零检测法计算量小、实现方便,在正弦信号频率估计中有着广泛应用,但是在频率估计时易受随机噪声影响。为降低随机噪声对频率估计性能的影响,提出一种基于滑窗数据和过零检测的正弦频率估计新方法。首先,利用观测数据构造出多组滑窗数据,并应用过零检测法,获得多组频率预估计结果;然后通过门限处理剔除掉预估计结果中的频率野值点;最后将频率均值作为最终的估计结果。详细讨论了数据长度、滑动次数、相邻2次滑动的点数、采样频率等因素对频率估计的影响,结果表明新方法能够改善正弦信号的频率估计性能,数值仿真和实测数据均验证了其有效性。
2019, 20(2):72-78. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.011
摘要:在非合作卫星通信中,针对具有固定帧长及帧同步序列的单通道同频混合信号的参数估计问题,提出了一种基于数据辅助的参数估计算法。该算法先对帧长及帧头起始位置进行估计,并提取帧同步数据构建辅助函数。在与混合信号做相关运算后去除干扰项,峰值搜索得到频率偏移的精确估计值;使用辅助函数简化混合信号,随后基于最大似然估计理论,实现对信号初相信息的提取。在算法研究的基础上,推导了单通道同频混合信号参数估计的修正克拉美罗界,为算法的性能分析提供了理论依据。仿真结果表明,当帧同步信号达到一定数量时,频率偏移估计方差达到10-7,初相估计方差达到10-3,性能接近MCRB理论界。
2019, 20(2):79-85. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.012
摘要:针对Kalman滤波在对敌目标估计应用中遇到的量测和过程噪声均未知且时变的情况,提出了一种利用变分贝叶斯估计的双尺度自适应滤波方法。解决了2个关键问题:一是针对量测和过程噪声协方差的共轭后验分布提出了相对转移概率指标,设计了启发式的自适应噪声估计窗口,实现了稳态精度和时变响应性能的综合提升,能适应敌方目标机动性高且统计特性变化快的特点;二是设计了在不同时间尺度上估计过程噪声和量测噪声的协方差方法,解决了在同一时间尺度上使协方差估计值发生严重偏差且增大滤波误差的问题。仿真表明,所提方法能快速跟踪目标状态噪声统计特性的变化并保证估计精度。
2019, 20(2):86-93. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.013
摘要:为增强对二阶混沌系统状态判别的效率与准确性,基于Duffing振子特性,利用庞加莱截面点密集程度作为其系统混沌状态的判据,构造相应函数模型用以定量表征其系统状态判据。利用特定参数下二阶混沌系统表现出的不同程度的周期特性,以策动力周期为采样周期对系统输出进行等周期频闪采样,获得庞加莱截面点。通过对固定数目的相邻样点离差均方值进行计算,定量表征出其样点分布的集中程度。通过进一步实验确定合适的阈值,实现混沌状态的判别。基于混沌的基本特征,实现从系统庞加莱截面点的角度进行混沌状态的判断,减小了运算复杂度,弱化了计算机数值解的计算误差的影响,增加检测准确度。通过选择合适系统初值与采样区间,缩短了采样时长,进而缩短判定时间,提高判定效率。后以二阶周期驱动的Duffing振子为例进行实验,得到实验结果,证明了此定量判别方法的可行性。通过复现前人实验并与本实验结果进行对比,突出本判定方法相比于前人,具有更高的准确度与更快的判定效率。
2019, 20(2):94-97. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.014
摘要:分布式状态估计系统通过将多个传感器状态融合以得到更精确的融合结果,当传感器之间的协方差未知时,常采用保守估计的策略,但结果精确度较差。为了在传感器之间互协方差未知时得到更精确的融合结果,引入了逆协方差交叉算法,将其与局部稳态Kalman滤波器相结合,提出逆协方差交叉融合鲁棒Kalman滤波器。它克服了协方差交叉融合(CI)算法保守的缺点,证明了ICI的精度高于CI的精度,并基于协方差椭圆给出ICI、CI和局部传感器精度的几何解释。通过两传感器系统的蒙特卡洛仿真例子表明,其实际精度相比于CI融合鲁棒稳态Kalman滤波器更接近于带已知互协方差的最优融合器的精度。
2019, 20(2):98-104. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.015
摘要:研究了普通线性群系统在存在时延和不确定参数条件下的鲁棒一致性问题。首先结合分布式PID控制和静态输出反馈提出一种新的一致性协议;然后引入描述符方法将闭环系统的微分方程转化为描述符模型,通过变量转换将一致性问题转化为渐近稳定问题;构造Lyapunov-Krasovskii泛函,基于线性矩阵不等式(LMI)给出了鲁棒控制器的设计方法。仿真结果表明:系统的结构拓扑图在存在全局可达节点的条件下,通过选择合适的PID参数,系统可实现一致性,且不确定参数会对系统的运动轨迹产生影响,通过与基于PD控制的一致性协议对比结果可知本文提出的一致性协议使得群系统收敛速度更快,鲁棒性更强。
2019, 20(2):105-111. DOI: 10.3969/j.issn.1009-3516.2019.02.016
摘要:在深入分析玻璃纤维/环氧树脂复合材料微波固化过程的基础上,结合电磁学、传热学及固化动力学理论,建立了一个含有2项内热源的电磁场温度场固化度场耦合模型,基于该多物理场耦合模型,对玻璃纤维/环氧树脂复合材料NOL环的微波固化过程进行了仿真模拟,将仿真结果与传统热固化过程进行了对比研究, 得到结论为:微波固化方式较传统热固化方式缩短了复合材料达到既定固化温度的时间,降低了复合材料NOL环内部的固化度分布梯度,有效改善了固化均匀性。复合材料微波固化过程数值模拟的实现,为微波固化技术的研究提供了一种可行的方法途径。
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