水陆两栖仿生机器人研究进展及应用

从水陆两栖应用需求,讨论水陆两栖机器人的必要性以及技术实现途径。通过技术对比,指出两栖仿生机器人的性能优势及研究的必要性,并介绍了国内外研究现状。最后,根据两栖仿生机器人的特点,提出了两栖应用的新方法。     

航天器智能能力的构建

为解决航天器智能能力的构建和智能技术的引入问题,从能力部署视角提出了智能等级的划分,从定性的自动、自治、自主的等级出发,自底向上分解为数据注入接收能力、任务执行能力、自学习能力、系统自我管理能力、任务自我管理和思考能力,其程度分为底层反应、中层程序和高层思考。对照上述能力给出可实施的5阶模型和人字架构。人字架构是以即插即用技术加自主控制技术来支持上层智能能力的模型。该模型基于航天器接口业务架构和欧洲空间局的包应用标准业务,采用管理信息库和电子数据单技术进行数据化设计。对应星上的智能能力等级讨论相适应的地面系统能力。人字架构具有层次化、业务模型化和自底向上归一化构建的特点,对上层智能技术的引入是开放的。     

适用于行星巡视探测的集中式载荷控制方法

以行星巡视探测任务为背景,针对资源紧张条件下自主控制载荷进行科学探测的需求,提出一种集中式载荷控制方法。建立新型的载荷电子学和载荷数管集成一体化硬件架构;软件采用基于事件表和工作模式表的控制方式自主控制载荷工作;采取多项健康管理措施,依据预设的规则监控载荷的状态,自主对故障载荷采取恢复和隔离措施。实现的公用控制部分仅重3 kg,功耗6 W,软件支持9个工作模式表同时运行,指令执行时刻误差优于40 ms。该方法应用到我国首次火星探测任务中,地面测试结果表明其简捷、高效、可靠,适合在资源苛刻的行星巡视探测任务中,对各载荷进行控制。     

面向任务的航空数据链动态组网策略

针对现有航空数据链网络对实际任务需求耦合不紧密的问题,结合未来航空作战集群化、智能化的特点,设计了面向任务的智能化航空数据链网络体系结构。描述了面向任务的智能化航空数据链网络信息类型与信息处理传递机制,并基于所设计体系结构提出了一种面向任务的航空数据链动态组网策略。通过组网实例分析,说明在面向任务的智能化航空数据链网络体系结构下所提组网策略对实际任务需求具有较好的支撑能力。     

基于RS-485通讯的多路温度控制系统的实现

温度控制在自动化领域中的应用越来越广泛,传统的温度控制方法由于自身的局限性已经不能满足要求,智能化多路温度控制模块的应用成为必然。以模块式温度控制器为核心设计的温度控制系统可以同时支持8个通道的温控,且8组温控独立运行。系统采用RS-485通讯方式,实现了与人机界面的实时数据交换。该系统已成功运用到太阳能电池组件生产中。     

基于矩阵对策与遗传算法的无人机空战决策

针对无人机自主空战决策的实时性与准确性需求,提出一种矩阵对策法与遗传算法相结合的空战决策算法。基于空战优势函数以及无人机机动模型建立了无人机空战决策模型,使用改进的矩阵对策法获取我方无人机最优选择策略的大致范围,再在此范围内使用遗传算法寻找最优策略,最后通过直线飞行机动和S型规避机动仿真验证了算法的可行性。仿真结果表明,所提算法不仅能够提高机动决策的精度,还在一定程度上避免了单纯遗传算法计算量大、计算时间长的问题,满足空战合理性与实时性需求。     

可悬停扑翼飞行器研究现状与关键技术

可悬停扑翼飞行器模仿自然界定点滞空昆虫和鸟类的飞行特点,隐蔽性高、灵活机动、应用环境多样,具有突出的理论和实用价值,引起了世界范围的广泛关注。对可悬停扑翼飞行器的研究现状和发展方向进行了综合评述。首先总结了近年来最突出的研究成果,按照微扑翼尺寸分类分别介绍MAV、NAV、PAV尺度下可悬停扑翼微飞行器的样机构型、动力系统、质量分配与飞行性能,统计了升力、翼展、质量、扑翼幅值等重要参数,介绍了电机、压电和电磁驱动扑翼微飞行器最具代表性的研究工作;然后针对目前飞行器研究运用的升力产生原理、飞行稳定性分析、功耗效率优化、续航能力等关键技术进行了分析和总结;最后讨论了扑翼飞行器亟待突破的技术难题和未来发展方向。     

基于非局部理论的黏弹性基体中压电纳米梁热-机电振动特性

基于非局部Euler梁理论和Hamilton原理建立黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性分析模型。综合考虑非局部效应、压电效应、温度场、电场等复杂因素影响,推导出黏弹性基体中压电纳米梁振动特性分析的振动控制方程,并利用分布参数传递函数方法求解出一般边界条件下压电纳米梁的固有频率及相应振型。以锆钛酸铅压电陶瓷-4材料制成的某压电纳米梁为例,给出了四种典型边界条件下该压电纳米梁的前四阶固有频率,并系统分析了非局部效应、外部电压、温度载荷、黏弹性基体等因素对压电纳米梁热-机电振动特性的影响规律。分析结果表明:所建立的振动特性分析模型及其求解方法在分析黏弹性基体中压电纳米梁的热-机电振动特性问题中准确有效。     

基于组合非线性反馈的机器人鲁棒控制方法

自身关节摩擦或外部环境扰动不可避免地会对机器人系统产生不利影响,致使系统产生定位误差和抖动,从而弱化系统的控制性能。所使用的方法在组合非线性反馈(CNF)控制器的基础上加入干扰估计补偿项(鲁棒项)所形成的新型控制器可以有效地解决这个问题。最终仿真结果表明,新型控制器不但能保留原有组合非线性反馈控制方法的优点,还可以有效抑制摩擦等扰动对系统的影响,使系统获得更好的控制性能并保持较强的鲁棒性。