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  • 简介:大飞机具有轻质大柔性特点,使得气动/结构耦合作用增强,在设计过程中需要考虑这种耦合效应,直接调用CSD/CFD方法计算周期长,无法满足工程需要.代理模型方法由于能显著提高工程优化设计效率,已广泛应用于飞行器气动外形优化设计中.采用Kriging方法建立代理模型,通过求解EI函数最大值得到需添加样本点以更新代理模型,提高代理模型拟合精度,结合改进粒子群最优化方法对大飞机结构刚度进行了优化设计.结果表明,该优化方法能够处理复杂目标的全局优化问题,在保证升力系数及纵向稳定性能不恶化前提下,降低飞机巡航状态飞行阻力.

  • 标签: 代理模型 结构刚度优化 改进粒子群优化方法
  • 简介:针对环形谐振陀螺谐振结构特性参数相同、检测灵敏度高、温度与抗干扰特性好等特点,提出了一种新颖S形挠曲支撑梁电容式环形谐振陀螺。其环形谐振子刚度系数、固有频率等振动特性参数是陀螺结构优化、模态控制、驱动与检测电路设计主要理论参数。为了得到该陀螺精确谐振子特性参数,基于角度敏感原理、谐振结构材料力学性能与机械振动特性,推导了谐振结构等效刚度系数与固有频率理论模型,并且分别进行了有限元仿真分析与样机频率特性测试。结果表明该理论模型计算固有频率与有限元分析误差为7.0820%,与样机实际测试误差为3.9035%,证明了理论模型正确性,为该陀螺进一步研究提供了理论依据。

  • 标签: MEMS 环形谐振陀螺 结构设计 振动特性 固有频率
  • 简介:石英振梁式加速度计是一种频率输出高精度加速度计。石英谐振器是石英振梁式加速度计关键部件。由于高动态性能要求,在结构设计阶段,必须对其进行模态分析。用模态分析理论和有限元软件工具,进行结构模态分析和谐响应分析,揭示其结构静、动态性能。理论分析和计算机仿真结果表明所设计结构能满足使用要求,同时为改善优化设计效率和质量提供依据和方法。

  • 标签: 加速度计 结构设计 模态分析 石英谐振器
  • 简介:提出了一种高性能氮化铝(AlN)差分谐振式加速度计结构。通过引入两级微杠杆来放大质量块惯性力,提高灵敏度;采用"I"形支撑梁来降低横向灵敏度;利用差频检测方案降低温度共模误差影响。该加速度计主要由质量块、支撑梁、双级微杠杆和谐振器组成,并通过理论分析和有限元仿真优化了它们结构参数。模态分析表明两个谐振器基频大约为373.3kHz,与干扰模态频率差大约为9.4kHz,有效地实现了模态隔离。根据灵敏度仿真结果,AlN差分谐振式加速度计灵敏度64.6Hz/g,线性度为0.787%,横向灵敏度为0.0033Hz/g。热仿真的结果表明单个谐振器温度灵敏度约为490Hz/℃,加速度计输出差频温度灵敏度为–0.83Hz/℃,证明了差频检测方案可以降低温度共模误差影响。上述所有仿真结果验证了该加速度计结构设计可行性。

  • 标签: 谐振式加速度计 氮化铝 微杠杆 支撑梁 差频检测
  • 简介:针对硅微振梁式加速度计输出频率随环境温度漂移问题,提出了抗温漂硅微结构设计方法及相关工艺,降低了环境温度对输出影响,在室温条件即可达到一定精度。通过建立“硅-玻璃”和“玻璃-陶瓷”耦合模型,分析了造成硅微振梁式加速度计温度漂移原因。然后提出了“抗温漂耦合设计结构和“半粘结封装”封装工艺,降低了耦合模型中理论温漂。利用加工出原理样机进行实验,结果显示,采用抗温漂结构设计及封装工艺原理样机,输出频率温漂系数为-3.5×10-6/℃,室温下零偏稳定性为72.0μg。实验验证了抗温漂理论可行性,可以满足室温下高精度硅微振梁式加速度计设计要求。

  • 标签: 硅微振梁式加速度计 温度漂移 抗温漂耦合设计 半粘结封装
  • 简介:在激波捕捉法计算得到流场基础上采用辨识算法得到初始间断位置,从ALE方程出发,考虑离散几何守恒律,采用变形网格和网格重构技术解决计算过程中间断运动和变形,新旧网格之间流场采用高精度信息传递方法保持时间精度,建立了基于非结构动网格技术间断装配方法.通过激波管问题二维模拟,模拟了初始间断分解为激波和接触间断激波遇到固壁反射后与接触间断相交非定常流动过程,对这种新方法基本原理进行了介绍.

  • 标签: 激波 装配法 非结构动网格 超声速流动
  • 简介:为了最大限度克服微机电陀螺两个模态相互耦合作用,提高微机电陀螺综合性能指标,采用国内现有MEMS标准工艺方法,设计和制作了一种高性能单晶硅对称解耦结构线振动陀螺。采用对称结构形式和保证陀螺驱动和检测模态振型都是弯曲振动模式,易于模态匹配;由于采用驱动模态和检测模态结构解耦方式,从微结构设计上大大降低了正交耦合误差影响,使陀螺具有输出零位小、零偏稳定性好优点。测试结果表明:初次加工样机,在大气中驱动和检测模态固有频率分别在2430Hz和2580Hz左右,在150Hz带宽内具有0.1~0.5(°)/s分辨率;随着加工精度提高和检测电路改进,该陀螺在大气中15Hz带宽内实现0.008(°)/s分辨率,在真空状态下,这种高性能单晶硅对称解耦结构线振动陀螺性能会有进一步提高。

  • 标签: 标准工艺 对称结构 解耦线振动陀螺 模态频率匹配
  • 简介:半球谐振陀螺是一种具有广阔应用前景高精度陀螺.由于制造工艺和装配过程中因素,其结构难免会出现误差.根据闭环检测机理,推导出结构误差数学表达式,分析了它对测量结果影响,这对于编制软件算法以补偿结构误差具有一定指导意义.

  • 标签: 半球谐振陀螺 闭环检测 误差分析 结构误差
  • 简介:为了实际实现具有良好跟踪精度和抗干扰能力惯性平台稳定回路,建立了平台伺服电机离散时间模型,设计了由单片机和高速DSP组成数字控制系统,与惯性平台组成了基于采样数据平台稳定控制回路,研究了离散变结构控制趋近律选取方法,采用改进趋近律设计了离散变结构控制律,提出了一种数字式平台稳定回路离散变结构控制方法,通过实物实验得出了平台伺服电机转轴摩擦力矩模型系数估计值,并将其引入到控制系统中。仿真实验结果表明,该回路系统对于摩擦力矩和系统参数不确定性具有一定抗干扰性能,对于阶跃干扰力矩输入具有良好动态特性,且静态力矩刚度提高到1.2×10^4N·m/rad,系统对于斜坡和加速度输入信号实现了平稳跟踪,跟踪误差最大值分别为0.0056rad和0.0597rad。

  • 标签: 惯性平台 稳定回路 离散变结构控制 趋近律
  • 简介:受限混合层流动主要是喷流与自由来流相互剪切形成混合层受到壁面的限制而形成一种流动.文章采用后向台阶平板模型研究了高速高压比条件下受限混合层典型流场结构以及冷却效率.实验自由来流Mach数为5,喷流Mach数为1.28,喷流总压为0.2~0.7MPa,通过调整冷喷气流总压,基于纹影流动显示技术获得喷口附近激波结构特征和流动参数之间关系.形成喷口附近波系欠膨胀流动现象深刻认识,提取波系特征与流动参数之间规律.基于流动显示及实验测量结果,通过分析流场中大尺度结构空间演化规律,揭示流动参数对于冷却效率影响规律及物理内涵.采用快响应压敏漆(FRPSP)技术在高超声速风洞开展热流分布和冷却效率研究,获得了平板对受限混合层冷却效率影响.

  • 标签: 高超声速 受限混合层 粒子图像测速 快响应压敏漆
  • 简介:信息融合系统开发需要规范化。在分析信息融合系统工程方法基础上,对信息融合系统设计过程及设计产品描述方法进行了研究,分别研究了应用体系结构设计、系统体系结构设计及数据融合节点设计,以及各自设计产品描述方法,并提出了相应设计结果描述元模型。实践证明,规范化有助于提高信息融合系统质量以及开发效率。

  • 标签: 信息融合系统工程 设计过程 描述方法 元模型
  • 简介:针对单轴旋转调制惯性导航系统结构动刚度低问题,以模态仿真分析为基础对系统结构进行优化改进。基于无质量弹性单元等效滚动轴承方法,利用经验公式计算轴承等效刚度,并引入转子动力学合理表征系统旋转行为,利用有限元分析软件ANSYS实现了系统模态高可信度仿真分析。以提高系统一阶模态频率为设计目标,通过结构性能缺陷识别的方法确定优化方向,对结构薄弱点进行改进设计,将系统结构基频从36Hz提高到74Hz。最后,开展模态试验验证。试验结果表明,仿真与试验符合度优于90%,优化后系统在0-60Hz扫频范围内无明显振动响应。

  • 标签: 模态分析 优化设计 旋转调制 惯性导航系统 计算机仿真
  • 简介:以采用整体隔振措施配重式三轴机抖激光陀螺捷联惯导系统为研究对象,利用数值仿真方法,重点讨论了惯导系统静不平衡、动不平衡、转动惯量以及隔振器刚度和阻尼对静态环境条件下由于陀螺抖动机构不平衡引起圆锥运动(细分为三类)影响规律。研究认为,惯导系统静平衡性和动平衡性只影响第三类圆锥运动,对一二类圆锥运动影响甚微;惯导系统转动惯量增大将会使圆锥运动减小;系统隔振频率越靠近陀螺抖动频率,圆锥运动越强烈;系统隔振器阻尼对圆锥运动影响较小。研究成果可为机抖激光捷联惯导系统结构设计及圆锥误差事前控制提供理论指导。

  • 标签: 捷联惯导系统 机械抖动激光陀螺 圆锥运动 数值仿真
  • 简介:为了减小MEMS陀螺仪正交误差,进一步提高陀螺精度,在Simulink环境中对陀螺结构和测控系统进行了建模和仿真。首先在理想状态陀螺结构模型基础上建立了包含机械热噪声、模态间耦合等非理想因素结构模型,并给出了陀螺结构相关设计参数。其次在陀螺结构模型上以自激振荡和AGC控制技术为基础设计了驱动回路,该回路可在短时间内将驱动幅度稳定在10μm,且驱动频率为4048Hz(驱动模态谐振频率)。然后分析了模态间耦合信号作用方式并建立了正交校正和检测闭环力反馈回路,仿真结果显示,在全闭环状态下检测模态所受耦合力幅度比未校正状态下降了5个数量级,等效输入角速度也从205(°)/s下降到了6.58(°)/h。最后对陀螺模型进行了整体测试,得到其标度因数和阈值分别为21.76mV/(°)/s和0.002(°)/s。

  • 标签: MEMS陀螺仪 结构模型 SIMULINK 系统仿真
  • 简介:本文首先论述了有源磁悬浮在国内外发展状况和趋势,接着论述采用有源磁悬浮目的和对有源磁悬浮要求,并对时分式直流反馈有源磁悬浮工作原理、磁悬浮元件、磁悬浮系统稳定性、时分模拟开关以及对反馈回路方案进行了分析。实验结果表明,有源磁悬浮应用于陀螺加速度计对仪表精度提高起到了关键性作用。

  • 标签: 磁悬浮技术 加速度计 惯性技术 模拟开关 反馈回路 元件结构
  • 简介:为研究转捩与湍流对激波边界层干扰及底部流动结构影响,文章选取了二维与三维高超声速双斜面进气道模型与大钝头着陆器模型,并使用γ-Reθ转捩模型开展数值模拟研究.研究表明,对于二维进气道模型,随着前缘钝度增加,激波边界层干扰位置前移,分离区变大,与层流流动情况相比,有转捩流动发生时,激波边界层干扰位置后移,同时分离流动强度变弱,分离区缩小;对于三维进气道模型,其拐角附近分离流动呈现明显三维特征,转捩流动也存在三维流动结构,与静风洞状态相比,噪音风洞状态下,有转捩流动发生,对壁面热流影响较大,对激波系影响很小.对于着陆器模型,底部流动发生转捩,使得底部流动由不稳定非定常流动结构变为稳定定常流动结构,这有益于姿态控制设计.

  • 标签: 激波边界层干扰 底部流动结构 高超声速 转捩流动 分离流动
  • 简介:本文叙述了三轴转台四种不同布局型式。提出了用Bezier曲线和Fourier级数描述三轴转台框架形状,将形状优化设计问题转换为可用参数优化设计方法求解形式。建立了OUT型三轴转台外框架结构形状优化设计数学模型,然后给出了用增广乘子法对问题进行求解步骤

  • 标签: 三轴转台 BEZIER曲线 形状优化设计
  • 简介:建立了单陀螺惯导系统等效二自由度模型,讨论了陀螺抖动频率随基础结构固有特性变化规律,并利用数值试验方法研究了基础结构与机械抖动系统频率比、惯量比、基础结构阻尼比以及陀螺抖动系统阻尼比对陀螺抖动幅度影响规律。

  • 标签: 捷联惯导系统 抖动幅度 数值试验 机械抖动陀螺
  • 简介:光学目标模拟器是光学成像制导仿真系统中关键设备之一。本文在介绍圆弧导轨式和框架式两种光学目标模拟器机械结构方案基础上,详细分析了框架式机械结构诸多优点。最后,总结了框架式目标模拟器研制中一些关键技术

  • 标签: 光学目标 模拟器 仿真 结构设计