基于等效静态载荷法的高速轻载机器人的结构动态优化设计_黄宇涵
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第 39 卷第 1 期航 天 器 环 境 工 程Vol. 39, No. 1 2022 年 2 月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING1 E-mail: ***************Tel: (010)68116407, 68116408, 68116544航天器超静平台作动器发展及其关键技术综述叶田园1,2,庞贺伟3,周元子4*,宗 红4,刘守文1,2(1. 北京卫星环境工程研究所; 2. 航天机电产品环境可靠性试验技术北京市重点实验室;3. 中国空间技术研究院;4. 北京控制工程研究所:北京 100094)摘要:星载有效载荷的灵敏度和有关性能指标的提高对航天器控制系统的精度和稳定度提出越来越高的要求。
具有隔振、抑振及精确指向功能的航天器超静平台得到广泛关注。
超静平台作动器作为实现平台功能的核心执行部件,其质量优劣决定了平台的性能、可靠性和使用寿命。
文章综述国内外不同种类超静平台作动器的性能特点、应用背景及技术发展概况,归纳总结高效率音圈电机技术、长寿命挠性元件技术、地面试验验证技术等关键技术;最后针对未来高精度星载光学载荷的应用需求,探讨了我国在超静平台作动器方面可进一步开展的研究内容。
关键词:超静平台;作动器;挠性元件;隔振;综述中图分类号:V414.5; V416.6文献标志码:A文章编号:1673-1379(2022)01-0001-10 DOI: 10.12126/see.2022.01.001Overview of the development and key technologies of actuator forspacecraft ultra-quiet platformYE Tianyuan1,2, PANG Hewei3, ZHOU Yuanzi4*, ZONG Hong4, LIU Shouwen1,2(1. Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering; 2. Beijing Key Laboratory of Environmental & Reliability TestTechnology for Aerospace Mechanical & Electrical Products; 3. China Academy of Space Technology;4. Beijing Institute of Control Engineering: Beijing 100094, China)Abstract: The improvement of the sensibility and other related performance indicators of satellite-borne payloads calls for higher precision and stability of the spacecraft control system, and the spacecraft ultra-quiet platform with vibration isolation/depression and precise pointing functions has widespread attention. As the key executive component to realize the functions of the ultra-quiet platform, the actuator plays a decisive role for the task reliability and the lifetime of the platform. In this paper, the actuators of ultra-quiet platform are classified, and discussed according to their performance characteristics, the task background, and the technical development. In addition, the key technologies with respect to the high-efficiency voice coil motor, the long-life flexible element, and the ground test verification are reviewed. Finally, in view of the application requirements of high-precision spaceborne optical payloads in the future, some suggestions are made on the research projects worth to be further carried out in the field of the ultra-quiet platform actuator.Keywords: ultra-quiet platform; actuator; flexible element; vibration isolation; review收稿日期:2021-07-29;修回日期:2022-02-25引用格式:叶田园, 庞贺伟, 周元子, 等. 航天器超静平台作动器发展及其关键技术综述[J]. 航天器环境工程, 2022, 39(1): 1-10YE T Y, PANG H W, ZHOU Y Z, et al. Overview of the development and key technologies of actuator for spacecraft ultra-quiet platform[J]. Spacecraft Environment Engineering, 2022, 39(1): 1-100 引言当前天基天文观测、高分辨率对地观测等航天任务对航天器的控制精度提出了极高的要求。
DOI:10.16660/ki.1674-098X.2017.32.012超轻型大载荷无人机的设计与实现①黄嘉豪 陈子杰 黄科超(北京理工大学珠海学院航空学院飞行器制造系 广东珠海 190005)摘 要:本文以超轻型载重无人机作为研究重点。
分析行业研究文献与固定翼无人机行业,对固定翼无人机的结构展开多角度探讨,包括无人机材料、受力、装配方式等方面。
以“减轻每一克重量”为核心思想,使用高弹性轻质工程木质为主体材料,提出高韧性碳纤维复合材料和凯夫拉原丝复合材料进行缠扰补强的方案,设计一款翼展达3.1m,机身1.8m长,整机重量仅970g,电机拉力峰值达4.3kg,载荷比达到5以上的固定翼无人机。
该飞行器采用了S1223高升力翼型为飞机提供足够的升力。
经测试,该固定翼无人机飞行效率好、性价比高,给未来固定翼大载荷的无人机设计带来一个新方向。
关键词:无人机 超轻型 大载荷 碳纤维复合材料 凯夫拉复合材料中图分类号:V279 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2017)11(b)-0012-02①作者简介:黄嘉豪(1996—),男,广东梅州人,汉族,本科在读,研究方向:飞行器制造机械、飞机结构设计、无人机结构设计。
1 无人机轻型结构具体设计1.1 动力方面的设计第一步对各个参量进行设置,设载重量W 1=6kg,空机质量W a =1kg,按设计规定推重比一定要适当,预取推重比K f =T /W 1+W a =0.4,知拉力T 应保持在2.8~3kgf这个范围内。
常规翼型其升阻比最好保持在50以上,通常情况下这个参量不会考虑诱导阻力这方面的影响,但是却在这种高升力飞机上占比相当大。
除此之外,如果翼型精确度不高同样会使升阻比低于预计值。
就算是把对机翼有影响的所有阻力都考虑到,其他部位还是会构成阻力,比如机身下面水袋构成的压差阻力等。
还有一个要点必须注意:飞机不会一直处于平行飞行状态。
如果遇到下降气流这种情况,抛开其他因素和情况,只在爬升这个过程中就要借助巨大的升力,不然便不能达到起飞距离l d ≤25m这个要求。
河南科技Henan Science and Technology 机械与动力工程总第804期第10期2023年5月无人机机翼模态分析与结构优化设计廖耀青(浙江安防职业技术学院,浙江温州325016)摘要:【目的】为避免无人机飞行中出现严重的气动弹性问题,针对无人机机翼刚度分布设计不合理之处,开展无人机机翼模态分析与结构优化设计。
【方法】基于正交试验设计提出一种基于模态分析的机翼变截面结构布局轻量化设计研究方案。
【结果】基于无人机机翼有限元仿真模型,开展机翼约束模态仿真分析,发现机翼在翼梁、翼肋等方面需要进行尺寸优化设计,进而改善机翼刚度。
并提出一种变截面翼梁结构,通过TOPSIS方法进行排序获取了最优解。
结果表明,优化后的机翼结构质量降低34%,机翼约束模态频率得到极大改善。
【结论】通过模态分析开展无人机机翼结构优化设计,可在满足刚度合理分布的同时,大幅度降低机翼总质量。
关键词:无人机机翼;模态分析;TOPSIS;结构优化中图分类号:V279文献标识码:A文章编号:1003-5168(2023)10-0048-06 DOI:10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2023.010.010Modal Analysis and Structure Optimization Design of UAV WingLIAO Yaoqing(Zhejiang College of Security Technology,Wenzhou325016,China)Abstract:[Purposes]In view of the unreasonable design of the stiffness distribution of the UAV wing,in or⁃der to avoid serious aeroelastic problems in the flight of the UAV,the modal analysis and structural optimiza⁃tion design of the UAV wing were carried out.[Methods]Based on orthogonal experimental design,a light⁃weight design scheme of wing variable cross-section structure layout based on modal analysis was proposed. [Findings]Based on the finite element simulation model of the UAV wing,the wing constraint modal simula⁃tion analysis was carried out.It was found that the wing needed to be optimized in terms of wing beam and wing rib,which then improves the wing stiffness.On the other hand,a variable cross-section wing beam structure is proposed,and the optimal solution is obtained by TOPSIS method.The results show that the con⁃strained modal frequency of the optimized wing structure is greatly improved while the mass is reduced by 34%.[Conclusions]The optimization design of UAV wing structure through modal analysis can greatly re⁃duce the total mass of the wing while satisfying the reasonable distribution of stiffness.Keywords:UAVwing;modalanalysis;TOPSIS;structural optimization0引言无人机作为一个新兴产品,因其具有强大的机动性能、环境感知力等,在多个领域呈现出巨大的应用前景,如其广泛应用于航拍、环境检测、城市管理等。
第50卷第2期中南大学学报(自然科学版) V ol.50No.2 2019年2月Journal of Central South University (Science and Technology)Feb. 2019 DOI: 10.11817/j.issn.1672−7207.2019.02.013基于粒子群的改进智能算法在载荷识别中的应用谢兵1, 2,谢博群3,张猛3,曲先强3(1. 湘西南农村信息化服务湖南省重点实验室,湖南邵阳,422000;2. 湖南大学信息科学与工程学院,湖南长沙,410082;3. 哈尔滨工程大学船舶工程学院,黑龙江哈尔滨,150001)摘要:针对粒子群优化算法(PSO)无法处理反求问题中的病态问题,基于粒子群优化算法,通过遗传算法对粒子群优化算法进行改进,提出一种改进的粒子群优化算法(GAPSO),通过载荷识别对该方法进行验证,并应用于静态载荷识别和动态载荷识别算例中。
研究结果表明:改进后的粒子群优化算法既能使粒子群优化算法处理病态问题,又提高了反求问题的求解精度。
关键词:载荷识别;反问题;粒子群优化算法(PSO);遗传算法中图分类号:O342;TP311 文献标志码:A 文章编号:1672−7207(2019)02−0343−07 Application of improved intelligent algorithm based onparticle swarm in load identificationXIE Bing1, 2, XIE Boqun3, ZHANG Meng3, QU Xianqiang3(1. Key Laboratory of Information Service of Hunan Province for Rural Area of Southwestern Hunan,Shaoyang 422000, China;2. College of Computer Science and Electronic Engineering, Hunan University, Changsha 410082, China;3. College of Shipbuilding Engineering, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)Abstract: Considering that particle swarm optimization algorithm(PSO) cannot deal with ill-posed problem, an improved particle swarm optimization algorithm(GAPSO) was proposed by genetic algorithm based on particle swarm optimization.This method was verified by common inversion problems such as load identification. Finally, the improved optimization algorithm was applied in static load identification and dynamic load identification. The results show that the improved particle swarm optimization algorithm can not only solve ill-posed problems, but also improve the accuracy of inverse problem.Key words: load identification; inverse problem; particle swarm optimization algorithm(PSO); genetic algorithm在工程结构分析中,经常需要在已知载荷情况下分析结构是否达到要求,但缺少有效的手段来获取载荷。
专利名称:一种基于动态耦合分析的高超声速飞行器协调控制方法
专利类型:发明专利
发明人:王玉惠,冯星凯,吴庆宪,张晓辉,侯思远,徐超
申请号:CN201910333259.0
申请日:20190424
公开号:CN110187715A
公开日:
20190830
专利内容由知识产权出版社提供
摘要:本发明公开了一种基于动态耦合分析的高超声速飞行器协调控制方法,包括:建立高超声速飞行器纵向系统模型;针对高超声速飞行器飞行特点,提出针对高超声速飞行器的动态耦合分析方法;将高超声速飞行器动态耦合分析方法应用于高超声速飞行器纵向系统模型,得出轨迹变量、姿态变量和控制输入变量间的动态耦合关系矩阵;利用得出的动态耦合关系矩阵,设计高超声速飞行器纵向系统协调控制器。
本发明从系统动态方程入手,得出的耦合关系矩阵为非线性的、动态的,更加全面客观的反应实际飞行状态下的耦合情况。
申请人:南京航空航天大学
地址:210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
国籍:CN
代理机构:南京苏高专利商标事务所(普通合伙)
代理人:徐红梅
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