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2013年 第34卷 第11期    刊出日期：2013-11-30

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论文

履带式混合动力车辆能量管理策略与实时仿真

李军求， 孙逢春， 张承宁

2013, 34(11):  1345-1351.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.001

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履带式混合动力车辆的动力性和燃油经济性的优劣在很大程度上取决于能量管理方法。根据车载能源输出特性和车辆行驶功率的需求，提出了一种发动机负载功率跟随和电池组功率补偿的能量管理策略，并给出了发动机、电池组和驱动电机等被控制对象功率平衡的实现方法。同时在dSPACE中搭建了“驾驶员-综合控制器”在环的履带式混合动力车辆能量管理实时仿真平台，进行了基于驾驶员真实输入的实时仿真研究。仿真结果表明，发动机沿最佳燃油消耗曲线工作，动力电池及时功率补偿，并能较好满足车辆最高车速、B/2转向等机动性所需功率变化，实现了车辆机动性和燃油经济性的良好匹配。

自动变速操纵系统稳态过程故障检测和诊断技术研究

彭建鑫, 刘海鸥, 王滨, 陈慧岩

2013, 34(11):  1352-1358.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.002

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采用多向主元分析（MPCA）算法实现了稳态工况下自动变速操纵系统（ASCS）的故障检测和诊断功能。针对稳态工况下ASCS故障诊断的问题，根据ASCS控制周期特点研究稳态工况下ASCS状态变量特性以及变量构成成分，分析了MPCA算法的可行性；运用稳态工况下无故障历史数据建立ASCS的MPCA模型，并采用综合监控指标OIndex进行过程故障检测。当故障发生时利用因子分析理论，建立了综合监控指标、得分向量、系统状态变量之间的映射关系，实现故障诊断功能；采用实车试验和仿真验证结合的方式证明了MPCA算法在ASCS稳态工况下故障检测和诊断的有效性和实时性。

基于流体体积方法的燃油液滴蒸发过程数值模拟研究

赵鹏， 李国岫， 张涛， 贾涛鸣

2013, 34(11):  1359-1365.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.003

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建立了基于气液两相流流体体积（VOF）方法的燃油液滴蒸发的数学计算模型，研究了燃油液滴蒸发过程中的传热传质特性及强制对流流场对传热传质特性的影响。研究发现，燃油液滴在蒸发过程中，液滴内部并不是均匀加热，而是热点区域加热较快，其他区域缓慢加热。在初始时刻时，燃油液滴相界面处的蒸气与周围气体之间的浓度梯度较大，因此初期的蒸发速率较快，其谢伍德数Sh也较大。不同气液相温度差能促进液滴的蒸发过程，随着气液相温度差增大，液滴蒸发速率逐渐增大。随着雷诺数的增大，高温热点区域的分界线逐渐模糊，液滴内部加热逐渐趋于均匀。雷诺数越大，液滴的温度越高，但液滴温度差别较小。不同雷诺数能有效促进液滴的蒸发过程。

自动变速操纵系统稳态工况下非平稳随机信号的故障诊断技术研究

王滨， 刘海鸥， 彭建鑫, 苗成生

2013, 34(11):  1366-1372.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.004

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提出了基于信号冗余关系的自动变速操纵系统（ASCS）稳态行驶工况非平稳随机信号多重故障检测和诊断策略。通过分析ASCS非平稳信号特性以及信号之间的冗余关系，提出故障检测和诊断策略设计原则：不可信原则、多故障兼容原则和概率原则，作为故障检测和诊断策略设计的指导思想。同时根据故障诊断结果的准确性和有效性特点将故障诊断结果划分为一级、二级、三级3种类型。通过分析ASCS稳态工况的先验知识，提出非平稳随机信号故障检测和诊断策略，实现发动机转速、变速箱输入轴转速、车速和车辆挡位信号之间单或多重故障诊断的功能。向实车数据中注入不同类型故障来检测故障诊断策略的完整性和正确性，试验结果证实了该方法的有效性和实用性。

双侧电驱动装甲车辆直驶转矩补偿控制

马晓军， 苏建强， 魏曙光， 刘秋丽， 项宇

2013, 34(11):  1373-1379.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.005

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为解决双侧电机驱动电传动装甲车辆直线行驶时的偏驶问题，提出了基于双侧电机转速差的转矩补偿控制。补偿控制是在保证总的转矩需求不变的情况下，实时检测双侧电机转速，在减小高速侧电机转矩的同时增大低速侧电机转矩克服车辆直线行驶的偏驶。设计了双输入双输出的模糊控制器，实时调整PI控制参数，减小车辆动力系统非线性因素影响。仿真和实车台架及道路试验结果表明：转矩补偿模糊PI控制能实时调整双侧电机转矩输出，保持双侧电机转速相同，实现车辆直线行驶稳定性能。

综合传动装置故障模式危害性的熵权模糊综合评价

徐保荣， 李荣利， 魏火明， 丛华， 冯辅周

2013, 34(11):  1380-1386.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.006

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针对综合传动装置结构复杂、故障数据积累较少、缺少合理的故障模式分析方法的现状，对某型综合传动装置进行了实车试验。记录了试验中出现的全部故障数据，提出采用熵权模糊综合评价法进行故障模式危害性分析，实现了多个模糊性指标和定性指标的定量评价。在综合考虑故障发生概率、严酷度、检测难度、维修等级的基础上，从全寿命周期角度提出纠正难度这一评价指标，健全了评价指标体系。通过故障模式危害性分析，找到了危害性较高的关键故障模式和子系统，为综合传动装置的改进、维修决策和寿命管理提供了有效的依据。

电控单体泵控制阀开启过程的受力分析

仇滔, 彭璟, 雷艳, 李彬, 李旭初

2013, 34(11):  1387-1391.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.007

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利用试验与仿真相结合的方法，研究分析了柴油机电控单体泵(EUP)燃油系统控制阀开启过程的受力特性。通过测量控制阀开启过程的位移获得了阀芯的受力情况；结合试验测得的进出口压力，利用计算流体动力学（CFD）方法对其流场进行了数值模拟。研究结果表明：阀开启过程末尾控制阀受到的合力方向指向闭阀方向，而燃油流动对阀芯的受力影响主要表现为液动力和静压力，其中液动力作用显著，且二者均阻碍阀打开；控制阀受力分析和结构优化必须充分考虑该区域流场的影响。

整体式多爆炸成形弹丸战斗部数值模拟及试验研究

赵长啸， 龙源， 纪冲， 许道峰， 高福银， 路亮

2013, 34(11):  1392-1397.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.008

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为了提高爆炸成形弹丸（EFP）的命中概率，设计了一种新型整体式多爆炸成形弹丸（MEFP）战斗部结构。为验证设计的整体式MEFP战斗部结构的可行性，对其进行了地面静爆试验，并利用LSDYNA程序对弹丸成形及侵彻45#钢靶过程特性进行了数值模拟，模拟结果与试验结果吻合较好。

高旋弹药飞行姿态测量用半捷联MEMS惯性测量装置研究

李杰， 赵诣， 刘俊， 陈伟

2013, 34(11):  1398-1403.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.009

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针对高速旋转弹药姿态测量中，传统的MEMS捷联惯性测量系统由于角速率传感器在量程和精度上不能同时满足测试要求而存在姿态测量精度低的问题，提出了半捷联MEMS惯性测量的概念、原理和半捷联MEMS惯性测量的实现方法；同时针对半捷联MEMS惯性测量系统的组成结构，对半捷联MEMS惯性测量装置进行了介绍。通过对动力输出仓、控制-驱动电路安装仓、惯性信息敏感仓和惯性信息采集仓的结构和功能说明，阐述了半捷联MEMS惯性测量的实现方法。该装置可在弹药高速旋转情况下为微惯性测量单元提供稳定测试环境，有效抑制高旋弹药对惯性系统姿态测量精度的影响，为高旋弹药姿态测量和常规弹药制导化提供了新的思路，具有一定的工程应用价值。

浅海水声信道模型差异对纠错码性能分析的影响

陈友淦， 许肖梅， 张兰， 林梅英

2013, 34(11):  1404-1411.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.010

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由于水声信道复杂多变，很难进行信道建模，迄今为止并没有一个标准的统计信道模型。针对不同的研究对象，往往需要采用不同的水声信道模型，而评估信道建模差异对研究结论的影响则具有重要意义。从信道纠错码角度，在分析时不变信道模型、时变信道模型和准静止衰落信道模型的基础上，结合高效信道纠错码(以LDPC码为例)，讨论了水声信道模型差异对研究纠错码性能可能带来的影响，为实际设计水声通信系统提供参考。仿真结果表明，尽管不同信道建模方式对系统解码的具体信噪比数值要求不大相同，但编译码参数优化设计的方案基本一致，海试数据则进一步验证了上述结论。

由空中磁场推算线电极参数及海水中电磁场分布

文无敌， 刘忠乐， 李华

2013, 34(11):  1412-1417.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.011

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海水中的线电极可作为舰船电磁场的模拟场源，然而在海水中测量其电磁场操作实施困难，如果能够通过空中的磁场测量来推算线电极在海水中的电磁场分布则能很好地解决这一难题。根据海水中稳恒电流电场的点电极计算模型，推导出线电极在海水中的电场、磁场和空中磁场分布的解析表达式，从而提出通过测量空中磁场分布来推算海水中线电极的参数及其在海水中电场和磁场分布。设计了实验室水池测量方案，运用遗传算法（GA）对线电极参数及电缆有效段进行GA编码，计算结果符合实际；由GA计算结果进一步求得海水中电磁场的分布，与理论值达到很好的吻合，证明了方法的可行性。

改进的模拟退火算法在水下机器人S面运动控制参数优化中的应用

孙玉山， 李岳明， 张英浩， 万磊

2013, 34(11):  1418-1423.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.012

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从模糊逻辑控制思想出发，借鉴PID控制的结构而设计的S面控制器

孔状通气条件下潜射航行体流体动力特性研究

孙铁志， 魏英杰， 王聪， 曹伟

2013, 34(11):  1424-1430.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.013

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基于均质平衡流理论，通过求解混合介质的RANS方程、SST湍流输运方程和各相之间的质量输运方程，开展了孔状通气条件下气—水—汽三相潜射航行体流体动力特性的三维数值模拟研究，对比分析了不同通气孔数量条件下空泡形态、航行体周向压力分布以及阻力变化情况。结果表明：随着通气孔数量的增加，单个孔形成的空泡尺度减小，空泡整体形态由离散分布逐渐融为一体；迎流面最大压力随通气孔数量增加基本呈减小趋势变化，表面压力沿牵连速度方向分布存在波动现象，并且具有一定的周期性；总阻力系数随通气孔数量增加而减小，通过增加通气孔数量有利于改善航行体的流体动力。

波浪作用下系留系统纵向运动仿真研究

潘光， 杨智栋， 杜晓旭

2013, 34(11):  1431-1436.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.014

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系留系统包含系缆和系留体两部分，分析波浪扰动力对系留系统运动参量的影响需要建立适用的系留系统运动模型。依据牛顿第二定律建立系缆的纵向运动控制方程，在此基础上采用集中质量法建立系缆的离散运动数学模型。基于刚体动量定理及动量矩定理建立回转体型系留体的纵向运动方程。联立系缆和系留体运动模型并补充相应的边界方程即得到系留系统纵向运动模型。采用4阶RungeKutta法对二级波浪力作用下的系留回转体系统进行了运动仿真，仿真结果显示系留系统在波浪力作用下做周期性摆动。

电火花磨削加工蜂窝环的热物性参数研究及表面温度场仿真分析

高霁, 刘庆扬, 马晓芳, 唐明

2013, 34(11):  1437-1441.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.015

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基于GH536高温合金材料的性能特点，通过试验利用数值模拟方法得到了GH536高温合金的热物性参数随温度变化的非线性规律，并利用ABAQUS软件对电火花磨削加工蜂窝环时温度场分布进行了有限元模拟，分析了温度场分布对蜂窝环表面加工质量的影响。试验结果表明：利用有限元分析对电火花磨削蜂窝环时温度场的分布规律进行模拟是可行的，且模拟过程准确、迅速，适用于电火花磨削薄壁类零件的工艺过程的优化，更为精确计算电火花磨削过程中产生的热应力、残余应力等提供了理论依据。

变形温度对00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢组织及超塑性影响

李少峰， 任学平， 李殊霞， 陈京生

2013, 34(11):  1442-1447.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.016

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00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢经过固溶处理和冷轧变形后，在850～1000℃下保温5min进行恒温超塑性拉伸试验，研究变形温度对00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢超塑性的影响规律。观察各温度下变形前的组织，研究σ相及组织变化对材料超塑性能的影响，从微观上揭示变形温度影响材料超塑性的原因。试验结果表明： 00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢经过1300℃固溶处理并85%冷轧变形，在850～1000℃下保温5min后，随着温度的升高，σ相数量越来越少，组织发生再结晶并形成均匀的等轴晶，而材料的延伸率从480%增大至1290%，变形过程中的峰值应力从125MPa降低至32MPa.

钛基金属氧化物涂层电极的制备及表征

张丽， 关江勇， 韩卫清， 王连军

2013, 34(11):  1448-1453.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.017

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为了对化工废水进行处理，以Ti/SnSb电极为基础，采用刷涂热解法制备出掺杂Fe、Mn、Ni、Ru和Co等元素的钛基涂层电极。Sn、Sb和X（X代表掺杂元素）按照原子质量比为100∶10∶5的比例配制涂液，在475℃高温下煅烧。用SEM、XRD和电化学工作站等分析方法分析了改性电极的表面形貌、析氧电位值和使用寿命等因素。分析结果表明：阳极表面活性涂层易产生“龟裂”现象，影响电极的催化活性和使用寿命。与掺杂其他元素的改性电极相比，Ti/SnSbMn电极的使用寿命最长，更难析出氧气，污染物更容易被氧化降解。

综述

中空光纤旋转连接器研究进展

贾大功， 陈志童， 许强， 张海伟， 张红霞， 张以谟

2013, 34(11):  1454-1460.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.018

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作为两个相对独立旋转部件之间信号传输的核心器件，光纤旋转连接器（FORJ）广泛应用于雷达、战车和红外探测系统等信息化军事装备中。但是，对于传输通道不经过旋转轴或器件中心部位的特殊需求，一般FORJ不能直接使用。对此，国内外学者对满足这种需求的具有中空特性的FORJ进行了研究。文中分析了中空FORJ的研究现状，对中空FORJ的实现原理、影响主要指标的因素以及应用情况进行了综述，对中空FORJ的发展方向进行了展望。

研究简报

六轮独立驱动滑动转向车辆运动控制算法仿真研究

闫永宝， 张豫南， 颜南明， 韩宝亮

2013, 34(11):  1461-1468.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.019

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依据六轮独立电驱动滑动转向车辆转向原理及车轮扭矩独立可控的特点，结合驱动力优化分配及操控稳定性问题，提出了一种运动控制算法。该算法由速度控制器，转弯控制器和轮胎力最优分配控制器组成。其中，速度控制器和转弯控制器根据车辆状态产生整车所需总的纵向力和转弯横摆力矩，轮胎力最优化分配控制器根据轮胎垂直载荷优化分配各个车轮所需的扭矩。仿真结果表明：垂直载荷较大的轮胎获得了较大的驱动扭矩，与平均分配算法相比，采用轮胎力最优化分配算法，轮胎负荷率降低了979%，提高了车辆的操控稳定性。

倾斜转弯鱼雷的分散自适应变结构控制

张翼超， 周徐昌， 周浩

2013, 34(11):  1469-1473.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.020

摘要 ( )   PDF (2880KB) ( )  

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为了解决鱼雷倾斜转弯机动过程中俯仰、偏航与横滚通道间存在较强的运动、流体动力耦合的问题，将其控制系统表示为具有非匹配不确定性的关联大系统形式，采用扰动补偿的方法设计协调回路部分抵消关联子系统间耦合；根据局部模型跟踪原理处理系统中的非匹配不确定性，利用左特征向量设计切换函数，提出自适应变结构控制律；利用Lyapunov稳定性理论证明系统的全局渐近稳定性。仿真结果表明，该控制方法满足鱼雷倾斜转弯机动的需求。

金属球目标雷达成像特性分析

邓彬， 王瑞君， 秦玉亮， 王宏强， 黎湘

2013, 34(11):  1474-1478.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.021

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在金属球后向电磁散射精确解的基础上对其复雷达散射截面（复RCS）的幅度和相位特点进行了分析。金属球距离像在低频段呈现大小悬殊的2个尖峰，在高频段仅出现1个尖峰，其二维像在不同转角和频段下呈现出圆弧或点的特征。指出不同条件下金属球应当用色散、滑动或理想点散射中心模型进行描述。所揭示的金属球雷达成像特性对于RCS测量定标和散射源诊断分析具有参考价值。

基于空域压缩采样的水声目标DOA估计方法

王彪, 李超, 戴跃伟

2013, 34(11):  1479-1483.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.022

摘要 ( )   PDF (3086KB) ( )  

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在空域存在稀疏观测约束条件下，传统的水声目标方位DOA估计方法在水下无人航行器等小型平台的应用中往往精度低或者失效。针对这一问题，提出了一种基于空域压缩采样的水声目标DOA估计方法。该方法通过建立水下目标的空域稀疏模型，对水下目标在空域进行压缩采样，并利用联合稀疏重构实现水下目标的DOA估计。仿真实验表明：与传统方法相比，该方法在较少阵元、较小阵列间隔和较少快拍下估计精度相对提高；而在较低信噪比下估计成功率能够提高50%以上，均方误差也能降低到02°以下。

基于控制性能优化的网络化控制系统设计

刘卫东， 杨建华， 李乐, 李翔宇

2013, 34(11):  1484-1488.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2013.11.023

摘要 ( )   PDF (2780KB) ( )  

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针对网络控制系统存在不确定短时延情况，提出了一种基于控制性能优化的网络化控制器优化设计方法，该方法利用控制性能梯度优化来得到网络化控制器参数，避免了依据Lyapunov稳定性理论和线性矩阵不等式(LMI)进行网络化控制系统(NCSs)设计时出现变量个数大于约束不等式个数的情况。通过对水下航行器航向控制系统的仿真研究，表明了该方法的可行性和有效性。