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2019年 第40卷 第5期    刊出日期：2019-05-31

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论文

非标准圆筒装药爆轰驱动的试验研究

王新颖， 王树山， 卢熹

2019, 40(5):  897-903.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.001

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为了准确预测破片初速，研究爆轰驱动金属柱壳膨胀与断裂的过程细节和内在物理机制。设计梯恩梯炸药爆轰驱动不同壁厚的50SiMnVB钢和45号钢柱壳试验，采用高速转镜式分幅相机和光子多普勒测速仪联合同步测试和诊断，获得金属柱壳膨胀破裂过程的图像信息及膨胀速度历史，揭示了冲击波加载效应和金属柱壳破裂后继续加速过程的趋势和规律。结果表明：相同密度壳体材料随着壳体壁厚的增加，其外表面膨胀速度的振荡幅值增大、脉动次数增多，破裂模式由纯剪切转变为拉剪混合；由于壳体壁厚以及由此产生的不同载荷系数，45号钢壳体破裂时刻都晚于50SiMnVB钢壳体，且随着壁厚的增大，破裂时刻和膨胀破裂半径相差越大，但由于壳体破裂后爆轰产物的继续加速作用，相同壁厚的两种钢壳体膨胀最终状态基本接近。

高速履带车辆制动能量与制动力分布规律预测方法研究

张舒阳， 张豫南， 宁克焱， 颜南明， 方青峰

2019, 40(5):  904-914.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.002

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为预测高速履带车辆制动系统能量与制动力的分布规律，以某型履带车辆为例建立其整车动力学模型、推进系统模型以及制动系统模型，提出一种由路线长度、坡度、半径、侧倾角、路面功率谱密度、行驶阻力系统. 土壤最大附着系数、最大转向阻力系数8个参数定义试验场地的建模方法。分析了道路参数对车速的影响；采用最优控制理论设计车辆最短时间仿真行驶策略，基于试验数据建立二元线性回归方程修正仿真制动转矩。通过试验与仿真验证了模型的准确性以及控制策略的有效性。基于1 000 km试验数据建立典型试验场地模型，并预测了6 000 km车辆全寿命里程制动能量与制动力分布情况。仿真与预测结果验证了该方法的可行性。

轮毂电机全速度范围无位置传感器控制研究

赵其进， 廖自力， 张运银， 蔡立春

2019, 40(5):  915-926.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.003

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为提高电传动装甲车辆驱动系统的可靠性，研究车辆轮毂电机无位置传感器复合控制技术，并对速度过渡区间的切换方法进行了改进。建立了基于转矩、电流双闭环的永磁同步电机控制系统，基速上、下分别采用弱磁控制和最大转矩电流比控制策略；电机低速区采用简化的脉振高频注入法，中、高速区采用模型参考自适应法，以实现全速度范围内转子位置辨识；采用变权重加权控制切换方法，并改进算法切换过程中两种算法工作区间的选择，在保证辨识精度的同时节省了系统的软、硬件资源。仿真和试验结果表明：无位置传感器复合控制算法能够在全速度范围内准确辨识出转速和转子位置；改进后的切换方法能够保证电机在速度切换区间内实现平滑过渡，保证了电机可靠运行。

航空煤油活塞发动机空气辅助喷射系统喷雾特性试验研究

高宏力, 张付军, 王苏飞, 武浩, 周磊, 赵振峰, 刘波澜

2019, 40(5):  927-937.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.004

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为获得良好的混合气体，保证喷雾特性与缸内时变环境之间的良好匹配，针对航空活塞二冲程煤油发动机空气辅助喷射系统的喷雾特性，开展了系统试验研究。使用高速相机和相位多普勒粒子分析仪并结合图像处理技术，分析了环境压力、温度和喷油脉宽、喷气脉宽等控制参数对喷雾宽度、贯穿距、空间扩散面积和索特平均值的影响。结果表明：控制参数不变情况下，提高环境压力不利于喷雾在空间的扩散，雾化效果也会变差；提高环境温度有利于燃油液滴的蒸发性、破碎；环境条件不变情况下，减小喷油脉宽、增大喷气脉宽有利于喷雾沿喷孔方向延伸，促进液滴膨胀破碎。

基于软计算的轻武器装备体系贡献率评估方法

姚天乐， 胡起伟， 齐子元, 温亮， 陶凤和

2019, 40(5):  938-945.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.005

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武器装备体系贡献率评估对体系作战能力建设、作战使用保障和实战化训练等具有重要意义。针对武器装备体系具有高度非线性、不确定性和模糊性等特点，提出利用软计算对武器装备体系贡献率进行评估的方法。采用基于遗传算法的模糊聚类方法对轻武器体系中的武器进行软分类，构造了基于软分类的模糊神经网络；通过任务子能力-体系子能力-体系总能力的模糊映射链求解各模糊映射中的贡献率，充分发挥神经网络的容错性和鲁棒性适应数据资料不完整性和专家认识主观性的特点。采用该评估方法对某轻武器装备体系进行了实例分析，有效评估出体系中下级指标对上级指标的体系贡献率，验证了评估方法的可行性。

慢速烤燃环境下引信热响应特性测试与仿真

韩炎晖， 娄文忠， 冯跃， 郑福泉

2019, 40(5):  946-953.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.006

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为揭示不敏感弹药用引信在烤燃试验下的热响应特性，掌握其内部热传递途径及规律，提出烤燃环境下隔爆式引信热响应分析方法。针对引信在受热刺激下的钝感化要求，以典型舰载76 mm口径弹头无线电引信为例进行烤燃试验测试与热有限元仿真，开展升温速率为1.17 ℃/min、终极温度为270 ℃慢速烤燃环境下的引信热响应特性研究。结果表明：基于热阻抗等效原则的“模块替换法”，即以具有相近导热系数的热电偶测温系统替代电池组件，实现了增加嵌入式测温系统不会过多影响引信原有的热量传递通道；设计了可嵌入引信内部的慢速烤燃测温微系统及Teflon材质防热保护壳体，通过试验证实了测温微系统在慢速烤燃环境下具有可靠性高、可同步测试等优势；对比引信内部各组件的温度差异证实了烤燃刺激下引信的热传递途径为压螺-安全和解除保险机构-导爆药-传爆药，明确了增加压螺以及安全和解除保险机构的热阻抗可降低导爆药和传爆药的意外发火概率。

高钝感半导体桥发火性能研究

郑子龙， 张文超， 秦志春， 吴刚刚， 俞春培， 王嘉鑫， 陈亚杰， 叶家海， 田桂蓉

2019, 40(5):  954-961.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.007

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为了提高半导体桥（SCB）火工品的安全性，在SCB极脚间并联负温度系数（NTC）热敏电阻，可使NTC-SCB半导体桥满足1.5 A不发火、最高2.0 A不发火的高钝感要求。研究了1.0 A和 1.5 A通电条件下NTC热敏电阻与SCB并联后的分流情况，通过电容放电、恒流激励下的发火实验和发火感度实验对比分析了SCB、NTC-SCB和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后的NTC-SCB半导体桥发火性能。结果表明：在1.0 A、1.00 W、5 min和1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验条件下，NTC热敏电阻的分流比约为35%和62%，达到热平衡时的温度大约为112 ℃和170 ℃； 在33 μF、30 V电容放电条件下并联NTC热敏电阻及1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后，SCB的发火时间和临界发火能量均没有出现显著性变化；在7.0 A恒流激励下，由于输入能量速率较慢以及NTC热敏电阻分流的原因，发火时间和临界发火能量均有较明显提高；SCB的99.9%发火电流在并联NTC热敏电阻后从2.329 A增加到3.709 A，NTC-SCB的99.9%发火电流在1.5 A、2.25 W、5 min安全电流实验后从3.709 A增加到4.285 A，仍然可用于提供大于5.571 A电流的火工装置。

某引信及其等效构件的慢速烤燃研究

薛超阳， 智小琦， 王帅， 周捷

2019, 40(5):  962-967.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.008

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为研究引信传爆序列的烤燃特性，建立简化的等效模型，以装填1,1-二氨基-2,2-二硝基乙 烯（FOX-7）导爆药和传爆药的某引信为研究对象，进行升温速率为3.3 ℃/h的烤燃试验。设计两种等效方案，对两种等效构件进行相同的烤燃试验。在试验基础上建立等效构件的烤燃模型，通过数值模拟研究了传爆序列的点火顺序。运用传热学理论分析点火机理，解释了传爆药先点火的原因。结果表明：外壁底部温度为177.1 ℃时发生点火；两种等效构件响应结果与全引信响应结果相同，均为爆燃反应，且破片状态基本一致，等效方案可行；点火点在传爆药中心，传爆药燃烧引起导爆药发生爆燃反应；当导爆药与传爆药为同一炸药时，引信烤燃过程中一般为传爆药先点火。

基于全膛烧蚀磨损特征的火炮内弹道仿真研究

金文奇， 宁金贵， 王剑， 邓波

2019, 40(5):  968-977.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.009

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为提高烧蚀火炮内弹道仿真精度，在文献\[1\]火炮烧蚀内弹道理论基础上，保持火药几何燃烧定律、火药燃速定律和体现起始部膛线烧蚀的弹丸起动压力方程不变，通过对变炮膛截面积、变药室容积、弹后烧蚀容积增量等全膛烧蚀磨损特征的分析和计算，建立体现全膛烧蚀的弹丸运动方程和内弹道基本方程，从而建立烧蚀磨损内弹道模型。借鉴经典内弹道诸元解算方法，导出烧蚀磨损内弹道模型解算方法。以某火炮试验数据为例进行仿真烧蚀磨损内弹道计算，仿真结果表明：初速仿真值与试验值误差为0.9%，能够满足火炮工程实践3%的仿真误差要求；仿真精度优于文献\[1\]的火炮烧蚀内弹道方法，证明了所建立的烧蚀磨损内弹道模型和诸元解算方法是正确的，可用于烧蚀磨损火炮身管寿命预测。

黑索今基含铝炸药烤燃实验和数值模拟

寇永锋， 陈朗， 马欣， 赵聘， 鲁建英， 伍俊英

2019, 40(5):  978-989.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.010

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含铝（Al）炸药在烤燃过程中，Al粉会改变炸药内部传热机制从而影响炸药热反应，因此需要研究含Al炸药热反应特征。采用多点测温烤燃法，对压装黑索今（RDX）/石蜡（WAX）（96/4）炸药进行了烤燃实验，获得了炸药内部不同位置处温度变化；结合数值模拟计算，标定了RDX炸药反应动力学模型参数；分别采用多点测温烤燃法和烤燃弹法，对压装RDX/Al/Binder（60/31/9）和熔铸梯恩梯（TNT）/RDX/Al（60/24/16）两种含Al炸药进行了烤燃实验，获得了炸药内部温度变化及点火时间。建立含Al炸药热反应计算模型，计算分析了炸药热反应特征。对RDX/Al/Binder考虑了Al粉的吸热和热传导；对TNT/RDX/Al考虑了相变及多步热分解反应，并采用多组元网格单元计算法同时考虑Al粉的吸热；对炸药烤燃实验进行了数值模拟计算，通过与实验结果比较验证了计算结果的准确性。研究结果表明：Al粉的加入会加快压装RDX/Al/Binder（60/31/9）含Al炸药内部的传热速率，缩短其点火时间，降低炸药热安全性；Al粉的加入对铸装TNT/RDX/Al（60/24/16）含Al炸药的传热过程没有显著影响。

不同升温速率下模块装药慢速烤燃特性的数值模拟

刘静， 余永刚

2019, 40(5):  990-995.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.011

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为分析模块装药在外界热刺激下的热稳定性，开展了模块装药慢速烤燃特性的研究。建立模块装药慢速烤燃模型，在1.8 K/h、3.6 K/h和 7.2 K/h 3种升温速率下进行数值模拟计算。结果表明：在慢速烤燃条件下，升温速率较低（1.8 K/h、3.6 K/h）时，烤燃响应区域靠近中心传火管；升温速率较高（7.2 K/h）时，烤燃响应区域已不再靠近中心传火管的位置。由此可见，升温速率对模块装药着火时间和烤燃响应区域位置有较大的影响。随着升温速率的提高，着火时间变短，烤燃响应区域向单基药中心移动，烤燃响应区域由一个中心环形区域变成关于中心对称的两个环形区域，升温速率对烤燃响应区域的着火温度影响较小。

切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制

刘流， 梁晓龙， 张佳强， 何吕龙， 侯岳奇

2019, 40(5):  996-1002.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.012

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研究了在切换通信拓扑条件下的无人机集群构型变换控制问题。基于一致性控制理论，对具有2阶积分特性的无人机集群设计了构型变换控制协议，为使无人机集群能够实现特定构型变换并保持特定速度，在控制协议中引入编队参考向量。给出了在通信拓扑切换情况下无人机集群实现特定构型变换并保持特定速度的充分必要条件。在通信拓扑图保持连通的条件下，利用Lyapunov稳定性理论证明了无人机集群系统稳定性，并利用代数黎卡提方程理论给出了控制协议中参数矩阵的设计方法。数值仿真结果验证了所设计的控制协议有效性。

舱室内爆炸压力载荷测试方法研究

王传昊， 王树山， 张静骁， 魏继锋

2019, 40(5):  1003-1010.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.013

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针对装药在密闭或准密闭舰船舱室内的爆炸实验，研究首次反射冲击波和准静态压力两种毁伤压力载荷测试方法。分析了舱室内装药爆炸形成的首次反射冲击波和准静态压力两种载荷的频率与幅值特性，阐明了采用不同频响传感器分别进行测量的必要性和合理性；提出了采用高频压电传感器测量首次反射冲击波和低频压阻传感器测量准静态压力的传感器选型方法；给出了专用工艺工装设计以及传感器布设方法，其中尼龙套筒工装可有效起到绝缘和衰减应力波的作用，其内腔传压管设计可有效消除爆炸产生的高频信号和光、热信号对压阻传感器的干扰，从而保证了测试精度。进行了模拟舱室内的装药爆炸实验，所得测试数据与经典公式计算结果一致性良好。研究结果表明：所提出的舱室内爆炸毁伤压力载荷并行测试方法以及工艺工装设计合理可行，能够在获取足够精度的反射冲击波数据基础上更加精确地获取准静态压力峰值及衰减规律；为了准确获取舱室内爆炸压力载荷数据，在合理预估待测信号幅值范围前提下，首次反射冲击波测试采样率应为兆赫兹量级，准静态压力测试采样率应为千赫兹量级；为了防止干扰信号对测试的影响，应采用尼龙套筒工装并采用过盈配合的安装方法。

基于现场可编程门阵列战术数据链中自适应轮询接入控制协议的设计与实现

丁洪伟, 李超, 刘龙军, 柳虔林, 保利勇, 杨志军

2019, 40(5):  1011-1019.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.014

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在战术数据链系统中，战术单元随时都有可能被摧毁而引起网络拓扑结构动态变化，导致系统服务效率降低。为了解决这一问题，基于动态调整轮询顺序的思想，提出一种自适应轮询接入控制协议（APACP）。采用概率母函数的方法和嵌入式马尔可夫链理论对系统进行建模，得到系统平均排队队长和平均轮询周期的解析解；利用数学软件MATLAB和现场可编程门阵列仿真验证协议的正确性。仿真结果表明，APACP能够根据战术数据链网络拓扑结构的动态变化自动调整轮询顺序，明显降低系统平均排队队长和平均轮询周期，克服传统轮询接入控制协议中空轮询的问题，节约了服务时间，提高了服务效率，改善了系统性能。

基于迭代无偏有限冲击响应滤波的共轴跟踪技术研究

余潇， 柯芳， 袁佳， 高歆杨

2019, 40(5):  1020-1029.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.015

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为了有效提升光电跟踪系统的跟踪精度，提出一种共轴跟踪改进方案。采用迭代无偏有限冲击响应（UFIR）滤波算法来替代传统卡尔曼滤波（KF）算法，进行系统状态估计与预测。迭代UFIR滤波算法由于不依赖噪声先验统计信息，可有效克服传统KF算法的不足，在噪声统计信息未知时能保持理想的预测精度，从而使改进后的系统在实际工况下仍能达到较高的跟踪精度。分别进行了迭代UFIR算法和KF算法对比的单元仿真实验，以及采用两种算法的共轴跟踪系统对比仿真实验，实验结果验证了理论分析的正确性，表明在噪声统计信息无法事先准确获得的实际工程应用中，基于迭代UFIR滤波的共轴跟踪改进方案较基于KF算法的传统方案鲁棒性更强，具有更大的应用潜力。

新型光学检测靶标静态指向误差修正

张绍军， 薛向尧， 高云国， 王光

2019, 40(5):  1030-1037.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.016

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为检验新研制的光学检测靶标空间静态指向精度是否满足±5′设计指标要求，分析了引起指向误差的各项误差源，利用齐次坐标变换法建立了检测靶标机构的指向误差模型。通过高精度Leica全站仪标定出检测靶标的方位角误差和俯仰角误差，进一步合成检测靶标指向误差。结果显示：在标定域内最大空间静态指向误差θ_max=275″、均值θ=165.9″，均方根值σ_θ=71.5″，满足设计指标但富余量较小。为进一步提升检测靶标指向精度，利用误差模型及标定出的数据样本，采用最小二乘法曲面拟合出误差模型中的各系数，并作为方位角误差与俯仰角误差修正模型。指向误差经模型修正后，检测靶标机构在标定点和特定轨道处的总指向误差均值分别为21.1″和20.9″、均方根值分别为10.6″和7.2″，表明经误差修正后，可很大程度上减小检测靶标的空间静态指向误差。

基于声干涉特征匹配的水中目标运动分析研究

徐国军， 张林， 韩梅， 范培勤

2019, 40(5):  1038-1049.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.017

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针对水中目标运动分析问题，提出一种基于目标辐射声场距离-频率谱干涉条纹特征匹配分析的目标运动要素估计方法。以目标初距和目标瞬距为循环观测因子，结合两方位-两距离目标运动要素计算方法，获取当前假设下目标距离特征量和目标方位计算值；依据目标辐射噪声时间-频率谱干涉结构计算的目标距离特征量信息，构造距离特征量匹配代价因子，实现目标运动解要素。仿真数据与试验数据验证结果表明：该方法在绘制的目标运动要素解空间可视化分布图中，可有效估计目标初距、航向和航速信息，显著改善目标运动参数的估计速度和精度。

基于谐波集检测的飞行目标水下声探测算法研究

穆森， 李京华， 张恒， 陈果

2019, 40(5):  1050-1057.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.018

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螺旋桨飞机以一定高度在水面上飞行时，其噪声谱中的线谱存在明显的谐波关系。随着噪声由空气入水的跨界传播以及水下传播环境的变化，谐波关系有减弱的趋势。针对此问题，提出了基于谐波集检测与最强谱线检测相结合的检测算法。该算法采用门限调节因子来自适应地调整检测门限，提高了远距离低信噪比情况下目标的探测性能，可以有效地在水下环境检测螺旋桨飞机。水下单水听器接收的实测信号检测结果表明，对于巡航速度为36 m/s的螺旋桨飞机，探测距离可以达到2.48 km.

基于ADAMS仿真的自主水下机器人入坞碰撞分析与导向结构优化研究

国婧倩， 郑荣， 吕厚权

2019, 40(5):  1058-1067.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.019

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结合自主水下机器人(AUV)于千岛湖水下对接试验，对自主研制的水下对接装置导向性能进行研究。在分析AUV水下受力状况和接触碰撞参数基础上，建立AUV入坞碰撞过程的ADAMS物理仿真模型，通过比较试验结果和仿真结果中AUV姿态和前向速度的变化，验证仿真模型的有效性。从AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面分别探讨凸形罩、锥形罩和凹形罩3种典 型导向结构的导向能力，分析对比仿真结果，对导向罩母线曲率进行改进设计与优化、得到S形罩。 多次仿真发现：在AUV入坞姿态相同条件下，S形罩能够调整的AUV入坞偏距最大为100 cm，比凸形罩提高20 cm；S形罩能够调整的AUV入坞偏角最大为22°，比凸形罩降低1°；但S形罩产 生的碰撞力和AUV入坞时间都有所下降，调整AUV运动趋势效果明显改善。在水池对凸形罩和S形罩分别进行AUV入坞偏距和AUV入坞夹角两方面试验，结果表明S形罩的导向性能有明显改善。

软固结磨粒群微观力学特性分析与试验研究

计时鸣， 邱文彬， 曾晰， 郗枫飞， 邱磊， 郑倩倩， 石梦

2019, 40(5):  1068-1076.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.020

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针对软固结磨粒气压砂轮加工过程中磨粒群内部发生剪胀效应，造成磨粒群表面局部堆积，进而引起工件表面产生划痕、降低二次精加工效率和表面质量的问题，建立磨粒群内部微观接触力学模型，揭示磨粒群内部力链传递过程。采用Li-Dafalias弹塑性剪胀本构模型，来反映磨粒群内部微观力-位移的关系。通过颗粒流三维分析PFC3D软件数值模拟具有不同孔隙率的磨粒群力链网络演化过程，以及加工件表面压强分布，结果表明：当孔隙率超过44%后，磨粒群内部力链传递路径消失；工件表面压强呈周期分布，随着孔隙率增大，压强幅值减小。搭建试验平台，通过光整加工试验得到孔隙率和磨粒目数对工件表面粗糙度的影响规律，结果显示：当采用磨粒目数800、孔隙率24%时加工得到的工件表面粗糙度较小，表面粗糙度轮郭算术平均偏差从313.74 nm降低到67.11 nm.

基于频域干涉的小口径长身管内径测量系统

马鹤立， 陶天炯， 刘盛刚， 王翔， 翁继东

2019, 40(5):  1077-1082.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.021

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二级轻气炮发射管内膛加工质量对动高压物理冲击加载实验数据的准确度有着重要影响。基于全光纤频域干涉测距技术研制的内径测量系统，可精确测量小口径、大长径比二级轻气炮管内径。该系统采用微型光纤探头作为频域干涉测距传感器，能对管内膛被测点坐标进行精密测量，经椭圆方程拟合后可准确获得待测截面内径。对长度为7 400 mm的28 mm型二级轻气炮炮管通体内径进行了测量，结果表明：在入口处、出口处与三点式内径千分尺测量结果的极差仅为0.014 mm.

随机共因失效条件下战时合成部队携行备件配置优化研究

王强， 贾希胜， 程中华， 冉悄然， 孙正

2019, 40(5):  1083-1092.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.022

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装备群在执行作战任务过程中通常会发生共因失效事件，分析共因失效故障对实现装备群的精确化保障具有现实意义。针对战时合成部队装备群遂行任务时，装备携行备件配置优化模型中没有考虑装备受击故障这一类随机共因失效的问题，提出了随机共因失效条件下的备件配置优化方法。建立了装备故障相关条件下的备件需求模型和多约束条件下的携行备件配置优化模型，引入拉格朗日乘子，利用边际效应法求出最优配置方案通过实例对该方法的可行性进行验证。研究结果表明，在装备随机共因失效条件下，所建立的模型可以为多约束携行备件配置优化提供模型参考。

基于局部特征尺度分解与复合谱分析的齿轮性能退化特征提取

仝蕊， 康建设， 孙健， 杨文， 李宝晨

2019, 40(5):  1093-1102.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.023

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针对齿轮性能退化过程中振动信号复杂、特征提取困难等问题，提出采用基于局部特征尺度分解与复合谱的退化特征提取方法。改进复合谱分析法，利用离散余弦变换代替复合谱分析法的傅里叶变换，以减少特征信息的遗漏，提高特征信息敏感度；利用局部特征尺度分解法对振动信号进行分解，并采用贝叶斯信息准则与峭度时间序列互相关系数相结合对内禀尺度分量进行筛选，以剔除不必要分量的影响，有效地提取特征信息；利用改进的复合谱分析法对所选取的内禀尺度分量进行融合，提取复合谱熵作为特征向量。该退化特征提取方法运用于齿轮全寿命退化试验中，对实测信号进行特征提取和退化状态识别，结果表明改进后的复合谱熵对齿轮退化状态具有较好的表征能力。

基于状态切换的分布式多机器人编队控制

卫恒， 吕强， 刘扬， 林辉灿， 梁冰

2019, 40(5):  1103-1112.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.024

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人工势场方法、虚拟结构方法、领导跟随方法、基于行为的方法等传统多移动机器人编队控制算法，都只在编队控制的某个环节有较好的效果，并没有有效解决编队组建、行进、变换、避障等一系列完整动作。针对上述算法的优缺点及适应情形，应用切换系统的思想，提出了基于状态切换的分布式多机器人编队控制算法。设计了基于复合信息的状态切换触发机制，通过机器人自身状态和周围环境适时触发切换机制，合理选择编队控制的一种或多种算法；提出了基于超宽带（UWB）测距的队形反馈机制，利用UWB数据结构简单、便于在微型移动机器人上进行处理的特点，实时完成对整个编队队形的保持和反馈，同时提出分布式状态估计算法，为触发机制提供机器人的运行状态。通过搭建多移动机器人平台，将所提策略应用到实际机器人编队控制中，验证了算法的有效性和稳定性。

剪刀式桥梁展桥机构铰点位置多目标优化设计

韩军， 朱鹏程， 张帅， 洪煌杰

2019, 40(5):  1113-1120.  doi:10.3969/j.issn.1000-1093.2019.05.025

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阐述一种新型剪刀式桥梁展桥机构的工作原理。针对方案样机在架设初始状态时展桥机构驱动油缸小腔受力过大、引起间断液压油溢流问题，利用Denavit-Hatenberg齐次变换矩阵建立展桥机构的运动学和静力学模型。根据展桥机构驱动油缸闭锁力与驱动力不同的特点，提出确定剪刀式桥梁展桥机构关键铰点位置的多目标优化计算方法。对剪刀式桥梁方案样机展桥机构的关键铰点位置进行优化设计，利用机械系统动力学分析ADAMS软件进一步验证了优化计算模型。研究结果表明：优化后展桥油缸的最大拉力降幅达59.5%，展桥油缸的受力分布趋于合理；所提出的展桥机构计算模型正确；优化方法具有收敛速度快、稳定性好等特点；展桥机构优化计算结果为方案样机改进提供了依据。