支持系统级仿真与优化的流场模型降阶技术

为降低仿真对计算机软硬件系统的要求并提高计算速度,设计了基于降阶模型的系统级仿真与优化流程,并将本征正交分解(POD)方法应用到流固耦合仿真的流场降阶建模过程中,提高了仿真数据的重用度。在理论研究的基础上,对一个在空气中振动的微梁进行分析,并构建其降阶模型。结果表明:基于POD的降阶建模方法在保证计算精度的前提下,能有效减少流场自由度,加快流固耦合仿真的速度。该方法可用于加速产品系统级仿真和优化过程。     

静电梳齿驱动器静电-结构耦合的仿真分析

采用降阶建模为静电梳齿驱动执行器开发了一个二维有限元模型,将梳齿驱动器简化为一组等价的集总参数单元,各单元均体现了对应器件的静动态特性和输入输出特性,降阶得到的模型降低了计算的复杂程度,提高了计算的速度.对采用降阶模型法所建立的模型仿真,得出梳齿驱动执行器的驱动位移、静电力与结构参数和所施加电压关系的仿真结果.该方法能以较快的速度求解静电-结构耦合问题,所得结果与有限元解相比较,最大位移误差小于5%.     

基于代理模型的高超声速气动热模型降阶研究

高超声速飞行器气动热的快速准确预测是当前高超声速气动热弹性分析的重要前提. 针对当前高超声速气动热工程计算、高精度数值计算和实验研究均不能很好适应工程应用的问题,结合代理模型的基本思想,提出了基于代理模型的高超声速气动热模型降阶方法,建立了一种高超声速气动热模型降阶框架. 以典型高超声速三维翼面为例,对比拉丁超立方采样方法lhsdesign函数和改进的逐次枚举的拉丁超立方方法SLE,利用相同的设计样本点和代理模型构造方法,SLE方法构造的降阶模型预测翼面温度平均误差、L_∞和e_NRSME均小于lhsdesign方法,SLE采样方法有助于提高降阶模型的精度;对比Kriging和RBF两种代理模型构造方法,Kriging方法构造降阶模型优于RBF方法. 针对典型的高超声速三维翼面气动热预测表明,本文高超声速气动热降阶方法具有较高的精度和效率.      

基于参数化降阶模型的非线性气动弹性高效分析

针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题，提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型，不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的结构表面的流场数据分布，并成功应用于典型机翼的跨声速颤振边界的计算，大大地提高了计算效率.结果显示，单流场条件时降阶模型的计算速度比直接使用时域分析方法提高了3倍；在计算多流场参数条件下，参数化降阶模型相比于使用单流场降阶模型计算速度提高了3.5倍，相较于时域分析方法提高了10倍.     

基于偏微分方程模型降阶方法的最优控制

为了快速准确地求解含有偏微分方程约束(PDE)的优化问题,提出了一种基于偏微分方程模型降阶的最优控制问题求解方法.含有偏微分方程约束会使得优化问题的求解耗费大量的时间,难以满足现有控制与优化的需求.在研究了偏微分方程性质的基础上,得出了一种新的模型降阶方法.通过使用奇异值分解法来提取原模型的主要特性,得到低维空间的基函数,再使用伽辽金投影法,将原模型投影到现有基函数构成的低维空间中,从而达到降低模型阶次来快速计算PDE优化问题的目的.实验结果表明在降阶模型阶次较低的情况下,依然能对原模型有较好的逼近效果.该方法用于快速准确地求解含有偏微分方程约束的优化问题是可行的、有效的.     

二 维 电 大 尺 寸 目 标 IRBC 的 计 算

二维电大尺寸目标迭代Robin条件（IRBC）的计算非常耗时，通过对该条件中Hankel函数的近似计算，加快了计算速度.首先，分析了第二类零阶和一阶Hankel函数4种近似算法的优缺点；然后，对比了应用其计算迭代Robin条件的精度和速度；最后，通过一系列电大尺寸目标的计算对最优算法加以验证.     

求解大型电力系统机电振荡模态的逆幂方法

提出了一种求解大规模电力系统全部机电振荡模态的逆幂算法.首先忽略调速器模型、负荷电动机模型(对未装有电力系统稳定器(PSS)的发电机组进一步忽略励磁调节器模型)对机电振荡模态的影响,以形成合理的降阶系统,由于降阶前后系统的机电振荡模态一一对应,因而降阶不会影响原系统机电振荡模态的个数和机电振荡模态与机组的相关性.采用QR法得到降阶系统的所有机电振荡模态,以这些模态作为原系统机电模态的近似值,进而利用逆幂法追踪原系统的所有机电振荡模态.根据电力系统特性应用了稀疏技术,提高了求取机电振荡模态的速度.对2009年西北电网系统4个典型运行方式的计算结果表明了算法的有效性和应用于大规模电力系统的潜力.     

光伏系统模型的多时间尺度降阶

为了解决光伏接入的电力系统模型复杂和分析困难的问题,提出了一种简单实用的光伏发电系统模型降阶方法。综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统小信号模型,分解模型中的多时间尺度特性以确定快速状态和慢速状态,并用相对速度估计法验证了快慢状态分解的正确性,避免了由摄动参数选取不当引起的降阶前后系统稳定性不一致的问题。通过忽略快动态变量对原模型进行降阶,添加校正项得到了零阶近似模型和一阶近似模型。最后在MATLAB中分别对比了降阶模型、校正模型与详细模型的动态响应和计算误差。研究结果表明,降阶模型和校正模型均能够正确反映详细模型在小扰动下的动态响应,且在提高计算速度、简化分析过程方面有明显优势。     

热工对象模型降阶的一种时域算法

对高阶状态方程描述的热工对象,若使用通常的降阶方法,将会有很大的计算工作.本文从对象的输入输出特性出发,对于一类指定的降阶模型,证明了可以用二步线性最小二乘求得降阶模型的参数,方法简单.计算实例说明降阶模型较好地重现了原型的响应特性.     

小波变换在MEMS降阶建模中的研究

获得系统的宏模型是MEMS系统级建模与仿真的关键.提出将小波变换的方法应用于MEMS降阶建模.介绍了小波变换的理论基础,提出了运用小波变换的方法对MEMS进行多尺度降阶建模的基本思想和算法的基本原理.针对最常见的静力学问题,建立了有限元求解方程,采用小波变换的方法提取出系统的几个不同阶次的降阶模型.算例表明利用该方法通过适当的降阶次数,提取降阶模型可以大幅度地减少计算时间、降低计算复杂度,特别适合MEMS这种大系统的降阶建模.     

中断在LED大屏幕显示系统中的应用

介绍了在ＬＥＤ大屏幕显示系统中采用动态扫描通过中断方式输出数据的原理和方法,给出了有关的流程图．通过这种方式可大大减少硬件电路,降低成本．软件的控制也很灵活方便,整个系统扩展容易,具有较强的实用性     

光子在密度呈正弦变化的一维“声子晶体”中的传播

强调了用声学方法可以获得密度呈正弦平方规律变化的声子晶体,指出了光子在这种声子晶体中的传播等同于电磁波在光子晶体中的传播．描写电磁波运动的麦克斯韦方程化为了熟知的Mathieu方程．数值分析表明,在参数（δ,ε）平面上出现了一系列稳定和不稳定区（禁带）．当参数｜ε｜→0时,这些不稳定区退化为一点,给出了禁带的中心频率,并用摄动法近似地求出了禁带宽度．结果表明,一阶和二阶不稳定区（禁带）宽度与介质的参数和入射光子频率有关．只需适当选择这些参数,就可以有效地调节光子晶体的带结构,并按需要得到不同性能的光子晶体．     

最优钢筋砼井式楼盖的设计

本文对钢筋砼井式楼盖常用的几种设计方法进行比较,在此基础上,按现行规范的要求提出一种较完整的优化设计数学模型。除考虑到梁、板的共同工作外,还计及了结构的抗扭性能。 在内力分析阶段采用有限单元法计算,在截面设计阶段采用文[6]的准则法计算,同时还用复合形法逐步进行校对。对于一般的钢筋砼楼盖使用本文的方法只需二至三个选代循环,占机时1～2分钟左右。 文末列举了一个工程设计实例。     

基于全局优化方法的SAR图像快速分割算法

为解决变分水平集分割模型能量泛函的非凸性及其易陷入局部极小值解的问题,研究变分水平集分割模型的全局优化问题.基于Aubert-Aujol (AA)去噪模型和变分水平集方法,提出一个局部统计活动轮廓模型;然后通过凸松弛技术将提出的模型转换成全局优化模型;再利用分裂Bregman技术将全局优化模型转化为两个易于计算的Shrinkage算子和Laplace算子.通过对合成图像和Envisat SAR图像的分割实验,提出的全局分割模型不仅能够快速地得到全局最小值,而且比经典模型更准确地得到图像分割边缘.      

基于部分可控性矩阵的模型降阶方法及误差分析

针对单输入单输出系统,利用部分可控性矩阵的M-P广义逆作为集结矩阵,提出了一种新的近似集结法模型降阶方法。首先给出了当系统可控与不可控时的2种降阶模型,然后通过误差最小分析归结为一种降阶模型,并利用向量到子空间的距离给出了不同阶降阶模型误差的一个简单计算方法。以此误差作为标准,可以方便地选择满足需要的降阶阶数及降阶模型。最后以实例表明了该方法的有效性和应用性。     

动力锂离子电池电路建模与仿真

以锂离子电池为研究对象,分析了多种电池等效电路模型的优缺点,最终选取分数阶等效电路模型进行研究,但由于模型中涉及分数阶电路,不便于计算处理,从而提出对其进行降阶处理的方法,采用改进分数阶的电路模型来确定动力锂离子电池的传递函数,并且求解出这个分数阶电路模型的阶跃电流响应解析解.最后,对由R1∥CPE1,R2∥CPE2和Zw∞分数阶电路构成的电路模型进行降阶处理.时域仿真表明,在0. 1～10. 0s时间范围内,降阶模型近似解和分数阶模型的解析解非常逼近,电路一阶降阶模型相对误差低于10. 0%,而其中的二阶降阶模型相对误差更是低于2. 0%.给出的分数阶电路降阶模型不仅可以降低运算的复杂性,同时在精度上能满足工程应用控制的要求.     

基于SQL注入的安全防范检测技术研究

为了提高数据库系统的安全性,及时发现、防范网站中可能存在的SQL注入漏洞,详细分析了基于SQL注入的攻击原理,从应用服务器、数据服务器、功能代码本身等3个方面探讨了如何避免SQL注入攻击.在此基础上从功能程序本身方面对已有的“检测、防御、备案”通用模型进行了优化,改良后的SQL注入攻击通用检验模型只在服务器端设置检查,对攻击者进行备案,对于攻击次数过多的用户所提出的请求服务器将不予理会,而且被抽象出来以单独函数形式存在,使用时直接调用即可,适用于所有页面.实验表明,该模型系统能较好发现系统存在的SQL注入脆弱点,从而有效提升系统的安全性.     

永磁同步电机无速度传感器的直接转矩控制系统

提出了一种基于降阶观测器的无速度传感器控制方法,用于永磁同步电机直接转矩控制系统的转速辨识.该方法将永磁同步电机的降阶运动电动势观测器与模型参考自适应系统(model reference adaptivesystem,MRAS)进行有机的结合,选取永磁同步电机电压方程作为参考模型,永磁同步电机降阶状态方程作为可调模型.理论分析和仿真结果表明,所提出的永磁同步电机无速度传感器直接转矩控制系统的转速辨识方法具有较强的鲁棒性和优越的动静态性能.     

面向缩聚模型的结构损伤识别研究

为了减少结构健康监测系统中传感器的数量,创新性地结合缩聚原理和自适应二次乘方和误差法提出了一种面向缩聚模型的结构损伤识别方法.根据模型缩聚原理对结构有限元模型进行了缩聚,依据缩聚后有限元模型、利用自适应二次乘方和误差法对结构参数进行了识别和追踪,从而实现了结构损伤的识别.对某一大型平面桁架结构进行了仿真,期间考虑了白噪声和地震波的影响;对某一悬臂梁结构进行了实验,以研究白噪声、正弦、拟El-Centro 3种激励下的6种情况.结果表明:所提方法只需使用少量的传感器便可精确地识别出结构中损伤的发生时刻和损伤的程度及位置,仿真结果的最大误差小于3%,实验结果的最大误差小于5%.     

多柔体系统动力学模型的特征值降阶方法

详细研究了多柔体系统动力学模型的特征值降阶问题，针对挠性空间飞行器系统的姿态动力学方程，推导出基于Riccati迭代算法的特征值模态截断准则和计算步骤。分析结果表明，它较一般特征值截断准则更能精确地反映原系统特性，并且能准确地保留原系统低阶模态频率和振型。其模态截断后动力响应曲线与原系统吻合较好。