改进粒子群优化算法及其在聚类分析中应用

针对标准粒子群优化算法初期收敛速度快,后期容易陷入早熟收敛,局部寻优,全局搜索能力差等缺点,提出了一种新的鱼群-粒子群优化算法(AF-PSO)。引入拥挤因子δ和马尔可夫链,将鱼群算法加入到粒子群优化算法中,通过计算拥挤因子,来更新速度模型,使其在觅食,聚群,追尾,随机4种模态下进行切换。仿真结果表明了所提出的AF-PSO算法的综合性能优于其他改进的PSO算法。为进一步说明算法的实用性,将AF-PSO算法成功应用于输油管道泄露数据的聚类分析上。实验结果表明基于AF-PSO的K-means算法性能是优于其他聚类算法。     

一种激光驾束制导武器半实物仿真系统构建及试验方法

激光驾束制导武器半实物仿真必须借助二维平动系统,但由于二维平动系统受限于技术指标不高,无法满足弹目相对运动模拟速度和加速度要求较高的武器系统开展仿真试验的弊端,提出一种新的激光驾束制导武器半实物仿真系统构建及试验方法。采用“二轴转台+负载支架”的仿真系统构建方式,利用二轴转台的转动角运动代替二维平动系统的线运动来实现导弹在激光信息场中弹目相对运动和位置变化的模拟,很好地解决了传统方法存在的种种弊端,试验结果进一步验证了该方法具有很好的仿真效果。     

双磁控忆阻器动力学模型及FPGA硬件电路实现

基于经典Chua混沌电路设计了一个五维双磁控忆阻器混沌电路。对电路非线性特性进行数值分析,表明其具有丰富的混沌动力学行为。采用一阶离散处理对电路进行数字化转换,基于DSP Builder和FPGA(Field Programmable Gate Array)技术,通过Cyclone Ⅳ E系列EP4CE10F17C8N芯片搭建的硬件平台,真实实现了该模型数字化系统。设计结果表明,数字化忆阻器系统避免了模拟信号元器件的漂移和不稳定性,硬件波形显示性能稳定可靠,且与计算机仿真结果具有相当一致性的吻合。     

基于系统动力学的毒品违法犯罪防治建模与仿真

现有毒品滥用动力学模型假设吸毒者康复后对毒品拥有永久“免疫”力,而忽视了其再次成为毒品易感者的可能性。采用系统动力学(System Dynamics, SD)方法,分析了毒品违法犯罪人群的演化过程,构建了基于暂时“免疫”力的毒品违法犯罪防治模型,仿真实验预测了毒品违法犯罪趋势,灵敏度分析表明接触涉毒率是对毒品违法犯罪最敏感的影响因素。研究结果表明,毒品违法犯罪形势不容乐观,应采取系统防治策略,事前积极预防为主,并辅以必要的矫治和严惩措施。     

一种基于GA的新型生物地理学优化算法研究

为了使生物地理学优化算法的优化能力得到进一步提高,提出了一种基于遗传算法的新型生物地理学优化算法。在迁移操作之前增加了选择操作,采用了“轮盘赌”的方法选择出迁移个体,以使适应度较高的个体可以优先得到迁移,并且变异操作结合了遗传高斯变异操作方法,从而更好地提升了算法的优化性能;在此基础上,从理论上详细推导了该方法的收敛性条件。使用了5种测试函数进行实验,结果证明了改进后的算法在优化结果和收敛速度方面要更优。     

Whipple防护结构高速区弹道极限数值模拟研究

受二级轻气炮发射速度的限制,在以往研究中极少进行弹体速度大于8 km/s的Whipple防护结构撞击试验,导致建立高速区弹道极限方程所依据的实验数据并不能完全反映Whipple防护结构在高速区的防护能力。通过将GRAY三相物态方程代入自编物质点法计算程序,对厚靶侵彻、Whipple防护结构高速区撞击等工况进行数值模拟,得到Whipple防护结构在高速区的弹道极限,仿真结果表明其高速区防护能力高于弹道极限方程的预测,对航天器防护结构的设计具有参考价值。     

城市道路落客区车辆延误模型

提出一种城市道路落客区车辆延误的计算模型。分析了独立落客区和路段落客区的交通组织模式。将“排队落客”模式的落客过程分为2个阶段,结合排队论和可插车间隙理论,建立了落客车辆的延误模型,并设计了优化算法。随后以北京市安贞医院入口路段为测试对象,应用VISSIM仿真软件和实际调查的数据对模型进行验证。分析了落客率和落客区长度对落客车辆延误的影响。结果表明,模型能够精准的获取落客车辆的延误,同时可以为落客区的合理设置提供依据。     

基于改进神经网络的多AUV全覆盖路径规划

针对三维环境下的多自主水下机器人(Autonomous Underwater Vehicle,AUV)全覆盖路径规划问题,提出一种基于改进神经网络—Glasius生物启发神经网络（Glasius Bio-inspired Neural Network,GBNN）的全覆盖路径规划算法。对AUV的水下工作环境构建离散的三维栅格地图;根据栅格地图,建立相对应的三维GBNN模型;根据GBNN活性值的动态变化,AUV规划各自的搜索路径,对水下任务区域进行全覆盖搜索。仿真结果表示,多AUV可以协同完成覆盖搜索任务,能够自动避开各类静态和动态的障碍物,自动逃离路径的死锁区。     

基于ICP算法的非合作目标特征点云配准优化

针对视觉测量中非合作目标无法提供合作信息从而引起的位姿测量问题,采用ICP(Iterative Closest Point)算法配准不同时刻获取的点云降采样数据来完成目标的相对位姿测量。利用运动恢复结构算法获取了目标当前时刻的点云数据并比较了基于阈值匹配与光流匹配的特征点匹配算法,利用三角测量法对提取到的特征点进行重建,同时将点云数据进行降采样处理,根据降采样后的点云数据计算出不同时刻目标的相对位姿关系。实验表明当物体发生旋转运动时,对降采样数据利用ICP算法计算得到的目标绕坐标轴旋转角度最大误差不超过0.11º。     

锂电池极片涂布机NMP回收系统的红外辐射研究

目前锂电池极片涂布过程中NMP回收系统的结构面临很大问题,其中包含了真空以及红外辐射加热技术。针对真空系统,分析了其对涂布机工艺的影响,通过对NMP回收系统的烘干需求分析,采用层次分析法确定了最适合本系统的红外辐射加热器类型;对回收气态NMP过程进行了数值模拟,得到了系统流畅性能的仿真结果;通过红外辐射加热器加热极片的多组小实验及数据图表对烘干的时间、布置方式等参数进行了确定。对NMP溶剂的回收稳定及效率、干燥的效果及极片导电性能有重大的影响。     

一种适用于系统仿真的文氏管动态模型

当前用于系统仿真的文氏管模型过于简单,而考虑两相流的CFD模型却难以集成到发动机系统仿真中,通过综合采用数值计算、实验验证、系统辨识的方法,建立了一种适用于系统仿真的4阶文氏管动态模型。计算表明：即使在汽蚀状态下,文氏管也可能出现3.3%的流量波动,而不是所谓的恒定流量源。因此,该模型将有利于提高发动机系统仿真的可靠性。

Abstract：

The models of venturi used in system simulation are always too simple to reflect the real flow process,but the CFD models are too complex to be enclosed into the propulsion system in spite of its accuracy.A 4th order dynamic model of venturi which is applicable to system simulation is brought forward through numerical simulations,experiments and system identifications.Result shows that there is a 3.3% flow fluctuation even under cavitation circumstance,other than constant flow rate.This model is helpful to improve the fidelity of propulsion system simulation.     

推力矢量发动机气固两相内流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日模型,对固体火箭发动机气固两相内流场进行了深入研究,通过数值模拟得到了不同直径粒子的轨道及其温度等值线云图,及其对应情况下喷管轴线上的温度、压力和马赫数变化曲线,详细分析了粒子大小对流场的影响。结果表明:(1)粒子通过喷管扩张段时形成的轨道随着粒子直径的增大先向轴线靠拢集中,直径超过一定值时,出现两条轨道带,轨道带的夹角随直径的进一步增大而增大;(2)粒子的加入对燃气温度具有滞后作用;(3)在收敛段和直线段对应的喷管轴线上,粒子的直径对温度和马赫数影响不大,但是在扩张段,影响较大。     

航海模拟器中海洋环境时空动态变化的仿真

海洋结构物始终受到环境干扰,对海洋环境的仿真会显著影响航海模拟器的真实感。基于数值波浪模型生成海洋环境场,并利用SQLite开发实海域数据库。通过数据库中获取实际的风,海流和海浪信息来与真实海洋保持一致。对环境扰动进行建模,并且将时空变化特征和耦合效应都融入仿真。通过提出的仿真方法再现了真实的航行情况,并利用船载传感器的测量数据进行验证。仿真结果与实测数据吻合良好,说明本方法可以进一步提高海洋模拟器的物理真实感。     

基于MVC分布框架的破片战斗部仿真系统设计

针对破片战斗部起爆至破片着靶整个物理过程进行数值计算与可视化仿真,使用MVC架构、Framework组件库和JSON数据格式等计算机软件技术进行了系统整体设计和实现,实现了系统易扩展、跨平台、易维护特性。并根据用户场景中存在高计算、大数据量、多用户并发等情况设计了分布式计算架构。通过系统仿真实验结果分析,系统分布式仿真性能满足多用户并发需求,可视化仿真效果良好,能为破片战斗部实弹设计与实验提供威力评估依据。     

仪表着陆系统下滑宽度仿真系统研究

在分析仪表着陆系统ILS(Instrument Landing System)下滑调制深度差DDM(Different in the Depth of Modulation)指标形成原理的基础上,找到了影响DDM的因素为纯边带SBO(Sideband Only)信号的幅值,采用控制变量法得出了在DDM线性变化范围内SBO信号的幅值与下滑宽度、半宽度的关系模型,并通过实测数据对模型进行了验证。基于数学模型并结合NM7000设备,搭建了仿真系统,可动态模拟下滑宽度的调整过程。测试结果表明,仿真系统精度相对误差小于1%。系统应用对指导校飞及设备维护具有重要意义。     

曲面零件抛光机器人的力/位混合控制方法

提出了一种针对复杂曲面零件的工业机器人抛光力/位混合控制方法,该方法可以实现稳定的力控制和精确的位置控制,保证不同法向量处材料去除率的一致。根据规划好的具有法矢量的轨迹,结合传感器反馈的力信号和法矢量方向的PI控制器,机器人沿曲面法矢量方向修正运动轨迹间接地实现刀具和曲面间接触力的控制。研究表明安装不同抛光刀具的机器人抛光系统具有不同的系统刚度,为了保证系统刚度不同的抛光系统具有较好的接触力跟踪性能,提出了自适应PI控制算法,对抛光系统刚度进行评估和PI参数的调整。仿真和实验结果表明该方法可以很好地实现曲面零件的抛光。     

高比例分布式发电接入配电网自适应控制方法

针对因分布式电源(DG, Distributed Generation)并网时线路存在压降损耗造成的无功功率输出精度不稳,以及因DG孤岛下发生功率缺额时造成DG出口电压和频率均出现大幅下降的问题,提出了一种改进下垂控制策略,解决了DG接入配网运行稳定性问题。在DG模型增加下垂输出功率的f-U反馈调节和压降补偿环节,将该控制系统应用于有源配电网的准同期并网模式、孤岛模式及两种模式的切换动态时域暂态响应过程,仿真结果表明了改进下垂控制策略的可行性,验证了该方法能实现电压频率的稳定和有功无功的有效控制,可以为有源配电网的稳定运行控制提供理论基础。     

船舶蒸汽系统管道仿真方法研究

根据船舶饱和蒸汽系统管道的工作特点和结构特点,将复杂的蒸汽管网分为大直径蒸汽管道和小直径蒸汽管网两类仿真对象,根据质量守恒、能量守恒定律针对这两类仿真对象分别建立了两相箱体模型和流体网络模型。考虑了流体网络中网络节点与外界环境的散热,提出了流体网络节点压力、温度、焓的修正方法。在某核动力装置模拟器上进行的仿真实验表明,该模型能够较好地反映船舶饱和蒸汽系统管道运行的动态特性。