预处理子空间迭代法

研究了计算大型稀疏对称矩阵的若干个最大或最小特征值的问题．首先引入求解大型对称特征值问题的预处理技术，给出了改善后的算法及相应的算法收敛分析．而求解特征值问题的子空间迭代法，当矩阵的特征值的分布范围较大时，其收敛速度会受到限制．为了加速子空间迭代法的收敛速度，对每次迭代所得的残余矩阵直接进行预处理以改善矩阵特征值的分布而加速收敛．讨论了预处理技术对子空间迭代法的应用，从而给出了预处理子空间迭代法．最后给出了数值例子，结果表明预处理子空间迭代法比子空间迭代法优越，不仅收敛速度快，并且减少了计算量和计算时间．     

预处理共轭梯度法在电磁正演中的应用

对于电磁场中的正演数值模拟,不论采取何种方法,最后都演变成求解一个规模庞大的线性方程组;而方程组的解法对数值计算的求解效率及精度起很大的决定作用。利用Pascal矩阵预处理共轭梯度法,克服了复线性方程组中系数矩阵病态特性和加快收敛速度,不但提高了正演计算速度和精度,而且保证了求解的数值稳定性及高效性。经粗细网格不同剖分方式验证,该算法可行有效。     

求解BTTB系统的迭代算法

BTTB矩阵在信号处理等工程问题中有着广泛的应用,因此,针对这种类型矩阵的特点,利用它们的结构来设计一些数值稳定的、收敛性能好的快速算法,具有极为重要的意义.文章讨论了块三角Toeplitz矩阵的一些性质,给出了求解块下三角Toeplitz矩阵逆的快速算法,并对其复杂性进行了分析.利用这种求逆算法进而给出了求解BTTB系统的块Gauss-Seidel迭代算法和块SOR迭代算法,并讨论了其收敛性.数值实验得到验证.     

求解分裂可行问题的一种投影算法

分裂可行问题产生于工程实践,在信号处理领域有广泛的应用。基于求解线性变分不等式的投影方法,设计了一类求解分裂可行问题的新的投影算法。通过约束最优化问题与变分不等式问题的等价性理论进行问题转化。该算法不需计算矩阵逆和矩阵最大特征值,具有较好的稳定性。还证明了该算法的全局收敛性并进行了数值实验,实验结果表明该方法具有较快的收敛速度和良好的可行性。     

解矩阵方程的一种多项式预处理技术

先引入多项式预处理技术,用一次插值多项式法构造出一个合理的多项式预处理矩阵并对矩阵方程进行预处理,这样不仅可以缩小矩阵的奇异值的分布范围,而且能达到改善其奇异值比的目的;然后给出了新的算法,并分析了该算法的收敛速率的估计式,此估计式表明,只要采用恰当的预处理技术就可显著地提高迭代法的收敛速度;最后给出了数值例子,结果说明经过预处理后的矩阵方程比原来的矩阵方程的收敛速度更快,这充分表明了矩阵方程在多项式结构的预处理矩阵下求解速度的优越性,也说明通过一次插值多项式的构造来选取预处理矩阵是可行的.     

求解非对称线性方程组的积多项式预处理GMRES算法

当系数矩阵的条件数过大时,求解非对称线性方程组通常采用预处理方法.根据GMRES算法的补足收敛特性,构造一种有效的积多项式预处理因子.在一定条件下,应用积多项式对系数矩阵进行预处理,可以显著降低谱条件数,从而加快残量的收敛速度.数值试验表明,新算法在残量收敛方面具有明显的优势.     

左端预处理Householder-GMRES(m)算法

为解决大型稀疏矩阵的求解问题,采用一种改进的交替方向隐式方法和SSOR法提出两种不同的预处理器,并对Householder-GMRES(m)算法进行左端预处理,形成两种新算法,对算法的收敛性进行分析,给出数值算例验证新算法的可行性,同时对算法的计算精度和效率进行比较,得出有关影响因子.研究结果表明:提出的新算法计算精度和效率较好,在求解计算速度上具有优势和实用性,在实际计算中起到关键性的作用.     

区域分解法解黑油数值模拟问题改进的并行计算

区域分解法是一种偏微分方程数值解技术。最初将Schwarz交替类型方法和子结构方法用于求解三维黑油模型油藏数值模拟问题，但发现存在计算量大、收敛较慢等问题。为此运用整体预处理技术对原方法进行改进，降低了计算复杂性，算法收敛速度有较大提高。当收敛条件较宽时，整体预处理Schwarz交替方法则比快速迭代子结构方法得到更高的并行加速比。实验结果表明，改进算法的模拟计算取得较高加速比。     

基于Newmark格式的车辆-轨道耦合迭代过程的改进算法

针对车辆-轨道耦合系统振动方程联立求解过程,考虑车辆和轨道2个子系统模型,提出一种将有限元法和非线性接触理论相结合的交叉迭代数值改进算法。该算法将子系统方程非荷载项矩阵进行修正和求逆的预处理,基于Newmark-β积分格式规则,构造具有较高收敛速度及精度的松弛因子函数和收敛准则函数,利用轮轨相互作用力在车辆系统与轨道系统之间的快速交叉迭代,改进并实现轮轨耦合关系的求解。研究结果表明:提出的算法正确、有效,极大地提高了动力学方程数值计算效率;时间步长对系统数值解的稳定性影响显著,松弛因子的合理选择,可起到加速系统迭代和增强迭代稳定性的作用;该算法在解决大型工程振动问题时更具高效求解的优越性。     

一种用于计算矢量有限元方程组的不完全分解预处理方法

提出一种不完全分解预处理方法,并结合迭代法计算矢量有限元方程组。预处理方法采用基于拓展乔里斯基分解的多波前法对有限元方程组的系数矩阵进行分解和更新,并采用基本线性代数系统库函数计算稠密矩阵乘来保证算法内层循环的高效率。该预处理算法在对系数矩阵进行数值分解前引入缩放矩阵以改善矩阵条件数。针对有限元方程组系数矩阵稀疏或部分稀疏的特性,提出一种新的舍弃策略以保证不完全分解的精度和提高预条件子的构造时间。通过与直接法对比,从时间花费与内存占用两方面,分析了该算法的计算性能。理论和数值实验表明,提出的预处理方法能大大减少计算时间与分解过程所占用的内存,同时保证了计算的准确性和有效性。     

基于Broyden改进算法的航空发动机性能模拟研究

航空发动机特性计算的核心问题之一就是求解描述发动机部件共同工作的非线性方程组。目前,最常用的求解非线性方程组的方法是Newton-Raphson方法,但是Newton-Raphson方法,在迭代次数很多的情况下需要大量发动机气动热力过程计算,计算速度明显下降,同时Newton-Raphson方法还存在不收敛的问题。为了克服Newton-Raphson方法的缺陷,本文详细分析了航空涡轮发动机部件共同工作的非线性方程组的求解收敛性问题,分析了不收敛的机理,并发展了基于 Broyden方法求解发动机非线性方程组的改进算法。利用基于Broyden方法的改进算法对某型发动机进行一系列验证计算,通过分析计算结果,证明了采用Broyden方法可以提高发动机特性计算的计算速度并且改善发动机特性计算的收敛性。     

基于期望最大化加速算法的正交频分复用信道估计

针对基于期望最大化（EM）迭代算法的正更频分多路复用（OFDM）信道估计方法复杂度高、收敛慢，严重制约OFDM的传输速率的缺陷，提出了一种基于EM加速算法的OFDM信道估计方法．该方法基于拟牛顿加速算法，并结合一种带调整参数的Broyden对称秩1校正公式来实现，具有二次收敛性，提高了EM的计算速度，降低了计算复杂度．仿真结果表明，相比于空间选择期望最大算法，在性能损失只有0．1dB的情况下，EM算法的复杂度得到很大的降低，且其计算速度可提高十几倍．     

具有高速并行译码结构LDPC码的构造

针对可实现高速并行译码的低密度校验(LDPC)码,提出了一种LDPC码的构造方法.该方法用代数的方法构造一个校验矩阵,适当地选择构造时的参数,可以消除校验矩阵中的小环,以保证所构造码字的性能;再按照一定的规则对所构造校验矩阵的行进行重新排列,可使得重排后的矩阵具有分块结构.仿真结果表明,采用这种分块结构,使得LDPC码的部分并行译码在工程实现上成为可能,按照该方法构造的LDPC码的性能与随机构造的码字相当.     

GPS姿态测量中四元数迭代算法的改进

为抑制实际观测中GPS姿态测量系统受环境影响而出现的较强的观测噪声,提出了一种在迭代过程中对噪声进行抑制的方法. 该方法利用改进后的布洛伊登法进行迭代运算,减小了基本算法的计算量. 该算法在强噪声的情况下能较精确地收敛到真值. 仿真结果表明,该方法对噪声的抑制效果较好,所得收敛结果的误差比传统方法小,且减少了时间消耗.     

基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法

在分析开关磁阻电机(SRM)数学模型的基础上,利用C语言编写S-函数,提出了SRM控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中,构造C MEX S-函数的三类简化结构,建立独立的功能模块,如电机本体模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等,通过功能模块的有机整合,搭建SRM控制系统快速高效的仿真模型.系统采用双闭环控制:速度环采用PI控制,电流环采用角位置控制(APC)与电流斩波控制(CCC)相结合的方法,保证了SRM在低速或高速运行时都可获得满意的性能.仿真结果证明了采用C MEX S-函数方式仿真建模的快速性和有效性.     

消除逆变器输出电压高次谐波的研究

本文介绍用布罗登法计算触发脉冲的角度和位置,消除逆变器输出电压高次谐波,使电压接近正弦波。文中详细论述了计算过程,并给出软件程序框图。     

机器人足球视觉系统图像畸变的几何校正

对Microsot足球机器人视觉系统中产生图像畸变的原因进行了分析,并在此基础上建立有效的数学模型,应用Broyden拟牛顿法,快速有效地实现了图像畸变的几何校正。     

非线性节块展开法

非线性节块展开法是一种快速计算反应堆物理参数的节块方法。与有限差分法相比，它具有速度快、精度高的特点；与另一种节块法—Ｇｒｅｅｎ函数展开法相比，它又保留了有限差分法的优点：不但可以得到有效倍增因子、功率分布等参数，还可以得到差分方程的系数矩阵，因而十分适合与广义微扰理论（ＧＰＴ）相结合以获得更快的计算速度，应用于堆芯燃料管理优化中。通过两个二维基准问题的检验计算，比较了非线性节块展开法和Ｇｒｅｅｎ函数展开法程序的速度与精度，结果表明两个程序基本相当，非线性节块展开法可以满足实际应用的需要。     

抗信道快变的酉空时星座设计

分析了移动台以不同大小速率移动时,信道衰落系数在同一分组长度内的快变性。通过计算机仿真分析发现：酉空时码的误码率随着信道衰落系数自相关函数的减小而恶化,且随分组长度增大而加深恶化。在系统化酉空时星座设计方法的基础上,提出了一种抗信道快变的酉空时星座设计方案。仿真结果表明：该方案可有效地缓解由于信道快变而引起的误码率恶化问题。     

多因素影响下的混凝土结构耐久寿命预测方法

将影响混凝土结构耐久性的因素分为程度型指标和速度型指标,在对构件外观状况、裂缝宽度、钢筋锈蚀和承载力衰减进行耐久性评判的基础上,计算结构的耐久性劣化程度和劣化速度,提出一种混凝土结构耐久寿命预测方法.经实例计算表明,该方法计算过程简单,具有一定的工程推广意义.