改进Simpson积分法在捕食模型参数辨识中的应用

生产和科研中经常需要高精度地确定模型的参数,为此推导出了改进的变步长Simpson数值积分公式,并结合灰色系统理论,提出了一种模型参数灰色辨识的数学模型。采用此方法对捕食模型中的参数进行了辨识仿真,结果表明,基于变步长Simpson数值积分公式的灰色辨识方法在处理非等时间间隔以及数据波动性较大的参数辨识问题时稳定性较好,可满足高精度辨识模型参数的要求。     

数控机床热误差变参数GM(1,1)的建模

为提高数控机床的加工精度,减少热误差对零件加工质量的影响,对热误差变参数灰色GM(1,1)在线预测模型进行研究.变参数灰色GM(1,1)在线预测模型能直接运用热误差时间序列值进行单序列建模,并给出模型参数的逐步迭代公式,根据不断输入的新数据,变参数模型能利用迭代公式,及时修正模型参数.以某精密卧式加工中心为研究对象,对所提出的变参数灰色GM(1,1)模型进行应用验证,并与传统的,1)模型和新陈代谢GM(1,1)模型进行对比研究.对比分析的结果表明:变参数灰色GM(1,1)模型很好地解决了传统的GM(1,1)模型难以预测大样本数据和非线性变化趋势的问题,且比新陈代谢GM(1,1)模型建模运算量小、求解时间短.变参数灰色GM(1,1)模型的预测值与实验结果对比表明,该模型预测精度高、通用性好,适用于机床热误差建模预测,进而提高机床的加工精度.     

带导数的自适应变阶积分公式

利用自适应Simpson算法和基于Hermite插值导出的带端点导数的Romberg外推算法结合思想,提出一种新型的带端点导数的自适应变阶积分公式:它兼有变步长计算和逐步提高数值积分法收敛阶的优点。数值算例表明,当被积函数在积分区间上变化性态急剧多变时,与自适应Simpson算法和Romberg外推算法相比,新算法的求解精度有了较大提高。当精度要求一定时,新算法大大减少了计算量。     

基于分数信号处理的变步长自适应振动主动控制方法研究

针对自适应振动主动控制系统中次级通道的辨识精度严重影响振动控制效果的问题,分析了常规的次级通道在线辨识算法存在的问题,提出一种基于分数信号处理的双步长两阶段变步长策略的次级通道在线辨识方法。该方法使用基于分数信号处理的自适应算法代替传统的最小均方(least mean square, LMS)算法进行次级通道的在线辨识,同时给出了一种双步长的两阶段变步长策略,在次级通道辨识环节收敛前后应用不同的变步长策略以提高辨识精度和降低辨识环节的波动。仿真结果表明,与现有方法比较,该方法的次级通道辨识收敛速度更快,系统收敛后的波动更小,次级通道的辨识精度和系统的稳定性都有了明显的提升。经验证,该方法有效解决了常规的次级通道在线辨识算法收敛速度慢、辨识精度低和辨识环节波动大等问题,具有更好的振动控制效果。     

基于Fibonacci数列的变步长相关分析辨识算法

相关分析辨识算法在工程上是一种常用的参数辨识算法,文章在介绍该算法基本原理的基础上,将Fibonacci数列引入该算法,并在算法中采用基于修正的Fibonacci数列的变步长方法寻优模型参数。仿真结果表明,寻优的收敛速度明显加快。     

关于复合型数值求积公式的几点注记

复合型数值求积公式不仅是数值积分理论部分的主要内容,也是数值积分求解实际问题的重要方法.针对两种常用的复合型求积公式,即复合梯形公式和复合Simpson公式,通过实际算例验证了两种方法的理论,并分析了它们的计算精度和效率,为学习和使用复合型求积公式的学生及工程人员更好地理解和运用公式提供了参考和铺垫.     

利用样条函数导出数值积分公式

利用样条函数导出数值积分公式是一种新的数值积分公式的构造方法.利用样条函数可以近似地表达被积函数,推导出Simpson求积公式.通过一定的方法可以对Simpson公式的精度加以检测.     

变步长灰色预测模糊控制研究与应用

提出了一种变步长灰色预测模糊控制算法,该算法根据新陈代谢原理,建立等维新息预测模型,将预测概念扩展为前向和后向预测,并与模糊控制相结合,对电液比例压力控制系统的顶推压力进行控制.该算法不需要被控对象模型结构的先验信息,基于少数据、贫信息,具有在线自适应以及计算量小的特点,满足实时控制的要求.通过对变步长灰色预测模糊控制与PID控制和纯模糊控制进行仿真和试验比较表明,变步长灰色预测模糊控制在不增加超调的情况下减小了响应时间,改善了控制效果.     

基于灰色模型的广义预测控制直接算法

基于灰色模型GM（1,2）,采用两个辨识器分别辨识被控对象和闭环系统的参数,从而得到了控制器的参数,给出了一种广义预测控制的直接算法.由于此方法将被控对象视为灰色系统,需辨识的参数较基于CARIMA或CARMA模型的广义预测控制直接算法大大减少,实时性进一步提高.仿真结果表明,该方法是有效可行的.     

一种基于分数阶微分方程模型的基因调控网络构建方法

考虑到实际生物系统的非线性特性,提出了一种基于分数阶微分方程模型构建基因调控网络的新方法,采用模型预测数据与实际数据的逼近误差为目标函数,通过人工鱼群优化算法辨识分数阶微分方程模型的阶次和参数,并引入自适应步长,保留精英个体和增加种群多样性等策略提高算法的进化能力。对真实生物实验数据的结果表明,该方法能够较准确的辨识出模型参数,得到的分数阶微分方程模型与实际数据吻合程度较高。     

基于支持向量机的非对称区间回归分析

针对区间回归中上、下2个端点的误差范围不相同的非对称问题,建立了Fitness、Possibility 和Necessity 3个回归模型,对区间样本的中心趋势和最大、最小可能边界进行综合分析,并引入支持向量机,区分线性和非线性两种情况,提出了非对称区间回归支持向量机AIR-SVM(asymmetrical interval regression SVM)算法,对非对称区间数据集回归估计进行了分析.通过3个数据仿真实验,检验了提出算法的良好性能,有效地解决了非对称情况下精确数输入-区间数输出的区间数据回归问题.     

认知无线电中的一种信道估计方法

认知无线电系统能否充分发挥其优势在很大程度上取决于信道估计的准确性和实时性。将基于新型时域内插的初始估计和EM跟踪应用于认知无线电系统,同时引入小波包对初始估计进行消噪处理,提出了一种新型的半盲信道估计方法。理论分析和仿真表明,该方法较好地解决了由于主用户存在造成的导频分布不均匀,保证了天线之间导频符号的相关性,且由于采用EM信道跟踪和小波包去噪进一步节省了频谱资源、提高了估计准确性。该方法可满足认知无线电信道估计实时性和准确性要求,具有较大的实际应用价值。     

集合卡尔曼滤波在浅水模式数据同化中的应用

为了研究集合Kalman滤波同化技术应用于非线性动力学模式的同化效果,通过利用集合Kalman滤波技术对浅水理论中均质不可压流体运动的动力学模式进行理想的数据同化试验.分析集合Kalman滤波同化方法应用于动力学系统的计算方法和步骤.比较三维变分和集合Kalman滤波的同化效果,讨论了集合Kalman滤波数据同化方法的基本性质和同化观测的频率对集合Kalman滤波同化效果的影响.通过试验证明,集合Kalman滤波数据同化方法能够成功地应用于浅水均质不可压流体的动力学系统,可有效地抑制估计误差的增长,为模式预报提供更加理想的初值,改善预报效果.     

基于流变效应锚杆柔性支护在基坑中的应用

针对基坑工程预应力锚杆柔性支护的工程特点,依据流变力学理论,提出了一种新的粘弹塑性流变模型,建立了最小锚固锁定荷载的计算式.该模型体现了锚固体和基坑土体的流变效应以及面层、锚杆与基坑壁面的连接特性,并与有限差分程序FLAC3D结合,对锚杆、浆体的受力、安全系数和位移进行了数值计算.根据计算结果和现场监测,得出了预应力锚杆的最小锁定荷载、预应力锚杆筋材应力的不均匀分布和最大轴力位置、浆体剪应力的驼峰分布和面层的剪应变率及加固后坑体位移的分布等有用结论,其结果与现场监测基本吻合,数值计算能较好地反映实际情况,为有效的基坑支护提供了理论依据.     

地下建筑遭受恐怖爆炸袭击的数值模拟

地下建筑内一旦发生爆炸,其影响范围可能波及地面数百米的范围.为了深入了解地下爆炸过程及其影响范围,采用数值计算方法,对一个典型的地下建筑在爆炸荷载作用下的响应进行了数值模拟.模拟了爆炸波在地下建筑内以及经由楼梯、电梯井直至地表的传播过程,并且计算了爆炸波引起的地面震动.还根据美国DoD规范和北约NATO规范规定的压力和地面震动的安全准则,对数值模拟结果进行了分析,从而得到了地下建筑内发生爆炸事故对地表的影响范围.     

非热成风平衡基流的对称不稳定及在涡旋大气中的动力诊断

从湿大气的绝热,无粘,包辛内斯克近似的二维线性化方程组出发,考虑基本气流民风不平衡,在经典的对称不稳定理论基础上推导出修正了的对称不稳定判据,发现基流热成风不平衡在一定条件下有利于对称不稳定发展。同时根据推导出的判据,利用高分辨率的模式输出资料,对一次飓风过程作了对称不稳定的动力诊断,发现对称不稳定是飓风眼壁中深厚倾斜上升运动产生的可能机制。     

混凝土箱梁热—力耦合模型及剪力滞时变效应

为了研究混凝土箱梁墩顶块翼缘板早期裂缝机理,采用热-力耦合方法,建立了混凝土箱梁水化热温效剪力滞耦合模型,提出了广义剪力滞概念,以混合网格对混凝土箱梁墩顶块进行分层网分。计算了剪力滞随水化热温度荷载变化的全过程,分析了水化热温效剪力滞时变效应规律,并将计算值与试验数据进行了比较。结果表明:水化热温度所产生的剪力滞效应为负剪力滞,其程度与水化热温差峰值相关,降低水化热温差峰值,可有效降低水化热负剪力滞效应;翼缘板边缘拉应力峰值出现的时间滞后于温度峰值时间约40h。因此,水化热—力耦合模型能有效地模拟混凝土箱梁墩顶块水化热剪力滞效应,估计翼缘板拉应力峰值出现的时间,及时采取措施进行控制,防止开裂。     

高山峡谷地区坝陵河大桥西岸边坡稳定性及工程效应

坝陵河大桥地处高山峡谷地区,西岸是坡高300 m的顺向坡,为了保证大桥顺利施工和长期运行,准确评价西岸边坡在降雨、大桥荷载、地震作用下的稳定性显得尤为重要.首先对西岸边坡的结构类型、结构面与坡面的组合、岩体风化及物理力学性质等特征进行了研究;然后在边坡岩体质量分级基础上,进行了降雨条件下自然边坡稳定性研究;最后利用FLAC3D数值模拟软件,对自然边坡在自重、大桥荷载和地震作用下的工程效应进行了分析.工程效应研究结果表明,桥位具备建桥条件.     

太平洋海表面温度季节内振荡特征

为了研究太平洋海表面温度季节内振荡的特征,利用NOAA(national oceanic and atmospheric ad-ministration)周平均SST资料,采用谐波方法重构了太平洋海表面温度季节内振荡信号,针对不同海域,用小波分析等方法,揭示了SST季节内振荡的空间、频谱、季节性和传播特征.结果表明:海表面温度季节内振荡在黑潮区、黑潮续流区和赤道东太平洋较活跃,在赤道东西太平洋有相对重要的地位;在北太平洋谱特征均为单峰结构,在赤道东西太平洋呈双峰结构.不同海域海表面温度季节内振荡的活跃期分别为:北太平洋夏秋季,赤道东太平洋春和秋季,热带西太平洋活跃期较分散;在北太平洋以缓慢东传为主,在赤道东太平洋以西传为主,在热带西太平洋无明显传播.     

半敞开式隧道火灾试验

为了研究顶部开口半敞开式隧道在采用自然通风模式下的火灾特性,设计并实施了隧道火灾全尺寸实体试验,得到了温度随时间的变化数据,温度随着离开火源距离的变化数据,烟气纵向蔓延和沉降数据.用Matlab软件编程对上述数据进行统计和分析,得到了距离火源不同位置处温度随时间的变化规律、顶棚射流最高温度随着离开火源距离和纵向变化规律、安全高度处烟气温度随着离开火源距离的纵向变化规律以及烟气纵向蔓延规律和沉降规律.在对实验数据进行理论分析的基础上,评价半敞开式隧道在自然通风方式下火灾排烟的安全性并提出相应的对策措施,为未来的隧道建设采用半敞开式自然通风模式提供科学指导.