基坑位移监测中带有未知参数的滤波算法

在基坑边坡的动态监测中,为了控制几何观测异常对形变参数估计的影响,把基坑边坡的力学信息看成是一个未知信息,建立了带有未知参数的滤波模型,并在固定的观测窗口中,把未知参数看成是一个不变的量,利用观测残差和状态预测残差来拟合它,并对滤波结果同时进行修正,得到了一个带有未知参数的滤波算法.实例说明,利用先验的几何、物理信息进行变形监测,能有效地提高状态参数估计可靠性.     

顾及未知系统误差的变形监测滤波算法

通过建立一种带有未知系统误差的滤波模型,研究变形监测滤波解算中一些未知边坡物理信息的处理问题,给出一种基于移动窗口的系统误差自适应拟合法.研究结果表明:该算法充分融合了包含在观测中的统计信息、边坡滑坡的有关力学状态和地质条件所提供的信息,减弱了观测异常所带来的影响,提高了形变参数解算精度.     

Kalman滤波质量控制的一种改进算法

探讨了Kalman滤波中观测粗差和状态方程异常的处理问题,分析了以往处理方法,如Sage自适应滤波法、两步假设检验法及抗差自适应Kalman滤波法等的优点和不足,提出一种改进算法,一方面用拟准检定法检测观测方程中的粗差,另一方面再用Sage自适应方法实时估计状态噪声方差阵,减免状态方程异常对参数估计的影响.通过一个星载GPS低轨卫星定轨算例,验证这种思路是可行的.     

确定岩体力学参数先验分布的随机加权Bayes方法

岩体力学参数在进行Bayes法统计时必须利用先验分布,但经常出现先验信息少而不能确定先验分布的情况.为了解决小样本条件下先验分布确定的问题,采用随机加权重采样技术,产生岩体力学参数再生样本来模拟先验信息的总体分布,从而获得岩体力学参数先验信息统计分布的均值与方差,将其与当前样本分布信息代入贝叶斯公式,从而实现了对岩体力学参数后验分布的确定.仿真算例证明,这种方法在进行岩体力学参数估计时比经典参数估计方法有更高的精确性.     

分类因子自适应抗差滤波

自适应抗差滤波的关键技术是构造观测等价权矩阵和合理的自适应因子，以便能有效地平衡观测信息、状态信息及其各分量对状态参数估值的贡献．文中在自适应抗差滤波和双因子相关观测抗差估计原理的基础上，提出了将常速度模型的状态预报信息分为位置和速度两类，并分别构造相应的自适应因子．导出了相应的分类因子自适应抗差滤波解，并给出了分类自适应因子的计算表达式．计算结果表明，分类因子自适应抗差滤波不仅能有效地控制观测异常和动态扰动异常的影响，而且利用分类因子合理地平衡了位置预报信息和速度预报信息对状态参数估值的贡献，其精度要优于基于位置不符值和速度不符值的单因子自适应抗差滤波．     

基于自适应因子设计的变形监测滤波算法

利用滤波正常时的残差向量必须服从正态分布的性质,提出1种滤波是否异常的假设检验方法,判断动态模型误差和观测粗差对变形监测滤波解的影响。研究结果表明:当滤波出现异常时,通过给定置信度的假设检验,确定自适应因子来调节误差较大的预报信息,从而较好地消除模型误差的影响;利用自适应抗差滤波解决变形监测数据处理中整体平衡观测信息和预报信息的贡献的问题,并通过实例验证算法的有效性和优良性。     

带随机参数线性系统参数和状态估计的两阶段卡尔曼滤波算法

本文提出了一种带随机参数线性系统参数和状态估计的两阶段卡尔曼滤波算法.先利用卡尔曼滤波器和参数的观测信息作出参数的估计;然后把参数估计值代入状态方程得到原状态方程的近似,再次利用卡尔曼滤波器和观测信息作出状态的估计.优点是节省计算量,同时,估计的精度也有所提高.     

基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演

基于现场变形观测资料的优化反演是确定边坡岩体力学参数的主要方法之一,其本质是一个岩体力学参数的寻优过程,因而,如何选择一个高效的优化算法是其核心问题之一.目前,粒子群优化算法已被应用于边坡工程力学参数反演,但其算法实现为同步模式,最优粒子的信息不能及时共享,降低了优化效率,使得反演耗时较多.鉴于此,提出基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演,该算法的搜索步伐并不一致,粒子间表现出异步性,因而寻优效率明显高于同步模式,可有效解决在边坡工程中岩体力学参数反演中存在的低效问题.在此基础上,构建了边坡工程岩体力学参数反演模型,并采用ABAQUS作为反演分析中的正分析工具,给出了边坡工程岩体力学参数反演的实现流程,完成了程序编制,进而通过算例分析,验证了所提出的方法和程序编制的可行性和高效性.     

基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演

基于现场变形观测资料的优化反演是确定边坡岩体力学参数的主要方法之一,其本质是一个岩体力学参数的寻优过程,因而,如何选择一个高效的优化算法是其核心问题之一.目前,粒子群优化算法已被应用于边坡工程力学参数反演,但其算法实现为同步模式,最优粒子的信息不能及时共享,降低了优化效率,使得反演耗时较多.鉴于此,提出基于异步粒子群优化算法的边坡工程岩体力学参数反演,该算法的搜索步伐并不一致,粒子间表现出异步性,因而寻优效率明显高于同步模式,可有效解决在边坡工程中岩体力学参数反演中存在的低效问题.在此基础上,构建了边坡工程岩体力学参数反演模型,并采用ABAQUS作为反演分析中的正分析工具,给出了边坡工程岩体力学参数反演的实现流程,完成了程序编制,进而通过算例分析,验证了所提出的方法和程序编制的可行性和高效性.     

联合slipBERI与D-InSAR技术的青海省玛多县地震形变场提取与模拟

针对2021年5月22日青海玛多县Ms7.4地震震区形变信息、形变特征以及滑动断裂特性的提取与模拟等问题,获取了玛多县地震区的Sentinel-1A影像,采用双轨差分干涉法,并优化各项参数,提取出同震形变场,利用slipBERI(slip from Bayesian Regularized Inversion)方法对断层的几何参数及形变场进行反演和模拟。结果表明：玛多地震同震形变场的形状近似于一个椭圆,断层整体呈西北-东南走向,其上部为沉降区,下部为隆升区,最大LOS(line of sight,视线向)形变分别为0.65m和0.81m。地震形变场的运动主要以东西方向的水平运动为主,并伴有明显的左旋走滑,断层上下方相对视线向运动可达1.50m,表明此次地震的地表破裂有明显的错位移动。通过分析形变信息和地表破裂特征,可以判断该破裂带位于巴颜喀拉块体,为昆仑山口-江口断裂,反演结果与观测结果相符,这表明观测结果较可靠。     

非线性模型与边坡蠕变观测数据的统计预报分析

基于对边坡蠕变过程的先验认识,借鉴澳大利亚联邦科学和工业组织数学统计部DvidA.Ratkousky在生物生长规律研究中取得的成果,将S形生长模型和渐近回归模型引入边坡蠕变观测数据处理,能更准确地反映边坡蠕变规律;研究了非线性模型构造、参数估计及优化模型的评价等技术问题参7     

板裂介质岩体边坡的后屈曲性态

应用板裂边坡介质力学计算模型,在边坡岩体屈曲性态和变形因素分析的基础上,研究了层状边坡在分叉点附近的邻域,探讨了结构分叉后平衡路径的演化途径;应用后屈曲能量准则建立的平衡稳定模态幅值方程,充分考虑屈曲岩层自重的法向分力对边坡稳定性的影响,得到一般情况下板裂介质岩体边坡溃屈极限长度方程;给出了任意倾斜角度边坡溃屈极限长度和模态幅值的极值,并以此作为岩体边坡稳定性的位移判剧.研究表明:分叉点附近的邻域与边坡坡角、岩体材料及结构几何特征有关;边坡从初始屈曲到后屈曲的变形过程中,只有当正则因子改变正负号时,系统才会从一个状态突跳至另一个状态;而由坡角确定的剖分因子始终控制着系统状态变量与载荷的对应关系,并有利于边坡岩体结构的稳定.图1,参12.     

热-湿-应力耦合作用下框架锚杆支撑的边坡冻融特性分析

为探究季冻区框锚支护边坡的冻融规律,根据传热传质理论,给出了土体在冻融过程中温度场、水分场和应力场的数学模型方程,使用有限差分法对温度场和水分场进行分析,在每个时间步长内使用有限单元法对应力场进行分析。同时,针对土体与结构的协同作用,提出了零宽度四节点单元作为二者的联结单元,来体现二者的联结关系。基于MATLAB软件平台编制了计算程序,并结合室外试验验证了程序的可靠性。结果表明：边坡顶部受温度影响较大,地表温度在冻结和融化时对土体最大影响深度分别是2.0m和1.5m;冻结时的剪应力大约是融化时的2.5倍,在坡面上分布较均匀,边坡处于稳定状态;融化时的剪应力在坡脚处出现应力集中,在融化区和未融化区交界面发生剪应力突变,边坡处于不稳定状态;3种工况下冻结时锚杆轴力最大,大约是初始工况的2.4~2.5倍,融化时锚杆留有残余轴力,大约是初始工况的1.1~1.3倍,表明冻融过程中的冻胀变形对锚杆内力影响较大,一旦超过其抗拉极限,就会发生锚杆被拔出的现象致使防护失效,边坡失稳。因此由冻结引起的变形会对锚杆内力产生不可忽略的影响,此类边坡工程中需要加以重视。     

改进的新灰色模型在边坡变形预测中的运用

通过对边坡表面变形观测系统反馈信息特性的充分认识,采用灰色理论,沿用新陈代谢思想,从优化原理出发,进行逐层推导,得到了具有一定针对性的MAMUGM（1,1,w,η）预测模型,并在工程实例中进行验证,结果表明该模型具有一定模拟和预测精度,对变形非渐变点具有优越的处理能力,通过设置误差限,利用残差控制和样本重构两方面的优化选择,可以使模型能够进一步得到改进,为评估浅表层坡体的稳定提供了依据,具有一定的适用性.     

基于灰色突变理论的崩塌时间预测方法

由于崩塌的监测数据存在信息不完全和不确知性,同时,崩塌的发生存在有突跳性,采用灰色理论和突变理论能够有效地预测预报边坡崩塌发生的时间,为崩塌防治提供及时的决策依据。首先运用灰色理论对声发射监测数据进行处理,得到预测数据,运用最小二乘曲线拟合展开,再运用微分同胚变换,转换为尖点突变模型的基本形式,建立灰色突变预测预报模型,从而对崩塌的时间进行预报。通过对比用该套方法预报的贵毕公路k79+380～k79+500右边坡的崩塌时间和实际崩塌发生时间,得知该方法是非常有效的。     

基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机速度控制

针对永磁同步电机中存在的受参数变化、负载扰动等不确定干扰的影响,提出了一种基于等价输入干扰估计器的永磁同步电机的构造与设计方法.利用组合状态观测器和低通滤波器,将真实的不确定干扰等效为系统的输入扰动,在此结构下控制器与估计器的设计满足分离原理.同时给出了系统线性二次型最优控制器的设计方法,以补偿等效的输入扰动对系统性能的影响.仿真结果表明设计的等价输入干扰估计器能有效地估计干扰,提高永磁同步电机的性能.     

蜂窝状软粘土蠕变微观分析

为预测软粘土的蠕变变形特征,建立蜂窝状软粘土微结构蠕变失稳力学模型.借助材料力学中对蜂窝结构的研究成果,从微观结构稳定性的角度研究影响软土变形和蠕变的主要几何-力学因素,分析软粘土微结构的变形失稳.研究表明:微结构的变形失稳与其受力状态、几何形状与尺寸等因素密切相关;当竖向应力一定时,随着围压的增大,蠕变屈曲破坏时间变长;当微结构受到扰动时,其蠕变失稳状态也会发生变化,围压的增加会使得微结构的蠕变失稳受到抑制.     

线性随机不确定系统的满意估计

在随机线性不确定系统中，设计一个满意的状态估计器在工程中有很大的实际意义．首先，根据满意控制思想，针对一类在状态矩阵及噪声矩阵中均含有不确定性的随机系统，设计一种满意估计器，使预测误差系统在模型的参数发生扰动时，依然满足预先给定的设计约束指标，得到了满意估计问题求解的充分条件；然后根据分析给出了满意估计器设计的算法．这个算法表明，线性随机不确定系统的满意估计器的设计是有效可行的。