非理想炸药水中爆炸载荷相似律数值仿真

为研究不同尺度非理想炸药水中爆炸载荷的相似性,采用LS-DYNA软件的S-ALE算法,构建了基于JWL-Miller状态方程描述的非理想炸药水中爆炸载荷数值计算模型;利用典型试验数据对计算模型参数进行了标定,匹配设置了典型RDX基非理想炸药的JWL-Miller状态方程参数;通过不同尺度炸药在不同水域环境条件下的爆炸过程模拟,分析了爆炸载荷特征参数的相似性。结果表明,影响非理想炸药水中爆炸冲击波压力峰值相似律的主要因素是其自身的非理想特性;水域环境因素(如自由面及静水压力梯度等)会对气泡脉动周期与半径的相似律产生较大影响。对于15%允许误差范围的工程仿真而言,0.53~5.30 m/kg 1/3比例距离(约10~100倍炸药半径)范围内,非理想炸药自由场水中爆炸载荷参数相似律可近似满足,与理想炸药的相似律特征基本一致,工程可用。基于JWL-Miller状态方程统一参数描述的非理想炸药默认其后燃反应是稳定且完全的。在实际中,由于水下非理想炸药受到复杂的化学反应动力学的控制,几何尺寸效应仍有可能导致非理想成分释能过程的较大差异,因此,精细化数值仿真需要针对不同比例距离或不同尺度模型来匹配不同的Miller模型参数,爆炸载荷相似律也可能在更有限的尺度范围内成立。

非理想干扰消除全双工协作NOMA系统性能分析及功率分配

随着非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)技术的不断发展,协作NOMA(Cooperative Non-Orthogonal Multiple Access,CNOMA)也受到广泛关注.该文研究了由一个基站(Base Station,BS)、一个远端用户和一个近端用户组成的全双工(Full-Duplex,FD)协作NOMA(FD-CNOMA)系统,其中近端用户作为一个FD解码转发中继以传输远端用户的信号.考虑实际情况中存在基站与远端用户有无直接链路两种情况,以及非理想连续干扰消除(Successive Interference Cancellation,SIC)对系统带来的残留干扰问题,该文提出并解决了在该模型下用户的功率分配问题.最后,该文基于此模型给出了中继用户和远端用户的中断概率闭式表达式和遍历速率的近似闭式表达式.理论分析与仿真结果表明,即便存在非理想SIC和自干扰,相对于半双工(Half-Duplex,HD)协作NOMA(HDCNOMA)和NOMA系统而言,FD-CNOMA系统表现出更好的系统性能.同时,非理想SIC和中继用户自干扰都会对用户性能产生负面影响,且非理想SIC在遍历速率上对HD机制的影响较FD机制更为严重.最后,文中提出的功率分配方法较随机功率分配和固定功率分配分别获得了13%和10%的速率提升.

基于组合基元法的非理想模型装配偏差预测算法研究

基于模型定义(model-based definition,MBD)体系的装配偏差算法适用于赛博空间中理想数模的装配场景,但不适用于物理空间中非理想状态的装配场景,导致现场产生大量修配工作。针对这一问题,文章模拟真实的装配场景,基于零件的非理想状态,并将配合特征之间的拓扑关系考虑在内,对装配偏差的传递与累积过程展开研究,给出一种装配偏差预测算法。首先,针对孔轴配合与槽轴配合,将装配约束转化为定位点约束,依据最大实体原则,构造柱面点云的最小包围圆,确定接触状态,给出串行装配偏差算法,并将以上两种配合定义为两种基元,对应的装配偏差算法定义为两种独立基元算法。其次,基于平面贴合、孔轴配合与槽轴配合给出并行装配偏差算法,并将其定义为组合基元算法。最后,基于非理想模拟数据进行实例验证,达到了准确预测装配偏差的目标,为后续在赛博空间基于实测数据的装配偏差计算提供理论依据,以促进高精度装配。

非理想检测下多雷达网络节点选择与辐射资源联合优化分配算法

该文针对分布式相控阵多雷达网络的多目标跟踪场景,研究非理想检测条件下的节点选择与辐射资源联合优化分配算法。首先,根据分布式相控阵多雷达网络构成、目标运动模型、雷达量测模型以及雷达节点检测情况,推导非理想检测下以雷达节点选择、辐射功率和信号带宽为变量的贝叶斯克拉默-拉奥下界(BCRLB)闭式解析表达式,并以此作为多目标跟踪精度衡量指标。在此基础上,以最小化系统各雷达节点对所有目标的总辐射功率为优化目标,以满足目标跟踪精度门限以及给定的系统射频辐射资源限制为约束条件,建立非理想检测条件下多雷达网络节点选择与辐射资源联合优化分配模型,对各时刻雷达节点选择、辐射功率和信号带宽等参数进行联合优化设计,以提升多雷达网络的射频隐身性能。最后,针对上述非线性、非凸优化问题,采用基于障碍函数法和循环最小化算法的4步分解算法进行求解。仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法能在满足给定多目标跟踪精度的条件下有效降低分布式相控阵多雷达网络的总辐射功率,至少降低了约32.3%,从而提升其射频隐身性能。

考虑中频变压器非理想几何结构的通用漏感解析模型

中频变压器非理想几何结构引起的畸变磁场对漏感解析计算精度有较大影响,进而影响变压器设计及变换器运行特性和效率特性。首先针对副边绕组为非理想几何结构的漏感解析计算问题,基于叠加定理和洛氏高度等效方法,将传统只考虑纵向漏磁场的一维模型,改进为综合考虑纵向和横向漏磁场的二维模型,显著提升计算精度,并依据此模型提出一种通用漏感优化方法。进一步,针对原副边均为非理想几何结构情况,引入洛氏叠加区域,将原副边非正交且耦合的横向漏磁场能量考虑在内,提出一种计及中频变压器非理想几何因素的通用解析模型,计算误差在7.5%以下。仿真和实验验证了模型的准确性和通用性。

中间像面非理想成像的近红外折反射系统光学装调方法

近年来,基于中间像面非理想成像的近红外折反射系统应用广泛,但由于该波段干涉仪的价格昂贵且难以维护,其应用并不普及,因此在该类系统集成阶段,通常只能采用传统的机械特征定位方式(例如采用中心偏测量仪辅助定位)进行装调。由于传统机械定位方法无法直接借助干涉仪对系统出瞳波像差进行实时高精度监测,即不能通过观察各视场像差变化规律来指导装调,导致系统的装调效率和精度通常难以保证。针对一个口径为150 mm、焦距为450 mm的中间像面非理想成像近红外折反射系统的高精度光学装调方法开展研究,通过对系统中继透镜组透镜薄膜进行包含常用干涉仪工作波长(λ@632.8 nm)的设计,来实现利用可见光激光干涉仪对系统波像差进行高精度检测的目的,然后研究了系统各装调自由度和系统初级波像差的敏感度关系,以失调敏感度单变量分析为基础,分析了各失调维度间的耦合作用特性,在此基础上提出了次镜和中继镜组相互反复迭代联调的光学装调方案。整机装调后,光学系统各视场波前误差(RMS)和设计仿真结果数值大小大致相同,方向一致,均达到成像质量要求。

基于非理想量子态制备的实际连续变量量子秘密共享方案

连续变量量子秘密共享方案基于物理学基本定律,能够保证密钥信息的无条件安全.然而,在实际连续变量量子秘密共享方案中,量子态的制备往往并非是理想、完美的,会引入额外的过噪声,影响方案的安全性,因此有必要对其进行分析.本文提出基于非理想量子态制备的实际连续变量量子秘密共享方案.具体而言,在所提出的方案中假定有多个用户,并且任意一个用户的非理想量子态制备,可以描述为相对应的不可信第三方采用相位非敏感放大器,对该用户的理想调制器与激光器进行放大操作.每个用户由于非理想量子态制备所引入的等效过噪声,可以通过相对应的相位非敏感放大器的增益参数进行全面与定量地计算.研究结果表明,连续变量量子秘密共享方案对非理想量子态制备所引入的过噪声非常敏感,因此不可避免地会降低其性能和安全性.幸运的是,本文利用相位非敏感放大器特定的增益公式,获得所提出方案对非理想量子态制备所引入的额外过噪声容忍度的上界限,有效解决由非理想量子态制备所带来的安全隐患.由于考虑了非理想量子态制备所引入的额外过噪声,因此相比于理想连续变量量子秘密共享方案,所提出的方案能够得到更紧的密钥率曲线.这些结果表明,本文所提出的方案能够对连续变量量子秘密共享方案的实际安全性进行改进与完善,为其实用化发展提供理论依据.

调制解调非理想特性联合补偿数字预失真方法

针对调制解调非理想特性影响数字预失真效果,导致邻信道功率比性能较差的问题,提出了一种调制端和解调端联合补偿的数字预失真方法。首先,建立了正交调制器、解调器的基带等效模型;然后,基于多项式预失真,利用正交调制器与解调器的特点,结合递归最小二乘法,推导出了联合补偿数字预失真原理,避免了仅通过调制端补偿,或者调制端、解调端分别补偿只能使数字预失真算法收敛到局部最优解的现象出现;最后,以甚高频航空通信常用的差分八相移键控(Differential 8 Phase Shift Keying,D8PSK)调制方式为例进行了仿真和实现验证,邻信道功率比相对无预失真可以改善28 dBc,相对现有联合补偿数字预失真可以改善16 dBc。

基于FREAK算符及双向最近汉明距的非理想虹膜识别算法

针对低约束条件的非理想虹膜识别性能的显著下降,以及尺度不变特征变换(SIFT)和加速稳健特征(SURF)方法实时性不高的问题,提出FREAK算符配合双向最近汉明距的识别算法。通过高斯核构建多尺度特征点检测算子提取稳健的特征点集合,并引入FREAK算符改进SIFT算符,以提高特征点的表征和匹配速度;利用双向最近汉明距的匹配策略增强特征匹配对的稳定性,以降低非同源虹膜的匹配点数。实验结果表明,识别等错误率和正确识别率均有改善且单次验证时间均在0.3 s左右。该方法能够有效应对非理想虹膜类内纹理质量的变化,与SIFT与SURF算法相比具有更好的实时性。

考虑逆变器非理想特性的永磁电机MTPA控制策略

最大转矩电流比(MTPA)控制可以降低铜损,进而有效提高电机效率,适用于空调永磁压缩机系统,但受逆变器非理想特性的影响,最优电流矢量角追踪精度存在下降问题。研究逆变器非理想特性对虚拟直流信号注入MTPA方法的负面影响并给出补偿方法。针对控制系统数字延迟问题,根据系统采样时间对电流矢量角追踪过程中的电压信息进行校正;此外,采用基于饱和函数的死区补偿方法,降低逆变器非线性引起的电压误差。实验结果表明,所研究的逆变器非理想特性补偿方法提高了最优电流矢量角追踪的准确性。

磁电弹性材料中具有非理想界面的增强纳米圆孔的反平面问题

基于Gurtin-Murdoch表/界面模型和弹簧层界面模型,研究无限大磁电弹性复合材料基体中具有非理想界面的增强纳米圆孔的反平面剪切问题。利用广义自洽法和复变函数理论得到增强相和基体相弹性场的精确解及磁电弹性复合材料的有效性能。通过数值算例,分析非理想参数、涂层的体积分数对磁电弹性复合材料有效性能以及基体中弹性场的影响规律。结果表明:当圆孔和涂层的尺寸非常小的情况下,非理想界面和表/界面效应对磁电弹性复合材料的有效性能、孔边周围弹性场有显著影响。通过改变涂层的体积分数和非理想界面参数可提高磁电弹性复合材料的有效性能并降低圆孔周围的应力集中。

基于非理想测量基选择的水下连续变量量子密钥分发方案

在基于零差探测的水下连续变量量子密钥分发系统中,测量基选择是必不可少的步骤.然而在实际中,接收端数模转换器的带宽有限,这会导致测量基选择出现缺陷,即接收方无法在相位调制器上精确地调制出相应的相位角来进行测量基选择以实施零差探测.非理想测量基选择会引入额外的过噪声,影响水下连续变量量子密钥分发方案的安全性.针对这个问题,本文提出基于非理想测量基选择的水下连续变量量子密钥分发方案,详细分析非理想测量基选择对水下连续变量量子密钥分发系统性能的影响.研究结果表明,由非理想测量基选择所引入的过噪声能够降低水下高斯调制量子密钥分发的密钥率与最大传输距离,因而降低系统的安全性.为了实现可靠的水下连续变量量子密钥分发,本文对非理想测量基选择所引入的额外过噪声进行定量分析并获得其安全界限,并且考虑不同海水深度对所提出方案安全界限的影响,有效地解决由非理想测量基选择所带来的安全隐患.此外,对所提出的方案,本文不仅考虑了其渐近安全性,也考虑了其组合安全性,后者能够获得比前者更紧的性能曲线.本文所提出的方案旨在推动水下连续变量量子密钥分发系统的实用化进程,为全球量子通信网络的水下通信中水信道参数的准确评估提供理论指导.

具有非理想气体工质的内可逆Miller循环功率效率特性

应用有限时间热力学理论,研究非理想气体工质的内可逆Miller循环的最优性能,导出循环功率和效率与压缩比的一般关系。以循环功率和效率为目标函数,分析Miller循环比γM、传热损失系数B、循环最大温比τ和气体自由度d对循环特性的影响,比较非理想气体与理想气体不同比热模型条件下的性能差异。结果显示:随着γM增加,循环最大功率P_(max)和最大效率η_(_(max))增大,P_(max)对应的效率ηP_(max)先增大后减小,P_(max)对应的压缩比γP减小,η_(_(max))对应的压缩比γη先减小后增大;随着B增大,η_(_(max))、ηP_(max)和γη减小;随着τ和d增加,P_(max)、η_(_(max))、ηP_(max)、γP和γη均增大。比热模型对循环性能仅有定量影响,无定性影响;非理想气体比热模型条件下的循环功率和效率最小。

非理想条件下并联有源电力滤波器的无源超螺旋二阶滑模控制策略

电力系统运行在非理想状态时,容易产生短暂的电压波动,此时并联有源电力滤波器(shunt active power filter,SAPF)采用无源控制策略无法高效、精确地调节电能质量,而常规滑模控制又容易引起抖振。针对上述情况,将无源控制和抗干扰能力更强的超螺旋二阶滑模控制相结合,提出了一种无源超螺旋二阶滑模控制策略。首先,根据有源电力滤波器的数学模型建立基于正负序分离的欧拉−拉格朗日模型;其次,对系统的模型进行了无源性分析,且根据其无源性设计了无源控制器,同时采用超螺旋二阶滑模控制对无源控制器进一步优化,提高了系统整体的鲁棒性和抗干扰能力;最后,在理想状态和负载突变、负载不平衡、电网电压不平衡、单相电压突变4种非理想状态下,通过仿真实验验证了无源超螺旋二阶滑模控制策略的有效性和优越性。

低开关频率下非理想因素对PMSM PSVI控制效果的影响分析

高频脉振电压注入(PSVI)法由于动态性能更快、转矩脉动更小等优势,被广泛应用于永磁同步电机(PMSM)低速范围的无位置传感器控制中。低开关频率下,由于系统延时更大,特殊的控制架构造成的高频相位更新滞后以及滤波器截止频率较低带来的相位延时增大等,传统高频脉振电压注入法的动稳态性能受到严重影响。针对上述问题,在详细分析滤波器相位延迟和低开关频率下高频脉振电压相位更新不及时对转子位置估算的影响的基础上,分别提出了对不同非理想因素的补偿方案。最后对上述非理想因素的影响及补偿方案进行了仿真验证,仿真结果表明,所提解决方案能有效减小转子位置估算误差。

非理想电网电压情况下并网变换器高阶解耦复数滤波并网同步技术

如何实现快速准确的并网同步是非理想电网电压情况下并网变换器安全高效运行的重要前提。针对电网电压不平衡、谐波和直流分量影响同步精度的问题,提出高阶解耦复数滤波并网同步方法,建立系统数学模型,进行系统稳定性分析和参数设计,并提出3种方案解决电压直流分量引起并网同步误差的问题,最后在TMS320F2812 DSP数字平台上对提出的方法进行实验研究,实验结果验证了提出方法的可行性和有效性。

基于非理想Hertz线接触特性的圆柱滚子轴承局部故障动力学建模

传统方法对圆柱滚子轴承局部故障动力学的分析都是基于Hertz线接触理论,然而当轴承的滚子为凸度形状时,滚子素线不为直线,滚子与滚道之间的接触问题已经超出Hertz线接触理论的范畴。针对这个问题,以滚道表面存在局部故障的圆柱滚子轴承为研究对象,提出考虑滚动体与内外圈滚道之间非理想Hertz线接触特性和时变位移激励的圆柱滚子轴承局部故障动力学模型,研究位移激励形式和局部故障尺寸对圆柱滚子轴承振动特性的影响规律。研究表明,该模型能克服传统的线接触经验公式无法考虑滚子与滚道曲率的缺点,能更加准确反映圆柱滚子轴承滚道表面局部故障与滚动体接触的实际情况,为滚动轴承早期局部故障动力学分析和诊断工作提供新的计算方法和一些有价值的结论。

非理想炸药爆炸热作用的实验研究

以自制WRe5/26热电偶作为效应物,采用接触测温法测试了几种温压炸药的爆炸热作用,并进行了传热学分析。结果表明,使用热电偶能够满足实验要求,效应物的热响应温度与爆炸产物温度及其换热系数密切相关,换热系数越大,效应物表面温度接近爆炸产物温度的程度越快。爆炸产物对效应物的热作用随爆心距离大致呈S型衰减。实验中距爆心较近处热流密度的数量级为106W/m2。

基于表面肌电的意图识别方法在非理想条件下的研究进展

在基于表面肌电信号(Surface electromyography,sEMG)的意图识别研究领域,目前大多数的研究主要集中在提高肌电识别的准确性方面.然而,在实际应用中,基于sEMG识别的交互系统往往受到诸多非理想因素干扰,肌电识别的准确性大大降低.本文主要关注在非理想条件下肌电识别的鲁棒性研究,首先详细归纳了肌电识别方法受到的非理想干扰因素(如电极偏移、个体性差异、肌肉疲劳、肢体姿态或其他综合性干扰),总结了当前研究的抗干扰方法;随后讨论了非理想干扰因素研究现状中的主要问题;最后在构建肌电数据集、探索深度学习和迁移学习以及肌电分解研究等方面,对未来的关键技术进行了展望.

一种考虑系统非理想特性的三相电压型PWM整流器控制参数设计方法

针对采用电网电压定向矢量控制的三相两电平电压型PWM整流器,按内模控制原理对其各调节器的参数进行设计。在此基础上,对控制延迟、采样误差、系统参数偏差和模型结构不准确等非理想因素对调节器控制性能的影响进行研究,提出考虑系统非理想特性条件下,基于内模控制原理的调节器控制带宽设计方法,并以一套由55 k W PWM整流器带55 k W PWM逆变器-异步电机负载组成的四象限双PWM变频调速系统为例,进行仿真和实验验证。