高磁导率楔形体外磁标势的分数阶微积分形式

在二维情形下,线电荷与导电楔形体的电势分布可用分数阶导数来表示.本文将电的情形推广到磁中,研究了线磁偶极子磁化高磁导率楔形体后的磁标势,将它的表达式用分数阶导数表示,并使用Ansys仿真软件验证.进一步地,在地球物理中,强磁性对称背斜的顶端附近可近似成楔形体,如果它被均匀地磁场磁化,它的磁标势同样也可以用分数阶微积分表示.这两种情况下的磁标势表达式表明,式中的分数阶微积分因子只与楔形体本身的形状有关,而与外部磁场无关.分数阶微积分阶次取决于楔形体尖端角度,一般不是整数,体现了分数阶微积分的过渡性质.

数据流可视化语言的运行模型

提出了基于事件的异步运行模型(EADF),并给出了该模型的文法描述、调度算法以及在自主研制的面向虚拟仪器领域的DFVPL:LabScene2.0中的实现方法。以地面核磁共振找水仪的仿真系统为实例进行了分析说明。基于EADF的DFVPL减少了程序员在并行计算上的设计,对于可静态规划的循环、计算量大的运算、网络和本地I/O资源的获取上性能有显著的提高。

数据流可视化语言LabScene的连线设计

连线作为数据流可视化语言编辑器的重要组成部分,一方面要表示逻辑上的数据依赖关系,另一方面自身要以容易理解的物理形式展示出来。为了有机地整合这两个属性,该文提出了线树的概念,利用线树的结构表示逻辑属性,线树的节点表示物理属性,使得两个属性既相互关联又相互独立,从而为解析运行提供完整的逻辑信息且容易进行编辑和优化。该设计已在面向虚拟仪器开发的数据流可视化语言LabScene中实现。

语法制导生成的虚拟仪器开发平台

如何以一种与特殊的图形用户接口无关的形式一致地描述数据流可视化编程语言及其开发平台,成为虚拟仪器开发平台自动生成的主要问题。该文以自主研制的开发平台LabScene为例,形式化地描述其中最主要的3个部分:编辑,运行,调试,把这些形式化的描述翻译成C#语言,实现自动生成,为以非数据流为核心的虚拟仪器开发平台的自动生成提供参考依据。

面向虚拟仪器的DFVPL:LabScene的自动连线

针对目前大多数数据流可视化编程语言(DFVPL)不提供自动连线或者提供的自动连线对用户在连线过程中的设计意图表达不够准确的情况,提出了面向虚拟仪器领域的DFV-PL的自动连线框架。通过有机地整合连线距离、逻辑关系、类型匹配等诸多因素,并利用生成虚拟仪器软件的逻辑顺序设计了自动连线方法。此设计已在自主研制的面向虚拟仪器开发的DFVPL:LabScene中实现,并可作为其他领域的DFVPL自动连线设计的参考。

直升机式航空时间域电磁法全波收录

针对同轴共面线圈装置中大发射磁矩与全波收录方式难以共存的问题,采用补偿线圈减弱一次感应磁场的方法,结合系统所需高精度、长时间连续采集的特点、利用状态机和多任务操作的关键技术,研发了以面向仪器系统的PCI扩展为核心的全波收录系统。实验表明系统稳定可靠,为方法研究提供了实践平台,为无人机和半航空电磁探测仪器的研发提供了参考。

同心补偿式直升机时间域航空电磁法吊舱校准装置研究

直升机时间域航空电磁法(Helicopter-borne time-domain electromagnetic method,HTEM)的多次空中仪器校准可消除飞行过程中仪器系统受外界环境的时变影响.吊舱校准装置可解决地面环线方式无法实现的空中飞行过程中仪器校准问题.本文从研究同心补偿吊舱装置模型出发,提出了吊舱装置空间模型和线圈电路模型,分析了发射磁场的空间分布、补偿环作用及其与接收线圈的关系、校准装置的空间信息和信号的检测方法,得到结论如下:(1)以损失发射面积0.89%的补偿环可提高信号44.5 dB的动态范围;(2)校准装置水平安置在补偿环与发射线圈之间,其匝数越多、半径越大、离补偿环越近,信号响应越强;(3)校准线圈电感越大、电阻越小,其e指数衰减越慢;信号检测起点由含匹配电阻接收线圈的阻尼特性决定.通过校准线圈的曲线特性和装置位移实验,得出反映装置特性的时间常数实测误差小于1.3%,验证了线圈电路模型和装置空间模型.本文提出的模型和方法同样适用于偏心补偿式HTEM系统校准的研究和高阻地层上已知环线的静态检测.

基于差分的磁偶极子单点张量定位方法

采用单点测量的磁场矢量及磁张量数据进行磁偶极子定位的方法,受地磁场干扰大,极大地限制了其实用性。为此,提出基于差分的磁偶极子单点张量定位方法,设计出磁张量测量系统。该方法采用差分方式,消除地磁场及其他共模干扰。仿真结果表明:在地磁场存在的情况下原方法基本上无法实现定位,而该方法则具有较高的定位精度,当探测距离为17.320 5m时,定位误差仅有0.002 3m。

基于需求驱动的虚拟仪器软件自动生成构架

为消除当前图形化虚拟仪器软件开发过程中要求使用者具备软件设计能力的问题,研究了一种虚拟仪器软件自动生成的构架。此构架以用户需求为驱动,以行业类软件中功能的模块化为基础,建立功能集中的模块集及模块之间的关系,通过分析使用者对虚拟仪器软件的直接需求来消除当前图形化虚拟仪器软件开发过程中的设计环节,从而实现软件在需求分析基础上的自动化生成过程。最后通过软件开发平台验证了软件自动生成构架的可行性。

图形化语言结构及运行模型

为了解决现有的单一AOV网和树模型不能描述G语言语法的双重关系,即基于数据流的数据流向关系和程序控制的容器控制关系,在层图和其子集兄弟图定义的基础上,提出兄弟AOV网的概念,用它来构造G语言的基本结构模型,并结合兄弟AOV网的排序和元素的关系传递规则实现了G语言的运行模型。在自主研制的虚拟仪器开发平台LabScene中应用了此模型,使开发出的虚拟仪器可以按照用户设计的控制方式结合数据流向来解析运行。

一阶数控球形反馈磁张量梯度仪动态特性研究

磁通门张量探头在非零的地磁场环境下存在稳定性差、非线性误差大等不足。为克服此类缺陷,需采用磁补偿技术使磁通门工作在零磁场环境。以提高磁通门张量探头的探测精度为目的,采用球形线圈及对应的驱动模块作为磁补偿装置,利用一阶数字控制系统的方法建立磁补偿装置的数学模型,并对其进行参数优化实现最优控制。实验结果显示,当带有球形反馈线圈磁通门张量探头的稳态误差在52.56 nT之内时,系统的带宽将扩展至4.75 Hz,该结果能够同时满足磁张量梯度仪的探测精度及带宽要求,提高了其在航空地球物理探测中的应用价值。

G语言的硬件虚拟模型

G语言是面向虚拟仪器的开发语言,一方面要模拟真实仪器的界面和功能,另一方面要满足高级语言的语法规则。本文在仪器硬件要素模型的基础上,提出基于函数节点与容器关系模型的G语言硬件虚拟模型,同时解决其语言本身要求的语法规则抽象问题,并在自主实现的虚拟仪器开发平台LabScene中实现。

G语言运行模型及在LabScene中的实现

图形化语言(G语言)的运行模型是运行平台能够正确解析其图形程序、实现设计者意图的基础,也是其实现对应文本语言所具有功能的保证。一般图形语言运行是动态纯数据流驱动的,在占用系统资源和事件实时响应上都有缺陷。论文提出了一种消息驱动运行模型,结合消息执行机制和运行规则,从功能完备性和事件即时响应上保证G语言的正确解析运行。在分析其要素后剖析了这种模型的运行机理,实现了文本语言的基本功能。在自主研制的图形语言开发平台LabScene中得以完整实现及验证,同时具有开发平台的调试及运行功能。

基于Matlab的倒立摆控制辅助教学实例设计

本文针对"连续与离散控制系统"课程的特点,利用Matlab的GUI工具设计了倒立摆控制教学辅助实例,能够对PID算法、线性二次调节器(Linear Quadratic Regulator)算法、H∞算法的参数进行设置,实现单级倒立摆的反馈控制仿真。该教学实例的应用加深了学生对倒立摆控制系统的认识,有助于理论知识的理解,提升学习兴趣,提高教学效果。

基于平方根-卡尔曼滤波的无线网络仪器时钟同步算法

提出基于平方根-卡尔曼滤波算法的时钟同步算法,在保证算法收敛的前提下对时钟偏差和偏斜进行最优估计。算法中提出通信能耗与时钟精度的关系模型,在满足一定精度的前提下校准时钟,既能保证时钟的稳定和精准,又能较少地占用带宽资源,节约通信能耗。最后通过网络模拟器模拟实验论证了算法的性能。

无序式自动连接虚拟仪器软件自动生成

为给普通用户提供一种零编程的虚拟仪器软件生成方法,提出了一种无序式自动连接虚拟仪器软件自动生成的方式,此方式以虚拟仪器软件中功能的模块化为基础,通过建立功能集中的模块集和模块之间的关系,分析无序选择的功能模块间的数据流向合理性来判断软件生成的可能性,并利用决策算法调整数据流在模块间的流动顺序来生成虚拟仪器软件.以虚拟仪器软件自动生成开发平台为背景,对此有序式自动连接虚拟仪器生成方式进行了测试与分析,结果验证了此方式的可行性.

G语言中的内存分配与管理算法

针对G语言特定的数据要求,提出一种新的内存分配与管理算法,在满足多种基本类型和数组及簇等复杂数据结构的分配与管理的基础上,实现数据的产生及生命周期管理、数据信息的完备性及独立性描述。在不牺牲运行效率的前提下,能够长期稳定地运行,有效避免内存碎片的产生。并且将此算法在自主开发的虚拟仪器开发平台LabScene中完整实现,在G语言的解析与运行模型中发挥关键作用。