基于非线性耦合混沌系统的S盒构造算法

提出了一个新的时空混沌系统,并将其设计于构造S盒的算法中。系统改进了耦合映射格子模型,即CML模型的耦合方式,参照斐波那契数列规律进行非线性耦合。非线性耦合系统的分岔图显示其周期窗口比CML系统更小,具有更大的密钥空间,适用于加密算法构造中。将其设计于S盒生成算法中,并对生成的S盒进行加密指标检测与对比,实验结果表明,由新算法可以批量生成满足构造准则的S盒,并可以从中挑选出性能指标优秀的S盒应用于分组密码的设计中。

车辆-轨道非线性耦合系统显隐式求解算法的收敛性分析

针对车辆-轨道非线性耦合系统的动力学方程联立求解过程,将车辆和轨道分别考虑为2个子系统,通过2个子系统之间的位移协调和轮轨非线性接触力耦合,再结合显隐式积分格式,提出车辆-轨道非线性耦合系统的分离迭代和分离同步两种求解方法,通过算例验证了两种方法的正确性,并对两种求解方法的收敛性进行了对比分析。计算结果表明:显隐式分离迭代法和显隐式分离同步法的最大有效时间步长分别是0.5、0.1 ms;在时间步长较大时,采用Aitken加速法可以起到增强显隐式分离迭代法的计算稳定性的作用,但Aitken加速法的作用会随着时间步长的减小而变小;相同时间步长下显隐式分离同步法的计算效率要比显隐式分离迭代法高,但可以通过选用较大的时间步长来提高显隐式分离迭代法的计算效率。

光伏电站环网柜温湿度非线性耦合预测模型研究

大型太阳能光伏电站中的环网柜工作环境复杂多变,面对温差大、潮湿等恶劣环境,极易发生环网柜运行故障,影响太阳能光伏的安全稳定接入并网。环网柜温湿度具有明显的线性和非线性变化特征,基于环网柜内部温湿度实测数据,利用自回归移动平均(ARIMA)模型和径向基函数(RBF)模型对线性和非线性数据处理能力的优势,构建ARIMA-RBF权重组合温湿度预测模型,对某光伏电站实际环网柜内温湿度进行动态预测。预测结果表明:相较于单一模型,ARIMA-RBF权重组合模型的预测精度更高、稳定性更好;该组合模型通过适当的加权策略充分发挥了单一模型对数据不同特征的处理能力,能较好地评估环网柜内部温湿度状态,可为建立更具普适性的预测模型提供参考,并有助于减少环网柜因长期超温和潮湿环境下运行引起的故障。

具有积分边界条件的非线性耦合分数微分方程组边值问题解的唯一性

分数阶微分方程模型具有深刻的物理背景和丰富的理论内涵,在诸多领域应用广泛,如血液流动问题、化学工程、热弹性、地下水流动、人口动力学等。目前关于带有积分边界条件的非线性耦合分数微分方程边值问题的求解相对较少,本文就是针对非线性耦合分数微分方程边值问题解的唯一性展开的研究,本文的非线性项中含有未知函数的导数项,使得研究的Banach空间更加复杂。首先,得到非线性系统对应的线性系统的Green函数,其次,分析Green函数的性质,构造积分算子,再次,利用Banach不动点定理得到边值问题解的唯一性结果,最后,给出一个示例。

具有非线性耦合函数的时变时滞复杂网络的渐近输出同步

利用分散自适应输出反馈控制的方法,研究了一类具有不同维数节点、非线性内耦合函数和时变时滞的复杂动态网络的渐近输出同步控制问题.针对网络模型的外部耦合矩阵是时变、非零行和、非对称的情况,设计了有效的分散自适应输出反馈控制器.利用Lyapunov稳定性理论和Barbalat’s引理,证明了网络渐近输出同步的分散输出反馈控制方案的正确性.最后,利用数值仿真实例验证了所提结果的有效性和可行性.

车辆-轨道空间非线性耦合系统交叉迭代算法及应用

基于有限元法建立了车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学模型,提出了将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力学的方法。车辆-轨道空间非线性耦合模型包含车辆子系统和轨道子系统,其中车辆子系统为31自由度的整车模型,轨道子系统采用空间梁单元、黏弹性弹簧阻尼元件和三维块体单元模拟,两子系统通过轮轨相互作用实现耦合。轮轨接触几何关系采用“迹线法”与“最小距离法”计算,运用Newmark数值积分交叉求解车辆子系统动力学方程和轨道子系统动力学方程。为验证算法的可行性,进行了算例对比计算。作为应用实例,分析了CRH2高速动车通过CRTSⅡ无砟轨道时引起车辆和轨道结构的动力响应,并选择列车速度和轨道不平顺对车辆-轨道耦合系统动力响应的影响进行了参数分析。计算结果表明,将迹线法融入交叉迭代法求解车辆-轨道空间非线性耦合系统动力问题的算法具有计算精度高、收敛速度快和程序编制容易的特点。

具有非线性耦合的分数阶神经网络的聚类同步

研究具有不确定参数和非线性耦合的分数阶神经网络的聚类同步控制。首先,采用投影技术将非线性耦合函数分解为振荡部分和线性部分,并借助不等式技术分别处理,以此消除非线性的耦合项对网络产生的不利影响。其次,为了节约成本,选择基于平均脉冲区间的牵引脉冲控制策略,并构造对整个网络通用的Lyapunov函数,给出分数阶神经网络实现聚类同步的充分条件。此外,还证明了结论对非线性耦合的整数阶神经网络的适用性。最后,通过数值仿真进一步验证了理论结果的有效性。

基于非线性耦合本构关系模型的尖化前缘气动加热影响研究

结合数值模拟与风洞试验技术,在高超声速连续/稀薄滑移流条件下对尖化前缘这一典型构型的气动加热影响开展深入研究.在三维有限体积框架下,应用非线性耦合本构关系(nonlinear coupled constitutive relations,NCCR)模型对试验工况下的尖化前缘外形开展数值计算,检验NCCR模型在尖化前缘构型中准确描述局部稀薄非平衡流动和物面气动热的性能.数值结果与实验数据对比表明,在等效高度33 km的风洞试验条件下,NCCR模型计算得到的驻点热流系数峰值同实验值偏差为1.81%,Fay-Riddell公式和纳维−斯托克斯(Navier-Stokes,NS)方程得到的驻点热流系数峰值同实验值偏差均在5%以内,物面其他位置的壁面热流系数计算值与实验值偏差均在10%以内,证明此时飞行器尖化前缘区域局部稀薄气体效应对气动加热影响程度较弱;在等效高度60 km时,飞行器尖化前缘区域附近的局部稀薄气体效应对气动加热的影响较为明显,NS方程计算的驻点热流系数偏差为33.31%,Fay-Riddell公式计算驻点热流系数同实验值偏差为29.5%,NCCR模型计算的驻点热流系数与实验值的偏差为11.77%.体现出NCCR模型求解稀薄非平衡流动的优势.

基于非线性耦合的土壤电导率传感器标定方法

针对土壤电导率传感器测量不准确的问题,提出了不考虑含水率θ与考虑θ的非线性耦合标定模型,并开展了土壤电导率传感器的标定与验证试验。标定试验采用新疆维吾尔自治区阿拉尔市十团苹果园沙土,使用去离子水与NaCl设计了9组含水率梯度与6组含盐量梯度共54组土样,分别使用土壤电导率传感器与高精度电导率仪对土样的电导率进行测量;根据耦合模型分别对不考虑θ、考虑θ以及考虑θ细分的3种处理进行拟合分析;最后对同一苹果园设计了大田验证试验。结果表明,土壤电导率传感器测量的电导率EC_(0)以及电导率仪测量的电导率EC_(1)与土壤含盐量均呈正相关,EC_(0)随θ的增加而增加,EC_(1)随θ的增加而减少;3次拟合结果表明,θ对电导率测量有显著影响,随θ细分,3个处理的残差逐渐减小,拟合决定系数R2均不小于0.839且逐渐增大;验证试验结果表明所提出耦合模型可以有效提高电导率测量精度,该标定方法可为土壤电导率准确测量以及土壤电导率传感器标定校准等相关研究提供依据。

与温度相关的非均质圆筒的非线性耦合广义热弹性分析

基于能量守恒方程和L-S广义热弹性理论,借助状态空间技术和Newmark法求解了材料性质沿径向任意梯度分布同时又与温度相关的非均质圆筒非线性耦合广义热弹性问题。通过对材料性质与温度无关和相关功能梯度圆筒的算例分析,给出了在线性和非线性耦合下圆筒内温度和应力沿径向和随时间的变化关系,验证了本文解的正确性和有效性。数值结果表明,考虑材料性质是否与温度相关,能量守恒方程中耦合项是线性还是非线性,得到的温度与应力均存在不同程度的差异。本文解可方便地应用于不同边界条件和初始条件下圆筒的广义热弹性分析。

深基坑降水与沉降的非线性耦合计算

结合润扬长江公路大桥南锚基坑工程,基于不同水文地质层水流运动特征的差异,对基坑降水过程中的地下水流计算,提出了双层结构数学模型,由此可以同时求出各分层地下水位。在土层降水-固结过程中,考虑到渗透系数和贮水系数随土层物理力学参数的非线性变化,提出了深基坑降水与沉降的非线性耦合计算方法。这为基坑土体变形预测、控制,指导工程施工和设计提供了新的途经。

非线性耦合围岩分类技术及其在金川矿区的应用

非线性耦合围岩分类技术是一种在岩石工程系统思想的基础上,考虑影响因素的综合作用,注重工程状态变化特点的围岩评价方法。该方法首先寻找所有的影响因素和现场样本值;然后应用神经网络产生耦合作用矩阵,提出稳定性分类技术指标;最后由回归统计分析得到各稳定性参数范围,讨论主要影响因素及作用机理。研究发现:当围岩分别处于极不稳定、不稳定、稳定、较稳定、很稳定这五种状态时,评价指标Sp相应范围分别是0～0.24,0.24～0.46,0.46～0.72,0.72～1.15,>1.15;原岩强度、岩体结构、RQD值、支护方式是影响金川矿区围岩工程稳定性的最有利因素,而工程埋藏深度、地下水渗透大小、结构面的张开度、硐室走向与结构面产状关系则是影响金川矿区围岩工程稳定性的最不利因素。非线性耦合围岩分类技术在1120水平巷道工程中的应用结果表明,该技术能够随时监测围岩的稳定状态,并能及时地为支护设计提供可靠的理论依据。

船舶在波浪中运动的六自由度非线性耦合方程

基于刚体运动学理论 ,将船舶在波浪中的运动分解为平动和绕质心的转动 ,在分析了船舶受力情况的基础上 ,运用质点系相对于质心的动量矩定理和 Newton第二运动定律建立了船舶的六自由度运动的非线性耦合方程 .在建立方程的过程中 ,考虑到流体对船舶的影响 ,引入了附加质量和附加惯性矩 .最后利用该方程推导出了常用的船舶运动数学模型 .

随机波浪下遥控潜水器强非线性耦合空间运动与缆索安全性研究

模拟了带有脐带缆的潜水器(ROV)的强非线性流体动力学性能,由于ROV的前进速度与其它方向的运动速度为同一数量级,与传统的潜艇有重要的区别。潜艇中常用的按前进航速线性化处理的技术不能有效地用于潜水器,必须保留其运动方程中尽可能多的非线性项进行模拟。潜器本体的运动模型必须考虑为六自由度,脐带缆的运动必须考虑为三维运动。中继平台的运动幅值,可能会接近甚至超过水面船的运动幅值,这会增加ROV进出坞的困难。缆力对流速比对水面波浪更敏感、对垂向激励比水平激励更敏感。即使是随机波浪激励,深水吊索张力也会具有一定的周期性。近水面时这种周期性消失,两端张力趋于同步。

非线性耦合振子间的靶能量传递研究:保守系统中的完全能量传递

研究了两自由度非线性耦合振子间的靶能量传递现象。基于非线性耦合振子内在保守系统的慢变动力学方程,推导出了该结构的保守系统中两振子间完全能量传递所需要的条件。经数值仿真验证,所推导的方程可准确计算两振子间完全能量传递所需的初始能量,并适用于强非线性系统。

X-C直驱平台平面曲线轮廓磨削廓形误差非线性耦合控制

为提高X-C平台的曲线轮廓加工精度,引入了双轴联动耦合控制思想。根据切点跟踪加工原理,提出X,C轴跟踪误差耦合形成廓形误差的计算模型,在此基础上设计了X-C直驱加工耦合控制系统。为削弱曲线轮廓X-C磨削过程中轮廓轨迹、加工速度变化、磨削力变化、控制参数等因素对轮廓精度的影响,研究非线性PID调节的控制策略来补偿控制X,C轴跟踪误差引起的廓形误差。建立了直线电机与力矩电机构成的X-C直驱加工平台仿真模型,并以凸轮加工为例进行非线性交叉耦合廓形误差补偿控制仿真实验。结果表明:与常规加工相比,所设计的非线性交叉耦合控制器能够在一定程度上提高X-C直驱平台曲线轮廓的加工精度。

船舶横摇与纵摇运动的非线性耦合方程

以欧拉角描述船舶的摇摆运动，考虑规则波浪力及船舶受定常力矩的情形，将水动力展为Ｔａｙｌｏｒ级数，利用欧拉动力学方程推导出船舶横摇与纵摇二自由度耦合的非线性运动方程，为船舶内共振运动响应动力行为分析奠定基础．

故障诊断中非线性耦合特征提取的研究

从高阶谱分析的角度，通过检测信号频率成分间的非线性耦合特征来对故障信号进行检测．分析了耦合产生的机理、模式，建立了非线性耦合模型，在此基础上，在高阶域进行非线性耦合特征描述。

非线性耦合KdV方程组的精确行波解

利用构造辅助函数和辅助常微分方程组的方法,给出了非线性耦合KdV方程的某些新的精确行波解,其中包括孤波解和周期解。

钻头钻柱系统非线性耦合动力学仿真

本文在分析钻头—岩石互作用力的基础上 ,建立了考虑钻头钻柱纵向、横向和扭转相互耦合的系统非线性动力学模型 ,对具体钻头系统进行了仿真。仿真结果表明 ,由于钻头的扭转振动 ,使其顶部的扭矩发生变化 ,并有一定规律性 ,相对来说较为平缓 ,但有时有负扭矩出现。钻头在井底作无规律的横向振动 。