采用改进遗传算法优化LS-SVM逆系统的外转子无铁心无轴承永磁同步发电机解耦控制

为了实现外转子无铁心无轴承永磁同步发电机(outer rotor coreless bearingless permanent magnet synchronous generator,ORC-BPMSG)的精确控制,提出一种基于改进遗传算法(improved genetic algorithm,IGA)优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)逆系统的解耦控制策略。首先,基于ORC-BPMSG的结构及工作原理,推导其数学模型,并分析其可逆性。其次,建立LS-SVM回归方程,并采用IGA优化LS-SVM的性能参数,从而训练得到逆系统。然后,将逆系统与原系统串接,形成伪线性系统,实现了ORC-BPMSG的线性化和解耦。最后,将提出的控制方法与传统LS-SVM逆系统控制方法进行对比仿真和实验。仿真和实验结果表明:所提出的控制策略可以较好地实现ORC-BPMSG输出电压和悬浮力、以及悬浮力之间的解耦控制。

硫酮衍生物LS对天然胶乳保存效果的研究

天然胶乳很容易腐败变质,而当前的高氨保存体系存在严重的污染问题。本研究采用硫酮衍生物LS保存天然胶乳,研究保存剂LS对天然胶乳的保存效果。结果表明:LS保存的鲜胶乳挥发脂肪酸值(VFA No.)和黏度值均比较低,当LS用量为0.1%时,对鲜胶乳的保存效果优于0.25%氨;采用LS-氨复合保存制备低氨浓缩胶乳,当LS用量为0.01%~0.05%时可稳定保存浓缩胶乳达180d之久;所保存的低氨浓缩胶乳挥发脂肪酸值(VFANo.)较低,稳定性良好,各项指标均满足当前生产应用需求。此外,LS-氨复合保存低氨浓缩胶乳具有优异的理化性能和成膜性能,硫化胶膜的拉伸强度和撕裂强度普遍优于当前高氨保存浓缩胶乳。通过红外吸收光谱分析,LS-氨复合保存的低氨浓缩胶乳硫化胶膜的结构无明显变化;热分析结果表明,硫化胶膜热稳定性与高氨浓缩胶乳胶膜基本一致。此外,安全性分析结果表明,LS-氨复合保存低氨浓缩胶乳干胶膜不具有潜在毒性影响;同时无皮肤刺激性反应,安全性良好。硫酮衍生物LS对天然胶乳具有优异的保存效果,复合保存制备低氨浓缩胶乳性能良好,可用于多种纯胶制品的生产,同时使用成本低廉,具有广阔的应用前景。

对称双向多电平逆变器单极性LS-PWM调制策略

针对传统功率开关器件-二极管(power switch-diode,PSD)多电平逆变器拓扑存在反向电流和电压尖峰的问题,提出一种对称双向PSD多电平逆变器拓扑,该拓扑通过增加反向电流回流路径的方式,不仅能够解决传统PSD拓扑存在的反向电流和电压尖峰问题,而且在使用功率器件数量、总阻塞电压以及开关损耗等方面均具备优势。为了控制逆变器运行时反向电流的流向,通过对对称双向级联型多电平逆变器的开关状态进行分析,提出一种适用的单极性LS-PWM调制策略,该调制策略可降低逆变器开关损耗,同时防止功率倒灌。最后通过仿真和实验结果验证了该拓扑及调制策略的有效性。

基于混沌遍历PSO的LS-SVM风电超短期功率预测研究

为了提高风电超短期功率预测准确度,提出了一种混沌遍历PSO优化的LS-SVM的风电超短期功率预测模型。采用混沌算法优化粒子群,提高粒子跳出局部最优的能力,用混沌遍历的粒子群优化LS-SVM的核函数核偏离系数,获得期望的输出。采集风电功率相关数据集,采用混沌遍历粒子群优化的LS-SVM算法建立风电超短功率预测模型。将混沌遍历PSO优化的LS-SVM和LS-SVM,对UCI的函数进行回归测试,验证了所提方法具有更高的预测精度。采用所提方法、GA-LS-SVM、LS-SVM、BP和SVM分别建立风电功率预测模型,对比结果表明,所提方法具有更好的预测效果,更适用于解决风电功率预测,为电网制定策略提供理论依据。

一种高效计算LS-VCE的方法

在最小二乘方差分量估计(Least-squares variance component estimation, LS-VCE)计算公式的基础上,利用Helmert方差分量估计计算迭代终止条件——各个方差分量估值相等,导出了一种高效计算LS-VCE的公式,并设计了相应的迭代算法。GNSS向量网算例分析结果表明,本文设计的快速方法在计算效率上比原方法提高50%左右,在大规模计算方面具有显著应用价值。

变系数模型的稳健LS-SVR估计算法及数值分析

变系数模型的最小二乘支持向量回归估计方法(VC-LS-SVR)是最近提出的一种用于分析变量间回归关系动态变化特征的有力工具,经典非参数回归模型与机器学习方法相融合的新技术,不仅增强了变系数模型对变量间非线性关系的适应性与可计算性,同时继承了经典统计模型的可解释性。但是上述方法直接利用最小二乘支持向量回归(LS-SVR)技术拟合变系数模型,缺乏稳健性,数据中的异常值会扭曲系数函数的估计,从而引起对回归关系的误导性解释。为解决上述问题,基于VC-LS-SVR和加权思想提出了两种稳健估计方法:变系数模型的加权最小二乘支持向量回归估计方法(VC-WLS-SVR)与迭代重加权最小二乘支持向量回归估计方法(VC-IRLS-SVR)。数值实验结果表明两种方法具有稳健性,能够有效抑制异常值的影响,即使在异常数据污染率达到50%或存在极端异常值的情况下,也能获得准确和稳定的估计结果。

用于损伤状态识别的极值延拓EMD和LS-SVM算法

针对机电系统损伤状态识别问题,提出一种基于极值延拓经验模态分解(EMD)和最小二乘支持向量机(LS-SVM)算法。首先,分析EMD算法的基本原理,针对端点效应利用多项式拟合极值延拓的算法改进设计方案,并利用标准化处理的特征向量设计程式;其次,考虑到机电系统损伤状态数据归属小样本特征,利用LS-SVM算法给出了状态识别的设计程式;最后,开展仿真验证实验。实验结果表明,采用所提算法的损伤状态识别方案,可以确保损伤状态识别的正确率超过96%,满足机电系统工程应用要求。

基于LS-DYNA的某打桩锤机械冲击系统性能仿真

在打桩作业中,机械冲击系统会产生周期性冲击载荷,每一次冲击均产生较大应力,冲击动力特性的研究显得尤为重要。本研究基于ANSYS LS-DYNA软件,建立了打桩锤冲击系统的有限元模型,研究了不同冲击能量下对砧座应力、桩端位移和冲击力大小的影响;研究结果表明:砧座应力集中于上接触面及其圆角处,最大应力达到360.361MPa,能量传递效率为91.86%;最大冲击力和应力与锤芯速度呈线性关系。本研究结果对冲击系统结构设计优化具有重要的指导意义。

基于LS-DYNA的冰材料模型二次开发及重叠冰应用

利用LS-DYNA材料库开发了一种适用于极地海冰的材料模型,该模型基于粘弹-塑性本构关系,采用Drucker-Prager模型作为海冰的屈服准则,同时可计及应变率对海冰材料失效的影响.通过圆台型冰破坏的仿真计算,验证了该材料模型的合理性;将模型用于重叠冰单轴压缩破坏的模拟,结果表明数值模拟的重叠冰破坏现象及冰载荷均与试验结果吻合良好,该模型可用于重叠冰的模拟.

基于LS-SVM的宽带接收前端非线性补偿算法

针对目前常用的基于参数化非线性模型(Parameterized Nonlinear Model,PNM)的补偿算法存在易陷入局部最小值,导致补偿性能不稳的问题,该文提出了基于最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine,LS-SVM)的宽带接收前端非线性补偿算法.该算法基于减谱-时频变换法(Spectrum Reduction Algorithm based on Time-Frequency Conversion,SRA-TFC)盲分离接收前端输出信号中的大功率基波信号和其他小功率信号,并以此作为LS-SVM逆模型的训练输入-输出样本对.引入最小二乘支持向量回归(Least Squares Support Vector Regression,LS-SVR)算法高精度拟合接收前端非线性逆模型.通过以宽带接收前端的输出信号为测试样本消除其非线性失真分量.仿真与实测结果表明:该算法可使宽带接收前端的无杂散失真动态范围(Spurs-Free-Dynamic-Range,SFDR)提高约20 dB,较基于PNM的补偿算法提高了约5 dB.

青藏高原坡度坡长因子(LS)空间格局及影响因素分析

地形是影响土壤侵蚀的主要因素,但目前关于青藏高原地形因子的分布格局和影响因素有待研究。基于1弧秒分辨率的SRTM(shuttle radar topography mission)高程数据,计算坡度、坡长、LS因子(slope length and steepness factors,LS),结合高程积分和Hack剖面等,对青藏高原LS因子的分布格局、统计分布特征和影响因素进行研究,结果表明:(1)坡度、坡长和LS因子这3个地形指标,均表现出高原内部小、四周高山大的格局,内流区与外流区的坡度均值分别为6.55°和14.3°,坡长均值分别为122.9,172.2 m,LS均值分别为4.8和12.7;(2)青藏高原LS因子整体受坡度影响,但高原边缘陡峭地区LS因子主要受坡长影响;(3)青藏高原6条主要河流的Hack剖面都呈上凸形态,该地区地貌演化整体上处于幼年期;(4)青藏高原LS因子的分布特征与土壤侵蚀类型及其组合有对应关系:周边地区的高值对应冰川侵蚀—水蚀,西北部的低值对应水力—冻融侵蚀和风蚀,东南部边缘向高原内部过渡地区的较高值对应水力—重力侵蚀。通过分析LS因子的分布格局和统计特征,可为土壤侵蚀学评价提供理论和数据支撑,对于青藏高原地球系统物质迁移转换研究具有重要意义。

基于ANSYS LS-DYNA水下爆破阻波帘的设计与研究

水下爆破试验危险性大、成本高,在实验室进行相关试验项目对设备和场地的要求非常严格,每次试验都要按照相关程序进行审批。针对目前爆破试验程序繁琐及等待周期长等现状,以水下爆破防护为研究对象,应用碰撞振动仿真技术设计水下爆破阻波帘,使设计的产品在尽可能少的水下试验次数下达到满意的效果。采用ANSYS LS-DYNA模块,使用不同材料做成的阻波帘进行防护仿真。在距爆炸点5 m,压强为7.5 MPa的位置进行数据采集,对比分析帆布阻波帘与其他5种不同材料的阻波帘的爆轰波减小系数。仿真结果表明,阻波性能从高到低排序为:空气泡、多孔铝板、汽车轮胎、泡沫塑料、石棉布。其中空气泡的阻波帘,在1 kg TNT当量工况条件下,距爆炸点5 m,压强为0.22 MPa处,压强降低率达到97%,防护效果最好。

基于LS-DTW和优化k-medoids的磨音信号聚类分析

磨音信号是反映磨机运行状态的一个重要参数,准确区分不同状态下的磨机信号将直接影响后续磨机运行参数优化的结果。通过聚类算法可以对磨音信号进行分类,为使磨音信号聚类效果更优,不仅需要类内距离小,还需要类间距离尽可能大。由此提出一种基于局部稳定性加权动态时间规划(Local Stability Dynamic Time Warping,LSDTW)和优化k-medoids的磨音信号聚类方法。首先为克服动态时间规划(Dynamic Time Warping,DTW)得到的计算结果对噪声高度敏感的缺点,使用局部稳定性估计对DTW加权计算来降低噪声对计算结果的影响,其次针对k-medoids聚类需要多次计算才能确定聚类个数的不足,提出使用异常迭代模式(Abnormal Pattern,AP)优化k-medoids方法选取代表性的初始集群中心。采用优化k-medoids方法对LS-DTW的结果进行聚类分析,以平均轮廓系数作为评价标准,对比LS-DTW-k-medoids、DTW-k-medoids、DTW-优化k-medoids、k-means++算法效果可知,经本文方法聚类后,类内紧致性更优。

基于ANSYS Workbench/Ls-Dyna的锤片—菌草粉碎系统的功耗模型分析

为了解决锤片式粉碎机在粉碎菌草过程中效率低、耗能高等问题,对菌草的粉碎过程以及功耗变化情况进行研究,设计了一种新型锤片,并利用ANSYS Workbench/Ls-Dyna对锤片与菌草的碰撞粉碎过程进行了数值仿真分析.以转速、斜面倾角以及茎秆直径为影响因素,以最大碰撞力和平均功率为试验指标进行单因素试验,确定各个因素的取值范围;通过多因素试验得到最大碰撞力以及平均功率的回归模型,在茎秆直径为22 mm的条件下以最小平均功率为主要优化目标,以最大碰撞力为次要目标得到最佳参数,即转速2623.18 r·min^(-1),斜面倾角7.12°,在此参数条件下,最大碰撞力95.37 N,平均功率165.15 W.

基于LS-SVM的金属矿山千米竖井工程造价控制方法

金属矿山千米竖井工程造价控制结构多设定为单层级,控制效率较低,导致最终工程造价价差增加。根据实际控制需求及标准,设定等效造价控制目标,采用多阶控制形式,提升整体的造价控制效率,完成造价控制结构的构建,建立基于LS-SVM的金属矿山千米竖井工程造价控制模型,采用竖井工程动态化监测及LS-SVM修正实现造价控制。测试结果表明:经过5次测定,与传统模糊自适应BP工程造价控制组、传统BIM工程造价控制组相比,LS-SVM工程造价控制组最终得出的可控价差控制在3万元以内,说明该造价控制方法的针对性与稳定性较高,控制效果更佳,具有实际的应用价值。

一种基于TDOA二次加权的QWLS定位算法

目前基于TDOA的定位算法——最小二乘法(Least Square,LS)不管在室内还是室外在定位精度要求不高的情况下具有较好的适用性,但该算法受噪声影响较大,容易导致定位结果发散。基于此发展的加权最小二乘算法(Weighted Least Squares,WLS)可以有效对抗噪声的影响,但定位结果容易陷入局部最优值。基于此,提出一种基于TDOA二次加权的QWLS定位算法,该算法可以大大降低噪声对定位的影响,并获取定位全局最优值,有较好的定位效果。同时探索了不同基站几何布局对不同算法定位精度的影响,通过改善基站几何布局使得QWLS算法有更高的定位精度。

基于LS-DYNA的甘蔗收获机压蔗辊影响研究

为减轻甘蔗收获过程中甘蔗损伤并提高甘蔗收获机收获效率,本文基于有限元方法,分析了甘蔗收获机收获过程中压蔗辊对甘蔗损伤情况,通过对甘蔗收获机切割区域的应力分析表明,切割点和甘蔗-土壤界面有不同的应力表现。甘蔗收获机不带压蔗辊时,甘蔗在切割过程中发生不规则运动导致甘蔗间应力大于其屈服极限极易发生折断导致切割不完整。而压蔗辊可以显著降低甘蔗-土壤界面的应力,减少甘蔗间的运动,提高甘蔗切割质量。

基于ANSYS/LS-DYNA的防凌减灾微差爆破数值模拟

为研究水下爆炸载荷对冰凌的破碎效果及二维双孔微差爆破冰体的损伤裂隙,结合黑龙江呼玛段实际冰水情,运用LS-PREPOST程序系统进行了数据后处理,采用ANSYS/LS-DYNA有限元软件模拟了冰体爆破损伤裂隙发展情况与冰凌破碎过程。结果表明:合理延期时间下,随双孔爆破时间增长冰盖爆破面积逐渐变大,在40~45 ms时,冰层裂隙已基本不再扩展,冰层中爆炸冲击波已退化为弱波;受有效应力影响,冰盖形成明显的粉碎区和裂隙区,冰体产生径向裂纹和环向裂纹;爆破坑半径误差在8.4%以内,精度略有提高,验证了误差公式的准确性。

基于Ansys Workbench LS-DYNA的预控破片战斗部成形与飞散特性分析

为了研究预控破片战斗部壳体膨胀破碎后破片群的运动规律,利用Ansys Workbench LS-DYNA有限元软件模块对某型杀伤战斗部壳体爆炸成形和飞散过程进行了仿真分析,得到了战斗部破片群的最大速度为1 323 m/s,破片速度主要集中在1 125 m/s~1 250 m/s之间;单个破片的设计质量为1.4 g,形成破片群后破片质量主要集中在1.1 g~1.3 g之间,破片群质量损失为18.35%;破片群形成后测得静态飞散角为70°。仿真结果表明,破片群中破片的最大速度较改进后的Gurney理论公式计算结果偏低了9.32%,但误差在允许范围之内。同时,其他仿真结果数据也为进一步研究预控破片战斗部提供了理论依据。

基于LS-DYNA动力电池包底部球击失效分析

汽车行驶过程中动力电池包底面受到向上的挤压或撞击极容易造成电池安全风险,通过先进的仿真手段,准确地计算电池变形程度对评估电池的安全健康状态意义重大,而考虑材料失效模型是提高仿真精度的关键。基于GISSMO材料断裂准则,采用LS-DYNA软件进行有限元分析建立实验数值模型,对标单项拉伸等实验,获得应力三轴度与失效应变关系参数,同时优化累积损伤参数以考虑累积损伤因素的影响。基于优化后的材料本构模型进行底部球击仿真模拟分析,开展底部球击实验测试,通过对比分析发现,采用GISSMO材料失效本构模型进行底部球击仿真模拟分析,挤压力与位移曲线基本吻合,失效时间点的预测误差低于17.9%,材料裂纹形式、失效时间点、位置及区域均满足实验精度要求。证明本文研究所得的基于GISSMO材料断裂准则失效计算模型,可以用于LS-DYNA软件预测动力电池包动力学分析中裂纹产生、材料失效问题。