L-BFGS法时间域全波形反演中初始矩阵的选择方法

有限内存BFGS(Limited-memory Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno,L-BFGS)方法是地震全波形反演(Full waveform inversion,FWI)中应用最广泛的优化方法之一。该方法需要提供Hessian逆矩阵的一个初始近似矩阵,初始近似矩阵可以在每次迭代中都进行更新,也可以固定不变。L-BFGS法的收敛性能与初始矩阵的选择以及更新方式紧密相关。在分析了全波形反演中Hessian逆矩阵的几种不同近似方式之后,分别将它们作为初始矩阵应用到了时间域L-BFGS法全波形反演中,详细比较了不同近似方式对反演精度和效率的影响,为LBFGS法全波形反演中初始矩阵的选择提供了依据。数值试验结果表明,在不同的初始矩阵选择以及不同更新方式下,L-BFGS法的收敛速度表现出明显差异。当初始矩阵固定不变时,以虚震源为基础的两种方式收敛最快,采用波场能量矩阵的两种方式要慢一些,其中包含有记录残差反传波场能量的方式收敛最慢。初始矩阵每次迭代更新时,各种方式的收敛速度都慢于固定不变时的情形。此外,同种方式分别作为L-BFGS法的初始矩阵和共轭梯度法的预条件矩阵时,L-BFGS法的性能要优于预条件共轭梯度法。

从潜艇磁测数据中分离地磁场的研究

传感器实测数据中提取出真实的地磁场成分是水下地磁导航研究的一个难点。采用有限元计算软件ANSYS进行了仿真研究。分别研究了X、Y、Z磁场激励下,潜艇磁化磁场特性;绘出了潜艇某截面上的磁场分布,给出沿某曲线的磁场分布;发现激励磁场与潜艇磁场之间满足线性关系并给出线性转换系数沿某直线的分布状况;还研究了任意方向磁场激励下,得到激励磁场与潜艇磁场之间的线性转换矩阵,初步解决了从测量数据中提取地磁场的问题。

地埋薄壁管道与土相互作用的三维理论分析

在一般荷载作用下,地埋薄壁管道与土相互作用的三维分析是困扰工程界的一个难题,应用传递矩阵法直接从微分方程出发,对地埋薄壁管道受力与变形的微分控制方程作Fourier变换,得到易求解的常微分方程组。采用变量变换技术和Ricatti传递矩阵,避免传递矩阵的刚性。通过基于高斯积分的隐式Runge-Kutta方法克服求解困难,实现对地埋管道结构的受力与变形的三维理论分析。将该三维理论分析方法编写计算程序,通过与二维分析方法和实际监测结果的分析,可看出,地埋管道与土相互作用的三维分析结果表现为管顶部的变形较小,底部变形较大,与实测结果相近。这验证了该理论分析方法的正确性,它可供地埋管道设计计算参考。

六连杆机器人运动学分析

利用坐标变换法和符号法对六连杆机器人机构运动学方程进行推导,得到了六连杆机器人的正向位姿矩阵变换和逆运动学求解的通用公式.

基于主成分分析的运行工况车轮轮心载荷识别方法研究

针对直接获取车轮轮心六分力难度大的问题,对运行工况下车轮轮心六分力的识别试验方法进行研究。采用主成分分析技术将具有偏相关特性的路噪激励源由耦合的多参考问题分解为独立的单参考问题。结合基于奇异值分解的传递函数逆矩阵方法与自由度转换技术,对车速为匀速60km/h工况下轮胎轮心六分力进行识别。所采用方法解决了在路噪CAE分析中获取载荷边界条件困难的问题;同时,该方法也可用于开发车型路噪激励源的对标分析和目标值设定,并可在解决路噪问题时作为激励源分析优化的依据。

一种组合系统状态变量图规范化的方法

本文针对惯性技术中常用的组合系统，提出其状态变量图规范化的一种方法—消环折算求元法，即首先将闭环状态变量图变换为相应的开环，然后在此基础上，求出规范化状态变量图系数矩阵的各个元素，从而将状态变量图规范化。这实质上是求组合系统的数学模型。该法避免了烦琐的数学运算，减少了出错几率，而且系统越复杂，其优越性越显著。这对系统分析和计算大为有利。

微波FET混频器的分析与设计

本文讨论了微波单栅FET的等效电路模型、本振大信号分析的谐波平衡法以及RF小信号分析的多频变换矩阵法。建立了一套完整的FET混频器的分析设计方法。试验设计表明,本方法是简便而有效的。

Effect of negative permeability on elastic wave propagation in magnetoelastic multilayered composites

With the advent of left-handed magnetic materials, it is desirable to develop high-performance wave devices based on their novel properties of wave propagation. This letter reports the special properties of elastic wave propagation in magnetoelastic multilayered composites with negative permeability as compared to those in counterpart structures with positive permeability. These novel properties of elastic waves are discerned from the diversified dispersion curves, which represent the propagation and attenuation characteristics of elastic waves. To compute these dispersion curves, the method of reverberation-ray matrix is extended for the analysis of elastic waves in magnetoelastic multilayered composites. Although only the results of a single piezomagnetic and a binary magnetoelastic layers with mechanically free and magnetically short surfaces as well as perfect interface are illustrated in the numerical examples, the analysis is applicable to magnetoelastic multilayered structures with other kinds of boundaries/interfaces.

基于纯热量折合系数的火电机组热力系统分析法

在热力系统的定量分析中,定义了一个重要参数——纯热量折合系数,它表征了纯热量从某级加热器加入系统折合为等效吸热量的比率,也反映了各级回热抽汽的能级。推导了纯热量折合系数通用矩阵,便于计算机程序化计算。利用任一级的抽汽效率和对应级的纯热量折合系数,在不必结合功率方程、吸热量方程的情况下,便能很好地完成热力系统热经济性整体计算和局部定量分析。最后以300 MW机组为例进行了计算分析,验证模型的正确性。

关于可逆矩阵求逆方法的几点注记

本文较系统地介绍了通常教材上未详及的几种可逆矩阵求逆的方法,尤其对形如P=■的分块矩阵,加以限制条件:“A、B、X=A-CB^(-1)D及Y=B-DA^(-1)C同时可逆”后,得到用分块矩阵计算P^(-1)的公式即“降阶法’求逆公式: P^(-1)=■^(-1)=■使求逆的计算降阶而得以简化。

公路测量GPS坐标转换中病态矩阵与坐标粗差的处理算法

公路控制测量时,矩阵病态与公共点坐标粗差会导致GPS坐标转换至国家或城市坐标精度差乃至失败.文章采用截断奇异值法(简称TSVD,下同)解决系数矩阵病态问题,同时将抗差估计原理用于抵抗公共点坐标的粗差影响.研究表明,TSVD法与抗差估计法能分别解决公路控制测量坐标转换时病态矩阵及坐标粗差的问题,获取较高精度的转换坐标.

基于最小二乘法的吸咀吸取压力的研究

表面贴装技术生产线中的电子元件实装机通过吸咀内的负压将电子元件吸附,从而实现对电子元器件的拾取和贴装。为便于准确掌握吸咀取料是否成功,通过将负压传感器检测到的压力变化与PMAC板卡上的A/D转换值进行对应并将其量化,对得到的数据利用最小二乘法的原理在MATLAB软件环境下进行多项式拟合,得到最优的数据曲线和数据结果。

基于平面基线靶标的航空摄影测量重定位

传统航空摄影测量数据重定位的误差较大,且算法运行功耗高、耗时长,该文应用平面基线靶标对传统的航空摄影测量重定位的方法进行改进。以9个特征点为框架设计平面基线靶标,结合双目视觉摄像机构建航空摄像测量结构图,基于测量结构图进行航空摄影测量,通过摄像机以及平面基线靶标移动获取拍摄物体表面所有位置点数据,计算摄像机坐标系和世界坐标系的数据转换矩阵,并采用最小二乘法处理测量误差,实现航空摄影测量数据重定位。实验结果表明,文中方法测量误差低至0.01 mm,运行功耗在65~75 W,平均耗时为8.5 s,低于对比方法。该方法在地质探测中具有一定的应用价值。

位相光栅衍射的矢量解法

采用矢量理论处理了多台阶位相光栅的衍射问题。用半数值的方法把微分方程转化成广义本征值方程。在利用纵向边值关系作模式匹配时，引入了模式变换阵、反射系数阵和透射系数阵，从而获得了计算电磁场振幅系数阵的递推公式，最后求出任意偏振状态下各级透射波和反射波的衍射效率。采用此法设计的程序极大地减少了运算量，计算稳定可靠，可快速地在微机上计算具有任意多个台阶光栅的衍射问题，从而为用矢量衍射迭代方法设计二元光学元件提供了一种快速简便的算法。所得结论与标量衍射理论有较大差异。

金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜结构的设计与优化

理论设计对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备极为重要。然而,大多数软件通常局限于正入射情况下的太阳光吸收率的优化,而无法直接对太阳能光热转换效率这一重要指标进行优化。鉴于以上问题,使用传输矩阵方法与遗传优化算法,通过改变金属/介质多层膜基太阳能光热转换薄膜中各层薄膜的厚度,直接对其光热转换效率进行优化设计。重点研究了薄膜层数、太阳光照度与工作环境温度对钨/氧化铝基(W/Al2O3)多层膜的影响。研究结果表明,在聚光比为1和100情况下,该膜系的最优膜层数分别为6与8。该研究结果对于高性能太阳能光热转换薄膜的实验制备具有重要的指导意义。