旋转式电子多臂开口提选综凸轮协同反求与数值实现

针对高速电子多臂开口复杂的机械控制构成,通过旋转式多臂机的功能原理解析和数值运算,实现提综变速系统与选综控制单元驱动凸轮的协同设计。将摆线修正等速运动规律应用于滑块架回转输出,利用Matlab对提综共轭凸轮工作轮廓进行设计计算,结果显示:当滑块架预设停顿角度为25°时,主、副凸轮最大压力角约为40.8°,提综摆臂行程角约为41.2°,满足旋转变速模式下的提综工艺要求。采用“二分法”对提综与选综配合参数进行迭代计算,确定大转盘安全转角约为38.79°、选综凸轮升程角与回程角约为83°。根据选综机构条件及控制要求,构建基于五次多项式的摆杆运动规律,并在Matlab环境下计算生成选综共轭凸轮理论轮廓曲线。从数值分析层面验证了提选综凸轮的运动配合机制,为高精度电子多臂开口的协同设计与开发提供了一定理论参考。

基于二分法的极化相移反演降雨强度算法

降雨强度-极化相移模型的函数表达式较为复杂,难以导出反演降雨强度的解析式.模拟退火法是一种反演降雨强度的有效方法,虽其能够较好地反演降雨强度,但计算耗时较长.针对该问题,提出基于二分法的极化相移反演降雨强度算法.首先将降雨强度反演问题转化为函数零点求解问题;然后采用二分法进行模型解算,并给出了基于二分法的降雨强度反演算法;最后通过仿真实验对新算法的效率进行了验证.结果表明:与模拟退火算法相比,二分法能够在保证反演精度的前提下显著提升反演效率,将每次反演所需平均时间缩短约75%.

法向磁场作用下槽道流内的精确相干态

层流-湍流转捩过程一直以来都是流体力学的研究热点,精确相干态对于预测转捩路径和理解湍流自维持动力循环过程具有重要的意义.为了研究法向磁场对槽道流转捩过程的影响,文章利用直接数值模拟方法结合二分法,在槽道泊肃叶流中寻找不同雷诺数和哈特曼数组合下的精确相干态-周期轨道解,并对施加磁场前后精确相干态的结构与形态进行了对比分析.结果发现,在本文考虑的参数组合下,精确相干结构在施加磁场前后并无明显变化,均由位于通道中心的流向条带及其两侧的流向漩涡构成.随雷诺数的增大,精确相干态的轨道周期变长,而扰动能振幅则减小.当磁场强度增大时,流场内各方向上的扰动能呈周期性振荡变化,且流场内的相干结构向两侧的壁面迁移,扰动速度振幅增大.无磁场作用时,精确相干态的扰动能正比于Re^(-2.36),且不同Re数下的均方根扰动速度分布具有相似性.施加法向磁场后,上述标度律不变,均方根速度分布不再具有相似性,精确相干态的扰动能随磁场强度增加而增大,表明磁场对扰动具有一定的抑制作用,从而使流场保持相对的稳定.

北京三号A卫星自主任务规划地影快速预报方法

星上自主任务规划是北京三号A卫星的一项创新性技术,显著提升了卫星的好用、易用性和智能化水平。为了满足自主任务规划的高实时性要求,文章提出了一种卫星进/出地影时刻的快速预报方法。首先,基于太阳-地球-卫星的相对位置关系,建立了每个轨道圈内卫星进/出地影时刻的解析估算模型和进/出地影时刻卫星满足的非线性方程;然后,基于获得的进/出地影时刻的估计值,使用对分法迭代求解非线性方程,获得进影和出影时刻的精确结果。仿真结果表明:在星载处理器上使用该方法预报一天的地影时间耗时约1.1 s,计算速度比现有星上预报算法提升了约100倍,具有较高工程应用价值。

基于水动力耦合的明渠调水工程节制闸安全调控

针对明渠调水工程中流量切换时,由于调控不当导致闸前水位突破水位上下限的问题,提出安全调控可行域的概念及其划分原则,通过一维水动力模型耦合二分法建立明渠调水工程节制闸的安全调控模型,实现流量切换时节制闸调控开度、安全水位和调控时间区间的计算,进而得到节制闸的安全调控可行域和调控方案,并以南水北调中线工程陶岔渠首至淇河节制闸4个节制闸开展实例研究。研究过程中根据各节制闸流量变化情况,分别设置12种工况进行计算,结果表明:经模型计算的调控方案调控后,闸前水位控制在安全水位区间内,划分的安全水位区间-Ⅱ较水位区间-Ⅰ起到了降低水位变幅的作用,模型运算速度快,最长时间为8.99 s。给出了柔性调度方案,使得调度更为灵活,面向实际工程更实用、操作性强,为调水工程的调度决策提供了支撑。

孤网模式下基于HBBC的水轮机调节系统稳定性量化分析方法研究

针对目前孤网模式下水轮机调节系统(hydraulic turbine regulating system,HTRS)稳定性研究方法忽略水轮机非线性的问题,结合Hopf分岔理论、二分法和稳定性判据,提出了一种考虑水轮机非线性的控制器参数约束确定算法(controller parameter constraint determination algorithm based on Hopf bifurcation theory,bisection method and stability criterion,HBBC),以实现对孤网模式下非线性水轮机调节系统的全工况稳定性分析。首先搭建了孤网模式下含非线性水轮机模型的高精度HTRS数值仿真平台,然后详细介绍了基于HBBC的稳定域约束定量计算过程。最后以某实际水电站为例,基于HBBC计算了孤网模式下非线性HTRS全工况下的稳定域,并在特殊工况下对稳定域计算结果进行了验证。结果表明,在HTRS稳定性分析中,HBBC可取代传统的稳定域计算方法,在准确性和可靠性方面优于后者;HTRS存在稳定域较小的“恶劣工况点”。

一种低延时可配置FFT加速器的设计与实现

本文对基-2 FFT算法进行了改进,采用并行流水线结构,设计实现了一种低延时可配置的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)加速器。提出了一种新型“二分法”频率抽取的方法,按FFT运算顺序抽取数据,减少了等待时间;优化每一级FFT运算存储单元数量及旋转因子存储方式,降低了存储资源需求。基于Verilog语言完成FFT加速器的设计,采用Matlab和Modelsim完成数值计算和仿真验证,仿真结果与计算结果一致。加速器支持可配置采样点数作为输入进行运算,在时钟频率为200MHz时,完成一次1024点复数FFT运算仅需2.65μs。

一种基于充电设施瞬时错峰度评估的接纳能力计算

“碳中和、碳达峰”背景下为缓解大规模电动汽车接入带来的配电网增容扩容压力,提出考虑瞬时错峰度的配电网接纳充电设施的容量评估方法。首先建立区域现有负荷和充电负荷的计算模型;其次以全时段潮流计算结果作为安全约束,提出基于二分循环逼近法的接纳能力评估方法;最后利用该方法求解最大接纳能力。在算例中,通过瞬时错峰度评估不同负荷交互特性对接纳能力的影响,求解不同配电网场景下的充电设施接纳能力。结果表明所提方法可以提高配电网容量资源的利用率,减少不必要的扩容增容需求。

基于改进的双向渐进结构优化法的应力约束拓扑优化

工程结构设计时经常需要限制最大名义应力,以避免发生断裂或疲劳破坏,一个有效的策略是采用拓扑优化方法.常规的双向渐进结构优化法(bi-evolutionary structural optimization,BESO)不能有效求解应力约束拓扑优化问题,为此本文提出一种改进的双向渐进结构优化方法,处理体积和应力约束下的最小柔顺性问题.引入基于K-S函数的全局应力度量,以减小大量局部应力约束引起的计算代价.采用拉格朗日乘子法将应力约束函数引入到目标函数,然后由二分法确定合适的拉格朗日乘子的值使得应力约束得到满足.而且,详细推导了基于BESO方法的应力约束拓扑优化模型及其灵敏度列式,最后通过三个典型拓扑优化算例验证改进方法的有效性.为展示考虑应力约束的优点,将应力约束设计与传统的基于刚度的设计进行了比较.结果表明,改进的BESO方法优化迭代过程稳健,获得了边界灰度单元很少的清晰的拓扑构型,并实现了有效降低应力集中效应的设计.

基于二分法的高压直流输电系统可靠性最优分解

直流输电系统可靠性最优分解有助于规划、设计人员优化选择元件的可靠性,以满足系统可靠性的要求,是直流输电工程设备招标、规划和设计等的重要辅助决策手段。论文给出直流输电系统可靠性最优分解的非线性规划模型,基于系统可靠性随元件可靠性参数单调递增的变化规律,提出高压直流输电系统可靠性最优分解的二分法求解算法。该方法把给定系统可靠性指标作为约束条件,应用二分法逐渐收敛到最优分解目标值,进而求出满足条件的元件可靠性参数值。用一单12脉接线高压直流输电系统进行了算例分析,在给定系统强迫能量不可用率、单极强迫停运率等指标下,算法均能快速地收敛得到最优分解结果。

基于高压输电线电压沿线分布规律的故障双端测距算法

针对以往双端数据不同步的测距算法中存在的伪根判断、收敛性、计算量大等问题,提出了一种快速精确的双端测距算法。该算法采用分布参数模型,通过分析线电压沿线分布变化规律,得到了线电压沿线变化周期公式,并得出了在实际长度线路上,线电压幅值沿线分布曲线最多由2条单调方向不同的曲线段组成的结论。利用此结论,采用斜率逼近的二分区间法确定曲线单调方向改变点,并以这些点为界将两端线电压曲线划分为多个求解区间,而后采用线段相交原理确定根区间。采用二分区间求根法或弦截求根法确定故障点。最后以故障处线电压幅值最低原理,给出了伪根判断算法。仿真实验结果表明,该算法克服了以往算法的不足,程序实现简单,计算速度快、精度高。

电力系统时滞稳定域临界点的快速搜索新方法

提出一种在二维时滞空间中快速求解电力系统时滞稳定域的新方法。依据电力系统时滞稳定域临界点关键特征值具有周期性的特点,通过空间映射构建临界函数,借助二分法在有限区域内求解该函数,获取时滞稳定域临界点的关键特征值及相关信息;再通过逆映射求取电力系统时滞稳定域的临界时滞,采用微扰方法判定临界时滞所围成的小扰动时滞稳定域,并进一步推广到大范围时滞区域中。该方法计算速度快、精度高,WSCC 3机9节点算例验证了所提方法的可行性和有效性。同时,对时滞稳定域边界拓扑特性深入研究表明:时滞只诱发稳定系统出现Hopf分岔,不会导致新的奇异诱导分岔点产生。

计算矩形大定源回线瞬变电磁测深全区视电阻率

介绍了矩形大定源瞬变电磁测深全区视电阻率的计算方法。根据大定源感应电动势关于电阻率非线性变化特点,利用二分法计算感应电动势的全区视电阻率。在此过程中,计算首先从早期感应电动势开始,并将计算得到的视电阻率作为下个窗口视电阻率计算的依据。以此类推,得到全部时窗的视电阻率。理论模型和实际数据的计算结果表明文中提出方法的有效性和正确性。

水下拖曳系统的稳态运动分析与设计

为分析水下拖曳系统的稳态运动性能,给出了稳态运动求解方法,并将其应用到拖曳系统的设计中.对于不同的拖曳形式和条件,拖缆的边界条件被转换为一组关于初始值的显、隐式方程,分别作为初始值和两点边值问题进行求解.通过数值仿真计算,分析了拖缆物理参数变化对系统稳态运动的影响.结果表明:拖缆的弹性、泊松比的影响在其变化范围内微乎其微,可忽略不计;而阻力系数、拖缆密度及拖曳速度变化对系统稳态运动的影响很大.最后,以具体的拖曳系统定深器设计和海洋勘探拖曳系统设计为例说明拖曳系统的设计方法,并根据其稳态运行要求,确定了拖曳系统的参数.

比例法和对分法在乳油制剂配方研制中的联合应用

制剂加工中如何安排试验是一个重要的问题。为了用较少的试验次数,在较短时间内迅速得到有效的试验结果,以30%毒死蜱EC的研制为实例,研究如何联合运用比例法和对分法科学安排试验,获得制剂配方。研究表明,以自动分散性、乳化性、乳液稳定性作为试验指标,用比例法确定制剂中各乳化剂间的配比,用对分法确定乳化剂的总用量,可快速得到乳油的优惠配方。

大黄抑菌作用的体外研究

目的研究大黄中5种羟基蒽醌对金黄色葡萄球菌的抑菌作用。方法采用pH梯度萃取法从大黄中提取出蒽醌成分,采用体外实验及二分法测定各成分的抑菌效果。结果大黄中大黄素、芦荟大黄素、大黄酸有抑菌作用,大黄酚与大黄素甲醚无抑菌作用。抑菌效果大黄素最好,芦荟大黄素次之,大黄酸最差。结论大黄具有抑菌作用。

一种基于谱平分法的社团划分算法

基于改进的SNN相似度矩阵与谱平分法,提出了一种寻找复杂网络社团结构的算法。首先计算出网络中各节点之间改进的SNN矩阵并将其标准化,求得该矩阵的特征值及特征向量。然后分别选取不同数目的第一非平凡特征向量作为聚类样本,利用FCM聚类算法对节点进行分类,并计算出每次分类结果所对应的模块度Q值。Q的最大值对应的社团结构即为最佳的网络社团结构。一些实验测试了该方法的可行性,通过与其它方法的结果进行比较,可知该算法划分社团的准确率较高。

考虑经济性收益最大的可用输电能力计算

电力系统区域间电网的可用输电能力(ATC)是所有电力市场参与者进行交易活动所必须了解的一项重要参数。文中将基于可靠性分析技术的枚举法和基于序列二次规划的最优潮流算法相结合,用于求解电力系统不同区域间的最大输电能力(TTC)及其概率分布。提出了一种考虑经济性收益最大的ATC统计计算模型,并利用二分法作统计优化搜索,提高了ATC统计计算的速度。计算机测试结果表明了该方法的有效性。

比例法和对分法在农药水乳剂配方研制中的应用

以外观、分散性、乳液稳定性、离心稳定性作为实验指标,联合运用比例法与对分法快速研制水乳剂最佳配方。

永磁交流伺服系统转动惯量辨识方法

永磁交流伺服系统中具有不同转动惯量的负载,对系统的动态性能有着显著影响。在提高系统动态抗扰能力研究过程中,转动惯量辨识为首要解决问题。本文在对传统方法研究基础上,提出两种分别基于加减速法和二分法的新型转动惯量辨识方法。其中改进加减速法将传统方法微型化,使得电机可以在微震运行状态下进行惯量辨识;二分法利用转矩和转动惯量之间的联系,对转动惯量进行二分法快速查找。基于实验平台,对传统方法和新型方法进行实验验证,研究各方法可行性,并给出各自优缺点和适用场合。