丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析

提出了丁字及十字交叉管廊纵向地震响应分析的一个改进广义反应位移法.该方法采用壳单元模拟管廊结构,以体现管廊横断面非对称形式的影响和地震作用下管廊交叉节点处的局部变形;采用非线性弹簧单元模拟预制企口接头,可反映管廊接头断面的非对称形式以及预制接头的力学行为.在ABAQUS有限元平台构建了典型交叉管廊的三维壳-弹簧计算模型,采用直接刚度法求解场地地震动响应,研究了在设计地震动幅值和地震波入射角度等因素影响下,丁字及十字交叉管廊的内力及变形响应特征,并以直线形管廊的地震响应为基准,给出了两类交叉节点的影响范围及内力放大情况.结果表明,相较于直线形管廊,管廊交叉节点处的内力及变形响应均出现明显的增高,其中丁字交叉管廊的地震响应略大于十字交叉管廊.安评波小震作用下,丁字及十字交叉管廊的接头基本处于功能完好状态,中震和大震作用下超出规范限值,其中大震下达到8 mm左右,约为直线形管廊的8~9倍;两类交叉管廊的内力放大系数范围约为2~6.工程抗震设计中,可根据该结果对交叉管廊的地震响应进行初步评估.不同设计地震动幅值和地震波入射角度下,两类交叉节点对管廊地震响应的影响范围约为20~35倍预制管节段长度,在实际工程中应引起重视.相关研究结果可为交叉管廊工程的抗震设计提供参考.

病态加权最小二乘混合模型的k-Liu估计解法

文章综合加权多源观测模型及最小二乘混合模型,组合两种有偏估计算法得到组合有偏估计算法。利用岭估计与Liu估计形成一种新的有偏估计——k-Liu估计,其可以抵抗法方程系数矩阵的病态性,同时可以有效降低参数估值的均方误差。通过构建目标函数导出k-Liu估计在病态最小二乘混合模型中参数的通用解式、均方误差式和协因数的计算式,推导出k-Liu估计中修正因子的计算式,通过广义交叉检核法确定岭参数。最后,通过多种估计法参与算例解算,得出k-Liu估计可以进一步提升混合最小二乘模型的解算精度。

基于积分滑模观测器的直线振荡电机谐振频率跟踪控制

现有直线振荡电机(LOM)无位置传感器谐振频率跟踪控制方法存在行程观测精度低、抗干扰能力差等问题,容易导致谐振频率跟踪精度低、频率振荡严重。为提高谐振频率跟踪控制性能,该文研究了一种基于积分滑模观测器(ISMO)的新型谐振频率跟踪控制方法。首先,基于LOM工作在系统谐振频率点时行程-电流相位差为90°的特点,提出一种双互相关函数比值方法,消除了行程变化对谐振频率跟踪控制的影响。其次,采用积分滑模面及新型趋近律设计ISMO,并利用二阶广义积分器获取行程估算信号,大大提高了行程估算精度。最后,对比实验结果表明,所提方法能够有效提高谐振频率跟踪精度、稳定时间及抗干扰能力。

声源定位算法反馈机制的引入

近年来人们对声源定位实时性的需求不断提高,实时性要求在采集较短的音频情况下实现准确定位。通过麦克风阵列的几何分布,在时延估计定位算法引入一种普适的反馈机制以提高声源定位的准确性。利用Matlab编写仿真程序在二维平面内进行定位仿真,对比引入反馈机制前、后的定位效果。仿真结果表明,引入反馈机制后声源定位算法的抗噪性、抗混响性和稳定性均有不同程度的提高。搭建一套声源定位设备进行实际测试,实验结果表明,大多数声源坐标估计值和实际值的偏差在1 cm以内,实现了cm级的定位。这为噪声场中声音信号的处理提供了更多的可能性,例如实现更高性能的降噪。

FLEXIBLE MULTIBODY SYSTEM DYNAMICS-FINITE SEGMENT METHOD

The principle and method of flexible multibody system dynamics is presented. The dynamic equation have been developed by means of Huston's method based on Kane's equation. In which the flexible members with general cross-section characters were divided into finite segment models under the assumption of small strain. In order to decrease the degrees of freedom of the system and increase the efficiency of numerical calculation. the mode transformation has been introduced. A typical example is presented. and the foregoing method has been perfectly verified.

连续波动的累积变化是否触发随机跳跃?——来自国际股票市场的证据

股票市场存在跳跃自激发现象和波动率集聚特征已经成为共识,但市场内部随机跳跃和连续波动间是否会相互转化、波动累积是否触发随机跳跃等问题尚存争议.为此,本文将连续波动的累积变化视作价格的“量变”,间断跳跃视作“质变”,采用动态跳扩散双因子交叉回馈模型,借助条件特征函数,引入广义矩估计与粒子滤波方法(GMM-PF),针对具有代表性的国际股票市场进行实证研究,并捕捉和量化两者之间的动态关系.研究显示,随机跳跃和连续波动呈现协同演化、交互传导的现象,一方面随机跳跃将改变下一期的波动率,另一方面量变引起质变,波动率累积也会提高未来的跳跃达到率.同时,与极大似然粒子滤波估计(MLE-PF)、序贯贝叶斯学习方法(SBL)相比,本文提出的GMM-PF方法可实现估计精度与估计效率的联合最优.研究还发现,跳扩散之间的传导机制在不同市场中存在较大差异,针对各个市场的量化结果来看,量变引起质变的程度普遍大于质变引起量变的水平.相比境外发达市场,大多数新兴市场对跳跃风险的消化、转移和分散能力相对较弱,其跳跃集聚和持续性处于较高水平.由此可见,监管当局和投资者有必要对跳跃演变规律给予足够重视.

无记忆状态反馈广义H_(2)控制

对系统存在无记忆状态广义控制器进行了理论深化,讨论了时滞依赖和时滞独立2种情形下,无记忆状态广义H_(2)控制器存在的充分性判别条件和具体设计方法.设计了一个无记忆状态广义H_(2)控制器,采用新的引理,推出了保守性相对更小的稳定性判据.对所得结论进行了线性化处理,用数值样例验证了本文所得结论的有效性和可行性.指出在零到奇异摄动上界的整个区间范围内,闭环系统渐近稳定,扩大了广义H_(2)稳定空间,缩小了L_(2)-L_(∞)性能指标.通过与相关文献进行稳定态指标对比,本文所得方法具有一定的优越性和较小的保守性,并且适用于标准和非标准情形.

基于声阵列炸点定位系统的时延判定算法研究

针对声阵列获取到与目标相似的信号时造成时延提取出现假峰值的情况,论文研究了一种基于时延判定法的分布式声传感阵列炸点位置测试方法。通过构建五元立体声传感阵列弹丸炸点位置计算模型,运用广义互相关分析法建立多声传感器弹丸爆炸声信号的时延估计识别模型,获取各传感器的时间差值。从理论上剖析了声源存在混响时,采用基于时延判定的分布式声阵列融合算法,滤除由于混响而产生的时延向量,给出准确的时延估计,保证了定位的精度。最后通过实验测试,验证了论文理论分析的正确性。

基于AWSST和GCV的矿山微震信号联合降噪新方法

由于露天矿山开采环境的复杂性和各异性,传感器采集得到的微震信号包含大量的噪声干扰,为了获得更加准确的微震信号特征,提出了基于自适应同步压缩小波变换(Adaptive Synchrosqueezing Wavelet Transform,AWSST)和广义交叉验证(Generalized Cross-Validation,GCV)的联合降噪方法,从而对微震事件定位和判断开挖过程中岩体状态提供可靠的数据保障。首先在自适应小波变换(Adaptive Wavelet Transform,AWT)的基础上,对每个尺度中的小波系数进行阈值化处理,利用GCV方法自动确定每个成分的最佳阈值水平,达到去除噪声的目的。然后,通过同步压缩变换(Synchrosqueezing Transform,SST)的后处理操作,在时频平面对小波变换系数进行二次重分配,从而提升时频表达的能量聚集性。最后,应用于微震信号的降噪处理,并与现有的时频分析方法进行比较,结果表明提出的联合去噪方法降噪效果更好、时频分析的分辨率更高。

基于混合Lanczos-Tikhonov算法的绝缘子表面电荷反演计算

表面电荷反演计算是表面电荷密度分布测量的重要环节。该文针对盆式或锥形绝缘子这类平移变化系统,引入迭代正则化方法,提出了基于Lanczos双对角化与Tikhonov正则化算法混合方法的表面电荷反演算法。通过Lanczos双对角化将电位-电荷之间的矩阵运算投影至维数更小的子空间后,应用Tikhonov正则化求解子空间投影最小二乘问题,大大减小了矩阵的计算量;同时引入自适应加权广义交叉验证(A-WGCV)方法选择正则化参数;结合仿真算例讨论了该算法的实现过程以及计算精度,并与视在电荷法及维纳滤波法进行了对比;最后,通过粉尘图法验证了该算法的准确性和可靠性,并结合粉尘图像和算法反演两种方法获取了针电极下不同电压等级下的电荷分布。

基于优化小波阈值的轴承振动信号降噪算法

滚动轴承振动信号能够及时准确地提供机电设备状态特征信息,且可实现在线或离线监测,广泛用于滚动轴承故障诊断。由于滚动轴承工作环境复杂多变,往往掺杂较多噪声,噪声会淹没机电设备状态的有用特征信息。针对传统小波阈值函数对轴承信号降噪不明显的问题,提出了一种用于轴承振动信号降噪的差分进化优化小波软阈值算法,对含噪信号进行小波分解,利用广义交叉验证GCV函数作为新的阈值函数对分解后的小波系数进行处理,结合差分进化算法进行寻优获取最优阈值。实验采用美国凯斯西储大学的轴承数据进行仿真分析,通过与常用降噪方法相比,该方法在较好地保留特征信号的前提下,较大程度地去除了噪声,有效地提高了降噪效果。

贝叶斯正则化在球面等效源法中的应用研究

为拓宽空心球阵列的应用场景,提高三维空间声场重构精度,本文开展空心球阵列结合球面等效源方法的声场重建研究。在近场条件下,由空心球阵列采集到三维空间的声场信息,结合球面等效源法,对声场重构中存在的逆问题所常用的广义交叉验证正则化参数选择方法,提出贝叶斯正则化,并利用MATLAB对两种正则化方法的重建结果进行对比。分别探讨了两种正则化方法在不同声源距离、声源频率、重构球面半径和信噪比情况下对声场重建精度的影响。结果表明,贝叶斯正则化在基于空心球阵列的三维空间声场重建中具有明显优势。

基于粒子群优化的TDOA声源定位方法

针对平面麦克风阵列的声源三维坐标估计问题,文中在TDOA(Time Difference of Arrival)声源定位算法中引入粒子群优化算法进行位置估计。利用PHAT(Phase Transform)加权函数的广义互相关法计算得到时延差的真实值,结合麦克风的坐标位置,通过几何关系计算出假设声源到达麦克风之间的时延差的估计值。设计时延真实值和估计值差值的平方和为粒子适应度函数,利用粒子群优化算法搜索空间中符合适应度函数的声源点,实现声源位置估计。仿真结果表明,在计算速度与球形插值法相近的情况下,文中所提算法比球形插值法具有更好的鲁棒性和抗噪性。

埋地钢质管道外防腐层电阻率测量存在的问题及建议

埋地钢质管道防腐层电阻率是一个重要参数,近年来通过测量该参数值来评价在役或定向钻管道施工完防腐层整体质量。对该参数的现场测量及防腐层整体质量评价,国内相关标准均参考NACE TM 0102-2002制定。但目前国内相关标准对“防腐层电阻率”该概念阐述不明以及与“防腐层电阻率”相关术语存在混淆现象,各标准对防腐层电阻率的测量未明确选择通用法和衰减法的原因,对定向钻穿越管道使用通用法时也未规定土壤电阻的测试位置,导致各检测单位对同一管道外防腐层电阻率的现场测试结果和评价结论存在差异。为明确上述问题,首先对防腐层电阻率相关的概念进行阐述,通过理论分析和公式推导明确防腐层电阻率的意义,并对100处定向钻穿越管道的防腐层电阻率的测量结果进行了统计,最后给出了针对相关标准的修改建议,以期新版标准对不明确的问题进行修订。

跨尺度网格识别方法及在防渗墙分析中的应用

为了高效地生成二维比例边界有限元-有限元(SBFEM-FEM)跨尺度耦合网格,提出跨尺度网格识别方法.该方法结合CAD人为可控的特点,对图形线段进行识别、裁剪、整理,生成有效节点与线段;根据节点与线段的拓扑关系以及封闭域的构造,生成合理的多边形比例边界单元或有限单元;最后组装节点与单元信息,输出可以用于数值分析的二维SBFEM-FEM跨尺度耦合网格.为了验证生成SBFEM-FEM跨尺度耦合网格的有效性及计算精度,依托某堤坝工程,对比分析了防渗墙不同网格剖分方法获得的墙体应力变形分布规律及峰值.结果表明,采用常规大尺度有限元网格模拟获得的主应力误差可以超过48%,基于所提跨尺度精细数值网格获得的结果误差不能超过5%,且其网格单元量大幅度降低.跨尺度网格识别方法可以为堤坝工程防渗结构提供有力的支持.

确定大地水准面的Tikhonov最小二乘配置法

提出Tikhonov-LSC法,即在LSC法中引入Tikhonov正则化算法。基于GCV法选择协方差矩阵的正则化参数,利用正则化参数修正协方差矩阵的小奇异值,以抑制其对观测误差的放大影响。通过以EGM2008重力场模型分别计算山区、丘陵和海域重力异常作为基础数据确定相应区域大地水准面的试验,验证该方法的有效性。

抗差Tikhonov正则化方法及其应用

提出了抗差Tikhonov正则化方法 ,并给出了 3种常用的计算正则化参数的抗差估计方法 ,即抗差L 曲线法、抗差广义交叉检核法和抗差广义不符原理。计算结果表明 ,抗差Tikhonov正则化方法不仅能克服方程病态 。

河流纳污能力计算方法比较

在一定水文设计条件和水质目标前提下,根据一维河流水质模型理论,探讨基于不同排污口位置、不同控制断面设定、不同稀释容量分配情景下的河流纳污能力计算方法,比较其结果的差异性。以温州市飞云江河段为例,分析不同计算方法对河流纳污能力计算结果的影响,提出各种方法的优缺点及适用性,为河流纳污能力研究提供技术依据。

近场声全息正则化方法比较

为了正确选择正则化方法,在基于边界元方法的近场声全息理论基础上,分析了截断奇异值法和Tikhonov正则化方法的异同点,阐述了通过曲率求解L曲线拐角点的基本原理,并将L曲线准则和广义交叉检验法应用于截断奇异值正则化方法最优截断点的选取.通过数值仿真表明,利用L曲线最大曲率点可以有效地确定L曲线最优正则化参数位置;在基于边界元法的共形平面近场声全息中,当信噪比为60 dB时,4种组合正则化方法在1 000 Hz频率点处分辨距离能达到42 mm.最后,比较研究了4种组合正则化方法的重构精度和稳健性.

应用通用特征基函数求解目标宽带雷达散射截面

基于特征基函数法提出了一种分析目标宽带电磁散射特性的快速有效数值方法.该方法在期望频段内,求出最高频率点的主要特征基函数和次要特征基函数并进行奇异值分解,生成通用特征基函数,该通用特征基函数能够在整个频段内重复运用,从而快速获得期望频段的目标电磁散射特性.应用自适应交叉近似算法加速阻抗矩阵元素的计算,提高次要特征基函数和缩减矩阵构建过程中的矩阵矢量相乘速度.与传统方法相比,计算精度和计算效率都得到了大大提高,数值结果证明了所提方法的精确性和有效性.