A varying time-step explicit numerical inte-gration algorithm for solving motion equa-tion

If a traditional explicit numerical integration algorithm is used to solve motion equation in the finite element simulation of wave motion, the time-step used by numerical integration is the smallest time-step restricted by the stability criterion in computational region. However, the excessively small time-step is usually unnecessary for a large portion of computational region. In this paper, a varying time-step explicit numerical integration algorithm is introduced, and its basic idea is to use different time-step restricted by the stability criterion in different computational region. Finally, the feasibility of the algorithm and its effect on calculating precision are verified by numerical test.

自适应步长时程分析的新进展:从凝聚单元到降阶单元

研究发现,按最大模度量的自适应步长时程单元的成功求解,需要有限元解的结点精度与单元精度之比,以不低于2为佳;亦即■次单元的单元精度为■,则其结点精度宜达至■。作者提出的凝聚单元,符合此精度比条件,自适应求解表现出色。该文研究发现,■次常规单元的解答,包含了■次凝聚单元的解,进而提出了无须凝聚、无须超收敛计算、无须结点修正的简便高效的单元算法——降阶单元。该文对这一研究进展做一简介,并给出初步算例验证了该法的可行性和有效性。

频率步进脉冲距离高分辨一维成像速度补偿分析

本文就频率步进脉冲距离高分辨一维成像的速度补偿的常用的几种方法(时域法,频域法,最小熵值法)进行了分析和比较。并就其中的时域法和频域法进行了改进,将二者结合起来,使之更有效地对速度进行估计。还分析了速度补偿的精度要求。

大型结构地震反应值模拟中的波动输入

解耦的时域有限元数值模拟技术在考虑土－结构相互作用的大型结构地震反应分析中的应用日趋成熟。为完善其中的波动输入技术，本文提出了一种波动输入时步数值模拟的简便方法，替换对自由场的频域计算，从而使结构反应分析可以完全通过时步数值模拟实现。同时，通过数值试验，对这一实施方案的有效性进行了检验。

基于复杂可编程逻辑器件的步进电机群分时控制系统设计与实现

复杂的运动控制系统往往由多个步进电机构成,在功能组件相同的情况下,为了能够复用相同的组件控制功能,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)的步进电机群分时控制系统的设计。以4个组件每个组件8个电机为例,介绍了控制系统原理,详细阐述了控制系统的硬件实现及软件设计。实际工程结果表明:该控制系统能够满足控制要求,具有简单、可靠、性价比高的特点,具有一定的工程参考价值。

实时可控步长人体腿部连续走动运动生成方法

基于一个不具备精确步长控制的人体自由走动描述模型,提出一种提据单步步长求解对应直线走动运动的迭代算法,步长连续可变。对于相邻不同步长走动运动之间的平滑过渡问题,采用具有保边界特性的Bezier姿势加权进行解决,能够实时生成可控步长的人体腿部连续直线走动运动。在已知步长序列条件下,实时生成腿部连续直线走动运动;能够在已知直线走动距离条件下,实时规划走动步长与走动步数并完成走动运动的实时生成。通过一个连续跨沟直线走动的实时生成实例验证了提出方法的有效性。

运动方程自适应步长求解的一个新进展--基于EEP超收敛计算的线性有限元法

该文采用最简单的Galerkin型线性单元,对运动方程构建了简捷高效的单步法递推公式;进而基于EEP超收敛计算技术,开发了单元步长自动优化和结点位移精度修正两项关键技术,可在整个时域上得到误差分布均匀且逐点满足给定的误差限的解答——堪称数值解析解。该文给出了单自由度和多自由度的数值算例以验证本法的有效性。

分子动力学模拟方法及其应用

本文阐述了分子动力学模拟的原理,清楚地解释了力场、牛顿运动方程及其数值解法、系综、周期性边界条件、积分步长等基本概念.分析和总结了分子动力学模拟的功能、特点和应用,特别是在材料科中的应用情况进行了简要概述.

调频步进雷达扩展目标运动补偿研究

本文首先对扩展目标的一维距离像进行了离散建模,然后给出了扩展目标调频步进雷达回波信号的数学模型,深入分析了径向运动对一维距离像的影响,推导得到了运动补偿的精度要求。研究了时域相关法与最小脉组误差准则,提出了一种适合工程需要的运动补偿算法。最后,进行了计算机仿真实验,证明了本文的结论。

几何布朗运动的分时段组合投资模型

在证券价格过程是几何布朗运动前提下,建立了分时段组合投资的多目标规划模型,使得投资受益最大和投资风险最小.最后,实例分析了该模型的现实价值.

改进变步长算法在实时飞行仿真中的应用

飞行模拟机是民航训练飞行员的重要装备,飞行仿真系统是飞行模拟机的重要系统之一。飞行仿真要建立飞机的全量运动方程,利用数值算法解算运动方程达到仿真飞机飞行状况的目的。采用四元数法表示的飞机欧拉方程能够克服普通欧拉方程奇异性,但用定步长方法解算会产生较大累积误差,所以必须采用变步长方法。实时飞行仿真要求较高的实时性与逼真度,通过仿真试验分析,确定了采用一种改进变步长2阶Runge-Kutta法,该方法具有迭代次数少,解算精度高,实时性强的优点。利用该改进变步长算法,编写了实时飞行系统仿真软件,软件中使用相应算法解决了变步长算法选择步长与系统迭代定时时间不匹配的矛盾,实现了精确的实时仿真。

SH波斜入射时有阻尼成层介质自由场的一维化时域算法

在进行大型大跨结构抗震设计时,需要考虑地震波斜入射的影响。在刘晶波等提出的一维化时域算法基础上,采用有限差分方法,推导建立了SH波斜入射情形下、考虑阻尼影响的水平成层弹性介质出平面自由场求解的显式数值逐步法公式,并采用Fortan程序语言编制了相应的数值计算程序。综合采用有限元法和数值逐步法,进行SH波斜入射下单层土和双层土的算例分析。结果表明:土层介质阻尼仅影响到SH波斜入射下自由场的位移幅值,而对位移时程的波形没有影响;SH波斜入射下有阻尼与无阻尼情形相比位移幅值有明显衰减,对单层土,30°斜入射下衰减幅度可达40.5%;对双层土,最大衰减幅度可达39.7%;有阻尼土层位移幅值的衰减幅度从底部边界向自由表面逐渐增大。

基于SFCW雷达时间-距离像的摆动目标微动特征提取

建立频率步进连续波雷达摆动点目标回波模型,推导得出摆动目标高分辨距离像,研究距离像周期性变化规律,提出基于时间-距离像的摆动目标微动特征提取思路。针对幅度峰值搜索法对微摆动周期估计误差较大的问题,提出结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法等两种改进算法。仿真实验表明,在信噪比高于-10 dB时,结合数据预处理的幅度峰值搜索法和幅度阈值检测法能够有效估计摆动目标距离、摆动幅度及摆动周期等参数,此时摆动幅度估计值是对其真实值在雷达视线方向上的投影值的估计。改进算法对目标距离和摆动幅度的估计精度与幅度峰值搜索法相同,对摆动周期的估计精度远远高于幅度峰值搜索法,可分别达到和优于采样周期的数量级。本文提出的改进算法可扩展应用于圆周旋转等周期性运动目标的微动特征提取。

求解运动方程的一种不等时间步长的显式数值积分方法

在波动有限元模拟中, 若采用传统的显式数值积分方法求解运动方程, 计算时间步长需采用计算区内满足稳定条件要求的最小时间步长. 然而, 对于大部分计算区域, 这一时间步长过小, 是不必要的. 本文提出了一种不等时间步长的显式数值积分方法, 其基本思想是不同的计算区域采用满足各自稳定条件的计算时间步长. 最后, 本文通过数值试验检验了这一方法的可行性及其对数值计算精度的影响.

近断层地震动对钢筋混凝土框架结构地震反应的影响

研究了近断层脉冲地震动的工程特性。按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)进行抗震设计,选择具有前方向性效应、滑冲效应和远场地三类地震动作为输入,采用Sap2000对一座四层钢筋混凝土框架进行非线性时程分析。分析结果表明:对于顶点位移、层间位移角和基底剪力等结构动力响应参数,当结构的地震反应进入弹塑性阶段后,与远场地震动下的反应相比,在具有前方向性效应和滑冲效应地震动作用下,结构的反应有较大幅度的增大,对结构中下部的破坏作用的影响比较显著。

CT机床板控制方法的研究

介绍了基于嵌入式系统的CT机床板控制系统的结构特点。针对床板控制系统的实时多任务特点,研究了作为床板控制系统多任务之一的床板运动控制的方法,提出了一种控制软件与FPGA相结合的床板运动控制用步进电机的控制方法。通过分析比较直线型、指数型等步进电机加减速曲线的各自特点,得出了适合床板控制系统的步进电机加减速曲线形式。

基于改进的tMHI的实时视频运动目标检测及跟踪

提出了一种对视频图像进行实时目标分割及跟踪的新方法。该方法利用基于时间片的运动历史图像(tMHI)的灰度阶梯轮廓,对存在的子运动区域进行包围划分并予以标记,实现视频图像中运动目标的实时分割,进而将每帧tMHI图像中各个运动区域同场景中运动目标连续关联起来,实现对多运动目标的轨迹跟踪。为了提高分割质量,对tMHI进行了改进处理,去除了大部分噪声干扰,取得了明显的改善效果。实验表明,该方法可以有效地分割并跟踪视频中的多个运动目标,鲁棒性好,检出率较高,并且处理速度较快,达到了实时性的要求,还解决了局部粘连的问题。

步进频信号慢速小目标长时间积累检测技术

分析了利用步进频信号实现慢速小目标距离-多普勒二维高分辨成像的信号处理方法。针对信号的长时间相参积累容易造成多普勒频谱展宽并最终导致成像结果波形发散的问题,分别提出了时域重采样、频域重采样和多普勒通道对齐3种补偿方法,并对其补偿性能进行了深入分析和比较。针对目标运动在步进帧内产生的耦合时移,提出了分多普勒通道补偿的方法。理论分析及仿真结果表明,采用上述的速度补偿方法,可以在不需要任何目标速度先验信息的前提下,利用步进频信号实现慢速小目标的长时间相参积累及距离-多普勒成像。

基于动态嵌套网格的非定常气动力数值模拟

在惯性系下耦合求解非定常N-S方程和六自由度刚体动力学方程,对含有运动边界的复杂非定常流场进行了数值模拟,计算中采用动态嵌套网格技术,双时间方法结合Runge-Kutta显式时间推进进行数值求解。作为应用实例,数值模拟了矩形机翼刚性谐和振动以及外挂物投放的复杂非定常流场,计算结果同实验数据吻合较好,表明了数值方法的正确性和有效性。

基于非定常CFD的俯仰动导数计算方法

采用基于N-S方程求解的非定常CFD技术,对俯仰动导数数值计算方法进行了研究。研究了时间步长、内迭代次数、强迫运动幅值、减缩频率对俯仰动导数计算结果的影响。计算了动导数标模在不同马赫数下的俯仰动导数,并与实验结果进行了比较。结果表明,时间步长与减缩频率是影响俯仰动导数计算结果的2个重要因素。给出了俯仰动导数数值计算时间步长与减缩频率选取的一般原则。基于非定常CFD技术的俯仰动导数数值计算方法精度较高,与实验结果吻合良好,具有较高的工程应用价值。