严重遮挡场景下AOA-ENN辅助列车定位的方法研究

铁路周边卫星遮挡情况复杂多变,当列车在隧道等严重遮挡场景下运行时,北斗卫星导航系统/捷联惯性导航系统(BDS/SINS)列车组合定位系统无法接收到卫星信号,导致列车定位误差累积甚至定位失效。为提高列车在严重遮挡场景下的定位精度,提出阿基米德优化算法优化的Elman神经网络(AOA-ENN)辅助BDS/SINS列车组合定位系统进行列车定位的方法。首先,在无迹卡尔曼滤波算法中引入新息理论得到自适应无迹卡尔曼滤波算法(AUKF),将其作为BDS/SINS列车组合定位系统的信息融合算法。其次,基于模糊C均值聚类算法(FCM)建立列车运行场景识别模型,依据环境特征参数对列车运行场景进行自主识别。最后根据场景识别模型的输出结果,当列车在开阔、低遮挡、高遮挡场景运行时,通过AUKF对BDS和SINS解算的定位信息进行融合来完成列车定位,同时将采集的列车定位数据加入训练集,对AOA-ENN进行在线训练;当列车在严重遮挡场景下运行时,BDS无法正常接收信号,利用训练好的AOA-ENN辅助列车组合定位系统进行定位,利用AUKF对AOA-ENN的预测信息和SINS解算的信息进行融合后输出定位结果。实验结果表明:在严重遮挡场景下,AOA-ENN辅助列车组合定位系统得到的定位成功率达到98.2%;通过不同优化算法和神经网络的仿真对比实验,验证了AOA-ENN在辅助列车组合定位系统定位时的优越性。所得成果为优化列车在隧道等严重遮挡场景下的定位精度提供了参考。

一种面向会话的自适应负载均衡算法

在论述负载均衡技术相关工作的基础上,基于IP报文头多域分类方法,提出自适应负载均衡算法MSF(minimum sessions first),通过动态调整TCP流数目最少的流束,能够在各处理节点间保持动态负载均衡的同时维持会话的完整性.模拟结果表明,MSF算法具有设计简洁、负载均匀度好、重映射破坏度小、会话完整性破坏度小等优点,对不同负载具有良好的综合性能.该算法已经成功地应用在国防科学技术大学计算机学院研制的高速网络安全设备中,在保持较好的负载均衡效果的前提下保证了会话的完整性,提高了网络安全设备的性能.

移动荷载下粘弹性地基上无限大板的稳态响应

针对高速交通体系引起的结构与地基振动问题,采用移动荷载作用下Kelvin地基上的无限大板作为力学分析模型,分析了运动车辆荷载作用下路面体系的动力响应。首先采用三维Fourier变换法导出了板在任意匀速运动荷载作用下的稳态挠度的一般解,然后推导了各种移动荷载作用下板挠度的二维积分解析解,包括恒常和简谐移动矩形均布荷载、线均布荷载、集中荷载,最后采用自适应数值积分算法计算了板在移动集中恒载和移动矩形均布恒载作用下的挠度,比较了两种荷载作用下板挠度的异同。结果表明:上述两种荷载作用下板挠度的差异较小,可尝试将运动车辆作用于路面体系的荷载简化为移动集中荷载阵列考虑。

用算法实现工业窑炉微机温度控制

就工业窑炉微机温度控制对积分分离式的PID调节、数字滤波算法、参数自适应算法进行了分析研究 ,通过调试 ,根据分析已完全符合预定要求 。

钢筋混凝土异形柱双向偏心承载力高效算法与程序设计

异形柱结构的发展需要一种高效、精确的承载力求解方法。目前常用的数值积分方法是将截面剖分成二维网格来进行求解,这种方法虽然比较精确,但往往存在计算速度与计算精度之间的矛盾,尤其是计算包含大量构件的结构体系。针对这一问题提出了新的截面数值积分算法。新算法采用特殊的单元剖分技术,实现了有限元法与单元内部解析求解法的有机结合,并且通过构造新的迭代变量加速了迭代运算的过程。与以往算法的对比分析表明,新算法具有更高的运算速度、运算精度以及更为广泛的适用性。

综合预测模型及其单一预测方法的联合参数自适应优化

参数自适应是提高预测精度的一种有效手段,单一预测方法的参数自适应方法和综合模型的权重优化方法已有较多研究,但是一般都是对两者独立研究的。将综合模型中的单一预测方法的参数自适应和综合模型权重的自适应结合起来,提出联合参数自适应优化的概念,并且以短期系统负荷预测为基础,对这2步参数自适应过程进行了建模、分析和总结,给出了2种有效的联合参数自适应策略,通过算例进行了论证。所述方法将为涉及综合预测模型的参数自适应问题提供更加完善的理论依据和选择策略。

高速列车引起的地基振动

针对高速列车引起的环境振动问题,分别以移动线源非均布荷载和粘弹性半空间体模拟运动列车荷载和地基,分析了高速列车引起的地基振动。首先采用积分变换法推导了移动线源非均布荷载作用下粘弹性半空间体动力响应的二维积分解析解,包括位移、速度和加速度。然后采用IFFT算法和自适应数值积分算法计算二维积分,得到了低音速、跨音速和超音速移动荷载作用下动力响应的数值结果。最后分析了荷载移动速度对动力响应最大值和分布的影响,发现当荷载移动速度大于Rayleigh波速时,粘弹性半空间体的动力响应出现显著变化。

基于模糊自适应PID控制的ATO系统控制算法

为了研究ATO系统控制算法的智能性和高效性,在传统PID算法的基础上,充分考虑到列车系统的非线性和复杂性,结合模糊控制理论能进行实时非线性调节的优点,提出了模糊自适应PID控制算法。并在Matlab/Simulink中建立了ATO系统的仿真模型和算法控制模块。将两种算法分别运用到ATO系统中,对目标速度曲线进行跟踪,从停车精度、追溯性、准时性、节能性、舒适性五个方面对二者的控制性能进行比较分析。仿真结果表明,将模糊自适应PID算法运用到ATO系统中,列车的控制性能能够很好地满足ATO系统的各个性能指标要求。

基于SVR的用电负荷特征三维回归模型

针对用电负荷的周期性特点,将用电负荷特征学习建模为小时、天数、负荷数3个维度的回归问题,提出一种基于支持向量回归机的三维回归模型。将支持向量机的核函数设计为多个核函数的线性组合分别进行参数训练,并给出多路径逐步逼近的参数训练算法。仿真结果表明,与三层神经网络、最小二乘非线性拟合模型相比,该模型具有较好的用电负荷特征学习与预测能力。

一种变步长和变阶计算的自适应数值积分算法

将自适应Simpson算法和Romberg外推算法相结合,提出一种新型的自适应S-R(Simpson-Romberg)算法,它兼有变步长计算和逐步提高数值积分法收敛阶的优点.若干数值比较算例表明,当被积函数在积分区间上变化性态急剧多变时,与自适应Simpson算法和Romberg外推算法相比,它具有明显优势.

海洋流线积分自适应步长计算模型研究

针对步长固定的传统流线数值积分中造成的计算不精确或无谓计算过多的问题,文献[15]提出了一种自适应步长的海洋流线构造算法,该算法中的自适应步长计算模型可综合考虑局部网格的流速和流向,具有双自由度调整的优点,但也存在着邻近网格流向改变过大造成的追踪不持续、网格内流速过缓造成的迭代死循环等问题,为此本文提出了一种新的自适应步长计算优化模型,优化后的模型在保持原模型优点的基础上,通过限定积分步长的下限取值范围,解决了流线追踪不连续及计算迭代死循环问题,同时通过调整参数μ及δ在模型中的控制范围,使积分步长的适用度更加宽泛,从而提高了算法的计算效率、减少了数据存储量,并避免了流线混叠及锯齿现象,通过大量试验及三维可视效果的对比分析,验证了算法的可行性和有效性。

双循环操作策略下集装箱码头岸桥与集卡多船作业联合调度

针对在有多艘大型船舶及多艘小型船舶同时进行装卸活动时,一味实行作业面调度,会引起复杂地管理难度,从而导致船舶装卸时间增加。基于该问题及船舶间距离对集卡调度模式的影响,引进分散集卡群与集成集卡群概念,即面向作业线与作业面的混合装卸模式。建立了岸桥和集卡联合调度混合整数规划模型。根据岸桥与集卡调度过程中涉及到的约束条件及特点,设计了矩阵编码方式自适应遗传算法(AGA)对其求解。结果表明:当船舶间达到一定距离时,分散集卡群在作业时间和行驶距离优于集成集卡群。

刀盘掘进过程动态仿真

刀盘是岩石隧道掘进机(TBM)开挖岩石的关键部件,通过试验或者现场施工数据得到其与围岩的相互作用规律极为困难。利用数值模拟方法,在ABAQUS/Explicit环境下建立了模拟刀盘掘进的三维分析模型。采用扩展的DruckerPrager非线性弹塑性模型作为岩体的本构模型;应用包含单元删除功能的损伤失效准则模拟切屑的形成及分离,并基于显式积分算法实现了TBM刀盘掘进全物理过程的直接数值模拟,得到了刀盘的动态掘进载荷以及掌子面岩体的损伤失效状态。仿真结果表明:对于所选定的岩石力学参数,当推进距离达到8.5 mm时,掌子面岩体全面损伤,刀盘进入稳定掘进阶段;在掘进过程中,刀盘载荷波动剧烈,其第1阶主频约为刀盘转动频率的2倍。上述模拟方法可以为TBM掘进过程的分析提供有效的工具。

列车荷载作用下黏弹性半空间体的随机动力响应

针对列车荷载作用下黏弹性半空间体响应的问题,利用虚拟激励法将系统的随机分析转化为确定性分析。根据列车荷载构造了相应的虚拟激励形式,通过傅里叶积分变换法把半空间体控制方程转入波数-频率域,并推导获得了系统虚拟响应的积分形式解。当相速度接近或大于瑞利波速时,积分形式解中被积函数往往具有奇异性和高振荡性,使得数值计算相当困难。对此,将被积函数图形化以确定函数的积分限,并通过自适应数值积分算法解决被积函数的振荡性。数值算例中,进行了随机列车荷载作用下半空间体的响应分析,讨论了荷载移动速度及频率等参数变化对响应的影响,给出了响应的时间和空间分布规律。本文方法可进一步推广至移动矩形荷载等载荷模型,对移动荷载作用下环境振动行为预测具有很好的借鉴意义。

快速傅立叶变换在苹果形状识别中的应用

介绍了快速傅立叶变换在苹果形状识别中的应用,首先需要将苹果图像的边缘像素进行极坐标转换,经过FFT变换后的数据较多,因此还需采用主成份分析法对其进行处理,得到能够描述苹果形状的两个主成份值。

数值积分算法对实时子结构试验系统稳定性耦合影响

为了保证实时子结构试验的顺利实现,采用基于"增益裕度"发展的子结构试验系统稳定性分析方法,综合分析了数值积分算法、加载系统动力特性两因素对试验系统稳定性的耦合影响.分析结果表明:数值积分算法对试验系统稳定性可能增强也可能降低,通过该方法可以改善简化模型对加载系统动力特性进行分析的不足.

改进小波神经网络在弹丸落点预报中的应用

针对传统数值积分法在解算落点位置过程中的解算时间长、易累积误差且精度和实时性差等问题,提出了用布谷鸟算法(Cuckoo Search,CS)改进的小波神经网络来提高落点预报的精度和效率.首先建立了落点预报的非线性数学模型和基于该模型的小波神经网络(Wavelet Neural Network,WNN)的拓扑结构,然后根据训练好的弹道数据进行数值仿真,对两种算法落点预报的准确性和快速性进行了分析与比较.结果表明,与自适应粒子群算法(Adaptive Particle Swarm Optimization,APSO)相比,CS算法具有更高的预报精度和速度,用布谷鸟算法优化WNN方法预报的射程和横偏平均误差均很小,总预报用时小于1 ms,且在30°,35°,40°和51°射角下均适用,理论上能满足实际工程中快速性和准确性的需求,可为实际应用提供理论参考.

结构抗震试验方法研究初探

对传统的三种抗震试验方法的利与弊进行了分析,重点进行了抗震试验新方法——混合试验研究,从数值积分方法、加载控制方法和试验时滞及补偿方法三个方面阐述了混合试验的发展。

移动随机线源荷载作用下黏弹性半空间体的动力响应

求解移动荷载作用下黏弹性半空间体的响应,是研究交通荷载引起的环境振动问题的基础。移动荷载作用下半空间体响应的积分形式解不难得出,但当荷载移动速度接近或大于瑞利波速时,被积函数往往具有奇异性和高振荡性,这就使得数值计算相当困难。该文研究了移动随机线源荷载作用下黏弹性半空间体的响应问题。利用虚拟激励法,将系统的随机振动分析转化为确定性分析,然后通过广义Duhamel积分得到了响应的积分形式解。将被积函数图形化确定了函数的积分限,通过自适应数值积分算法解决了被积函数的振荡性,最终得出了黏弹性半空间体动力响应的数值结果。为确保数值计算结果的正确性,同样计算了确定性荷载作用下半空间体的响应,并与已有文献结果进行了对比。在验证了数值算法正确性的基础上,计算了随机荷载作用下半空间体的响应,荷载移动速度涵盖了亚音速、跨音速和超音速三种情形。通过具体算例,分析了响应的时间和空间分布规律,并对荷载移动速度对响应的影响进行了分析。

改进交互多模型的GNSS/航位推算列车组合定位算法

针对列车在实际运行环境下噪声先验信息未知或不准时导致滤波精度下降以及机动状态下模型建立与实际情况不匹配的问题,该文提出了一种基于H_(∞)滤波器改进的自适应交互多模型滤波(H_(∞)-AIMM)算法。该算法(1)在传统交互多模型(IMM)算法的基础上,采用误差压缩率之比来自适应调节模型转移概率;(2)将H_(∞)滤波器置于IMM算法前端得到噪声统计特性,进而对目标状态进行估计;(3)选取GNSS/航位推算列车组合定位系统作为实验背景,对H_(∞)-AIMM算法有效性进行了仿真验证。结果表明:所提算法相比H_(∞)-IMM算法和IMM算法定位精度分别提高了8.15%、19.65%,在列车发生机动前后的定位误差小,能有效提高目标定位精度,对于列车组合定位具有一定的工程应用价值。