高速倾斜镜建模与传递函数辨识

为了在光束稳定控制系统中更好地对高速倾斜镜(FSM)实现稳定、精确地控制,对于由超磁致伸缩材料(GMM)作为位移产生元件的高速倾斜镜,根据GMM材料的特性和倾斜镜的运动机理,经推导建立了倾斜镜的传递函数模型,并结合实测的倾斜镜幅频和相频响应特性,在Matlab软件中利用Levy法对倾斜镜的传递函数进行了辨识,得到了精确的倾斜镜传递函数。与实测结果相比,在中低频段,幅度辨识误差在0.3 dB以内,相位辨识误差在5°以内,结果表明:通过理论推导建立的倾斜镜模型是合理有效的,对于改善该倾斜镜在应用系统中的稳定性和精度提供了依据。

一种可同时估计传递函数阶次和参数的沃尔什函数建模法

引入沃尔什函数，可以直接由传感器的时域动态校准数据得出其连续传递函数的系数。本文研究了采用沃尔什函数的最小二乘建模方法，通过合理地构造待估计参数向量，可以在模型参数确定之前得到各阶次对应的最小残差平方和以便确定阶次，并同时可求解出相应的模型参数。求解过程中采用了Ｈｏｕｓｅｈｏｌｄｅｒ变换，减小了计算量。

基于传递函数建模的水电站水力过渡过程仿真

针对水电站水力过渡过程建模与仿真的复杂性,提出了采用传递函数建模和运用Matlab的S-function相结合的综合仿真方法.通过对弹性水锤波动方程中流量符号的处理,推导出适合大、小波动工况的引水系统S域表达式,并运用Matlab的S-function加以实现.在大波动时,将水轮发电机组用线性插值的S-function代替.结果表明该仿真方法十分有效和可靠.

阀控液压缸传递函数模型应用与建模误差分析

根据建立的通用阀控液压缸传递函数模型,分析了非对称缸的最低液压固有频率与传递函数模型中液压缸固有频率的关系,给出了在阀控液压缸在工程设计中可供选择的最低液压固有频率理论计算公式及其经验公式;给出了阻尼比ζ_h、阀系数K_q和K_c的选取与工程计算方法。传递函数模型的建模误差分析结果表明,描述阀控非对称缸的滑阀流量方程和液压缸连续性方程不能同时满足且与最低液压固有频率的工作点不在同一个位置上,进一步揭示了阀控液压缸传递函数模型适用范围的局限性。

LLRB算法的函数式建模及其机械化验证

基于机器定理证明的形式化验证技术不受状态空间限制,是保证软件正确性、避免因潜在软件缺陷带来严重损失的重要方法.LLRB(left-leaning red-black trees)是一种二叉搜索树变体,其结构比传统的红黑树添加了额外的左倾约束条件,在验证时无法使用常规的证明策略,需要更多的人工干预和努力,其正确性验证是一个公认的难题.为此,基于二叉搜索树类算法Isabelle验证框架,对其附加性质部分进行细化,并给出具体化的验证方案.在Isabelle中对LLRB插入和删除操作进行函数式建模,对其不变量进行模块化处理,并验证函数的正确性.这是首次在Isabelle中对函数式LLRB插入和删除算法进行机械化验证,相较于目前LLRB算法的Dafny验证,定理数由158减少至84,且无需构造中间断言,减轻了验证的负担;同时,为复杂树结构算法的函数式建模及验证提供了一定的参考价值.

基于U-Net和CNN深度学习求取地质属性建模变差函数参数

在油气藏地质属性建模中,变差函数的求取尤为关键,一般是通过拟合实验变差函数求取变程、方位角、基台值等参数的方式获得,但当研究区内样本点数量过少时,实验变差函数拟合效果较差,从而影响属性建模质量。为了克服传统方法的不足,最大限度地利用空间数据,文中提出一种基于U-Net和CNN网络求取变差函数参数的新方法:以孔隙度属性建模为例,首先选用球状模型并利用序贯高斯模拟(SGS)算法模拟生成多组孔隙度模型,以所得孔隙度平面模型抽取的数据点为基准构成样本集;然后采用U-Net进行孔隙度模型重构,保证孔隙度分布的空间相关性;最后利用CNN对样本集进行深度学习,从而建立求取变差函数的模型。实际应用表明,利用所提方法取得的主变程方位角与通过实验变差函数拟合求取的方位角仅相差1.52°,与沉积微相展布方向一致,得到的主次变程与实验变差函数非常契合,证明求取的变差函数结果可靠。同时,该方法简化了地质建模工作流程,减少了求取实验变差函数主观性,降低了研究区内样本点数量的局限性,为变差函数的预测提供了一种新的思路。

Trie+结构函数式建模、机械化验证及其应用

Trie结构是一种使用搜索关键字来组织信息的搜索树,可用于高效地存储和搜索字符串集合.Nipkow等人给出了实现Trie的Isabelle建模与验证,然而其Trie在存储和操作时存在大量的冗余,导致空间利用率不高,且仅考虑英文单模式下查找.为此,基于索引即键值的思想提出了Trie+结构,相较于传统的索引与键值分开存储的结构能减少50%的存储空间,大大提高了空间利用率.并且,对Trie+结构的查找、插入、删除等操作给出了函数式建模及其严格的机械化验证,保证操作的正确性和可靠性.进一步,提出一种匹配算法的通用验证规约,旨在解决一系列的匹配算法正确性验证问题.最后,基于Trie+结构与匹配算法通用验证规约,建模和验证了函数式中英文混合多模式匹配算法,发现并解决了现有研究中的基于完全哈希Trie的多模式匹配算法的模式串前缀终止的Bug.该Trie+结构以及验证规约在提高Trie结构空间利用率和验证匹配算法中,有一定的理论和应用价值.

高中数学建模应立足生活——以“指数函数的概念”教学为例

在生活基础上数学建模,可帮助学生了解模型的形成与发展,为后续灵活应用模型解决实际问题奠定基础.文章以“指数函数的概念”教学为例,借助两个旅游景区不同年份游客人次的变化情况,引导学生亲历“初建模型—求解模型—应用模型—总结提升”等环节,培养学生的数学思维,提升学生的建模能力,为发展学生的数学学科核心素养夯实基础.

循环流化床锅炉床温的传递函数智能建模方法

通过研究循环流化床锅炉燃烧系统的机理和非参数建模方法,基于对循环流化态燃烧机理的认知,给出模型辨识的数据选择标准;挖掘机组运行的历史数据,提出了利用群体智能寻优算法进行燃料量与床温之间传递函数的参数辨识方法,并给出了快速仿真的公式以及一类单输入单输出系统的辨识结果和验证方法。所建立的传递函数模型完全能够表征具体某台循环流化床锅炉热工特性,为后续的控制逻辑和控制器的优化提供了数学依据。

基于动态相量及传递函数矩阵的模块化多电平换流器交直流侧阻抗建模方法

该文提出一种模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)交直流侧阻抗的统一建模方法。动态相量被用于MMC的电气建模,该模型建立在旋转d-q坐标系下,并且考虑了环流动态。将线性化的MMC10阶动态相量模型通过拉普拉斯变换转换到s平面并与控制系统结合,得到代表MMC闭环控制动态的频域模型,在该模型的基础上,基于传递函数矩阵推导了MMC的交直流侧阻抗。与电磁暂态仿真的对比表明该文推导的交直流侧阻抗模型在1~3000Hz内具有较高的精度。最后,将建立的交流侧阻抗用于一起MMC高频谐振事故分析,将直流侧阻抗用于平波电抗器对双端直流输电稳定性的影响分析。分析结果进一步验证了所提模型的有效性,同时指出,高延时会导致高频振荡产生;过大的平波电抗器易导致HVDC出现直流谐振。

计算机图形建模与3D打印技术要点探讨

在如今的工作生活中,计算机图形建模与3D打印技术的应用愈发普遍。图形建模技术可依托于三维空间对物体进行精确描述、模拟,为设计师、工程师等人士提供强大工具,帮助其直观、高效地进行设计和创新。3D打印技术则能将数字模型转化为真实物理产品,实现从虚拟到实体的转变,为各领域的行业革新提供助力。

基于最大半环的DP问题函数式建模与验证

针对在DP问题算法的设计和推导中缺乏对DP问题函数式建模算法与验证的细致研究,该文首先通过深入分析最大半环与DP类问题递推关系式的对应关系,找到满足最大半环性质的一类DP问题,使用最大半环对该类DP问题进行函数式建模;然后将实现的基于最大半环的函数式建模算法与Wimmer定义的递归函数结果进行等价性验证,从而保证了函数式建模算法的正确性;最后通过对lcs问题案例分析,验证了该方法的可行性和有效性.

基于分布函数优选的风电机组可靠性建模与分析研究

可靠性模型是可靠性分析的基础,传统的可靠性建模以整个系统为研究对象,通过利用所有故障数据对系统的分布函数进行拟合、参数估计和模型优选,以确定系统的分布类型及分布函数,进而计算系统的可靠性指标。风电机组是一个典型的复杂机电系统,各子系统的功能、结构以及故障形式各不相同,用一个分布函数来确定整个系统的故障分布显然不合适。对此,基于收集整理的风电机组故障数据,提出基于分布函数优选的风电机组可靠性建模和分析技术,利用常用的指数分布、正态分布、对数正态分布、威布尔分布和伽马分布,对风电机组各子系统的故障间隔时间进行分布函数拟合、参数估计和拟合优度分析,确定了各子系统故障间隔时间的分布函数和子系统可靠度函数。在此基础上,采用Copula连接函数,在考虑子系统故障相关性的基础上,建立了风电机组的整机可靠度函数模型,并以某海上风电机组的故障数据为例进行了实例分析,验证了所提方法的可行性。

Euler-Bernoulli梁无理传递函数及其在控制设计建模中的应用(英文)

本文以Euler－Bernoulli梁为例，提出应用无理传递函数进行机械系统控制建模新方法，并将其推广应用于机械系统控制分析与综合。提出了不同边界条件下传递函数的计算方法。并以自由——自由梁为例进行详细描述，并给出了相应的频域特性。最后将无理传递函数的近似分析方法应用于控制设计，获得了较以前更为满意的结果．

基于障碍函数内点法的防御武器配系部署建模与智能优化

针对防空任务中我方多平台、多武器、多区域部署带来的防御武器配系难以建模和实时优化难的问题,在考虑敌我双方攻防武器对抗博弈的条件下,提出了一种基于障碍函数内点法的我方防御武器部署优化模型,并综合武器防御效能、防御成本、保卫目标的资产价值等指标对模型进行智能优化解算与分析.首先,建立我方部阵地、防御武器与保卫目标的参数化模型,并建立我方武器对于敌方武器拦截的概率函数与约束条件;然后,将防御武器优化部署问题转化为性能指标函数为凸函数的无约束优化问题;最后,引入障碍函数内点法对其进行快速求解,给出了防御阵地武器部署的最优配置方案.所提方法充分考虑了来袭目标的不同类型、异构特性以及大气层内外防御的多元化火力运用方式;能够在具有混合整数非线性、约束强耦合、变量规模大等特征的防御武器配系场景下快速给出最优配置结果.并且,通过数值仿真验证了在对抗博弈条件下所提部署建模与智能优化方法的有效性与优越性.

多工序制造过程的几何偏差表示与变动传递建模

开发多工序制造过程的变动传递模型对于评估加工零件的尺寸和几何质量、监控其制造过程、诊断加工变动源以及实现工艺方案的评价和选择都具有重要意义。在分析零件加工过程中误差源及传递模式的基础上,利用微分运动矢量描述定位基准、夹具和加工操作引起的各种变动偏差,再通过对各种变动偏差源进行一系列坐标变换来实现变动在工序间积累和传递,建立关键产品特性与各种加工工艺参数之间的数学关系,实现对误差传递、误差积累和耦合的定量分析,从而建立起多工序制造过程的线性显式变动流模型。最后,通过一个算例验证了模型的有效性。

基于传递矩阵的管路-壳体耦合系统动力学建模

针对管路-支撑-壳体耦合系统的振动响应快速预报和传递特性分析,采用Riccati传递矩阵法建立直管-弯管-变径管-泵-阀门复杂组合管路的动力学模型,以获取考虑流固耦合效应时组合管路的频响特性;采用频响函数子结构综合方法建立组合管路-支撑-壳体耦合系统的动力学模型,以获得在管路系统泵源模拟激励下的振动传递特性。对耦合系统的位移频响、传递特性开展分析,得到如下结论:对组合管路利用Riccati变换可解决传递矩阵法多管段数值精度累积误差的问题,在垂向简谐力激励下壳体和管路受到的垂向力大于轴向力和横向力,在各个支撑处通过各个方向传递的功率流量级基本一致。

民用飞机高平尾侧向载荷传递结构有限元建模及仿真分析

民用飞机高平尾结构的平尾置于垂尾上方,平尾与垂尾都承受侧向载荷。为研究平尾的侧向载荷如何传到垂尾,提出一套关于高平尾侧向载荷传递结构的优化设计、有限元建模、仿真分析(涉及linear gap接触设置)的完整方法。该方法已成功应用于某型号民用飞机的研制,可推广到类似飞机结构的设计中。

复杂异质路网道路阻抗函数建模研究现状综述

为科学分配路网流量,均衡道路负载,从阻抗函数的影响要素分析、不同基础设施阻抗函数构建和新型智能交通技术下阻抗函数建模应用3方面综述了复杂异质路网道路阻抗函数建模的研究进展,并从多场景建模、低碳出行和多源数据融合等方面展望了道路阻抗函数建模的未来研究重点。研究表明:1)单一基础设施下的道路阻抗函数模型研究较为丰富,但缺乏对复杂异质路网阻抗函数模型的深入剖析;2)受限于应用场景,模型存在可移植性低、精确度有待优化、参数标定难等问题;3)新型智能交通技术越发广泛地应用于道路阻抗函数建模研究,对拥堵排队场景下阻抗函数分析有待深入研究。

互感器宽频传递函数建模的降阶方法分析

首先讨论以往文献中采用的Pade逼近和Arnoldi的降阶方法及其在互感器宽频传递函数建模中的不适用性,进而提出基于矢量匹配直接降阶法。通过对比,阐明基于矢量匹配直接降阶法为互感器宽频传递函数建模中的最优降阶方法。