基于贝叶斯傅里叶动态模型的桥梁极值应力预测

研究了基于健康监测应力数据的桥梁极值应力动态预测.考虑到监测应力的周期性、随机性和动态性等特点,首先初次建立了桥梁监测极值应力的傅里叶动态非线性模型(Fourier Dynamic Nonlinear Model,FDNM),结合Taylor级数展开技术,将FDNM近似转化为傅里叶动态线性模型(Fourier Dynamic Linear Model,FDLM);然后采用贝叶斯方法,基于动态监测极值应力数据,建立了无先验信息的贝叶斯傅里叶动态线性模型(Bayesian Fourier Dynamic Linear Model: BFDLM),进而对监测极值应力的一步向前预测分布参数和后验应力状态分布参数进行了预测分析;最后通过实际桥梁监测极值应力数据对本文所建模型和方法的合理性及适用性进行了验证分析,结果表明本文所建BFDLM能够反映桥梁极值应力的周期性、随机性以及动态性等特点.研究成果将为桥梁监测极值应力预测提供理论基础和应用方法.

弹性纵波垂直通过非线性结构面的傅里叶级数分析法

利用傅里叶级数计算任意函数形式的弹性纵波垂直通过非线性结构面的透射波和反射波的速度波形。采用双曲模型描述结构面的变形特性,基于位移不连续模型,结合波振面处动量守恒定律,推导了弹性纵波垂直通过非线性结构面的基本方程。假设应力波在含结构面岩体中传播时,结构面的存在不改变应力波波形函数的最小正周期,运用傅里叶级数理论和周期延拓方法,得到了任意函数形式的弹性纵波垂直入射时透射波和反射波速度波形的傅里叶级数解,并验证了傅里叶级数解是合理的。利用傅里叶级数解,分析了单一频率的正弦谐波入射至结构面时,透射波中各阶谐波的振幅和相位与谐波阶数的关系。研究结果表明,各阶谐波的振幅与阶数呈负指数关系衰减,前7阶谐波振幅的衰减指数为谐波阶数的二次函数,当谐波阶数大于7时,衰减指数为谐波阶数的一次函数;各阶谐波的相位与谐波阶数呈线性关系。

加窗付里叶变换用于非线性模型的分析

本文将加窗付里叶变换用于典型非线性模型Ｌｏｒｅｎｚ模型与Ｒｏｓｌｅｒ模型的分析中，展示了非线性模型独特的时频分布特征。

新型混合励磁磁通切换型磁阻电机的非线性等效电感模型

新型混合励磁磁通切换型磁阻电机(hybrid excitation flux switching motor,HEFSM)中电枢绕组、励磁绕组、永磁体三者所产生的磁场相互耦合,建立动态数学模型比较困难。为分析该电机的动态特性,该文提出一种构造三维非线性等效电感的方法,该方法是在将永磁体与励磁绕组的作用效果等效为一个整体励磁激励的基础上,利用傅里叶级数拟合单一电感曲线并利用特定转子位置的磁路确定电感非线性比例系数。最后进行了实验研究,仿真计算和实验结果的对比表明:该文所建立的电感模型能够较好地反映电机的实际特性,为该类电机的动态分析、控制策略研究等提供了参考。

基于傅里叶级数的中国沿海地区T_m模型精化研究

本文采用中国沿海地区13个探空站2010~2014年实测地表温度Ts与平均温度Tm数据,利用傅里叶级数分析法精化中国沿海地区Tm模型,并将2015年探空站实测Tm数据与精化模型进行对比检验。结果表明,精化模型在Tm探测方面具有更高的计算精度,其计算大气可降水量的误差概率分布趋近于正态分布,具有较强的稳定性。

含有Berkson与经典测量误差的非线性模型估计

使用一个两阶段最小距离矩估计方法,给出了含有Berkson测量误差和经典线性测量误差的非线性模型估计.得到了参数的一致估计及其渐近正态性.此外,基于傅里叶分析方法推导出了非线性函数的一个识别方程.

全气候沥青混合料中老化沥青的微观性能非线性模型

采用凝胶渗透色谱(GPC)和傅里叶红外光谱(FTIR)技术,分别从功能团和分子水平角度,探索了沥青混合料AC-13,SMA-13,SUP-13在全气候多因素综合加速老化条件下沥青的内在老化规律.阐述了沥青老化时的微观变化,同时建立了非线性模型.结果表明:建立的非线性模型可以很好地模拟沥青的老化速率和最终老化程度;随老化时间的增加,沥青中大粒径分子、中粒径分子和羰基含量变大,小粒径分子和丁二烯基含量变小;沥青混合料SMA-13的抗老化性能较SUP-13和AC-13更佳.

基于六自由度非线性模型的稳定储备计算方法

本文采用快速傅里叶变换方法设计了一种基于六自由度非线性模型的飞控系统稳定储备计算方法。以某型飞机和飞控系统为对象,在Matlab/Simulink环境中通过快速傅里叶方法计算该飞控系统三轴稳定储备,并与小扰动模型计算结果及铁鸟试验结果进行对比,验证该稳定储备计算方法的可行性。

考虑谐波特性的简化TCSC动态相量法模型

对TCSC进行精确、快速仿真和有效控制,使用基于时变傅里叶级数的动态相量法进行建模。为提高模型精度在推导过程中考虑了电容电压的谐波特性,同时有效解决了动态相量法本身固有的状态空间方程阶数随着计及频率成分增加而迅速增长的问题,使得TCSC的动态特性最终由一个两阶的状态空间方程描述。仿真结果表明,该模型在整个容性工作区域都有较高的精度,即使在接近谐振点的区域,误差也低于1%。通过与时域模型的比较,验证了所提出模型的精确性、有效性和快速性。

考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型

基于动态相量法建立了考虑谐波特性的Boost变换器动态相量模型,从理论角度论证了Boost变换器中的电感电流近似为锯齿波的合理性,通过对状态方程降阶,避免了直接采用时域微分方程进行动态相量运算所引起的状态方程阶数过高的问题。占空比不变、占空比跃变和输入电压跃变3种情况下的仿真结果表明该模型具有时不变、非线性的动态特性,具有精度高、误差小、仿真速度快等优点,能较好地分析电力电子装置的暂态过程。

考虑传输线效应的时钟线网动态功耗模型

针对传递时钟信号的树型互连线网,提出了一种考虑传输线效应的动态功耗模型。在该模型中,时钟线网的每个分支互连线都采用了传输线模型,其系统输入导纳函数的计算采用了基于傅里叶级数分析的快速迭代算法。在此迭代算法基础上,根据帕斯瓦尔定理,该模型用有限阶傅里叶级数项逼近时钟线网的动态功耗。模型的精度随所取项数的增加而增加,模型的时间复杂度与项数以及时钟线网的分支数成正比。实验表明,有5项傅里叶级数逼近的模型误差小于5%,效率远高于集成电路仿真程序(SPICE)。

随机傅里叶特征相异度的故障检测算法

针对大规模非线性动态过程故障检测问题,提出随机傅里叶特征相异度(RFF–DISSIM)的故障检测方法.首先,利用RFF对原始数据进行映射,获得特征空间中的数据集;然后,在特征空间中应用滑动窗口技术并结合相异度指标对特征空间中的数据集进行过程状态监控.本文方法通过RFF快速捕获数据的非线性结构并结合相异度指标消除样本间自相关性的影响,有效地提高了过程监控性能.通过一个数值例子和连续搅拌釜反应器(CSTR)的仿真实验并与传统的核主元分析、动态主元分析等方法对比分析,仿真结果进一步证明了本文所提方法的有效性.

采用多元非线性回归法的生物柴油动力学分析

针对目前生物柴油的燃烧和热解动力学分析不够完善,本文采用热重分析仪-傅里叶红外变换光谱仪联用对生物柴油分别进行氮气和空气气氛下不同升温速率的实验,并分析所得到的热重-热失重速率(TG-DTG)曲线与红外光谱图。利用Kissinger法和Starink法分别计算出生物柴油在不同气氛下的活化能与指前因子。以无模式函数法所求解的动力学参数作为初值,通过多元非线性回归法求出相符的机理函数,并进行F-检验以验证其回归良好。结果表明:生物柴油热解和燃烧热重-热失重速率的曲线变化规律一致,皆随升温速率的提高而向高温区移动,且最大失重速率点接近;热解和燃烧过程中气态产物基本一致,仅在燃烧过程中在2250~2000 cm^-1处检测到一氧化碳的特征峰;多元非线性回归法分析得出生物柴油热解过程为单步动力学反应,燃烧过程为两步连续动力学反应。实验分析和回归求出的机理函数,可用于生物柴油燃烧和热解过程的化学反应动力学特性预测。

基于改进傅里叶变换对热防服的优化设计

针对高温热防护服,以傅里叶律公式为基础进行变换,以假人皮肤外侧温度数据为基础构造BP神经网络模型,同时构造具有第三类边界的一维热传导模型和非线性规划模型,并利用遗传算法和模拟退火算法进行求解。综合运用EXCEL、MATLAB等软件,对热防服中的温度分布进行描述和假人皮肤外侧温度进行预测,并解决热防服设计中的最优厚度问题。

碱液制氢电解槽动态阻抗建模

制氢系统建模对于降低能耗、研究综合能源系统中不同能流的交互特性具有重要的意义。分析碱性电解水制氢系统工作原理及物理特性,通过电化学方程和参数拟合,建立了碱液制氢电解槽静态模型。在静态模型的基础上,进一步分析得出电解槽负载的等效电路动态模型,通过采用直流加小干扰电压的方法得到电解槽的宽频域阻抗谱,利用傅里叶分析计算出模型中各阻抗参数的具体值。最后基于所得参数值在MATLAB环境下搭建模型进行仿真,通过与实测数据的比较验证了动态模型的准确性。

一种基于S变换的动态电能计量算法

现代电力系统中的电压、电流已不再是较理想的稳态正弦波,具有复杂的动态变化特征。动态条件下如何才能足够准确地计量电能,已越来越受到关注。文中从S变换的数学原理出发,提出了一种动态电能计量算法。具体将电能的直流、基波、谐波和间谐波分量分开测算,利用行业协会团体标准中的六种动态测试信号作为该算法的输入,对其在稳态和非稳态情况下的电能计量性能和误差进行了仿真测试和分析,结果验证了相比于现有的两类典型算法,所提出算法在动态条件下能够更准确地计量电能。

统一潮流控制器的动态相量建模与仿真

为适应系统快速、精确仿真和分析、控制的需要 ,运用一种新的建模方法———基于时变傅里叶级数的动态相量法对统一潮流控制器 (UPFC)进行建模和仿真。该方法通过忽略系统状态变量所对应的傅里叶级数中那些不重要的项而对原系统进行简化 ,并且可以有效地将系统中的连续事件和离散开关事件结合起来。在建模过程中可以根据研究需要提取出UPFC暂态模型中的直流分量和需要考虑的各次交流谐波分量。通过与详细时域模型仿真计算结果的比较 ,证明了UPFC的动态相量模型是精确而有效的 。

一类热定型机换热器的动态建模方法

通过采用牛顿冷却定律与傅里叶实验定律,对金属管壁、管内壁和管外壁换热方式分别进行了分析,同时通过对边界条件进行综合,得到了空气温度与导热油温度、流量以及空气速度之间的动态关系。仿真与实验结果中该模型与实际系统的动态与静态特性相对符合,统计数据与分析表明模型精度能够满足实际应用要求。

时栅传感器动态测量误差补偿

针对动态测量误差特点,提出了对系统误差和随机误差分别进行建模和组合补偿的思想来提高时栅传感器的动态测量精度。对具有周期性变化特征的系统误差采用傅里叶级数逼近的方法进行建模,运用最小二乘求解超定方程组的方法计算出系统误差的补偿参数。对于系统误差补偿后残留的随机误差采用灰色预测GM(1,1)模型进行预测,通过模型残差检验和修正提高预测的准确度。实验结果表明,利用傅里叶级数逼近模型有效地补偿了系统误差,误差由±35″降至±7.8″,通过最小二乘参数寻优得到的补偿参数与传感器实际的误差成分相吻合;灰色预测模型则很好地预测补偿了残留的随机误差,误差由±7.8″降至±3″。得到的结果表明,利用这种对误差分别建模和补偿的方法大幅度地降低了动态测量误差,有效地提高了传感器的测量精度。

基于FNN的变压器绕组振动模型建立及研究

基于傅里叶神经网络(Fourier neural network,FNN)结构的单输入、输出Hammerstein模型,提出了一种适用于变压器绕组振动系统的非线性建模方法。FNN和自回归滑动平均模型(auto-regressive and moving average model,ARMA)(分别作为模型中的非线性静态模块和线性动态模块)采用前向更新策略及最速下降法对模型进行训练,确定模型参数。该建模方法在实际110 kV变压器的绕组振动系统的建模及绕组振动波形预测中显示了较高的有效性及准确性。此外,还研究和分析了绕组故障对模型特性的影响机制,提出基于模型延迟阶数的绕组故障特征及其提取方法,并将该方法及其特征量应用于实际110 kV变压器的绕组故障实验中,所得结果表明该特征量可有效反映变压器绕组的机械结构变化。