基于修正分数Poynting-Thomson模型的高压XLPE海缆绝缘评估

为利用频域介电谱准确评估高压交联聚乙烯(XLPE)海缆的绝缘状态,建立考虑直流电导率的修正分数Poynting-Thomson模型(分数P-T模型)以解析高压XLPE海缆的介电特性。首先,通过加速老化试验制备不同老化程度的高压XLPE海缆试样,并测得各组老化试样的力学、理化和介电数据。然后,应用修正分数P-T模型对实测介电曲线进行拟合,对比修正前后分数P-T模型表征实测介电曲线的效果。最后,通过仿真探究模型参数对介电曲线的影响规律,构建模型参数与绝缘程度之间的联系,将提出的老化特征参数与断裂伸长率(EAB)进行量化研究。研究结果表明,修正分数P-T模型能够准确拟合出不同老化程度高压XLPE海缆试样的介电曲线,提出的老化特征参数α、ε_(a)、ε_(b)和σ_(dc)可实现对高压XLPE海缆绝缘状态的量化评估。

基于改进分数Poynting-Thomson模型的油纸绝缘受潮状态评估

为实现对油纸绝缘设备受潮状态的量化评估,结合分数元的概念,建立了考虑直流电导率的改进分数Poynting-Thomson(P-T)模型。首先制备了5组不同水分质量分数的油纸绝缘样品,并测量了受潮样品的频域介电谱;然后采用改进分数P-T模型和改进Cole-Cole模型对介电谱进行拟合,分析了不同受潮样品与改进分数P-T模型参数的关系,并通过仿真研究了模型参数对频域介电谱的影响;最后结合实例验证了该评估方法的准确性。研究表明,改进分数P-T模型对不同受潮程度的油纸样品的频域介电谱拟合精度更优,且随着油纸样品水分质量分数的增大,模型参数εb、直流电导率不断增大,参数εa、弛豫时间常数逐渐减小;εa、εb、直流电导率与水分质量分数呈幂次关系,弛豫时间常数与水分质量分数具有线性关系,因此能够定量表征油纸绝缘设备的受潮状态。

分数Poynting-Thomson模型应用于聚碳酸酯及其混合物介电损耗的研究

基于分数阶微积分理论,建立了介电松弛的分数Poynting-Thomson模型,讨论了该模型各参数变化对介电损耗的影响.利用遗传算法结合共轭梯度法确定最优化模型参数,用该模型拟合了聚碳酸酯及聚碳酸酯与热塑性聚酯混合物在不同温度介电损耗的频谱数据.结果表明,该模型可以对聚碳酸酯及聚碳酸酯与热塑性聚酯混合物的介电损耗给出很好的描述,在不同温度下,松弛时间对温度具有简单的依赖关系.

分数Poynting-Thomson模型对E7复介电常数的应用

基于分数阶微积分理论和介电分数单元,建立了分数Poynting-Thomson模型,给出了复介电常数的表达式.利用遗传算法结合共轭梯度法,分别求得复介电常数实部和虚部的最优参数,并对E7(主要是氰基联苯化合物)复介电常数实部和虚部的实验数据进行拟合.结果表明能对E7的复介电常数给出很好的描述.另外,由于该法对研究聚合物的复介电常数有广泛的适用性,故该法对研究与E7性质相差很大的聚合物同样适用.

分数Poynting-Thomson模型对聚合物介电松弛的研究

描述了粘弹性力学过程的"弹壶",提出了描述介电松弛现象的"容阻器",建立了分数Poynting-Thomson模型,利用遗传算法结合共轭梯度法确定最优拟合参数,表明分数Poynting-Thomson模型对聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的混合物的介电常数和介电损耗给出了极好的描述。

基于ESO分数阶滑模调节的PMSM模型预测转矩控制

为了提高永磁同步电机调速系统的性能,提出一种基于扩张状态观测器的分数阶滑模预测转矩控制策略。采用扩张状态观测器对电机的综合扰动项、定子电流和反电动势进行实时观测,可快速准确得到它们的估计值并进行补偿;利用估计值构建分数阶滑模控制器来削弱系统抖振并提高鲁棒性;利用转矩和磁链无差拍预测控制,减少了遍历次数并降低了计算复杂度。通过仿真和半实物平台进行了验证,所得结果表明,所提出的方法能有效提升系统的鲁棒性,使电机具有良好的动态和静态性能。

冻结重塑黏土分数阶蠕变本构模型分析

人工冻土的蠕变特性受温度场、水分场、应力场的相互影响,而传统的岩土本构模型未能考虑温度、含水率等因素。为了表达冻土介于理想固体和理想流体之间的某种“勾兑效应”,基于岩土的经验模型,将分数阶导数理论引入其中,建立受水、热、力三场耦合影响的人工冻土分数阶蠕变模型。将西安某煤矿黏土重塑并进行不同温度、含水率的单轴抗压和单轴蠕变试验,得到温度和含水率对冻结重塑黏土强度特性和蠕变特性的影响规律。分析冻结重塑黏土在不同负温、含水率及两种应力等级下的蠕变曲线,得到lg t-lgε曲线的线性关系,进而得出冻结重塑黏土分数阶蠕变模型相关参数与温度、含水率的函数关系。对比分数阶冻土蠕变模型试验值与计算值,发现该模型能够很好地反映冻土在不同应力等级下其蠕变随温度和含水率的变化规律,对指导寒区冻土工程设计与施工具有重要意义。

红层泥岩填料蠕变特性及分数阶五元件非线性蠕变模型研究

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积分,构建适用于甘肃红层泥岩填料的分数阶五元件非线性蠕变模型,并对模型参数进行辨识和分析。研究结果表明:甘肃红层泥岩填料存在明显的蠕变特性,呈非线性衰减蠕变,随含水率与偏应力水平增大,蠕变变形明显增大;应力-应变等时曲线呈现出非线性特征,存在明显拐点,甘肃红层泥岩填料的长期强度为瞬时强度的0.6~0.8;所构建的模型可以准确地描述甘肃红层泥岩填料的蠕变特性,对试验结果的拟合效果明显比Burgers和Merchant模型拟合效果好。

基于分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波算法的超级电容SOC估计

对超级电容的SOC估计展开了研究。首先,搭建了超级电容测试平台,用于超级电容的参数辨识,并对超级电容进行了常规性能测试;其次,在不同的环境温度和动态工况下采用多种算法进行超级电容SOC估计。结果表明,采用分数阶模型多新息无迹卡尔曼滤波(FOMIUKF)算法对超级电容SOC的估计精度最高,对超级电容的路端电压跟随情况最好,估计结果的均方根误差和平均绝对误差的最大值分别约为1.8%和1.73%。

基于分数阶积分的软弱夹层蠕变损伤模型研究

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规律,并采用稳态蠕变速率法确定了软弱夹层的长期强度。基于Riemann-Liouville分数阶积分理论及统计损伤理论对传统西原模型进行了改进,利用自适应差分进化算法结合软弱夹层剪切蠕变试验曲线验证了模型的准确性,并进行了参数敏感性分析。研究表明,改进后的模型可以完整地描述软弱夹层蠕变的3个阶段;蠕变曲线的变化由微分阶次γ、形状参数m及比例参数F0共同控制;m反映软弱夹层的脆性特征,F0则表征软弱夹层的物理力学强度。该研究结果可为含软弱夹层边坡的防灾监控与稳定性分析提供理论依据。

分数阶微积分模型DWI结合SMS技术在乳腺良恶性病变中的应用价值

目的 探讨分数阶微积分(fractional-order calculus, FROC)模型扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)结合多层同时(simultaneous multi-slice, SMS)技术在乳腺良恶性病变中的应用价值。材料与方法 回顾性分析2021年1月至2022年12月在我院接受乳腺MRI扫描的124例患者(141个病变),所有患者均应用3.0 T MR行两组多b值(14个b值、最高b值3 000 s/mm^(2)) DWI扫描,一组为常规单次激发平面回波成像(single-shot echo planar imaging, SSEPI)-DWI,另一组为SMS-SSEPI-DWI。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较良恶性病变组的图像质量评分、FROC模型参数值[异常扩散系数(D)、体素内扩散异质性参数(β)和空间参数(μ)]和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值。并利用受试者工作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价各参数的诊断效能。应用Bland-Altman图评估两组DWI衍生参数间的一致性。结果 乳腺恶性病变的ADC、D、β值均低于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05),恶性病变的μ值高于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05)。在SSEPI-DWI和SMS-SSEPI-DWI序列中,D值曲线下面积最大,β值诊断敏感性最高,D值特异性最高。Bland-Altman图显示两组DWI序列衍生的相对应参数值均无偏倚,具有良好的一致性。结论 基于SMS-SSEPI-DWI FROC模型可以在临床可接受时间内提供良好的图像质量和病变特征参数值,与SSEPI-DWI相比,其在鉴别乳腺良恶性病变方面具有一致的诊断性能,D值和β值表现出较好的诊断性能。

基于改进Hofstetter模型的杨木组分体积分数对其弹性参数的影响规律

木材的微观结构和组分构成是影响其弹性参数的重要因素,但关于木材组分体积分数变化对其弹性参数影响的研究相对较少。通过引入灰分因素,对Hofstetter木材连续微观力学模型进行改进,并在此基础上分析杨木组分的体积分数变化对其弹性参数的影响规律。研究表明:改进的Hofstetter模型可较准确预测杨木的顺纹弹性模量,误差绝对值仅13.71%。结晶纤维素等自身刚度较大的组分体积分数增大时,杨木的弹性模量和剪切模量增幅较大;聚合物网络、无定形纤维素体积分数增大时,泊松比增幅较大;木质素、半纤维素体积分数变化对所有弹性参数的影响均较小。

基于深度学习的人工智能模型自动量化超声心动图左心室射血分数初步探索

目的 利用超声心动图静态视图,构建一种基于深度学习的人工智能模型,以自动量化左心室射血分数(LVEF)。方法 将1 902例成人左心室收缩末期和舒张末期的多切面超声心动图视图数据纳入本研究。将收集的数据集分为开发集(1 610例,其中1 252例用于模型训练,358例用于参数调整)、内部测试集(177例,用于内部验证)和外部测试集(115例,用于外部验证和泛化性检测)。该模型通过精确识别左心室心内膜边界和关键点检查,实现左心室分割和自动量化LVEF。采用Dice系数评估左心室分割模型的性能;采用Pearson相关系数和组内相关系数评估自动测量的LVEF与参考标准的相关性和一致性。结果 左心室分割模型性能良好,内部和外部独立测试集的Dice系数均≥0.90;自动测量的LVEF与心脏专家人工测量的一致性中等,内部测试集的Pearson相关系数为0.46~0.71,组内相关分析一致性为0.39~0.57;外部测试集的Pearson相关系数为0.26~0.54,组内相关分析一致性为0.23~0.50。结论 本研究构建了一种性能较好的左心室分割和关键点检测模型,但初步应用该模型自动定量LVEF的效能一般,尚需进一步优化算法,提高模型泛化性。

基于分数阶理论的软泥岩一维次固结蠕变模型

工程中因岩石蠕变而诱发的灾害屡见不鲜,其中的软岩蠕变在实际工程中也较为常见。为探讨软岩蠕变特性,并准确预测软岩蠕变变形,本研究首先对宁夏固原市隆德县的软泥岩进行了一维次固结蠕变试验,分析了一维次固结蠕变试验下软泥岩的蠕变特性;然后引入了分数阶理论的概念,推演能够描述非线性蠕变特征的分数阶Burgers模型本构方程;最后利用Matlab中lsqcurvefit算法对软泥岩一维次固结蠕变试验数据进行数值求解,分析了分数阶阶数对软泥岩一维次固结蠕变曲线的影响。蠕变试验表明:软泥岩蠕变机制符合固结蠕变中瞬时变形、固结变形、稳定变形三阶段,并呈明显的非线性特征,且原状、重塑试样在固结过程中均产生了较大程度的次固结蠕变,最大变形量可占总变形量的59%。数值模拟结果表明:分数阶Burgers模型能够更好地描述次固结蠕变的非线性特征;模型分数阶阶数γ有较强的敏感性,能够反映拟合曲线的弹性阶段及之后的非线性黏弹性阶段,而分数阶阶数β敏感性较差,仅能对黏弹性阶段的蠕变趋势做出细微反应。

基于购买意愿影响的英文评论分数模型

随着跨国电子商务的发展,在线评论丰富了产品信息和其他消费者的购物体验,为其他人提供了对产品质量与功能的有效参考,真实有效的在线评论对于消费者的影响越来越大。本文首先利用StructBERT-Transformer-CRF模型在英文文本分析中的优势,提取商品特征,对提取出的商品特征进行权重分析,并使用bert-bilstm模型进行细粒度的商品评价分析;另将评论质量作为影响指标加入模型中,获得更真实的评论对于购买意愿的影响分数,以期未来用于构建更准确的销量预测模型。

基于分数阶LS模型的多场耦合波的反射和透射

应用麦克斯韦电磁学理论引入洛伦兹力,反映外磁场对弹性波传播的影响,运用分数阶广义热弹性LS模型,反映热力耦合效应对弹性波传播的影响.通过色散方程,分析了外磁场和热力耦合效应对波动模式和色散特性的影响.应用连续性边界条件计算出各种反射波和透射波与入射波的能流比,并通过法向能量守恒验证了数值计算结果的可靠性.

分数一阶电路等效模型估计锂离子电池SOC

等效电路模型可用于对锂离子电池进行监控和管理,其精度与复杂性至关重要。选用整数一阶、整数二阶和分数一阶等3种电路模型对锂离子电池进行等效建模,采用基于遗忘因子的递推最小二乘(FFRLS)法辨识模型中的参数,并应用辨识所得的参数,通过扩展卡尔曼滤波算法估计荷电状态(SOC)。对比模型预测的端电压与真实端电压,以及估计所得SOC与真实SOC,发现整数一阶模型估计SOC的误差约为8%,整数二阶模型的误差约为7%,而分数一阶模型的误差仅约为1%。

基于分数阶三参数模型的HTPB推进剂粘弹性力学响应分析

为拓展分数阶粘弹性模型在端羟基聚丁二烯(HTPB)推进剂中的应用,研究分数阶粘弹性模型预示推进剂频域下的动态模量变化。推导了三维下的分数阶三参数模型,并结合Grünwald-Letnikov定义编写UMAT子程序。为标定本构参数,推导了带有预加载的蠕变、松弛响应的解析解,并采用遗传算法分别标定了0.4 MPa和0.6 MPa应力下蠕变实验以及10%和30%应变下松弛实验的本构参数。计算得到的有限元数值与解析解、解析解与实验值的时程相对误差均小于5%。采用分数阶三参数模型动态模量对-5、25、60℃下的动态力学实验(DMA)结果进行拟合得到本构参数,动态模量与实验结果误差小于2%,同时随着温度升高,本构参数均减小,体现出HTPB推进剂升温软化现象。结果表明,分数阶三参数模型能精确地描述不同温度下多种频率的HTPB推进剂模量变化,结合二次开发本构,可为后续HTPB推进剂复杂边界下的力学响应的研究提供材料本构模型。

基于Conformable分数阶导数的灰色Bernoulli模型

为增强灰色Bernoulli模型对各种实际数据序列的适应性,借助分数阶微积分在描述复杂系统中的优势,提出了一种基于Conformable分数阶导数的灰色Bernoulli模型。研究发现,可通过改变结构参数将模型转换为不同的经典灰色预测模型,体现了其统一性。此外,采用粒子群优化算法求解规划模型,获取了模型的最优超参数。最后,用所提模型和5个竞争模型对3个真实案例进行了预测建模,结果表明,所提模型的2项评估指标均优于5个竞争模型,验证了所提模型的有效性和可行性。

分数阶Logistic模型的差分解与环境容纳量反演

对于具有空间依赖环境容纳量的分数阶Logistic非线性增长模型,通过变量替换建立有限差分格式,在环境容纳量适当大的条件下,利用谱估计方法证明差分格式的稳定性和收敛性。进而考虑一个利用内点观测数据重建环境容纳量的反问题,应用同伦正则化算法进行数据随机扰动下的数值反演,计算结果表明反演重建解随着扰动水平的减小逐步逼近真解。