基于双向门控式宽度学习系统的监测数据结构变形预测

监测数据深度学习预测模型运算量大、实时性差,为此结合宽度学习系统(BLS)和双向长短时记忆(Bi-LSTM)模型的优势,提出基于双向门控式宽度学习系统(Bi-G-BLS)的结构变形预测模型.对BLS的特征节点增加循环反馈和遗忘门结构,提高当前节点对前一节点的依赖关系,分别从正向和反向提取时间序列的内部特征,充分挖掘数据的双向特征,在提高模型预测精确度的同时减少模型预测时间.基于实测的地铁基坑沉降监测数据的测试结果显示,所提预测模型与门控循环单元(GRU)、BLS、Bi-LSTM、G-BLS模型相比,均方根误差(RMSE)、平均绝对误差(MAE)、平均绝对百分比误差(MAPE)平均分别降低了21.04%、12.81%、24.41%;在预测精度相近的情况下,所提模型的预测时间比Bi-LSTM模型降低了99.59%.结果表明,所提模型在预测速度和精确度上较对比模型有明显提升.

折反式变形光学系统偏振像差分析及其对点扩散函数的影响

变形光学系统是一种具有双平面对称性的相对特殊的光学系统,其结构会引入非旋转对称的偏振像差。针对这一问题,本文构建一个折反式变形光学系统,并对该系统的偏振像差及其对点扩散函数的影响进行系统分析。基于三维偏振光线追迹对折反式变形光学系统进行仿真计算,获得偏振像差的详细数据,并计算各个表面的二向衰减、相位延迟分布特性以及系统的琼斯瞳、振幅响应矩阵、点扩散函数和偏振串扰对比度。结果表明:最大二向衰减为0.145,最大相位延迟为1.46×10^(-2)rad,均出现在次镜位置。2∶1变形比的光学系统的振幅响应函数在长焦端和短焦端方向的偏振串扰项存在40.6%的差异,偏振串扰将该变形光学系统的对比度限制在10^(-6)量级。高精度变形光学系统中的偏振像差不可忽略,可采用膜层设计和折反式结构等方法降低偏振像差影响。该研究结论可为变形光学系统在深空探测、相干通信系统等领域的设计提供参考。

热变形不同工况参数对行星齿轮系统齿隙影响规律研究

针对不同工况条件下,行星齿轮系统的齿侧间隙因热变形所发生的改变,提出一种包含内啮合副热变形的行星齿轮系统齿侧间隙改变量理论计算模型。利用ANSYS Workbench稳态热-结构耦合场对所提出的模型进行验证,获得不同工况下的稳态温度场数据。基于所提出的模型并结合稳态温度场数据,分析变转速、变扭矩以及恒功率3种工况下,行星齿轮系统齿侧间隙随工况参数的变化规律,可为行星齿轮系统的动力学分析提供理论依据。

柔性防护系统冲击大变形视觉监测方法

局域少数点位的变形监测往往难以反馈复杂柔性防护系统的实际工作形态,常造成预警误报,为此提出了基于多点分布式的柔性防护系统变形视觉采集分析方法。利用帧间光流算法实现了落石冲击下柔性防护网系统全场二维速度场识别,据此建立了速度幅值二维分布图,通过相邻帧图像的速度分布差值图实现了柔性防护系统全场冲击变形状态的实时追踪,进一步提出了复杂运动叠加情形下柔性防护网系统稠密测点变形高鲁棒性提取算法,并分析了其变形规律同时提取了最大变形量,实现了有限测点监测到无限分布式传感的突破。设计了三跨柔性防护系统足尺模型,开展了750 kJ落石冲击试验,通过高速相机非接触式监测了落石冲击防护系统全过程影像数据。研究表明:所提议方法实现了落石冲击下柔性防护系统全场变形状态非接触、全历程追踪,冲击过程包含落锤接触防护系统、最大冲击变形与触底反弹三个阶段;为验证所提方法的可靠性,提取了落石冲击下柔性防护系统跨中区域冲击大变形曲线,发现750 kJ能量冲击下柔性防护系统的最大变形量为-6.201 m,与数值模拟和理论计算结果的相对误差分别为6.19%和0.93%。所提方法实现了足尺冲击试验中柔性防护系统工作形态的远程监测,有潜力应用于落石灾害下柔性防护系统的形态评价。

球形罩结构热变形对复眼光学系统像质的影响研究

复眼光学系统的成像质量受到材料性能变迁、加工装调误差及光机结构变形等多种因素影响。球形罩作为复眼光学系统中关键的集成部件,其尺寸精度决定着中继筒之间以及中继筒与球透镜之间的定位精度。一般出于整体系统减重的考虑,往往对其壁厚有着减薄的偏好,然而当壁厚减薄到一定程度时,环境温度波动引起球形罩的结构热变形增大,其对复眼系统像质的影响将不容忽视。文中以球形罩为关键结构件建立有限元模型,通过稳态热结构耦合分析,将热变形量转化为复眼光学系统误差量,并对系统性能进行二次评估。结果表明,用材为结构钢的结构件受热变形影响,将导致相邻中继相机在沿轴方向产生0.424 mm的最大变形以及−0.367°~0.270°的倾斜误差,引入误差后的复眼光学系统在100 lp/mm处,中心位中继相机像质变化较小,四周及对角位中继相机MTF下降至0.3以下,像质受热变形影响显著,为球形罩的结构设计提供了参考。

基于GNSS与加速度计融合的地涵变形监测系统设计与应用

为克服传统的变形监测手段与使用单一卫星定位技术在监测精度方向的不足,融合GNSS与加速计变形监测技术,设计出具备高精度、智能化的地涵变形监测系统;通过克服GNSS与加速度计空间基准的统一以及GNSS与加速度计时间同步问题,提出多星座融合的GNSS模糊度解算处理算法、面向GNSS与加速度计融合的数据解算算法,提高了地涵变形监测的精准度。灌河地涵变形监测实际应用表明:该地涵变形监测系统在授时稳定性、时间同步性、定位精度等均满足设计要求,能够准确监测地涵的变形信息,具有应用潜力。

北斗卫星导航系统桥梁变形监测的影响因素分析

基于北斗卫星导航系统的桥梁变形监测,以天津市永和大桥为例,分析星历、解算时间、测站距离、多路径效应等对变形监测效果的影响。结果表明:星历采用多卫星解算时,变形监测精度更高;解算时间越长,变形监测越高;测站距离对变形监测的精度影响较小;多路径效应对变形监测的精度有一定影响,建议通过优化算法来弱化多路径效应。

车桥耦合系统结构初始变形伪惯性力模型研究

以往车桥耦合动力分析中不考虑结构初始变形与轨道不平顺两者的差异。研究将高速铁路轨道-桥梁结构初始变形与轨道不平顺分开考虑,提出伪惯性力结构初始变形影响分析新模型,采用经典的Hertz弹簧-质量车辆模型,理论推导了车桥动力方程及轮轨力解析式,以高速铁路简支梁为对象,通过MATLAB自编程序,系统开展了车速及接触刚度影响分析。研究表明:整体上,轮轨力响应较车体加速度、桥梁位移响应对初始变形更敏感,Hertz弹簧刚度对轮轨力的影响要大于车速的影响;将初始变形作为附加轨道不平顺线性叠加模型受Hertz弹簧刚度影响大,伪惯性力模型受车速影响大;线性叠加模型高估了结构初始变形对车桥系统动力响应的影响。该研究可为我国即将到来的高速列车-轨道-桥梁系统大批量运维养护潮,提供更精细准确的模拟方法。

基于三维激光扫描系统的芒硝矿采空区边坡变形监测单点误差模型建立及精度分析

该文主要探究三维激光扫描系统在某采空区边坡变形监测中的应用,并对边坡模型的点位精度进行计算和分析。使用Maptek I-Site三维激光扫描仪完成边坡点云数据的采集,并使用配套的Maptek I-Site Studio软件对点云数据进行拼接、滤波、精简等一系列处理,使用精简后的点云数据构建边坡曲面模型。以全站仪获取的标靶坐标数据为标准值,以三维激光扫描仪获取的标靶坐标数据为测量值,求出两者之间的真误差,进而求出观测值的点位中误差。结果表明,三维激光扫描系统测量的点位精度为IV级,仅能满足土质边坡对于水平位移监测的精度要求。

GNSS自动化变形监测系统设计研究

通过对水库大坝传统人工监测的弊端进行分析研究,本文以GNSS技术为基础,构建了时效性较强、数据精度较高的水库大坝全天候自动化变形监测系统,并成功应用到某水库大坝监测项目中。通过对系统总体架构和主要功能模块进行详细阐述,从监测数据的重复精度和绝对精度两个方面验证系统监测成果的准确性,并对系统投入运行至今的健康状况进行分析讨论,验证了本文设计开发的GNSS自动化变形监测系统在水库大坝监测中具有较高的适用性,能够在一定程度上替代传统人工监测,在暴雨、台风等恶劣天气条件下仍旧能够输出准确可靠的监测数据,为水库大坝及周边居民的安全提供可靠保障。

变形Rossler混沌系统及其在微弱信号检测中的应用研究

在Rossler系统加入周期策动力信号形成变形Rossler系统,利用Poincare截面,Lyapunov指数、分形性,证明了变形Rossler系统具有混沌系统的特性;采用Wolf方法计算最大Lyapunov指数,用于定量地判定Rossler混沌系统检测状态;通过SIMULINK仿真检测微弱信号的幅值,检测最低信噪比为-57dB,并且对一定功率高斯白噪声具有免疫性;变形Rossler混沌系统比Rossler和Duffing系统在检测门限更低,检测精度更高。

铜锣径水库主坝GNSS表面变形监测系统设计与应用

土石坝的填筑材料具有离散性、非刚性等特点,使得坝体变形有非一致性。库水位的频繁波动使得掌握水库大坝变形性态更加重要。建立使用GNSS表面监测系统进行坝体表面变形监测能够弥补依赖全站仪、水准仪等传统监测手段效率低、恶劣天气无监测数据的缺点。介绍了铜锣径水库GNSS表面变形监测系统设计方案,验证了GNSS监测系统的精度,表明GNSS监测系统精度能够满足规范要求,可以实现抽蓄电站大坝全天时、全天候、高精度监测要求,对于实现水库大坝安全监测信息化具有重要意义。

基于移动式三维激光扫描系统在隧道变形监测中的应用

针对传统监测方法无法满足运营地铁隧道结构快速全面安全监测作业要求,采用移动式三维激光扫描系统,快速获取隧道结构高精度、高密度三维点云数据,通过控制标靶拟合、点云滤波等,剔除点云噪声影响;以隧道结构点云数据为基础,拟合不同里程隧道结构横断面,与初期隧道断面点云叠加,实现运营地铁隧道结构变形监测可视化成果的快速准确获取;采用全站仪精密导线测量方法对控制标靶三维坐标进行复核,与扫描测量成果进行对比分析。结果表明:控制点点位中误差为±0.0023 m,全站仪隧道结构断面水平直径测量与扫描点云拟合数据最大较差为3 mm,精度较高,进一步验证了移动式三维激光扫描系统在隧道结构变形监测中的可靠性,为运营地铁隧道结构的全方位高效变形监测提供了新的解决方案。

浇注系统对铸件变形的影响

高端装备铸件要求内应力要尽量小以防止铸件变形和裂纹。本文论述了浇注系统对铸件内应力和变形的影响,列举了实际生产中可防止铸件变形的浇注系统形式,包括直浇道、横浇道和内浇口的形式和位置设计。通过设计合适的浇注系统,降低了铸件的内应力,避免了铸件的变形和尺寸超差缺陷。

静力水准系统测量建筑物沉降变形的应用分析

文章通过分析静力水准系统测量沉降变形的原理,剖析静力水准系统的测量精度的影响因素。通过静力水准系统在实际工程应用中的统计和对比验证,明确提出了相应的误差控制措施。结果表明,通过采取优化静力水准系统在建筑物上的安装方式,采用合适的连通介质,对系统采取保温隔热措施物理控制手段以及在沉降变形计算中筛选有效的监测数据进行分析等方式能有效减小系统的监测误差,提高监测结果的精度和准确性。

北斗卫星系统在渡槽变形监测中的应用

与传统的变形监测方法相比较,北斗卫星系统变形监测具有高精度、实时、动态、连续监测等传统监测方法所不具备的优势,这也为其在长距离工程建筑物的变形特征提供了得天独厚的条件。采用北斗卫星系统对东雷抽黄二期总干渠洛河渡槽进行了变形监测,数据处理结果为最弱点点位中误差为±1.8 mm,最弱边相对中误差为1/337 000。同时应用GPS卫星测量数据进行了网平差,平差结果为最弱点点位中误差为±2.0 mm,最弱边相对中误差为1/235 000,两种卫星系统网平差后坐标成果最大差值为1.9 mm,表明,北斗卫星系统在该项目中精度较好,优于GPS卫星观测数据。

基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测与预警系统研究

隧道施工期的变形监测与预警对于确保隧道施工的安全与顺利进行具有重要意义。本文以拱北隧道为例,探讨了基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测与预警系统的设计与研究。首先对隧道施工期变形监测技术进行了综述,其次介绍了拱北隧道工程的概况并对施工期变形情况进行分析,阐述了监测需求,最后设计了基于人工与自动化监测技术融合的隧道施工期变形监测系统。

基于变形分数阶Lorenz混沌系统的图像加密算法

提出一种基于变形分数阶Lorenz混沌系统并且结合频域Arnold置乱的图像加密算法,使用离散小波变换对图像进行多次滤波,置乱选取有参数的Arnold映射克服了周期性影响,采用非等长Arnold置乱解决了对明文图像尺寸的限制问题。密钥生成使用安全哈希算法SHA-256,分别产生置乱阶段和扩散阶段的密钥,增强了系统的抗差分攻击能力。性能仿真结果表明,提出的加密算法密钥空间大、密钥敏感性高、密文统计直方图分布均匀、相邻像素相关性低、信息熵接近于理想值、抗差分攻击能力强,具有较高的安全性。

滚珠丝杠支承系统滚珠丝杠-轴承综合轴向变形分析计算

对两种常用滚珠丝杠支承系统的滚珠丝杠-轴承进行分析,采用三折线逼近法推导出滚珠丝杠支承系统滚珠丝杠-轴承综合轴向变形量随位置和负载变化的双变量函数关系式,综合轴向变形量随位置的变化形态近似呈开口向下的非对称弧线形,推导出最大综合轴向变形量及其位置坐标的计算式。分析和试验结果表明,随着滚珠丝杠、轴承两者最大变形量之比逐渐减小,滚珠丝杠-轴承综合轴向变形量变化形态趋于平缓,出现最大变形量的位置坐标逐渐沿负载方向离开两支承跨距的中心。

基于系统辨识的自适应变形机翼控制系统设计

针对固定翼飞行器无法在复杂多变飞行环境中始终处于最优气动构型的缺陷,提出能够根据飞行环境参数自适应变形的机翼设计理念。设计了一款通过刚性翼盒偏转实现变形功能的机翼,通过面元法耦合XFOIL黏性修正器进行气动模型仿真计算,对该机翼的气动特性进行分析;并在此基础上设计变形机翼舵机风洞试验平台,搭建测试采集系统,对航模舵机驱动变形的气动伺服系统进行低速风洞试验,通过子空间辨识法获得了气动伺服系统的数学模型,并通过比例积分微分(PID)控制结合Smith预估控制算法的方式进行舵机补偿控制。最后根据得到的变形机翼气动数据和舵机频响特性,以优化气动性能为目标设计了一款基于舵机补偿的自适应变形机翼反馈控制系统,可以实现在复杂环境中的舵机补偿和自适应变形,对后续变形机翼的设计提供了参考。