基于后向差分Delta算子的卡尔曼滤波算法及其仿真

在高速采样时,Delta算子离散化模型的参数趋于原来的连续时间模型,且Delta算子实现时系统具有较好的数字特性,使其能够改善基于传统移位算子的离散卡尔曼滤波中存在的滤波发散问题。该文采用正交投影法,推导了基于Delta算子的随机线性离散系统的卡尔曼滤波方程,最终给出了基于后向差分Delta算子的卡尔曼滤波递推算法,并进行了仿真研究。实验结果和性能分析表明,在高频采样情形下基于后向差分Delta算子的递推卡尔曼滤波的收敛性能优于常规卡尔曼滤波。

X波段双偏振气象雷达差分相位质量控制

气象雷达差分相位的质量控制是通信和遥感遇到的一个基本问题。前向散射引起的差分相位估计的准确性对于测量降水量,反射率的衰减订正具有重要意义,尤其对于X波段的双偏振雷达。而后向差分相位的值则包含了非瑞利散射和降水微物理等有价值的信息,因此需要准确地分离出前向散射引起的差分相位和后向差分相位。但在雷达射线传播路径中可能会存在其他非气象目标的干扰或受到周围某单频点电磁波的干扰,导致接收到的电磁波存在噪声因素,从而使测量得到的总差分相位值不准确,因此还需要考虑对接收得到的差分相位先进行质量控制。本文基于X波段双线偏振多普勒天气雷达,提出了对测量得到的差分相位进行质量控制的方法,有效地减少噪声的影响,再利用处理得到的总差分相位分离前向散射引起的差分相位和后向差分相位。结果表明,该方法可以有效地对非降水回波干扰引起数据的大振幅进行平滑,分离得到的前向散射相位满足理论规律。

固体介质瞬态传热问题的等几何分析

为拓展等几何分析法在瞬态或者动力学问题领域的应用,以固体介质的瞬态热传导为例,将等几何分析方法扩展到瞬态问题,并提出了先对问题的空间域进行等几何方式离散,再对时间域进行有限差分离散的"半离散化"方法,得到了问题的后向差分格式。给出了一种鲁棒的边界约束处理方法,解决了非均匀有理B样条基函数缺乏插值性所造成的Dirichlet边界处理误差。实验结果表明,等几何分析的收敛速度优于传统有限元方法。

利用高频天波返回散射反演台风中心和风速

通过分析高频天波返回散射地(海)杂波频谱分布特性,构建三谱滤波器模型,实现多类型频谱中一阶海杂波峰值比的提取,结果与实测数据吻合较好.基于台风中心与区域一阶海杂波峰值比相关性分析,结合后向差分法,有效确定了台风中心,结果与气象部门发布数据趋势上基本一致,平均绝对误差约38km.使用修正经验模型法初步开展了台风中心最大风速和台风中心附近的风速反演,结果与气象部门发布数据分布基本一致.研究结果表明高频天波返回散射探测对大范围、远距离海态监测具有重要意义.

一种尾流消散动态预测的改进算法

尾流间隔是增大跑道容量的主要限制因素之一,为了在保持安全水平的前提下有效地增大跑道容量,可以对尾流消散进行动态预测,并据此缩减尾流间隔。研究了一种尾涡消散动态预测算法,该算法考虑了真实大气的大气分层、湍流、侧风、迎面风、风切变以及地效影响,并用一阶后向差分对该算法进行了离散化改进;在改进算法的基础上,对进近阶段尾流的消散在Matlab中进行了仿真计算;计算结果复现了尾涡的下沉现象和侧风对尾涡传输的线性累积效应。

基于LMS形态滤波和Hilbert变换的电能质量扰动定位

针对电能质量中常见的几种暂态扰动,为了实现对其正确地检测和定位,提出了一种最小均方(LMS)自适应形态滤波和Hilbert变换相结合的方法。首先,扰动信号中往往夹杂中各种噪声,采用基于LMS算法的广义形态学滤波器对扰动信号进行降噪处理。然后,对降噪后的信号进行Hilbert变换,提取扰动信号的幅值包络,可以实现对扰动的初步定位。最后,对提取的幅值包络进行后向差分处理,形成定位脉冲,实现对暂态扰动起止时刻和持续时间的精确定位。通过在不同条件下的仿真对比实验,证明了该方法的有效性。

数字PI控制器的原理仿真与数字实现

数字控制技术在控制领域的应用日益广泛。自模拟比例积分PI控制器发展而来的数字PI控制器也形成了一种经典的数字控制结构,其数学模型可以从模拟PI控制器导出。从模拟PI控制器出发,推导了数字PI控制器的模型、传函及后向差分方程,给出了实现数字PI的流程图。以某逆变器为例,给出了数字PI 的仿真结果。

钒自给能探测器延迟信号数字处理算法与实验研究

钒自给能探测器(VSPND)输出电流信号的慢响应特性严重影响反应堆内中子通量的实时测量,不利于反应堆的控制和安全管理。采用反函数计算或各种补偿方法改进其响应特性,有利于VSPND的使用。本文研究了前向差分变换法、后向差分变换法、阶跃响应不变法及双线性变换法等4种数字处理算法,提出了两次处理的方法,有效缩短了VSPND输出信号的响应时间,时间常数由325.47s减少到7s以内,其中阶跃响应不变法算法的时间常数最小为5.2s。设计了数字实验系统,验证了算法的正确性,为该探测器用于反应堆内中子通量测量的快速响应提供了可行性。

基于TSFA和ANN的指数走势时空概率拟合研究

指数分析常需处理海量数据,所以,有同行用人工神经网络来拟合和预测证券指数,并取得一定成果。然而,短期指数动向,本质上是随机过程,直接拟合指数的效用值得怀疑。有鉴于此,文章先用时间平滑滤波算法(TSFA)处理证券指数,再构建时空统计参数--时空积,并用一阶后向差分来合适地划分时空积区间,从而得到指数走势时空概率。最后,用人工神经网络(ANN)拟合该概率,从而为公司投资决策提供一个基于数据统计面的量化参考值。

面向时间序列事件的动态矩阵聚类方法

时间序列事件聚类是研究事件分类及挖掘分析的基础。现有聚类方法多直接针对具有时间属性且结构复杂的持续事件聚类,未考虑聚类对象的转化,聚类准确性低且效率差。针对这些问题,提出一种面向时间序列事件的动态矩阵聚类方法RDMC。首先,构建事件近邻评价体系,根据评价值优劣衡量事件的代表性,通过近邻评分的后向差分计算策略构建RDS候选集;其次,提出基于组合优化的RDS选取方法,从候选集上快速得到RDS最优解;最后,动态构建RDS与数据集的距离矩阵,提出基于K-means的矩阵聚类方法,实现时间序列事件所属类别的有效划分。实验表明,相比现有方法,所提方法在聚类准确率、聚类可靠性、聚类效率等方面具有明显优势。

压缩机工作过程模拟中数值振荡问题的成因分析及改善方法

为解决数值模拟压缩机工作过程中存在的数值振荡和发散问题,采用四阶后向差分(BDF-4)算法和经典四阶龙格库塔(RK-4)算法分析压缩机基元容积控制方程的稳定性,并对2种算法的计算结果进行对比。结果表明:在吸排气过程中,压力计算的微小偏差会导致质量流量产生较大的误差,从而使基元容积控制方程产生较大的数值刚性,限制了RK-4算法的最大稳定步长;在稳定性上,BDF-4算法的绝对稳定域包含整个负半x轴,可以避免数值刚性引起的振荡和发散,其计算步长不再受数值刚性的限制;对计算效率而言,每步BDF-4算法所消耗时间为同步长RK-4算法的1.7~1.8倍;计算精度上,BDF-4算法与RK-4算法代数精度相同,实际计算时两者的表现也十分接近。BDF-4算法在保证工程精度的前提下提高了压缩机工作过程模拟的稳定性,解决了数值振荡问题,对容积式压缩机的工作过程模拟、新型泄漏通道的研究等有实际意义。

基于干扰观测器的一类组合航天器高阶全驱抗干扰控制

研究了一类组合航天器的高阶全驱(HOFA)抗干扰控制,其干扰包括具有未知参数的输入端干扰和常值外部干扰。首先,引入一种一般化的离散时间高阶全驱后向差分模型,并对其中的2种干扰分别进行了干扰估计。其次,基于HOFA系统框架,设计了基于干扰观测器的复合控制器,不仅可以有效抑制干扰,而且能够得到一个可任意配置特征结构的闭环系统。然后,利用参数化方法,分别建立了观测器增益矩阵和反馈控制矩阵的完全参数化形式。最后,所提方法被应用于一类实际组合航天器模拟器,仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。

铑自给能探测器延迟信号数字处理算法与实验研究

铑自给能探测器(RSPND)输出电流信号的慢响应特性严重影响反应堆内中子注量率的实时测量,不利于反应堆的控制和安全管理。采用反函数计算或各种补偿方法改进其响应特性,有利于RSPND的使用。本文研究了前向差分变换法、后向差分变换法、阶跃响应不变法及双线性变换法等4种数字处理算法,有效缩短了铑自给能探测器输出信号的响应时间,时间常数缩短到5s以内。通过数字实验系统,验证了算法的正确性,为该探测器用于反应堆内中子注量率测量的快速响应提供了可行性。