加速广义极小残余新算法

研究了Krylov子空间广义极小残余算法(GMRES(m))的基本理论,特别是残余向量与Krylov子空间的关系.根据残余向量所满足的代数方程组,深入探讨算法的收敛性质与所选择的子空间的关系,指出大大量按模很小的特征值对应的特征向量的存在会降低算法的收敛速度,从而提出一种利用按模很小的特征值对应的特征向量扩充Krylov子空间的加速广义极小残余算法(AGMRES(m)).理论分析和数值结果都表明,算法是可靠和有效的.

预条件广义极小残余新算法

研究Krylov子空间广义极小残余算法(GM RES(m))的基本理论,给出GM RES(m)算法迭代求解所满足的代数方程组.深入探讨算法的收敛性与方程组系数矩阵的密切关系,提出一种改进GM RES(m)算法收敛性的新的预条件方法,并作出相关论证.

基于改进广义极值分布的核管道最大腐蚀深度预测

针对核管道腐蚀的环境复杂性和过程随机性问题以及极值分布模型选择不当所引起的拟合误差问题,采用广义极值分布模型预测核管道腐蚀深度的发展规律,并提出基于免疫遗传算法参数优化的核管道最大腐蚀深度预测及评估方法:对核管道取样管段上腐蚀深度进行统计分析,计算相应的累计概率;利用免疫遗传算法优化广义极值分布函数的统计参数,得到核管道最大腐蚀深度的概率分布函数;由小样本腐蚀深度预测整条管道的最大腐蚀深度ydi,并评估超过最大腐蚀深度ydi的概率。利用不同核管道腐蚀深度进行计算机预测仿真。研究结果表明:改进后的广义极值分布模型不会受限于样本极值数据的具体分布,具有较好的通用性,且模型参数寻优过程收敛速度快,拟合效果较理想。

基于二维非结构网格的GMRES隐式算法

将广义极小残差GMRES(Generalized Minimum RESidual)隐式算法应用到二维非结构网格上,并结合LU-SGS(Lower Upper-Symmetric Gauss-Seidel)方法对所求解方程组的残值向量进行预处理,发展了一套高效、可靠的二维Euler方程的求解器。NACA0012翼型和某四段翼型的2个算例,表明该隐式算法的计算效率要比传统的四步Runge-Kutta显式算法高出几十倍,与LU-SGS隐式算法的效率相比,该算法的效率高出近1个量级。应用了重启型的GMRES算法,并对2种构造系数Jacobian矩阵的方法进行了比较。

基于改进GMRES算法的水冷壁运动机器人路径跟踪模型预测控制

针对水冷壁爬壁机器人(WWCB)路径跟踪问题,提出一种快速非线性模型预测控制(NMPC)算法。定义WWCB与虚拟目标的跟踪误差,将跟踪问题转化为Bolza形式的NMPC最优控制问题。通过引入半平滑函数,对不等式进行优化处理,构建最优化必要条件。基于庞特里亚金极小值原理建立广义哈密顿函数,采用连续/广义极小残量算法(C/GMRES)计算求解,并引入多重打靶法提高运算精度。同时对GMRES算法残量求取方式进行了优化以提高运行效率。对伯努利双纽线和圆形路径进行了跟踪仿真,验证了本文的跟踪控制快速算法的有效性。

广义极值回归模型下现状数据的贝叶斯估计

广义极值分布自提出以来就受到众多学者关注,它可以用于拟合某些寿命数据,在医学、工程和气象等领域应用很广泛。本文主要在区间删失I型数据,即现状数据下研究三参数广义极值模型的贝叶斯回归分析。基于广义极值分布的位置参数引入协变量,建立位置参数与生存时间的贝叶斯回归模型,并采用Gibbs抽样和MH算法相结合的MCMC方法,从各个参数的后验分布中进行抽样,得到参数的估计值。利用R软件进行数值模拟,比较极大似然估计和贝叶斯估计在有限样本下的效果,结果表明参数生存回归模型拟合效果好,模拟结果显示贝叶斯估计优于极大似然估计。将该方法用于144只雄性RFM小鼠的肺肿瘤数据分析,得到一些分析结果。

变电站关键设备工频电场计算的预条件处理GMRES(m)边界元法

在计算大尺度变电站关键设备工频电场时,传统方法效率低、性能差,计算困难。针对常规方法在大尺度工频电场计算中的瓶颈问题,提出了一种提高变电站关键设备三维电场分布计算效率的预条件GMRES(m)边界元法。阐述了预条件GMRES(m)迭代边界元法的基本原理及实现方法,并针对500kV变电站中部分关键设备周围电场分布进行了计算与比较分析。结果表明,预条件GMRES(m)边界元法经过预条件处理电位系数矩阵后,收敛速度快、残值收敛速度快、迭代次数少;在不降低计算精度的前提下,计算时间明显优越于直接迭代法;在满足工程误差和提高计算效率的同时,预条件GMRES(m)边界元法更适合于计算大尺度变电站关键设备的工频电场。

预条件GMRES(m)法迭代求解大规模边界元弹性问题

提出了一种基于单元节点的块雅可比预条件方法,扩大了边界元法的计算规模,使之可用于大规模工程问题的求解.数值实验说明了这种预条件技术的有效性,表明预条件GMRES(m)算法具有较好的收敛特性,适合于求解大规模问题边界元弹性问题所形成的稠密非对称线性方程组.

在役桥梁动应变长期监测数据的极值估计

车辆荷载效应是桥梁安全评估及可靠性研究的关键因素,基于长期应变监测数据的应变极值估计很有意义。以往估计车辆荷载效应模型的观测样本相对较少,常用的统计模型对于样本高分位点的估计也不够准确。采用太平湖大桥120d的动应变监测数据,选取车辆荷载作用下应变峰值为研究样本,确定所需最小采样时长。采用广义的Pareto分布作为样本超阈值概率模型,滤过的泊松过程作为样本超阈值随机过程的概率模型,结合极值统计理论,估计桥梁剩余服役期内车辆荷载引起的应变极值,给出桥梁不同承载能力情况下主梁的可靠指标及失效概率。结果表明:广义的Pareto分布模型可较好地拟合出桥梁动应变的右尾分布,能够比较准确地得出车辆荷载作用下应变极值的概率分布。

无人机全电式自主刹车系统滑模极值搜索控制

常规主动刹车系统采用在线辨识跑道特征的算法,但仍需依赖摩擦模型先验知识,难以应对复杂跑道工况.为克服上述问题,提出一种滑模极值搜索控制策略并应用于无人机全电式自主刹车系统.考虑电动作动机构非线性特性,建立系统的状态空间模型并合理简化为严格反馈形式,采用超扭曲算法估计结合系数的梯度,结合反馈线性化控制律得到刹车压力参考值,证明此控制作用下可实现对未知最优滑移率的渐近跟踪.采用反演控制的思想设计无抖振滑模控制器实现对参考刹车压力的跟踪.利用Lyapunov方法获得系统的渐近稳定性条件并分析控制参数对系统的影响.半实物仿真试验结果表明控制策略的有效性.

粒子群优化在极值分布模型研究中的应用

由于灾难等极端事故发生的随机性以及数据之间的差异性,在运用极值理论计算风险时,必然面临模型的不确定性。为避免极值分布模型选择不当所引起的拟合误差,在介绍了极值理论相关概念的基础上,采用通用的广义极值分布模型,通过粒子群算法对复杂模型参数进行优化。以飞行安全为例进行仿真,实现了不同分布类型的统一优化处理,算法寻优速度较快、拟合效果理想,为准确选择极值分布模型提供了一条有效的途径。

基于多维极值参数的飞行风险量化评估方法

结合极值理论与多因素耦合系统建模仿真思路,提出了一种基于Copula的多维极值风险评估方法。针对飞行过程中的复杂随机性,基于蒙特卡罗法提取所需要的三维极值参数,验证了所提取极值参数具有和试验数据相同的分布形式,并构建了飞行风险发生的判定条件。在对一维极值参数符合广义极值分布的假设进行证明的基础上,提出了三维极值参数的四参数变权重(four adaptive weight parameters,FAWP),Copula模型利用自适应粒子群算法对一维和三维目标函数中的未知参数进行了辨识,对多种Copula辨识出的三维极值分布进行了拟合优度检验,结果表明FAWP Copula对三维极值参数分布形式的描述最为精确。利用FAWP Copula模型对尾流遭遇情形下的飞行风险概率进行了量化计算,所得指标可用来研究尾流场内的风险规避策略及算法。

非可微极小化问题的一个新算法(英文)

本文提出次导数概念,次导数具有区间的性质并且对计算是十分方便的。同时它有问样的作用对于极小化同题,广义导数和次导数关系被讨论,给出一个求解不可微极值问题的新方法,证明了方法的收敛性。

二维问题快速多极虚边界元法

将快速多极展开算法和广义极小残值法应用于虚边界元法的方程求解中.以二维弹性力学问题为研究背景,提出了二维问题快速多极虚边界元法的思想.该方法利用二维复平面上的基本解,并将其展开为适合于快速多极算法的格式,即变革计算结构(或模式),使解方程的计算量和储存量与所求问题的自由度数成线性比例.此点充分体现出该方法数值模拟大规模自由度问题的能力.数值算例说明了该方法的可行性,计算效率和计算精度,同时,该方法的思想具有一般性,应用上具有扩展性.

三维弹性快速多极边界元法

将静电场多极展开法和广义极小残值法结合于三维弹性问题的边界元法,使其求解的计算量及所需内存量同节点的自由度总数成正比,变革计算结构,加快求解速度以适应大规模数值计算。两者结合的关键点在于边界元法基本解的合理分解,并用广义极小残值法(GMRES)求解方程。轧机支承辊变形场大规模数值算例的总自由度数首次达N=34008并获得成功。清晰地描述了支承辊和工作辊接触区的辊型。

随机分布圆孔板有效弹性模量快速多极虚边界元法模拟

将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)结合于虚边界元法的方程求解,形成了快速多极虚边界元法的求解思想.本方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.文中分析了含随机分布多圆孔板的有效弹性模量,并与其它数值方法的结果进行了比较,同时数值验证了本方法的可行性、计算精度及计算效率.

快速多极虚边界元法对含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析

针对虚边界元法,引入快速多极展开和广义极小残值法(GMRES)的思想,以形成快速多极虚边界元法的求解思想,并将此方法用于含圆孔薄板有效弹性模量的模拟分析。由于本文方法采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,从而使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量降至与所求问题的计算自由度数成线性比例。本文工作的研究目的在于:提高虚边界元法在普通台式机上的运算能力和拓宽虚边界元法对大规模复杂问题的求解(或数值模拟)。文中给出了均布圆孔的正方形薄板和之字形分布圆孔薄板二个算例,以验证该方法的可行性,计算精度和计算效率。

高层剪力墙结构分析的快速多极虚边界元法

针对快速多极虚边界元法是将快速多极展开算法和广义极小残值法(GMRES)引入虚边界元法中的形成特点,采用了"源点"多极展开和"场点"局部展开的组合处理方案,形成快速多极虚边界方法,从而使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量均降至与所求问题的计算自由度数成线性比例。文中提供的高层剪力墙结构,应用快速多极虚边界元法对其进行了数值分析实例,目的是验证所提方法在普通个人微机上可计算百万以上计算自由度和对复杂剪力墙结构的分析能力。结果表明,快速多极虚边界元法能够在现有个人微机硬件条件下模拟大规模复杂问题,易于在工程实际中推广应用。数值算例验证了本方法的可行性、计算精度和计算效率。

快速多极多域虚边界元法解不同材料组合结构

将快速多极算法和广义极小残值法(GMRES)的基本思想运用于虚边界元法的方程求解中,并构造了多域组合问题虚边界元法的快速多极展开的实施思路,且将此方法用于不同材料组合结构问题的求解.采用此方法能够使得原问题方程组求解的计算耗时量和储存量降至与所求问题的计算自由度数成线性比例.数值算例验证了方法的可行性、计算精度和计算效率.

三维弹性问题Taylor展开多极边界元法的误差分析

Taylor展开多极边界元法有效的提高了边界元法的求解效率,使之可用于大规模问题的计算。然而,由于计算中对基本解进行了Taylor级数展开,与传统边界元方法相比计算精度有所下降。本文主要针对三维弹性问题Taylor展开多极边界元法的计算精度和误差进行研究。文中对两种方法的计算精度进行了比较;研究了核函数的Taylor展开性质;推导了三维弹性问题基本解的误差估计公式;给出了Taylor展开多极边界元法中远近场的划分原则。通过具体的算例,证明了该方法的正确性和误差估计公式的有效性,说明了影响Taylor展开多极边界元法求解精度的因素。