This paper provides a study on the stability and time-step constraints of solving the linearized Korteweg-de Vries(KdV)equation,using implicit-explicit(IMEX)Runge-Kutta(RK)time integration methods combined with either...This paper provides a study on the stability and time-step constraints of solving the linearized Korteweg-de Vries(KdV)equation,using implicit-explicit(IMEX)Runge-Kutta(RK)time integration methods combined with either finite difference(FD)or local discontinuous Galerkin(DG)spatial discretization.We analyze the stability of the fully discrete scheme,on a uniform mesh with periodic boundary conditions,using the Fourier method.For the linearized KdV equation,the IMEX schemes are stable under the standard Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)conditionτ≤λh.Here,λis the CFL number,τis the time-step size,and h is the spatial mesh size.We study several IMEX schemes and characterize their CFL number as a function ofθ=d/h^(2)with d being the dispersion coefficient,which leads to several interesting observations.We also investigate the asymptotic behaviors of the CFL number for sufficiently refined meshes and derive the necessary conditions for the asymptotic stability of the IMEX-RK methods.Some numerical experiments are provided in the paper to illustrate the performance of IMEX methods under different time-step constraints.展开更多
为研究高应力围岩扰动破坏机制,开展了不同围压下类岩石试件的三轴常规压缩和三轴循环扰动试验,得到了试件的扰动应力–应变规律和变形破坏特征,并对试件开展了核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)成像试验,从微观角度进一步阐明了试...为研究高应力围岩扰动破坏机制,开展了不同围压下类岩石试件的三轴常规压缩和三轴循环扰动试验,得到了试件的扰动应力–应变规律和变形破坏特征,并对试件开展了核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)成像试验,从微观角度进一步阐明了试件扰动破坏机理。研究结果表明:(1)试件在不同围压下均存在一个阈值强度,轴向荷载超过阈值强度后,轴向变形对扰动变得敏感,再次施加扰动会引起试件显著变形,当轴向荷载低于阈值强度时,变形对扰动不敏感。阈值强度与极限强度的比值可以反映试件的抗扰动能力,随着围压增大,该比值呈现逐步递减的规律,说明高围压下试件抗扰动能力下降,对扰动作用更敏感。(2)扰动作用下类岩石试件存在弱化效应,如常规三轴10MPa围压下试件表现出腰鼓破坏,而受扰动作用后,试件呈现斜切脆性破坏,与常规三轴5MPa围压下破坏形态相近。(3)岩石试件在高应力作用下进入塑性流动状态,内部颗粒重新排列,内部小孔隙与大孔隙的占比减少,而中孔隙的占比显著增多,试件内部孔隙率整体降低。展开更多
针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用...针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。展开更多
深空测控通信通常采用提高载波频率、增大抛物面天线口径等措施来增强设备的跟踪性能,但同时带来了天线的半功率波束宽度变窄、动态特性降低和天线抗阵风扰动能力变弱等问题。大风扰动引起的天线变形和指向偏差会导致深空探测的增益损失...深空测控通信通常采用提高载波频率、增大抛物面天线口径等措施来增强设备的跟踪性能,但同时带来了天线的半功率波束宽度变窄、动态特性降低和天线抗阵风扰动能力变弱等问题。大风扰动引起的天线变形和指向偏差会导致深空探测的增益损失,增益下降会引起测控跟踪不稳定、数据误码率增加、接收机失锁和遥控无法完成等情况,影响测控任务的正常执行。针对大风扰动对我国某深空站转台式35 m A-E座架双反射面天线执行深空探测任务的影响,通过实测数据统计分析了场区全年风速、风向的变化特点,对跟踪弧段内风速与天线指向角度误差数据进行了对比分析,仿真计算了在不同风速、风向情况下天线指向角度误差及对上下行测控链路增益的影响,结合设备现有技术设施,提出了在执行实时任务中的应对策略,降低了大风扰动对测控任务的影响,提高了设备任务执行能力。展开更多
基金supported by the NSF under Grant DMS-2208391sponsored by the NSF under Grant DMS-1753581.
文摘This paper provides a study on the stability and time-step constraints of solving the linearized Korteweg-de Vries(KdV)equation,using implicit-explicit(IMEX)Runge-Kutta(RK)time integration methods combined with either finite difference(FD)or local discontinuous Galerkin(DG)spatial discretization.We analyze the stability of the fully discrete scheme,on a uniform mesh with periodic boundary conditions,using the Fourier method.For the linearized KdV equation,the IMEX schemes are stable under the standard Courant-Friedrichs-Lewy(CFL)conditionτ≤λh.Here,λis the CFL number,τis the time-step size,and h is the spatial mesh size.We study several IMEX schemes and characterize their CFL number as a function ofθ=d/h^(2)with d being the dispersion coefficient,which leads to several interesting observations.We also investigate the asymptotic behaviors of the CFL number for sufficiently refined meshes and derive the necessary conditions for the asymptotic stability of the IMEX-RK methods.Some numerical experiments are provided in the paper to illustrate the performance of IMEX methods under different time-step constraints.
文摘为研究高应力围岩扰动破坏机制,开展了不同围压下类岩石试件的三轴常规压缩和三轴循环扰动试验,得到了试件的扰动应力–应变规律和变形破坏特征,并对试件开展了核磁共振(Nuclear Magnetic Resonance)成像试验,从微观角度进一步阐明了试件扰动破坏机理。研究结果表明:(1)试件在不同围压下均存在一个阈值强度,轴向荷载超过阈值强度后,轴向变形对扰动变得敏感,再次施加扰动会引起试件显著变形,当轴向荷载低于阈值强度时,变形对扰动不敏感。阈值强度与极限强度的比值可以反映试件的抗扰动能力,随着围压增大,该比值呈现逐步递减的规律,说明高围压下试件抗扰动能力下降,对扰动作用更敏感。(2)扰动作用下类岩石试件存在弱化效应,如常规三轴10MPa围压下试件表现出腰鼓破坏,而受扰动作用后,试件呈现斜切脆性破坏,与常规三轴5MPa围压下破坏形态相近。(3)岩石试件在高应力作用下进入塑性流动状态,内部颗粒重新排列,内部小孔隙与大孔隙的占比减少,而中孔隙的占比显著增多,试件内部孔隙率整体降低。
文摘针对传统电压源逆变器无模型预测电流控制(model-free predictive current control,MFPCC)方法存在电流纹波大、电流梯度更新停滞以及预测性能易受采样扰动影响的问题。该文提出一种计及采样扰动的三矢量MFPCC方法。在一个控制周期应用3个基本矢量,并根据价值函数计算矢量作用时间,降低了输出电流纹波;其次,通过建立不同矢量作用下的电流梯度方程组,实现电流梯度数据的实时更新,消除了停滞现象;再次,分析采样扰动对MFPCC的影响,采用扩张状态观测器估计采样扰动以补偿预测电流控制,抑制其对输出电流的影响。最后,通过仿真和实验,对所提方法的有效性进行了验证。
文摘深空测控通信通常采用提高载波频率、增大抛物面天线口径等措施来增强设备的跟踪性能,但同时带来了天线的半功率波束宽度变窄、动态特性降低和天线抗阵风扰动能力变弱等问题。大风扰动引起的天线变形和指向偏差会导致深空探测的增益损失,增益下降会引起测控跟踪不稳定、数据误码率增加、接收机失锁和遥控无法完成等情况,影响测控任务的正常执行。针对大风扰动对我国某深空站转台式35 m A-E座架双反射面天线执行深空探测任务的影响,通过实测数据统计分析了场区全年风速、风向的变化特点,对跟踪弧段内风速与天线指向角度误差数据进行了对比分析,仿真计算了在不同风速、风向情况下天线指向角度误差及对上下行测控链路增益的影响,结合设备现有技术设施,提出了在执行实时任务中的应对策略,降低了大风扰动对测控任务的影响,提高了设备任务执行能力。
