采用矩阵束方法的复合材料圆管周向导波频散数据获取

基于矩阵束算法,提出了一种从弧形阵列采集数据中获取复合材料圆管多模态周向导波频散数据的方法。首先根据留数定理,给出了频率域导波响应信号的多模态周向导波叠加公式,构建了阵列导波信号的Hankel矩阵;然后通过求解Hankel矩阵的广义特征值获取了导波的频散数据,给出了综合利用正向和反向接收弧形阵列处理结果降低频散数据中噪声的方法;最后,设计了碳纤维复合材料圆管中周向传播导波信号的测量实验,利用矩阵束方法获取了圆管周向导波的频散数据,并与采用半解析有限元方法模拟的理论频散曲线进行了对比分析。理论频散曲线与实验数据吻合良好,表明该方法具有很强的鲁棒性,即使采用空气耦合换能器作为发射接收阵列,也可以有效地从弧形阵列波形信号中获取周向导波的频散数据。

基于矩阵束方法的传输线系统瞬态响应分析

带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析是电磁兼容领域的一个重要内容,特别是对于频变负载网络较为复杂或内部结构不清晰的情况,其瞬态响应的分析较为困难。本文首先在采样频率点处对频变负载端口导纳进行测量或计算得到相应的采样导纳,并采用有理函数逼近的方式对端口导纳进行等效;之后采用矩阵束(MPM)方法求解出有理逼近函数所需的极点和留数,并将其代入到分段线性递归卷积(PLRC)技术中,实现传输线和频变负载连接点处电压的分段线性递归卷积表达;最后,结合传输线方程实现带有频变负载的传输线系统的瞬态响应分析,并通过2个算例对所提方法的性能进行验证。结果表明,所提方法在计算精确度上具有明显的优势。

运用矩阵束方法稀布优化可分离分布的平面阵

针对可分离分布平面阵列的稀布优化问题,提出了一种基于矩阵束方法的减少阵元数目、求解阵元位置和设计激励幅度的优化方法。可分离分布平面阵的方向图等于两个正交线阵方向图的乘积。对形成期望方向图的两正交线阵的方向图进行采样得到离散的数据集,再构造Hankel矩阵;然后对此Hankel矩阵进行奇异值(SVD)分解,舍弃一部分不重要的奇异值,得到近似Hankel矩阵的最优的低秩逼近矩阵,它和稀布线阵的方向图相一致;基于广义特征值分解的最小二乘准则来计算两稀布线阵的阵元位置和激励,从而得到稀布面阵的位置和激励。仿真结果证实了该算法的有效性。

基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的电网低频振荡仿真分析

分析了用传统的小干扰稳定分析方法研究互联大电网运行特性时存在的不足,提出了基于广域测量系统(WAMS)和奇异熵矩阵束方法的综合分析法。该方法将奇异熵用于模态阶数的提取,既能在有无噪声的情况下都准确确定模态阶数,又能减少计算复杂度。以华中电网2009年6月17日发生的由金竹山B厂开关爆炸导致的电网功率波动事件为例,对比了小干扰稳定分析方法和所提出的综合分析法的仿真分析结果。结果表明,基于WAMS和奇异熵矩阵束方法的综合分析法是以特征值分析法为代表的传统低频振荡分析方法的有效补充,能够较为准确、及时、全面地反映电网的振荡特性,为分析由多重扰动引起的或特殊运行方式下的低频振荡现象提供了有效手段。

运用增广矩阵束方法稀布优化平面阵

基于增广矩阵束方法(Matrix Enhancement and Matrix Pencil,MEMP),以使用尽可能少的阵元逼近期望的方向图为目标,提出了一种求解阵元位置和设计激励幅度的新方法.首先对期望平面阵的方向图进行采样得到离散的数据集,再构造增广矩阵,对此增广矩阵进行奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD),确定逼近期望方向图所需的最小阵元数目;基于广义特征值分解求解两组特征值,并根据类基于旋转不变技术的信号参数估计(Estimating Signal Parameters Via RotationalInvariance Techniques,ESPRIT)对这两组特值配对;在最小二乘准则下求解稀布面阵的阵元位置和激励.仿真试验验证了该方法在稀布平面阵优化问题中的高效性和数值精度.

基于前后向矩阵束方法的赋形波束方向图综合

针对阵列天线的方向图赋形问题,研究了一种基于前后向矩阵束方法(FBMPM)。先确定适当的阵元数目,再优化设计激励幅度和阵元位置,最终设计出需要的赋形方向图。由期望方向图的均匀采样数据构造Hankel-Toeplitz矩阵;然后对它进行奇异值分解,舍弃不重要的奇异值,得到此矩阵的低秩逼近矩阵;最后基于广义特征值分解求得重构阵列的阵元位置和激励。FBMPM采用特殊的前后向矩阵来约束极点分布,保证了重构赋形波束方向图的精度可控。仿真实例证明了方法的快速性和有效性。

基于颤振试验数据分析的矩阵束方法性能研究

为将矩阵束引入颤振试验数据处理的工程应用领域,基于随机信号仿真,采用蒙特卡罗方法分析了该方法的数值性能,研究了样本长度、信噪比及计算参数对计算性能的影响,并在飞机机翼气弹模型的风洞颤振试验中进行了验证。与传统频域方法的比较分析表明,矩阵束方法性能良好,是一种可靠的模态参数估计方法。

酉矩阵束方法在波达方向估计中的应用

空间目标方位估计技术广泛应用于众多军事及国民经济领域,其中矩阵束方法(Matrix Pencil,MP)是广大学者研究的热点技术之一。首先对传统矩阵束方法的基本原理进行介绍,并针对传统方法在低信噪比条件下的方位估计精度明显下降问题,结合酉变换技术,对传统方法进行改进。理论分析及计算机仿真研究表明:基于酉变换的矩阵束方位估计方法在低信噪比条件下具有更高的估计精度及空间目标分辨能力,同时也表明该方法具有更优的有效性和正确性。

应用改进的矩阵束方法加速混响室时域仿真

为了减少混响室时域全波仿真的计算量,首次对混响室时域响应的预测做出探索研究。以改良矩阵束方法为基础,提出一种计算效率更高的矩阵束方法,并验证了该方法的正确性与稳定性。用复指数幂求和式对混响室的时域波形进行拟合,利用该方法能够高效求解出拟合式中的各极点,实现了对混响室时域响应的近似外推。由电场强度的前20 000步计算结果,可快速预测得到后20 000步响应,发现束参数比例取0.62左右时,对多个采样点的电场均可得到良好的预测效果,可保证仿真与预测相结合得到的结果与真实结果的频域相对误差小于15%。这种结合预测的仿真算法可节省计算量约50%。

基于矩阵束方法的星载MEB SAR俯仰向DBF处理方法

俯仰向数字波束形成(DBF)处理是距离向多波束体制(MEB)星载合成孔径雷达(SAR)系统实现较高分辨率、超宽幅成像的关键。但是,由于存在卫星姿态误差等因素的影响,星载MEB SAR系统的DBF接收波束指向会出现偏差,这将导致在对具有强散射体的区域(如存在船舶的海面、港口等区域)进行成像时会出现鬼影目标。针对这一问题,该文提出一种基于矩阵束方法的俯仰向DBF处理方法。首先对俯仰向通道回波数据进行匹配滤波处理,并根据预设阈值寻找强散射体的峰值位置;然后利用矩阵束方法准确估计强散射体的波达角;最后利用这些信息调整俯仰向DBF加权矢量,确保DBF接收波束指向正确,从而消除鬼影目标的干扰。仿真实验验证了该方法的有效性。

基于增广矩阵束方法的平面天线阵列综合

针对平面阵列的稀布优化问题,提出了一种基于增广矩阵束方法的减少阵元数目、求解阵元位置和设计幅度激励的优化方法。首先对期望平面阵的方向图进行采样并由采样点数据构造增广矩阵,对此矩阵进行奇异值(SVD)分解,确定在误差允许范围内所需的最小阵元数目;然后基于广义特征值分解分别计算两组特征值,并根据类ESPRIT算法对特征值进行配对;最后在最小二乘准则条件下根据正确的特征值对求解平面阵列的阵元位置和激励。仿真结果表明该算法具有较高的计算效率和数值精度。

矩阵束方法在可控震源振动平板模态分析中的应用

本文简要地介绍了矩阵束方法的基本原理,并通过LabView编程语言,开发出了基于这一方法的模态分析程序。利用这一分析程序,对可控震源振动平板进行模态分析,获得了振动平板在不同的模态频率下的模态特性,为可控震源振动平板结构的优化设计提供了指导和帮助。

应用矩阵束算法对电机转子断条故障的检测

转子断条故障在异步电机故障中是最为常见的故障之一,针对电动机转子断条和偏心故障诊断的问题,提出了一种应用矩阵束算法对电机转子故障进行诊断检测,同时建立了异步电动机空间矢量表达式及模型。矩阵束算法(Matrix Pencil算法,简称M-P算法)是将采集到的电流信号重构成为Hankel矩阵,对信号和噪声进行奇异值分解,对奇异值进行降序排列,并且部分置零处理,确定阶数并消除信号噪声。通过对理想信号和仿真系统进行分析,结果表明M-P算法不仅可以有效地剔除基频成分和对噪声干扰的抑制作用,能够准确地诊断电动机转子断条和偏心故障的故障程度。

带光阑球面激光腔高斯模式的矩阵方法分析

应用矩阵方法分析带光阑球面谐振腔的光束参数 ,得到了束腰和两镜上的高斯模 ,并由此对带光阑球面腔进行了讨论 。

基于空间矩阵束的超声彩色血流成像算法分析

利用广义特征值和矩阵降秩原理的矩阵束算法近来被用于超声彩色血流成像。基于自适应秩选择方法,该算法能够直接估算血流速度,而不需要壁滤波处理,从而比传统自相关算法更精确。本文利用空间信号进行平均,用以消除由噪声引入的混叠现象,并且在低信噪比的环境下提供更精确的估算。基于合成信号的实验表明,该方法能够有效地抑制噪声,并且消除混叠效应。

一种多通道声波测井信号频散分析方法

声波测井中沿着井轴方向传播的模式波,包括斯通利波、伪瑞利波、弯曲波和螺旋波均为频散波。模式波的频散特征中包含大量与地层性质相关信息。通过对声波测井信号频散特征的分析,提出一种新的多通道声波信号频散分析方案。该方案首先通过修改的矩阵束方法获取模式波的速度及衰减信息,采用自适应的模式波标定方法和参考速度范围计算出慢度频率相关图,通过对慢度频率相关图的加权处理和对极值的标定,得到优化的频散曲线。与现有方法相比,该方案计算的慢度频率相关图不存在伪解,获取的频散曲线也更为稳定和可靠。理论合成的多极子声波测井波形及现场测量数据的处理结果均验证了该方法的可靠性。

非均匀阵列赋形功率方向图综合方法研究

本文介绍了一种赋形功率方向图的非均匀(包括阵元间隔)线阵综合方法.该方法首先通过求解一个线性不等式约束下的最小均方误差优化问题,得到满足要求的功率方向图.然后使用求根方法对功率方向图对应的多项式进行分解,得到场方向图.最后使用前向后向矩阵束方法给出优化的激励幅度、相位和位置估计.文中对比了激励向量采用加权和不加权的最小均方解的性能,并讨论了阵列互耦对方向图综合性能的影响.阵列综合实验证明了给出方法的有效性和稳健性.

超声导波模态识别方法比较

模态转化是超声导波缺陷检测的重要表征之一,因而确定超声导波的模态在超声导波检测中有重要意义。采用数值模拟方法,得到利用窄带信号激励梳状换能器,在铝管中产生轴对称纵向导波时,铝管表面的面内位移和离面位移值。对采集到的位移信号分别使用时域法、二维傅里叶变换法以及矩阵束方法进行处理,从中提取存在的导波模态。由处理结果可知,三种方法均能判断导波模态,但其又具有各自的特点和局限性。

高斯光束经多组元变焦扩束系统变换

应用矩阵光学方法,研究了高斯光束经过一般的多组元变焦扩束系统的变换规律,在重焦与离焦的情况下导出了以光线矩阵元表示的经过扩束系统后的束腰宽度、出射光腰位置等计算公式.作为应用例,详细分析了一个三组元变焦扩束系统.

基于矢量矩阵束方法的大型接地网暂态分析

为快速准确地计算接地网的暂态响应,提出了一种基于场路耦合的接地网暂态计算模型。该模型将接地网划分成若干导体段,对导体段采用自感和互感参数以模拟接地网导体的感性耦合,导体段间的阻性耦合和容性耦合则采用电磁场理论中似稳电流场的方法予以分析。基于上述模型,利用电磁暂态计算程序(EMTP)可得到任意电流波形激励情况下接地网暂态响应的时域波形。为进一步提高暂态接地网的分析效率,采用矢量矩阵束方法外推接地网暂态时域响应,借助矩阵束方法,将接地网暂态响应表示成一系列复指数项的叠加,提高计算效率、抑止单纯时域方法导致的接地网晚时响应的数值振荡。通过与CurrentDistributionElec-tromagneticInterferenceGroundingandSoilStructureAnalysis(CDEGS)软件计算结果的比较,验证了该文方法的正确性和有效性。该文模型提供接地网与EMTP软件的接口,可显著提高变电站电磁兼容问题的分析效率。