空间结构模型优化的弹性参数FFT-MA随机建模

快速傅里叶变换滑动平均(FFT-MA)法是一种灵活高效的随机建模方法,在地下介质高分辨率建模、复杂介质非平稳建模和不确定性评价等方面具有重要的应用价值。准确构建空间结构模型是利用FFT-MA方法生成合理的随机模型的关键。然而,以往对FFT-MA方法的研究并未提出准确构建空间结构模型的有效方法。为此,文中提出了一种有效的空间结构模型估计方法。该方法基于反演思想,通过最小化随机模型与测井数据和地震数据的空间结构差异,分别估计空间结构模型的纵向自相关长度和横向自相关长度。同时,为了优化空间结构模型的估计效果,在纵向自相关长度的反演过程中引入边界保护正则化,以提高反演的稳定性。此外,将地震约束引入模型优选以提高随机模型的稳定性。实验结果表明:该方法能够稳定估计地下介质的非平稳空间结构模型,从而建立准确描述复杂储层非平稳空间相关特征的高分辨率随机模型。与基于序贯高斯协模拟的随机建模方法相比,使用空间结构模型优化的FFT-MA随机建模方法能够有效刻画多种复杂地质构造从而实现复杂储层建模。

构网型并网逆变器状态空间建模及稳定性分析

随着“双碳”目标的提出与逐步实施,作为新能源发电单元接入电力网络的重要接口元件的并网逆变器稳定性问题凸显。目前,电网大部分采用跟网型并网逆变器,然而弱电网中跟网型并网逆变器与锁相环、电网间存在耦合,严重影响系统稳定性。构网型并网逆变器在弱电网中较跟网型并网逆变器表现出更强的适应性,但现阶段构网型并网逆变器状态空间模型的相关论述较少,基于状态空间模型的构网型并网逆变器稳定性分析也不够深入。针对这一空缺,首先详细呈现构网型并网逆变器状态空间建模的相关细节,包括功率控制环、电压控制环、时滞环节和LCL滤波环节;然后,复现构网型并网逆变器失稳现象,并基于所提模型开展参与因子分析,验证模型有效性;其次,基于模型对构网型并网逆变器主要环节参数变化引起的失稳问题进行分析;最后,在Matlab/Simulink中搭建改进的IEEE 4节点三相平衡电网系统进行仿真,进一步验证模型有效性和实用性。

双浮体直驱波浪发电装置建模分析与基于模型预测控制的能量提取算法研究

基于振荡浮体结构的直驱波浪发电装置具有损耗低、控制灵活等优点,近年来,逐渐成为波浪发电领域的研究热点。双浮体直驱波浪发电装置不需要海上固定平台,能够通过锚系结构在海水中工作,是一种工程可行的直驱波浪发电方案,但其动力学模型更为复杂,相关控制算法缺少实际装置测试。该文通过等效电路的方法对双浮体装置进行建模分析,指出采用张力锚结构可将双浮体装置等效为单浮体装置进行分析,简化控制器的分析与设计,从而建立基于模型预测控制的高效波浪能提取问题。提出一种结合波浪激励力辨识、预测与快速模型预测求解的控制算法,并且设计了双浮体直驱波浪发电装置,在不同波浪条件下进行了相关实验测试。实验结果表明,所提控制算法能够在有效降低运算复杂度的前提下提高装置的波浪能提取效率。

双轴燃气轮机启动过程的动态建模与参数影响分析

为了对高度非线性的双轴燃气轮机启动过程进行模拟,在稳态模型中加入燃机动态方程,研究了燃气轮机启动过程的气动参数变化规律。首先,结合压气机、燃烧室、燃气涡轮、动力涡轮及空气系统等热力学模块,建立了燃气轮机启动过程的稳态工作模型;考虑低转速的部件特性,给出了燃气发生器和动力涡轮的转子动态方程,并利用改进欧拉法进行高效迭代求解,实现燃气轮机从启动到慢车稳定运行的动态仿真模拟。其次,在大气温度288.15K、大气压力101.325kPa的环境条件,以及给定供油规律和启动机功率特性下,分析了燃气发生器转速、动力涡轮转速、排气温度及燃气发生器转子剩余功率等随时间的变化规律。最后,在仿真模型中输入某型双轴燃气轮机的相关数据,开展仿真模型与试验数据的对比分析研究。研究结果表明,仿真结果和试验数据在整体趋势上符合度较好,即该模型具有较高的仿真精度,可以对工程设计、试验起到很好的指导作用。

科研课题导向型模式在教学改革中的应用研究——以《空间分析与建模》课程为例

针对高校地理学专业《空间分析与建模》课程教学中存在的问题,从“科研课题导向”的角度展开教 学改革的探索与实践。通过科研课题的形式来落实课程教学改革,将课教学内容与科研课题研究有机的结合到一 起,从教学重点中为学生设计出四个科研课题,充分发挥学生的主观能动性,为空间分析与建模系列课程提供了 新的教学思路。

基于神经网络和多元统计分析的动态预测建模分析

在动态预测建模分析中,前向神经网络是最常用和最成功的方法。本文在对现有的方法或模型的机理、适用条件、优缺点进行比较分析的基础上,从多个角度对时间神经网络与横断面数据进行统计分析,并在此基础上,进一步探讨了网络结构的确定问题。一、神经网络BP神经网络是一种应用最广泛、基本思想也最直接的一种神经网络,是由三个层次或更多个层次组成的分层神经网络。BP神经网络在模式识别等方面的应用很多[1],它由许多神经元相互连通而成,每一层神经元间以其权重的大小来表示其连通强度,本文将重点就这一类神经网络应用于函数拟合与预报中进行分析。如图1所示为BP网络的拓扑结构模型图。

考虑多源误差影响的谐波减速器传动误差建模与分析

为解决现有谐波减速器传动误差建模方法的不足,提出一种考虑装配误差、齿面误差的综合误差建模方法。该方法首先建立装配误差和齿面误差数学模型,并进行误差影响参数分析。其次,测量实验样机装配偏心量和歪斜角度,基于模型得到对应偏心误差、歪斜误差模型理论值,齿面加工误差幅值按一般加工工况大小代入模型,得到对应加工误差模型理论值;然后,分别进行500 h、1500 h、3000 h时长的磨损实验,磨损后进行齿面形貌扫描和数据分析,得到对应的齿面形貌参数,基于模型得到对应的磨损误差模型理论值。最后,综合考虑多源误差影响,设置3组同型号样机,进行传动误差实验。实验结果表明:考虑装配偏心、歪斜和齿面加工等影响因素,传动误差的实验测量值与模型理论值误差在1.7~3.3%之间;综合考虑装配偏心、歪斜、齿面加工、齿面磨损等影响因素,在磨损500 h、1500 h、3000 h后传动误差的实验测量值与模型理论值误差分别在-3.45~2.07%、-5.88~-2.94%、1.33~5.33%之间。

老年人对信号交叉口行人服务水平评价建模与分析

为分析老年人在信号交叉口人行横道的过街需求,对老年行人在通行时的服务水平进行评估,建立了基于主观评价和交叉口交通特征的老年行人服务水平评价模型。首先,通过现场观测和视频分析获取了33条信号控制人行横道的交通特征参数,并采用截断式问卷调查得到同步情况下过街老年人对行人服务水平评价主观值,初步选用基于非线性、线性和模糊线性回归模型。其次,通过基于30条人行横道的数据分析,采用皮尔逊相关系数和斯皮尔曼相关系数识别出了影响老年人过街服务水平的关键因素。最后,以关键因素为输入,对比分析非线性、线性和模糊线性3种回归模型,结果表明:多元非线性回归的老年行人服务水平评价模型在拟合度和误差方面表现更优,且验证组的3条人行横道数据进一步证实了该模型的适用性。

面向国土空间基础信息平台的地理分析模型构建方法研究

地理分析模型是构建国土空间基础信息平台(以下简称“平台”)应用服务的关键工具。现有的模型构建过程存在GIS软件使用不便、建模过程复杂、第三方软件工具紧耦合等难题。本文提出了一种面向平台的地理分析模型构建方法。该方法通过服务化封装的方式实现第三方地理处理工具的服务化调用接口,并采用可视化建模方法和工作流技术设计实现模型构建器,同时基于REST架构实现地理分析模型的服务化调用,从而降低了地理分析模型的构建难度。通过构建一个地图服务发布模型,并与传统方法进行对比,验证了本文方法能够有效降低模型构建难度,有助于平台的建设和应用。

氢燃料电池局部动态特征三维模型

车用燃料电池运行过程中,动态负载可能引起电池局部物理量剧烈变化,进而导致电池性能和使用寿命急剧下降。为了防止上述问题的发生,需要深入分析动态工况下电池局部动态特征。本研究考虑膜电极7层结构特征、气体组分扩散以及气液两相宏观对流带来的能量输运,同时考虑水在气-液-膜三相之间相变引起的局部能量变化,建立了燃料电池两相、非等温、三维动态物理模型,揭示动态载荷下燃料电池内部特征,特别是在流道方向和极板沟脊下催化层区域的热质输运以及电化学反应动态响应特征,并阐明了动态行为形成机理。研究结果显示,在电流负载阶跃过程中膜电极内部存在显著的热质时空响应不均现象,导致变载过程中电池输出电压下冲约20 mV,引发额外功率损失和产热,从而造成局部温度进一步上升。

近场信道建模与分析

超大规模天线阵列在近期取得了快速发展并有望在未来无线通信,尤其是在中频和毫米波频段取得广泛应用。随着天线孔径的提升,近场效应变得更为明显和突出,因此传统远场平面波假设不再适用。为更准确地对近场通信进行性能评估,建立准确反映近场信道特性的信道模型尤为关键,基于电磁理论和物理光学,建立了一般散射体的散射模型。通过对近场散射体散射特性的研究,分析了非视距(Non-Line of Sight,NLoS)径信道状态的变化特点以及近场场景中的空间非平稳(Spatial Non-Stationary,SNS)特征。基于大规模收发天线阵元间空间一致性特性,结合散射体散射特性,设计了基于空间一致性的近场信道参数生成方法,并提出一种衰减因子计算方法,用以表征空间非平稳特性。在3GPP标准信道建模流程基础上,设计了一种适用于近场电磁波传播的信道模型。提出的信道模型同时建模了球面波和空间非平稳特性对近场通信的影响,可准确评估近场通信性能,为近场码本设计、波束成型等技术的发展打下基础。

基于传播图理论的真空管飞行列车的无线信道建模与容量分析

无线信道建模是分析和评估无线通信系统特性的重要环节。为了满足下一代轨道列车的通信需求,本文基于传播图信道建模理论,对真空管环境下列车在管道内运行过程中的无线电传播信道进行研究。结合朗伯散射模型和几何绕射理论模型进行仿真,过程中主要考虑了视距传输、单散射径、单散射加绕射三种情况。仿真得到了多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)条件下的信道传输矩阵,提取并分析了功率时延谱、K因子、多普勒谱和信道容量在列车处于不同位置时的变化情况,结果表明,所提出的模型有助于分析在真空管场景下MIMO系统的信道衰落特性和信道容量。

基于两级轨迹灵敏度分析的DFIG动态全过程仿真简化建模方法

双馈感应发电机(DFIG)的简化建模对系统稳定性分析至关重要,现有建模方法往往只适用于单一时间尺度下某一具体问题的分析,缺乏对动态全过程仿真建模的研究。提出一种适用于动态全过程仿真的DFIG简化建模方法。根据多时间尺度模型简化原理建立DFIG各控制的动态模型和简化模型;从控制参数入手,提出两级轨迹灵敏度分析方法,研究在动态全过程仿真中主导DFIG输出特性的关键控制;提出一种模型切换控制策略,根据两级轨迹灵敏度分析结果,通过设置阈值建立可调节的模型切换判据,在动态全过程仿真中分时调用各控制的动态模型和简化模型,在保证模型精度的同时实现模型的降阶和简化。最后,通过仿真对比验证所提建模方法的有效性。

考虑阴影变化的太阳电池模型及动态参数分析

针对太阳电池静态模型与实际运行偏差较大,尤其是局部遮挡下均匀光照下的太阳电池模型难以适应新场景的问题,研究阴影变化下的太阳电池建模。首先,分析太阳电池的正向、反向、动态特性和小面积阴影时的内部情况,建立局部阴影下包含正、反向特性的动态模型。然后,研究阴影变化下光伏组件模型,比较模型仿真结果与实验结果,验证所建模型的准确性。最后,利用电池仿真模型,分析环境变化时电池动态参数和输出电流的变化规律。结果表明,所建模型可用于阴影变化下太阳电池动态特性仿真与动态参数分析。

空间并联指向机构实验平台动力学建模与仿真分析

为了提高学生的动力学建模和分析能力,基于3自由度3-转动副-转动副-转动副-转动副-转动副(3-RRRRR)空间并联指向机构实验平台,开展动力学建模与仿真分析研究。首先,分析3-RRRRR空间并联指向机构实验平台的结构特征,建立并联指向机构平台的运动学模型;然后,利用拉格朗日乘子法推导并联指向机构平台的刚体动力学模型,基于四阶龙格库塔(Runge-Kutta)算法求解机构平台动力学模型,通过数值仿真分析不同驱动速度对并联指向机构平台动力学响应的影响;最后,采用ADAMS虚拟样机仿真验证动力学模型及模型求解的正确性。该研究为空间并联机构实验平台刚体动力学建模和仿真分析提供了有效方法,为机构动力学分析与控制奠定了理论基础。

基于半动态交通均衡的电动汽车充电负荷概率分布建模

传统电动汽车充电负荷建模通常采用对电动汽车个体进行抽样模拟的方式,未能从分析机理的角度描述电动汽车群体相互作用形成的宏观运行状态。为此,提出一种基于半动态交通均衡模型和组合荷电状态(combined states of the charge,CSOC)概率计算的电动汽车充电负荷概率分布计算方法。首先,分析电动汽车的交通特性和充电特性,并提出一种可行路径集构建方法;然后,引入交通均衡理论进行电动汽车空间分布建模,建立考虑随机效用的半动态交通均衡模型,实现宏观交通流均衡分配。进一步地,从理论层面分析电动汽车群的荷电状态变化,建立基于CSOC的充电负荷概率分布计算模型。最后,分别在13节点路网和实际大路网中验证所提方法的有效性,并分析了电动汽车渗透率和路网结构对充电负荷概率分布的影响。

面向动态信道的传播图论建模方法优化

动态信道建模方法是6G研发的重要内容。传播图论作为一种基于有向图拓扑结构的信道建模方法,具有计算高效和信道多径的功率指数衰减描述准确的特点,也能较好地满足6G中球面波波面模型研究和信道建模需求。针对6G通感一体化技术研发中动态信道建模的实际需求,梳理了传播图论基本理论,总结和提出了基于传播图论的面向动态信道建模框架和具体帧结构,基于反射波功率机制对传播图论的算法进行了优化,有效提升了传播图论对动态环境信道仿真的准确度。通过对该建模方法的仿真分析和实测验证,证明了其可行性和带来的性能提升。

基于政策建模一致性(PMC)指数模型的中美人工智能政策比较研究

对人工智能政策文本,特别是从人工智能专项政策的角度开展相关研究,能够为进一步完善中国人工智能政策体系提供决策支持。为此,以中美两国在顶层设计、职能部门两个层面共74份人工智能政策文本作为研究对象(中国51份、美国23份),通过文本挖掘方法识别出两国人工智能政策的关注重点,用政策建模一致性(PMC)指数模型建立人工智能政策评价指标体系,并结合PMC指数值和PMC曲面图,对两国各6份具有代表性的政策文本进行量化评价和对比分析。研究发现在总体上,中美两国的人工智能政策表现较好,能够较为准确地把握当前人工智能的发展前景,具有一定价值导向性和前瞻性;政策制定设计较为合理、政策协同性较高;在政策制定过程中都注重对智能化、科技创新、成果应用等方面的研究,而对于政策领域和效力级别方面则重视程度较低。同时发现两国在政策对象、政策内容和保障措施等方面的差异化显著:美国的政策扎根于技术研发、人才队伍建设、标准体系构建和基础研究投资等方面,在政策内容、保障措施等方面比中国更完善,但政策对象覆盖程度不够广;中国的政策对象兼顾宏观和微观的视角,涉及国家、产业和企业等层面,但在伦理规范、合作发展、核心技术优势等方面存在缺陷。基于此,进一步从保障措施、政策内容与政策领域3个方面提出完善中国人工智能政策的发展对策,强调中国人工智能政策的整体优化路径应为“保障措施→政策内容→政策领域”。

基于ROMS模型的水声信道建模仿真

复杂多变的海洋环境是影响声呐性能的主要因素,水下声场的计算对声呐布放、航路规划等反潜工作具有指导意义。本文基于ROMS模型对海洋数据进行模拟,并使用并行化技术改进后的BELLHOP模型对其进行仿真,实现对水下声场的快速预报。文章通过实验验证了该方法的可行性以及结果的准确性,利用并行化技术改进后的计算速度也有显著提升。仿真实验表明,此方法可以快速准确地预报水下声场,对声呐设备的工作具有评估和指导作用,为后续反潜作战方案制定提供了数据参考。

基于多尺度时空Transformer的视频动态场景图生成模型

为应对动态视频中物体间关系在时间维度上的动态变化,提出一种基于多尺度时空Transformer的视频动态场景图生成模型,在经典的Transformer架构基础上引入了多尺度建模思想,以实现对视频动态细粒度语义的精确建模。首先,在空间维度上保留了传统模型对物体在全局空间相关性的关注;同时还对物体间的相对位置进行了局部空间相关性建模,以便更好地理解人和物之间的交互动态,提供更准确的语义分析结果。其次,在时间维度上,除了保留传统模型对视频中物体短期时间相关性的关注外,还关注了同一对物体在完整视频中的长期时间相关性,通过更全面地建模物体之间的长期关系,生成更准确、连贯的场景图,在一定程度上缓解了由遮挡、重合等引起的场景图生成问题。最后,通过空间编码器与时间编码器的共同作用,更加精准地建模视频动态细粒度语义,克服了传统的单尺度模型的局限性。实验结果显示,在Action Genome基准数据集上,与基线模型STTran相比,在谓词分类、场景图分类与场景图检测三个任务的Recall@10指标上分别提升了5.0、2.8、2.9个百分点。实验结果表明,多尺度建模思想能够更加精确地建模,并有效地提高在视频动态场景图生成任务上的性能。