带限离散谱连续信号频谱分析方法优化

实际系统中的连续信号随时间变化的规律可用信号的频谱完全描述。只有选择合理的采样频率和采样时区宽度,对信号有限多次观察测量才可能发现连续信号的频谱。因频率泄漏和频谱混叠的存在,采样法分析获得的信号频谱只能逼近连续信号实际频谱。研究发现,改变采样数据总量时,采样数据的频谱也随之改变。频谱成份最少的分析结果才最接近连续信号的频谱。可通过改变采样数据总量来找到连续信号频谱。设计了由采样数据识别带限离散谱连续信号频谱的Mathematica程序。

混合系统的稳定性分析

研究了混合系统的稳定性问题 .首先 ,对于混合系统给出了一种一般的模型 ,该模型能够描述混合状态的跳变现象 .然后 ,定义了一种辅助函数作为系统能量的一种度量 .基于该模型和辅助函数 ,得到了混合系统稳定性判定的一些新结果 .这些结果给出了在离散状态改变时 ,在由于连续状态的跳变而引起的系统能量增加的情况下 ,混合系统仍保持稳定的充分条件 .最后 ,给出了一种能量函数的寻找方案 。

混合系统等步长仿真时钟同步方法及性能评价

通过对一类混合系统仿真中的连续系统、离散事件系统及推理决策系统各自仿真时钟的分析，得出了推理决策系统仿真依赖于其他２ 个系统的结果，继而提出了用其中的离散事件系统仿真时钟去同步具有等步长策略的连续系统仿真时钟的等步长方法，并给出了相应的软件实现方法与性能评价准则，解决了该类混合系统仿真时钟的同步问题。

混合系统PID控制及稳定性分析

由于被控对象为常见的二阶线性连续系统,而计算机通常只对离散信号进行处理,所以控制器采用离散的PID控制器,并在连续模块与离散模块之间采用零阶保时器,从而构成一个混合反馈控制系统.由于Z变换使得时域与频域系统形成一一对应的关系,故在分析过程中把整个闭环系统都化成统一的Z变换形式,并给出此系统的开环与闭环传递函数计算公式,从而推导出开环传递函数的幅值裕度和相角裕度.应用线性矩阵不等式(LMI)方法,先设定一个线性不等式区域,形成LMI区域的特征函数来分析整个闭环系统的稳定性,通过构造一个矩阵不等式并求解出一个正定对称矩阵,使得闭环系统Z变换后的特征值都在单位圆内部,从而所得到的闭环系统具有稳定性及较强的鲁棒性.

一类有约束的混合系统的模型及设计

提出一类推广的 Petri网模型 ,并利用它为混合动态系统建模。采用对策论求解设计模型中的有关参数的最优值及连续系统的控制器 ,以满足混合系统的最优约束条件。以火车道口的控制设计为例 ,说明了系统的设计方法。

基于精确缩尺和粗粒化的颗粒材料FDEM模拟方法

颗粒材料具有非连续、离散性等特征,在进行数值模拟时面临着较大的计算压力。通过将精确缩尺准则和粗粒化方法引入到连续-离散耦合(combinedfinite-discreteelementmethod,FDEM)方法中,旨在为加速基于FDEM的颗粒材料数值模拟提供一种解决方案。基于精确缩尺和粗粒化等理论,推导了FDEM中应遵循的精确缩尺准则,在此基础上分别进行了等粒径颗粒体系及二元颗粒体系的三轴剪切数值试验。试验结果表明,在未引入精确缩尺准则时,粗粒化模型表现的力学响应特征会发生改变,结果出现失真,因此必须对粗粒化模型参数进行修正。引入精确缩尺准则后,粗粒化模型的力学响应特征会得到补正。试验结果论证了FDEM引入精确缩尺准则和粗粒化方法的有效性,即能在近似原始颗粒体系的条件下大幅度提升采用FDEM进行颗粒材料数值模拟的计算效率。基于数值试验结果进行了宏细观力学分析,宏观应力变形和细观接触力相互映证,揭示了精确缩尺和粗粒化方法的细观力学机理。

小波分析在大气科学中的应用方法简介

小波分析在大气科学中的应用方法简介周晓兰，邓自旺（商洛地区气象局商州·７２６０００）小波分析是近年来发展起来的一种数学分析工具，它是泛函分析、Ｆｏｕｒｉｅｒ分析、样条分析、调和分析、数值分析的最完美的结晶。由于其良好的特性，在信号处理、图像处理、语音...

数字式自动驾驶仪控制回路仿真分析与设计

介绍了数字式导弹自动驾驶仪控制回路分析与设计的三种方法 ,即连续化方法、离散化方法和连续 /离散混合系统设计方法 .讨论了这三种设计方法各自的优缺点及在设计过程中需要注意的问题 ,并通过一个具体的仿真实例验证了所得出的结论 .

基于混合控制的磁悬浮运转装置设计

基于混合控制的磁悬浮运转装置系统,将小车运动的连续动态行为和工控机的离散控制行为集于统一混合模型中,采用分层框架控制结构,通过工控机控制小车运行状态。系统运行时,工控机接收轨道上的光栅传感器信号,并将其发送到驱动装置中对应的直线电机,通过变频器输出电压与频率控制小车的运行状态。同时通过光栅传感器可得出小车的运行速度。由此,可全面了解离散和连续行为的相互作用,实现更佳控制。

两组定量资料比较的分析方法及常见错误辨析

定量资料是指像身高、体重、血压等有实际意义的一些资料,这类资料的单位具有很明确的实际意义,如身高170 cm,血压140 mm Hg等。定量资料主要包括两大类,一是连续型资料,二是离散型资料。连续型资料可以取任意值,数值可以有小数点,如体质量71.6 kg;离散型资料没有小数点,只能取整数,如生存时间168 d,发病人数21人等。不管是连续型资料还是离散型资料,

基于数值仿真的复杂岩体TBM掘进性能评估模型

为了评估全断面隧道掘进机(TBM)在复杂岩体环境中的掘进性能,本文提出了基于数值仿真的全断面TBM掘进预测模型。首先,采用4D-LSM和DDA耦合模型数值重现工程尺度完整岩体和节理岩体的TBM掘进测试过程,分析全断面TBM掘进过程中刀盘的力学响应和岩体的破坏特征;其次,研究节理间距、节理方向、岩体单轴抗压强度以及脆性指数对可钻性指数的影响;最后,引入单神经元对数值仿真预测模型进行修正,并与岩体特征模型进行对比分析,验证基于数值仿真的全断面TBM掘进性能预测模型的适用性。研究结果表明:TBM在低强度、高脆性以及节理发育的岩体中掘进效率更高,当节理面与TBM掘进方向之间的夹角为60°~75°时,最有利于TBM的运行。基于数值仿真的TBM掘进性能预测模型提供了一种经济、灵活的可用于评估复杂环境中TBM施工性能的方法。

遇水湿化对堆石体颗粒破碎和压缩特性的影响研究

堆石体遇水后产生的湿化变形会影响堆石坝的安全稳定运行,一直是工程界和学术界关注的焦点问题,但目前对湿化变形细观机理的认识还不够充分。采用室内试验、电镜扫描、连续-离散耦合分析方法,进行了湿化对堆石体破碎特性和压缩特性的影响研究。干燥和饱和状态的单颗粒破碎试验和SEM电镜扫描表明,遇水饱和导致颗粒的岩石矿物成分和微观结构发生变化,其孔隙、微裂纹等缺陷增多,颗粒破碎强度和表面摩擦系数降低。率定了干燥与饱和颗粒的细观参数,开展了干燥和饱和状态的单颗粒破碎和颗粒集合体单轴压缩的数值试验。遇水湿化对堆石体有润滑、软化和劣化作用,使堆石颗粒的摩擦系数、变形模量和破碎强度均出现了不同程度的降低。湿化使颗粒破碎强度降低了22.6%,使颗粒间摩擦系数降低了11.7%,使颗粒集合体的压缩模量降低了13.1%。破碎强度降低导致的颗粒破碎是堆石体产生湿化变形的最主要原因。

数字仿真应用科学

数字仿真应用科学,如同其它学科的应用科学一样,也是包括应用理论和应用技术(工程技术、生产技术等)两部分。数字仿真应用理论,按仿真对象不同,可分为连续系统仿真、离散事件系统仿真、连续-离散混合系统仿真、复杂系统仿真来分别加以阐述,而数字仿真应用技术可按构造仿真、实况仿真、虚拟仿真来分别给以说明。如今数字仿真的应用,日益广泛,正在向普适化迈进。

头盔显示器伺服系统动平台参数辨识方法

分析了头盔显示器伺服系统动平台参数的不确定性与时变性,推导了连续-离散扩展卡尔曼滤波（CDEKF）与连续-离散平方根无味卡尔曼滤波（CDSR-UKF）的辨识过程,结合头盔显示器伺服系统的动力学模型建立了系统动平台参数的辨识模型,并通过仿真试验对比分析了CDEKF和CDSRUKF的辨识效果。设计了动平台参数的突变试验过程,通过试验对CDSR-UKF的实用性进行了检验。仿真结果表明：CDEKF与CDSR-UKF的标准误差比值范围为1.9~6.3,收敛时间比值范围为1.0~27.7,均方根误差的比值范围为1.4~11.0,后者的计算精度、稳定性和收敛速度均要优于前者,且后者的平均收敛时间约为0.002s,具有较好的在线辨识性能;CDSR-UKF的辨识误差小于10%,对大幅度突变和一般幅度突变参数的辨识收敛时间分别约为0.30s和0.04s,能较好地跟踪参数的变化过程,可满足正常使用情况下的头盔显示器伺服系统动平台参数辨识要求。

基于重力增加法的边坡失稳破坏全过程模拟

边坡失稳破坏是渐进积累的过程,采用基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法弥补了传统边坡稳定分析方法无法反映边坡岩体启动-滑动-堆积的渐进破坏全过程的缺陷。以红石岩边坡工程为实例,在边坡模型的表层岩体中引入界面单元,建立连续-离散耦合的边坡计算模型,模拟边坡临界破坏状态,得到安全系数和滑裂面,并将计算结果与刚体极限平衡法的分析结果进行对比。通过增加重力加速度,获得边坡失稳破坏的渐进破坏全过程。结果表明:2种方法得到的安全系数一致,最危险滑裂面的位置和形状基本吻合,证明基于重力增加法的连续-离散耦合分析方法用于边坡失稳破坏具有可行性。极限平衡法仅用于分析临界失稳状态,不能预测后续滑块的形成,而连续-离散耦合分析方法能进一步模拟边坡临界失稳状态后的边坡破坏全过程,为边坡治理提供有效参考。

局部约束模式对单颗粒破碎强度的影响

为了研究不同约束模式对单颗粒破碎的影响,通过改变颗粒的接触状态(接触点个数、接触角度)设计一系列约束模式.对描述颗粒接触状态的二维矩阵进行奇异值分解(SVD),得到量化颗粒约束状态的特征值.基于Voronoi图生成试样的随机不规则网格,在连续-离散耦合分析方法(FDEM)的基础上建立颗粒模型,研究颗粒的破碎强度和破碎形式与约束模式之间的关系,建立考虑颗粒约束模式的破碎阈值模型.通过大量的数值模拟结果可以看出,在颗粒破碎过程中,靠近竖直加载轴线的约束部位出现初始裂纹,并逐渐发展成为宏观贯穿裂缝,继而圆周侧向约束部位出现向顶部或底部约束部位扩展的裂纹.颗粒接触点或者配位数越多,SVD分解得到的平均奇异值越大,颗粒破碎阈值越高.在接触点或者配位数相同的情况下,约束模式对应的平均奇异值越高或偏状态程度越低,颗粒抵抗破碎的能力越强.

考虑摩擦系数和颗粒强度劣化效应的堆石体湿化细观数值模拟

堆石体遇水之后,水的润滑作用会导致颗粒之间的滑移和重新排列,水的软化作用则会导致颗粒破碎增加。在考虑颗粒破碎的连续-离散耦合分析方法(FDEM)中,引入代表水对于堆石体颗粒间摩擦系数和颗粒强度劣化作用的湿化模型,并按照室内单线法湿化试验的步骤进行了一系列数值试验。数值试验得到的湿化轴向应变与室内试验结果接近,表明水对于颗粒间摩擦系数和颗粒强度的劣化作用是产生湿化轴向应变的主要原因,堆石体颗粒间摩擦系数的降低是引起湿化轴向应变的主要原因,其次是颗粒强度的降低。湿化过程中的颗粒破碎分布呈现出局部集中的现象。湿化后颗粒之间的法向接触力平均值略有增加而切向接触力平均值则下降明显。

堆石颗粒在复杂约束模式的破碎特性

为了研究三维情况下单个颗粒在不同约束模式下的破碎特性,对颗粒开展了物理试验和基于连续-离散耦合数值分析方法 (FDEM)的数值试验研究.通过改变颗粒周边约束的个数和位置,设定了不同的约束模式,并采用奇异值分解(SVD)对颗粒约束模式进行量化,分析约束模式对颗粒破碎模式、破碎强度和碎片尺寸分布的影响.结果表明,颗粒在不同的约束模式下呈现出3种典型的破碎形式:削切、劈裂和碎裂.统计不同约束个数下的颗粒破碎峰值荷载,其在4~6个约束个数情况下变化并不明显,可以认为在离散元数值(DEM)模拟中采用接触力准则判断颗粒破碎具有一定的适用性.分析碎片尺寸分布,为构建更加合理的碎片替换模式进行离散元颗粒破碎模拟提供了参考和依据.