基于速度扰动项的多目标粒子群算法研究

通过系统研究多目标粒子群算法,对于标准粒子群使用的线性惯性权重或常值惯性权重方法进行分析,发现粒子后期收敛速度的不足,针对这一问题,采用非线性递减指数函数的惯性权重取值方法,对粒子群速度更新公式进行分析研究,发现在算法迭代后期许多粒子速度停滞为零,易使粒子陷入局部最优,无法找到全局最优解,进而又提出了添加二次函数类速度扰动项的改进粒子群算法,该改进算法避免了粒子在迭代后期的停滞,使粒子在迭代后期仍具有较小的飞行速度,从而避免了粒子后期陷入局部最优。通过试验对比,改进后算法在收敛性和分布性能上均提高（30~50）%左右。

一种具有速度扰动的高斯学习粒子群优化算法

针对标准粒子群(PSO)算法在复杂问题上收敛速度慢和早熟收敛的缺点,提出一种基于速度扰动的高斯学习粒子群优化算法(PGPSO).新算法中,首先在速度更新公式中添加速度扰动项,使得每次迭代进化时粒子速度增量比标准PSO更大,一方面加快了算法的收敛速度,另一方面又减缓了粒子速度快速降低的趋势,有效地维持了种群的多样性;同时引入高斯学习的概念,当算法陷入局部最优时,对全局最优粒子在搜索空间进行高斯学习,以增强算法逃离局部最优的能力.基准测试函数的实验结果表明,相较一些国际上知名的粒子群算法,新算法不仅能提高收敛速度、增强全局搜索能力,而且能有效提高解的精度和稳定性.

近地等离子体片中磁场扰动和离子速度扰动的统计研究

利用THEMIS THC卫星观测数据统计分析近地等离子体片中磁场扰动和等离子体整体流的速度扰动的关系,研究Alfven波动的活动性.研究结果表明:1)等离子体整体流的速度扰动幅度依赖于平均速度的大小,速度扰动幅度随平均速度的增加而增加;2)速度扰动幅度与磁场扰动幅度存在较强的正相关性;3)磁场扰动幅度与AE指数密切相关,磁场扰动幅度随着AE指数增加而增加,而速度扰动幅度与AE指数之间没有明显的相关性;4)Alfven比与AE指数的相关系数较小,但能够看出Alfven比随着AE指数增加而减小的趋势;5)速度扰动幅度和磁场扰动幅度与尾向距离及距中性片距离的关系不明显.

基于速度扰动观测和模糊PID的视轴稳定控制

为了实现对目标的准确测量和跟踪,无人机光电平台必须要有较高的视轴(LOS)稳定精度,视轴稳定系统必须要有良好的控制性能和抗干扰能力。为了提高平台的视轴稳定精度,提出了一种将模糊比例-积分-微分(PID)控制器与扰动观测器相结合的研究方法,解决了单一方法抑制扰动的局限性,有效提高了抗干扰能力。试验表明,在1 Hz的力矩扰动下,加入基于速度扰动观测器(VDOB)的稳定回路的隔离度为4.31%,小于未加入VDOB回路的5.84%;在1 Hz的速度扰动下,加入VDOB的稳定回路的隔离度为4.72%,小于未加入VDOB回路的5.56%。试验结果证明,模糊PID能隔离大部分扰动信号,扰动观测器能进行有效反馈补偿,两者结合的方法提高了系统抗干扰能力和平台的稳定精度。通过对平台稳定回路的研究以及视轴稳定精度的提高,能改善机载光电平台的跟踪性能,有效增强无人机的作战力。

法向速度扰动对平板壁面流场影响研究

平板壁面流动是一种非常常见的流动现象,由于气流与平板的相互作用,也就是粘性的作用,在平板壁面形成边界层,这种粘性边界层的存在,造成了平板虚假的弯曲,直接影响着机器、设备当中平板壁面的性能。粘性边界层在一定情况下会发生一定程度的改变,例如在原有平板流场当中加入法向扰动改变法向速度就有可能影响原有的粘性边界层。本文采用麦考马克方法计算了法向速度扰动添加前后平板间流场变化情况,采用普朗特混合长度理论计算了脉动速度和雷诺应力变化情况。结果发现,添加法向速度扰动会使得速度分布发生改变,平板接近壁面处速度增加,脉动速度减小,雷诺应力减小30%,也就是说添加法向速度扰动,平板壁面流动的湍流强度有所下降,这会使得平板壁面摩擦阻力减小,壁面振颤减小,可以采用这种方法来改善机器、设备当中平板壁面的性能。

水平速度扰动场在大波数区的各向异性

利用 MAC/SINE试验期间 Chaff火箭在67～96km高度范围测量的25m高分辨率经向和纬向速度数据,研究经向和纬向速度扰动谱特性。分析结果显示平均垂直波数谱在波数k=0.001m-1附近有一分岔点。在小于这个分岔点的波数区,经向速度谱和纬向速度谱有接近相同的谱斜率、谱振幅和特征垂直波长,并且与线性饱和谱模式相当一致。然而,在大于这个分岔点的波数区,经向和纬向速度扰动谱不但谱斜率和谱振幅不一样,而且它们的谱结构也不相同。这些差异提供了平均意义上速度扰动场在大波数区各向异性的观测证据。

10枚火箭观测的低热层大气速度扰动谱

在“Sodium 88” campaign期间, 10枚Chaff火箭在高纬测得高分辨率低热层水平速度剖面(25 m), 这个分辨率在目前是惟一的. 分析这些数据, 发现速度扰动谱有接近－3的平均谱斜率, 提供了饱和重力波谱在低热层大气的火箭观测证据, 且饱和的波数范围比其他测量技术高一个数量级. 还发现速度扰动谱在水平方向为各向同性, 这与文献中报道的不一致. 在能含图上, 纬向谱和经向谱均显示了11 km的盛行垂直波 长, 这与过去的研究结果一致.

浅水舰船引起水底附近的扰动速度研究

基于浅水波浪理论,建立了亚临界和超临界航速条件下舰船运动引起水底附近扰动速度的理论计算模型。通过数值计算,揭示了扰动速度分量的变化规律和分布特点。建立了舰船扰动速度的测试系统,对船模运动引起的扰动速度进行了测量。横向扰动速度分量计算结果与实验结果基本吻合,纵向扰动速度分量计算结果与实验结果定性一致。理论与实验研究表明,舰船扰动速度纵向通过特性曲线变化规律明显,这为舰艇目标的水下探测、识别和定位提供了新的技术途径。

喷口速度扰动下液体射流的频率响应

基于界面捕捉VOF(volume of fluid)方法和网格自适应技术,对圆射流初始破碎过程进行了直接数值模拟,揭示了不同扰动频率对圆射流表面形态和液丝、液滴结构的响应特性。研究结果表明:Rayleigh线性化色散理论可以很好地对当前射流表面波的失稳过程进行解释。当喷口扰动频率(66.6 kHz)小于理论临界值95.5 kHz时,射流会随着时空演化逐渐失稳,而当大于临界值时,表面波振幅会逐渐减弱并逐渐变成光滑状态。表面波不稳定状态下脱落液滴会撞击波节结构,在其表面留在冲击凹痕;随着波节振幅不断增大,液膜发生穿孔式破裂,进而形成大量脱落的液丝和液滴结构。适当频率的扰动可以减少射流头部的速度波动,从而减缓射流的雾化进程;射流表面波的破碎和液核头部的破碎过程共同决定了喷雾场SMD(Sauter mean diameter)的大小,且两者存在相互耦合。

舰载精密光学系统扰动速度的自稳定控制

介绍了具有惯性导航系统的大型舰艇上前馈控制的自稳定方法。分析船摇产生扰动速度，给出因船摇在方位和俯仰方向产生的附加速度及试验结果；并与速率陀螺自稳定方法进行了对比。

基于扰动压力与速度测量水中目标航向与航速的新方法

从不可压理想定常流动的伯努利方程出发,依据水中航行体对水中某点的扰动压力与扰动速度的相关性,提出了基于水中航行体对水中一点的扰动压力与扰动速度测量该航行体的航行速度与航向的新方法。船模实验表明,该方法能较准确地测量出水中航行体的航向与运动速度,航向测量误差在5%以内,速度测量误差在20%以内,说明该方法具有实际应用前景。

Thorpe分析法、垂直上升速度扰动法计算湍流参数的比较

基于1998年中国南海季风实验期间(5月5—25日,6月5—25日)科学#1号考察船上的高分辨率气球探空数据,分别采用Thorpe分析方法和利用气球垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法,计算对流层和低平流层湍动能耗散率ε和湍流扩散系数K。Thorpe分析法是从温度的角度考虑,根据Thorpe尺度LT与湍流参数之间的关系计算湍流参数,而利用垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法是从速度的角度考虑,利用垂直上升速度的扰动σw与湍动能耗散率ε之间的关系计算湍流参数。通过对两种方法及其计算结果进行比较发现:在垂直结构方面,不论是月平均结果还是日平均结果,两种方法计算出的ε和湍流扩散系数K均是在10 km以上而在对流层顶以下较大,在对流层顶以上较小;两种方法计算出的K的峰值高度均在15 km左右;在数值范围方面,ε的取值均在10^(-6)~10^(-2m^2·s^(-3),K的取值均在0~10m^2·s^(-1),但是采用垂直上升速度的扰动计算湍流参数的方法求得的湍流参数小于Thorpe分析方法得到的湍流参数;峰值高度方面,采用Thorpe分析方法所得ε的峰值高度在15 km左右,而采用垂直上升速度扰动方法所得ε的峰值高度在17 km左右。

关于用扰动速度图法求解对称楔超空泡绕流的一个注记

本文给出了文献[1]中对称楔超空泡绕流的阻力系数计算公式。此公式与平板绕流的试验结果[2]及Lindsey[3]的对称楔的试验结果非常吻合。

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像——人工爆破和天然地震的联合反演

伽师震区位于天山褶皱、帕米尔构造弧与塔里木块体三个构造单元的交接地带,近年来该区发生了一系列的强震活动.为进一步获得该震区详细的地壳速度结构,本文利用人工爆破和天然地震资料联合反演的方法,对1997年新疆伽师震区布设的三维人工地震透射台阵和流动地震台网的资料进行处理,重建了台阵下方上地壳三维速度扰动图像,并结合地震活动分布,对伽师强震群的地震成因作出进一步分析.结果表明研究区上地壳速度结构在纵向和横向上具有明显的非均匀性,随着深度的逐渐加深,震区下方以萨如锡为中心的低速异常体逐步被高速异常体所替代.自12 km深度开始,在与强震群震中相应的位置上,明显出现沿北北西向的高P波速度异常体,在其周围为相对低速分布,呈现出低速条带环绕高速条带的分布格局,VP/VS在相同的位置上也表现为高值分布.这种结构上的差异可能与伽师强震群发生有密切关系.16 km深度的P波速度层析图表明,伽师强震群发生在地壳相对高速扰动区内或是高速扰动向低速扰动过渡的边缘,壳内高速体的存在为强震的孕育和发生提供了重要基础.

伽师强震群区上地壳三维速度层析成像

以伽师强震群为中心布设了一个 5 0km× 6 0km范围的三维人工地震透射临时台阵 ,接收来自不同方位的 8次爆破激发产生的地震波 ;利用所记录到的莫霍界面临界反射P波、S波走时 ,采用模型不分块反演技术 ,重建台阵下方上地壳三维P ,S波速度扰动图象 ,以及vP/vS 扰动分布图象 ;并结合伽师震群的地震活动分布 ,对该震群的成因进行了分析 .结果表明 ,研究区上地壳存在明显的不均匀性 .自 12km深度开始 ,在与震群震中相应的位置上 ,明显出现沿北北西向的高P波速度块体 ,在它的周围为相对低速分布 ,这种结构上的差异是伽师强震群发生的最直接原因 ;vP/vS 在相同的位置上为高值分布 ,则表明由于介质相对软弱可能造成震源体抗剪强度下降 .

音乐速度变化感知的失匹配负波

感知速度变化对音乐认知具有重要意义。本研究采用5个鼓点音构成标准等间距序列,再通过调整序列第3个刺激间隔(IOI)的长度引入局部速度扰动(IOI缩短:加速;IOI延长:减速)。从行为实验及被动听觉脑电实验入手,记录被试主动检测三种典型序列速度(快速:IOI=300 ms;中速:IOI=600 ms;慢速:IOI=900 ms)下的局部IOI扰动的行为响应,及自动感知中速序列(IOI=600 ms)局部IOI扰动的脑电响应。行为数据显示:中速的响应精度显著大于快速和慢速;加速与减速的辨别力指数在快速和慢速下均有显著差异,而在中速下无显著差异。脑电数据显示:在额中区电极Fz处,加速的失匹配负波(MMN)比减速的幅度更大、潜伏期更早。实验结果表明,中速序列的局部速度扰动对MMN的影响显著不同;即使在行为无偏差的中等序列速度下,大脑对局部速度扰动的感知加工还是有差异的。

基于速度波动的高速凸轮廓线设计

应用最优控制理论,提出以多设计点法来设计既有良好动态特性且抗速度波动力强的凸轮轮廓曲线,并以实例验证了该方法的可行性。

一种加速度干扰下的稳定被动定位跟踪算法

在研究一种具有误差自动解耦的观测域滤波的目标跟踪算法和自适应渐消EKF算法的基础上,提出一种匀速运动模型下,基于观测域的自适应目标跟踪算法。使用实测GPS导航数据进行数字仿真,结果表明:观测域的自适应目标跟踪算法在加速度扰动下,稳定性优于观测域滤波算法。

基于扰动观测器和分数阶PID的视轴稳定控制

为了实现无人机视轴稳定系统的准确跟踪与测量,该文提出了一种将分数阶PID控制器与速度扰动观测器相结合的控制方法。解决了单一控制方法抑制扰动的局限性,有效提高了系统的稳定性以及抗干扰能力。试验表明,在1 Hz的速率扰动下,加入基于速度扰动观测器(VDOB)的稳定回路的速度跟踪误差均方值下降了82%;在1 Hz的力矩扰动下,加入VDOB的稳定回路的速度跟踪误差均方值下降了75%。试验结果证明,分数阶PID可以隔离部分扰动信号,速度扰动观测器可以有效地进行反馈补偿。两者相结合的方法增强了光电平台的稳定性和抗干扰能力,有效地改善了机载光电平台的跟踪性能。

扰动情况下双油槽圆形轴瓦滑动轴承性能分析

采用Fluent软件及其提供的气穴模型,计算了双油槽圆形轴瓦滑动轴承的油膜压力分布及气穴存在区域大小和位置,并同其他边界条件进行了对比;讨论了进油压力对轴承的流场和承载能力的影响;利用自行改进的动网格技术对轴颈扰动速度对流场和油膜力的影响进行了非稳态计算。计算结果表明,进油压力对油膜力的影响较大,油膜压力受轴颈扰动速度的影响很大,油膜力与轴颈扰动速度明显呈非线性关系,利用改进的动网格技术可以很好地对轴承的动特性进行分析。论文为今后大扰动条件下转子-轴承系统的非线性动特性分析打下了基础,为滑动轴承的设计提供了一种理论参考依据。