基于松弛逼近方法的天津PM_(2.5)延伸期数值预报研究

在现有天津延伸期空气质量数值预报系统(CFS/WRF-Chem)的基础上,引入Nudging技术约束模式积分过程,开展Grid Nudging和Spectral Nudging敏感性试验.通过张弛波数、张弛时间、张弛变量等参数的最优化方案测试,提升Nudging技术在天津秋冬季PM_(2.5)延伸期数值预报中的适用性,以期有效提升天津秋冬季10~45d空气质量趋势预测的准确性.研究结果表明:与未采用Nudging技术的延伸期空气质量数值模式预报相比,使用Nudging技术后,无论是Grid Nudging还是Spectral Nudging,延伸期空气质量预报效果均得以提升.逐日预报与实况PM_(2.5)质量浓度的相关系数由未采用Nudging技术的0.1分别提高至Grid Nudging的0.35和Spectral Nudging的0.43,PM_(2.5)等级预报准确率由33%分别提高至47%和44%.相比Grid Nudging和Spectral Nudging方案的选择,张弛波数、截断波长和张弛变量等参数最优配置对Nudging技术运用更为关键.Grid Nudging技术中张弛系数5×10^(-5),张弛时间尺度6h,张弛变量θ-q-uv为最优;Spectral Nudging技术中张弛波数1,截断波长1800km,张弛变量θ-q-uv最优.即使采用Nudging技术,延伸期PM_(2.5)质量浓度逐日预报仍有很大的不确定性,其更适合趋势(增加或者下降)预测.从候与候之间PM_(2.5)浓度变化趋势结果分析,未采用Nudging技术时,预报准确率为50%,采用Grid Nudging提高至75%,采用Spectral Nudging可提高至88%,Spectral Nudging的预报结果略优,且可以有效支撑延伸期PM_(2.5)候分辨率尺度空气质量趋势预测.

基于GIS的任意发生元Voronoi图逼近方法

许多地理问题的空间分析中需要采用Voronoi图,但是目前我们尚缺乏一些简单的易于实现的构建任意发生元Voronoi图的方法,也缺乏一个能直接生成任意发生元Voronoi图的软件,为此我们提出了一种基于GIS的构建任意发生元的未加权Voronoi图的逼近方法。首先用有限点来逼近原始发生元,然后构建这些点发生元Voronoi图,最后消除那些属于同一发生元的顶点和边,即得到原始发生元的逼近的Voronoi图。在该算法的具体实现过程中,充分利用了现有GIS软件可以生成点发生元Voronoi图的特性和处理空间数据的能力。试验结果表明,这种方法可以生成未加权的任意形状发生元的逼近Voronoi图,能满足地理问题空间分析的需要。如地理客体可以是点状地理客体(城市、县城、交通枢纽、商业中心和金融中心等)、线状地理客体(交通运输线、经济地带和河系等)、面状地理客体(经济区、公园和绿地等)或者它们的组合,它们的空间影响范围或空间服务范围都可以采用Voronoi图来界定。

基于外逼近方法的中期机组组合问题

利用外逼近方法(OAM)提出一种求解机组组合(UC)问题新的确定性方法。OAM是一种分解方法,它把UC问题分解为一系列的混合整数线性规划(MILP)主问题和非线性规划(NLP)子问题。应用分支割平面方法求解MILP,应用新的零空间内点法求解NLP。54机组168时段等多个系统的数值仿真表明,OAM具有快速的收敛速度,能有效处理爬坡约束,为大规模安全约束机组组合问题的有效求解提供了一条新途径。

一类求解带随机成本的生产运输问题的线性逼近方法

生产和运输集成计划问题在许多工业工程领域都普遍存在。要给出最优的生产和运输计划就必须考虑实际工业管理过程中存在的不确定性因素。本文研究了生产厂家的生产能力、商家的需求量和单位运输成本等因素为随机变量情况下的产品生产与运输成本问题,建立了该类问题的随机优化模型。在一定的假设条件下,推导了所建模型的确定等价类。基于问题的结构特征,提出了求解生产和运输计划的一种线性逼近方法,数值例子表明该种方法的应用前景。

双臂空间机器人系统运动规划的双向逼近方法

基于双向逼近方法,讨论了载体位置与姿态均不受控制的双臂空间机器人系统的运动规划问题。该方法以系统动量和动量矩守恒关系为基础,建立了控制系统设计所需系统状态方程;并通过对系统状态方程应用双向逼近方法,获得了机械臂关节角的控制输入方程,从而达到对载体姿态及机械臂关节角的双重控制效果。该方法的优点是减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效地延长了空间机器人系统的使用寿命。系统数值仿真证明了该方法的有效性。

基于DOE方法和循环逼近方法的螺旋桨优化设计

随着对螺旋桨性能要求的不断提高,螺旋桨设计面临着多目标、多学科综合提高的难题。在iSIGHT多学科优化设计平台上,采用试验设计方法和与基于响应面模型的逼近方法相结合的优化方法而建立的设计工程,不但完成设计过程的自动化和智能的设计探索,而且确定最佳设计参数使螺旋桨效率和最小压力系数都有提高,实现了优化设计的目的。

基于加权线性响应面的结构可靠性估计的鞍点逼近方法

基于结构可靠性计算的鞍点逼近方法,提出一种新的求解非正态随机变量下结构可靠性的方法。在所提方法中,首先利用加权线性响应面法拟合得到极限状态函数的线性表达式,然后利用鞍点逼近方法近似其累积分布函数和概率密度函数,进而进行可靠性分析。文中给出适用于非正态随机变量下的权重选取方法,并给出加权线性响应面与鞍点逼近结合求解非正态变量情况下失效概率的基本步骤,最后利用算例验证所提方法的效率和可行性。

非线性单失效模式可靠性分析的逼近方法

在传统的可靠性分析中,非线性单失效模式可靠度的计算往往存在很大的偏差,而采用直接积分或数值解析法求解过程复杂,难以实现。针对该问题,文章提出了用线性相关系统失效模式逼近非线性失效模式的方法,并介绍了线性逼近凸安全集和凸失效集2种典型的非线性模式,说明了线性逼近模式的获得、建立方法以及求解过程,并通过算例计算比较,表明该方法具有计算简单、精度高的特点。

差分隐私下多重一致性约束问题的逼近方法

为了解决差分隐私下多重一致性约束的最优发布问题,通过分析最优一致性发布原理提出了多重一致性约束问题的逼近方法。所提方法的主要思想是将一致性约束问题划分为多个一致性约束子问题,通过反复独立地求解各一致性约束子问题实现原问题的最优一致性发布。其优势在于一致性约束问题划分之后,子问题往往更容易求解或者实现子问题最优一致性发布的技术已相当成熟,从而能够解决更加复杂的差分隐私最优发布问题。分析论证了逼近方法的收敛性,保证任意一致性约束子问题的划分均能实现原问题的最优一致性发布。并且,以销量直方图发布为例,基于多重一致性约束问题的逼近方法设计了差分隐私餐馆销量直方图一致性并行发布算法。实验表明,该算法相比通用解法可提升效率高达400倍,并且具备处理百万级大规模数据的能力。

闭环双臂空间机器人运动规划的双向逼近方法

讨论了载体位置、姿态均不受控制的闭环双臂空间机器人系统的非完整运动规划问题.以系统动量、动量矩守恒关系及几何约束条件为基础,建立了控制设计所需的系统状态方程;并通过对状态方程应用双向Lyapunov方法,获得了机械臂关节角的控制输入方程,从而达到对载体姿态及机械臂关节角的双重控制效果.该方法的优点是减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效地延长了空间机器人系统的使用寿命.通过一个平面自由漂浮闭环双臂空间机器人系统的数值仿真,证明了方法的有效性.

带滑移铰空间机械臂运动规划的双向逼近方法

以双向逼近方法为基础,讨论了载体姿态与位置均不受控制的带滑移铰空间机器臂的运动规划问题．该方法利用系统的非完整动力学性质,仅通过对空间机器臂关节铰运动的控制,即可达到对载体姿态及机械臂关节位置的双重控制效果,从而减少了载体姿态控制燃料的消耗,有效延长了空间机械臂系统的使用寿命．系统数值仿真证明了该方法的有效性．

河流水质模型的逼近方法及误差分析

提出一种平稳河流水质模型简化方法。通过分析存在弥散和忽略弥散作用两种情况下的Streeter- Phelps模型的解 ,给出了忽略弥散作用的条件和最大误差分析 ,进而给出多河段模型的一般表达式。数值计算和实际验证结果表明 ,该方法可给出工程满意的结果。

Banach空间中单参数非扩张半群不动点和变分不等式解的粘性逼近方法

研究单参数非扩张半群的不动点和某变分不等式的解的迭代算法.在具有弱序列连续对偶映射的Banach空间中,利用粘性逼近方法,建立非扩张半群的不动点的三步迭代格式,证明该方法所得到的序列在一定条件下是强收敛的,并收敛于某变分不等式的唯一解.所得结论推广和统一了一些类似文献的结论.

Banach空间中非扩张映射不动点的粘性逼近方法

本文研究了非扩张映射不动点的逼近问题的迭代方法.利用粘性逼近方法,在具有一致Gateaux可微范数的Banach空间中,获得了迭代序列的强收敛性,并说明了该序列强收敛于某变分不等式的唯一解.该方法推广了某些文献的结果.

非线性三阶两点边值问题变号解的逐次逼近方法

本文研究了一个非线性三阶两点边值问题变号解的存在性与逐次逼近,其中非线性项关于空间变元单调增并且关于时间变元奇异.利用Green函数,将该问题转化为一个等价积分方程,其中相伴积分算子是全连续并且增的.在适当的条件下借助于全连续增算子构造了两个逐次迭代序列.这些序列从常值函数开始并且一致收敛于此问题的变号解.结论说明这种变号解的存在性仅仅依赖于非线性项在某个有界集合上的增长,而与非线性项在这个集合以外的状态无关.最后,数值算例证实新的逼近方法对于数值计算是有效的.

广义黏性逼近方法及其应用

黏性逼近方法在非扩张映射不动点问题的研究中扮演着重要的角色。提出了一类广义黏性逼近方法,在一定条件下,证明了该算法的收敛性.作为应用,将所得的收敛性结果应用于求解约束凸优化问题与双层优化问题。

“增强找链接”算法——一种新的非线性逼近方法(英文)

非线性逼近在许多方面有着广泛的应用 .“找链接”算法作为一种简洁有效的非线性逼近方法有其独特的优势。该算法使用的“链接超平面”模型 ,也就是以“链接超平面”作为基函数 .理论分析表明使用这种基函数的模型表示能力不足 ,这使“找链接”算法不可能达到最佳逼近 .本文在二维空间上弥补了“链接超平面”模型的局限性 ,经扩充后的模型在二维空间上有充分的表示能力 ,从理论上保证了扩充后的模型可以达到最佳逼近 .仿真实验表明 ,在参数个数相同的情况下 ,使用新模型的逼近算法在逼近精度与预测误差两方面都优于使用原模型 .

基于二次逼近方法和EGARCH模型的美式股票期权定价研究

运用EGARCH模型估计股票波动率,用二次逼近法计算期权价格,进而解决美式期权的定价问题。本文通过对一系列美式股票期权进行实证分析,对比理论定价与实际收盘价之间的差异,进行初步的应用试探,实证结果表明:二次逼近方法计算的理论价格与实际收盘价格十分接近。

阻尼边界条件下声波散射的一个逼近方法

将阻尼边界条件下声波散射问题转化为求解一个最小二乘法问题,将散射波表示为单层位势,该问题满足拟牛顿法的收敛条件,采用拟牛顿法得到逼近散射波的傅立叶级数的系数,并根据散射波与其远场模式之间的关系求得散射波的远场模式。通过给出二维空间的具体的数值计算实例与已有的求解积分方程的方法比较,该方法计算量小且计算速度快,而得到的精度却是一样的。

解可分离约束双凹规划问题的一种外逼近方法(英文)

在本文中 ,我们提出了双凹规划问题和更一般的广义凹规划问题 .我们给出了双凹规划问题的整体最优性条件 ,并构造了一个有限终止外逼近算法 .