B-Spline曲线聚风装置直线翼垂直轴风力机启动性能数值模拟

为了提升直线翼垂直轴风力机的启动性能,基于B-Spline曲线生成方法,提出一种具有流线型轮廓的聚风装置,将其分别安装在风轮顶端和底端,用以提升风轮附近的来流风速,使风轮汲取更多风能,达到更易启动的特点.选取聚风装置的5个结构参数进行设计:聚风装置与风轮间隙距离ΔL、底圆半径R_(1)、顶圆半径R_(2)、入口角度α_(1)和出口角度α_(2).设计方法采用二次旋转正交组合筛选最优模型,通过三维数值模拟研究聚风装置参数对直线翼垂直轴风力机启动性能的影响,获得了最佳外形参数组合.此外,对有无加装聚风装置的直线翼垂直轴风力机进行了静态三维数值模拟.结果表明,通过添加具有外凸流线型轮廓的聚风装置,直线翼垂直轴风力机的启动性能有显著提升.在风速较低的情况下,性能改善更加明显.聚风装置可使直线翼垂直轴风力机的平均启动力矩系数最大增加38.8%,峰值平均启动力矩系数最大可增加31.2%.

基于B-spline的路径规划与轨迹跟踪研究

为满足局部路径规划换道路径下的特性和提高智能驾驶车辆在多种变曲率条件下的路径跟踪精度和稳定性,采用贝塞尔曲线、B-spline等路径规划换道条件下的方法,分别在圆形轨迹、8字形轨迹、S形轨迹、正弦曲线形轨迹路径下,基于MATLAB对4类路径跟踪算法进行分析,得出最合理的B-spline路径规划和跟踪算法。结果表明,B-spline算法在换道点和并道点曲率为0,满足换道条件的要求;MPC算法在正弦轨迹下比其他算法平均误差小约48.6%,在圆形轨迹下比其他算法平均误差小约84%,说明该算法在多种轨迹下都具有很好的跟踪性,能在一定程度上保证智能驾驶汽车的安全性和稳定性,为今后智能车辆路径规划和轨迹跟踪控制研究提供参考。

基于二维B-splines方法研究强磁场中类氢离子He+的低能能级

采用改进的二维B-spline方法在柱坐标系下研究了强磁场下类氢离子He^(+)的结构和电子空间几率密度,计算包含三种对称性0^(+)、0^(-)和(^(-)1)^(+)共10个本征态1 0^(+)、2 0^(+)、ν 0^(-)(ν=1~4)和ν(-1)^(+)(ν=1~4)的能级,选定磁感应强度分别为0、0.001、0.003、0.005、0.007、0.010、0.030、0.050、0.070、0.100、0.200、0.300、0.500、0.700和1.000 a.u.。计算结果表明,类氢离子He^(+)的能级在强磁场中发生劈裂,简并度消除,得到了各个能级随磁感应强度变化规律,并且发现随着磁感应强度的增加能级高低会改变,甚至会发生能级翻转现象;定量地研究了类氢离子He^(+)的基态1 0^(+)和激发态3 0^(-)几率密度分布随磁感应强度的变化规律,并与氢原子进行比较。本研究部分计算结果与他人研究结果十分吻合,有助于进一步理解其他复杂原子的电子运动行为。

基于B-Spline的位移监测数据动态优化拟合

为更好地进行工程位移的监测,对基坑施工过程钢支撑水平位移激光监测数据特征、误差类型及其成因进行了分析,研究了B-Spline在海量监测数据去噪中的适用性,并通过引入待估参数的B样条基函数修正,建立最小二乘控制下位移-时间关系的高精度拟合优化。结果表明:待估参数ζ_(i)的修正重构,把监测数据序列转化为参数估计问题,使位移时变关系的最优化拟合成为可能;移动时间坐标方法,可实现等时距监测数据的动态处理,优化计算时间;B-Spline融合最小二乘法,在最小方差控制下实现监测数据-时间关系最优拟合,形成光滑、连续的高精度拟合曲线,有利于提高监测反馈控制的精度和可靠性。实例应用验证了成果的可靠性和适用性。

数控加工中的连续多段直线轨迹B-Spline拟合

为了克服直线和圆弧插补的各种不足,实现曲线插补,针对数控加工中的连续多段小直线刀具轨迹,提出了一种简单快捷的B-Spline曲线(NURBS曲线的特殊形式)拟合算法.该算法以标准的B-Spline最小二乘方法为基础,通过简化后的误差计算模块,可以将拟合后的曲线和原有路径的偏离控制在要求的范围内,并提出了可以实现快速连许多段小直线刀具轨迹拟合的搜索方法-最大拟合区间的稳步前进方法.通过实例计算分析,证明了给出的拟合方法可靠高效.

Bézier和B-spline曲线的绝对结点坐标列式有限元离散方法

CAD系统中广泛采用Bézier,B-spline描述复杂的几何形状,而传统有限元则采用完全不同的插值函数来描述分析模型,对几何形状的不同描述导致由CAD模型转换为有限元模型非常困难,且带来模型上的不一致。研究Bézier和B-spline曲线离散为绝对结点坐标列式(Absolute nodal coordinate formulation,ANCF)有限单元的方法,建立Bézier和B-spline曲线与ANCF索单元之间的线性转换关系,实现了两者之间的自动转换,从而为整合CAD和CAA系统提供一种方法,表明ANCF单元可完全涵盖Bézier曲线的特性,Bézier表达其实是ANCF表达的特例,采用ANCF单元可以精确表达Bézier和B-spline曲线。同时研究了B-spline曲线的连续性与ANCF单元结点之间的连续性关系,B-spline采用节点重复度控制所定义图形的连续性,ANCF单元因为采用位置和位置导数作为结点坐标可以自动保证C1连续,C2连续性要求实际上是在单元之间添加曲率相等的约束方程,从而实现消除一个位置导数坐标;对于3阶曲线,证明C3连续性要求下任意两个ANCF单元均可以合并为一个大的单元。进而得出在实际转换和分析中不必通过添加约束方程得到不同的连续性,可以直接由B-spline表达得到不同连续性要求的ANCF单元网格。以悬臂梁在冲击作用下的动态响应为例说明了不同的连续性要求对有限元分析的影响。

一种光顺B-Spline曲线的实用方法

曲线曲面的光顺处理一直是CAGD中研究的热点问题之一,如何快速、简便、正确地光顺曲线曲面,是光顺处理问题研究的核心。文章针对B-spline曲线提出了一种光顺方法,并描述了其基本原理和光顺准则。实例表明,文章所提出的光顺方法快速、简便,是一种较为实用的光顺方法。同时,该方法也可扩展到对曲面的光顺处理。

基于PIA的B-Spline曲面实时交互修改方法

交互修改是几何设计中一种常用的曲线曲面编辑手段,NURBS曲线曲面是CAD系统中曲线曲面的标准表示形式.现有的B-spline曲线曲面交互修改技术往往需要求解一个带约束的能量优化问题,当曲线曲面的控制顶点较多时,这个优化问题的求解过程较慢,难以满足交互操作的实时要求.为此,基于B-spline曲线曲面的局部迭代逼近(PIA)性质提出一种实时的B-spline曲面交互编辑方法.给定一张B-spline曲面和空间待插值目标点集,首先确定距待插值目标点位置最近的曲面上的点以及最近的控制顶点,构造对应于这2个点的主差向量,并将它们扩散到其他控制顶点;然后通过平均操作获得对应于每个控制顶点的差向量;最后通过PIA迭代生成新曲面.该迭代过程的极限曲面就是插值于给定目标点集的曲面.由于PIA迭代仅需调整若干控制顶点,不需求解约束优化问题,使得其在交互修改具有大规模控制网格的B-spline曲面时,在速度方面具有较大优势;同时,文中方法生成的曲面质量与采用能量优化方法得到的曲面质量相比差别不大.

B-Spline高阶元方法在三维水弹性力学中的应用

本文简要叙述了Ｂ－Ｓｐｌｉｎｅ样条函数的基本性质；将二元高阶Ｂ－Ｓｐｌｉｎｅ函数与Gａｌｅｒｋｉｎ方法相结合，形成了任意光滑空间曲面的二元高阶 Ｂ－ Ｓｐｌｉｎｅ函数簇解析表达方法； 讨论了 Ｂ－ Ｓｐｌｉｎｅ函数在三维水弹性力学边界积分方程中应用的一些数值计算问题。

基于B-spline矢量图形数字水印方法

提出了一种针对矢量图形的数字水印算法,用于矢量图形的版权保护。算法利用了B-spline良好的持续逼近曲线形状的特点,将水印嵌入到B-spline的控制点坐标中。经实验证明,该算法对于通常的图形几何变换,如平移、旋转、缩放以及局部修改攻击,均有令人满意的鲁棒性。

B-Spline-ORB特征点提取算法

针对传统ORB算法尺度不变性较差的问题,提出了基于图像金子塔的ORB算法。首先研究了高斯图像金字塔和B-spline图像金字塔,通过实验对两种图像金字塔进行了探讨。实验表明,3阶B-spline图像金字塔的图像所包含的图像信息要高于相同层上高斯图像金子塔的图像所包含的信息。其次,在图像尺度发生变化的前提下,通过实验对传统ORB算法、基于高斯图像金字塔的ORB算法和基于B-spline图像金字塔的ORB算法进行了探讨。实验表明,基于3阶B-spline图像金字塔的ORB算法相比较传统ORB算法所提取的特征点配准率提高了40%。同时,相较基于高斯图像金字塔的ORB算法,本文提出的改进算法在匹配准确率和运行速度上也有所提升。

基于B-Spline曲线的流式数据事件模板构建方法

流式数据处理系统中常常要提取出事件的模板,进而针对将来发生在流式数据上的事件做预测分析处理.针对目前的流式数据系统中存在的事件模板的构建过程计算量过大,使用的数据节点较多,误差较大等问题,文本提出一种基于B-Spline曲线的流式数据事件模板构建方法.该方法首先给出了流式数据上的事件和事件模板的定义,在此基础上确定了基本尺度事件,基于该事件给出了基于线性变换变的流式数据事件的归一化处理方法.其次,本文提出使用B-Spline曲线来进行事件模板的拟合,采用均匀的节点矢量,通过遗传算法求解B-Spline的控制节点.实验表明,本文提出的方法能有效的减小事件模板构建过程中存在的计算量过大,使用数据节点较多、误差较大等问题,具有较高的可用性.

变系数模型中的逐元B-Spline估计法

给出了一种用于估计变系数模型中未知函数的逐元B-Spline方法,建立了估计量的局部渐近偏差,方差和渐近正态分布,开发了一种快速选择估计量窗宽的方法,通过Monte Carlo模拟研究了估计量的有限样本性质.

利用B-splines特性计算PbS量子点中的激子基态能量的量子尺寸效应

利用B-splines特性构建量子点中激子的波函数,计算PbS量子点中激子的基态能量Eg的量子尺寸效应,并将计算结果与实验结果及其他理论计算结果进行比较;利用B-splines技术计算的激子的基态能量在整个区域与实验完全符合,同时计算了有效质量和势垒高度对基态能量Eg的量子尺寸效应的影响.

基于B-Spline神经网络的宽带通信发射机指纹估计

提出了一种根据接收正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing,OFDM)信号估计发射机IQ不平衡与非线性,并以此作为发射机指纹进行通信设备身份认证的方法.首先根据共轭对称导频估计多径信道脉冲响应,接着根据信道脉冲响应估计、共轭反对称导频与非线性功放的线性近似放大倍数估计发射机的IQ不平衡参数组合,然后进行发射机非线性的B-Spline神经网络模型系数估计,最后从非线性模型系数估计中提取相似因子,与IQ不平衡参数组合估计构成发射机指纹的特征矢量后进行通信设备身份的识别或确认.理论推导与数值仿真显示,该方法可用于OFDM通信设备的物理层高强度认证与防假冒等.

反算B-spline三次曲面控制顶点构造义齿几何模型

本文详述了利用双三次 B- spline曲面拼接义齿模型的算法及其特征网络控制顶点反算方法 ,并给出具体实验数据及处理结果。

用B-splines技术计算超强平行外磁场中氢分子离子的能级

考虑两核之间的相互作用,采用单中心展开方法和B-splines技术构建氢分子离子的径向和角向波函数,计算超强平行外磁场中氢分子离子的能级Eb(m=0,-1,-2,-3,-4,-5)和两核间的平衡距离2R.计算中,磁场强度从2.35×106T变到2.35×108T.对比绝热变分近似计算结果,计算精度提高的范围在0.00015Ry～0.0488Ry之间;对比变分近似计算结果,计算精度提高的范围在0.0029Ry～0.0257Ry之间.这些计算结果表明,用二重B-splines基函数展开方法使氢分子离子的波函数的完备性更好,并能得到比绝热变分近似和绝热近似方法更高的计算精度.

光顺B-Spline曲面片的一种实用方法

重构曲面的光顺处理是逆向工程中的关键步骤 ,如何快速、简便、正确地光顺曲面 ,是曲面光顺处理问题研究的核心 .本文针对B spline方法重构曲面提出了一种光顺方法 ,并描述了其基本原理和光顺准则 .实例表明 ,本文所提出的光顺方法快速、简便 ,是一种较为实用的光顺方法 .

基于B-Splines网络的飞行姿态控制器设计

设计了一种自适应飞行姿态控制器,在某一飞行条件下,建立了某型飞机的滚转通道动态逆模型,针对动态逆控制需要获得飞机精确数学模型的难点,基于B-Splines函数,构建了B-Splines网络,在线逼近模型逆误差,并根据李亚普诺夫能量函数推导了B-Splines网络权值的更新算法,确保模型跟踪误差和网络权值的有界性。仿真结果表明,该控制器能够对模型逆误差快速自适应,系统对输入命令有较好的响应特性。

基于纹理畸变与B-Spline插值的计算机表面重建方法

提出一种基于网格纹理畸变的方法,获取物体2D断层轮廊序列,用B-Spline内插形成新的断层切片,实现物体表面重建.该方法不仅具有断层扫描法的优点,还避免了使用特殊设备采集断层图像如CT、MRI,适用于一般物体的重建.