井筒数据的Akima插值重采样方法

在测井资料处理解释过程中 ,需要对井筒数据进行重采样。全局多项式和三次样条插值是目前常用的数值插值重采样方法 ,但存在计算量大、局部形变大等缺点。介绍了Akima分段三次多项式插值方法 ,通过数值实验并与三次样条插值效果进行比较分析 ,表明Akima分段三次多项式插值是简便、快速、保形性好。

基于Akima插值的机械特性曲线重采样实现

在机械特性曲线重采样过程中,针对传统插值方法所存在的不足之处和不适应性,提出了采用Akima插值方法来拟合各种机械特性曲线,并使用VC编程实现曲线在计算机上的拟合,拟合曲线很好地反应了原始曲线的真实性和一致性,试验结果表明使用Akima插值法所拟合的曲线真实性好、精度高、结果可靠,在机械自动化设计过程中,能很好地替代人工查图表的工作量。

基于AKIMA插值法的整体式U形渠道温度场数值模拟

【目的】揭示整体式U形混凝土渠道渠基土温度场的分布和变化特征,为整体式U形混凝土渠道的抗冻胀工程提供理论依据。【方法】依据宁夏青铜峡市邵岗镇沙湖村进行的整体式U形混凝土衬砌渠道的原型观测试验结果,采用AKIMA插值法对各部位渠基土的温度梯度进行了计算,再利用有限元软件ANSYS对渠基土的温度场及温度梯度进行了数值模拟。【结果】渠道阴坡温度低于阳坡温度,其产生冻胀时间更早、冻结深度更大。在2月初气温回暖时,地温开始逐步升高。不同位置衬砌板下土体的温度梯度变化规律基本相同,均随土体深度的增加而减小。阴坡的平均温度梯度高于阳坡,距离土表越远温度梯度越小。衬砌板以下20 cm范围内的温度梯度波动较大,50~100 cm范围内的温度梯度相对来说较为平缓。采用AKIMA插值法计算出的渠基土温度梯度与通过有限元软件ANSYS进行的温度梯度模拟结果基本一致,ANSYS对温度场的模拟所得结果与实测渠基土地温结果一致。【结论】整体式U形混凝土渠道在不同位置衬砌板下的渠基土温度变化趋势一致,均随深度的增加而升高;不同深度土体温度梯度变化规律基本相同,均随深度增大而减小。

基于AKIMA插值的光学自由曲面刀具路径优化

FTS金刚石车削技术是加工复杂光学自由曲面加工的主要方法之一。为解决自由曲面难加工,效率低,插值误差波动大的问题,设计曲面离散出刀触点,采用AKIMA插值法对金刚石刀具圆弧半径进行刀具轨迹补偿,生成机床可识别的刀位点轨迹。通过MATLAB仿真实验表明,AKIMA插值法总体上更能逼近理想轨迹,虽然提出的插值方法计算相对复杂,但是插值精度显著提高,能够很好地控制曲面轮廓,保证了曲面的面型精度,同时也满足加工效率方面的要求。

基于Akima插值的随钻测井数据实时处理方法

为解决随钻测井实时数据采样密度不均匀造成的"黑点"及"拉直线"问题,提出了一种随钻测井数据实时处理方法。首先,利用薄层阈值法结合峰峰/谷谷比值法进行实时数据奇异点检测与剔除,消除随钻测井高频振荡干扰造成的"毛刺"现象,提高实时随钻测井曲线信噪比;然后,对实时获取的随钻测井数据进行网格化分析,利用Akima方法建立随钻测井实时数据重采样模型,实现随钻测井实时数据网格化及采样间隔等间距化处理。将该方法应用于实际的随钻测井实时数据处理,处理后的随钻实时数据与内存数据对比表明,最大相对误差10.92%,比常规方法减小6.06百分点;平均相对误差8.73%,比常规方法减小3.46百分点;相关系数0.980 8,比常规方法增大了0.040 2。研究结果表明,薄层阈值法结合峰峰/谷谷比值法及Akima方法,能解决随钻测井实时数据的"黑点"及"拉直线"问题。

基于Akima插值的地面沉降等值面服务构建方法

传统的数据分析平台多基于数据充足的理想情况进行研发,往往与数据不完整的现实相去甚远,难以满足实际应用的客观要求,因此,有效处理数据缺失就成为信息化工作的关键。本文针对“河北地面沉降系统”研发应用中的数据缺失问题,将已经发展成熟的插值技术,应用到地面沉降等值面的构建中,对信息化管控防治工作中的实际难题进行探究和解答。数据曲线插值的关键在选取合适的插值方法,本文基于简洁宜行的原则,提出Akima插值和GP服务相结合的地面沉降等值面的建模方法。该方法由2个部分组成,一是用Akima插值有效解决水准点观测序列不连续问题;二是基于GP服务实现地面沉降等值面的自动化构建。在河北部署的系统运行结果表明,所提方法不但快速有效地补全了缺失数据,绘制出的等值面与实际生产情况相符,而且还基于微服务的编程思想,达到了系统耦合度低,方法易用灵活的目标。

基于Akima插值理论的水平试桩数据处理方法研究

在水平试桩数据处理过程中,经常会遇到低阶多项式拟合精度差、高阶多项式拟合不收敛以及五点滑移法数据点非等间距等问题,严重制约了试桩成果数据的进一步应用。针对上述难题,以Akima非线性插值理论为基础,对实测数据点进行分段拟合Akima非线性多项式,并推导得出相应的积分与微分表达式,进而建立基于Akima非线性插值理论的水平试桩数据处理方法。针对数据处理结果振荡问题,采用滤波方式予以解决。最后,通过柔性桩案例详细阐述了该数据处理方法的应用过程,结果表明该方法所得结果与理论计算结果几乎一致,验证了该数据处理方法的可靠性和实用性。该方法可为水平试桩数据处理难题提供新的解决途径。

Akima插值法在测量中的应用

本文简单介绍了Akima插值法的原理和计算方法，举例说明了它在测量中的应用，同时与线性内插和三次自然样条函数插值做了简单比较。

基于Akima-LMD和GRNN的短期负荷预测

传统局域均值分解(LMD)对极值点采用了滑动平均值处理得到局域均值函数和局域包络函数,易造成分解的分量过平滑而影响精度。为了减小过平滑影响,采用Akima插值法代替滑动平均值法处理局域函数来改进LMD算法,针对电力系统负荷序列的非平稳性和非线性,利用改进LMD算法进行序列分解得到若干分量,再利用广义回归神经网络(GRNN)预测各个分量的趋势,叠加各分量趋势得到负荷序列总趋势。GRNN神经网络较传统神经网络训练速度快、精度高,能很好地预测非线性序列。算例分析表明,改进LMD结合GRNN的方法较经验模态分解(EMD)结合GRNN的方法在短期电力负荷预测中有更高的预测精度。

全井眼地层微成像仪测井图像失真的恢复技术

基于全井眼地层微成像仪(FMI)的仪器结构和测量原理,对井下仪器的运动状态进行分析,推导出描述仪器运动状态的微分方程,在此基础上对仪器的遇卡—解卡事件进行识别,然后利用卡尔曼滤波方法对井下仪器的运动状态作出最佳估计,得到原始采样数据的真实深度,最后利用Akima插值算法对极板数据进行重采样并生成成像图像。结果表明:经过校正后生成的FMI图像有效地消除了由于井下仪器的非匀速运动引起的拉伸、压缩、扭曲等图像失真现象,恢复了地层的原貌。该技术不仅适用于FMI成像测井,同样适用于其他进行了加速度测量的成像测井,具有推广应用价值。

高分辨率阵列侧向测井井眼影响自动校正研究

阵列侧向测井具有较高的纵向分辨率,在径向上可以提供多种探测深度的测量曲线,为地层侵入剖面的描述提供更加详细的信息,但其测井结果不可避免地会受井眼的影响,特别是浅探测深度的测井结果受井眼影响尤为严重;因此,需要对其进行井眼校正。文中以斯伦贝谢公司推出的高分辨率阵列侧向测井仪HRLA为例,在分析阵列侧向测井井眼影响的基础上,对HRLA的井眼校正图版进行数字化,然后优选Akima插值算法实现了图版曲线高精度插值拟合,利用网络加权分析实现了井眼影响的自动校正,并编制程序对实际阵列侧向测井资料进行自动连续校正处理。应用结果验证了对井眼影响规律的分析。校正结果表明,该校正方法和处理程序提高了井眼校正的精度和效率,具有良好的实用性。

动态称重系统误差修正算法研究

动态称重装置是安装在装载机上用于实时自动测量装载机装载货物重量的仪器。提高称重测量精度是装载机自动测重装置设计过程中的一个重要环节。在硬件设备基础上,分析了在装载机自动测重过程中的各种误差源,并提出消元法及改进性Akima插值等算法修正各种误差,解决了多年来存在于装载机动态称重系统中的瓶颈问题,使系统称重精度达1%,并建立了一套简捷可行的现场调试方法。实际应用表明:本装置具有集成度高,测量精度和可靠性高等特点。

考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化方法研究

实测航磁横向水平梯度反映垂直于测线的磁场梯度,比传统航磁ΔT数据包含测线之间更多的磁场信息.针对航磁数据网格化问题,采用Hardwick提出的方法,利用航磁水平梯度与ΔT数据构建拟测线,并结合Akima插值法,开展了双方向测线型ΔT网格化方法研究,最终实现了考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化;针对网格化结果中的虚假异常采取了有效滤波方法.通过理论模型数据和实际数据网格化处理,表明该方法可以突出航磁测线之间的异常细节、更清晰地反映线性构造或磁性体走向,提高了网格化的精度和分辨率.

重力时变的数学逼近

研究了根据时域内离散的重复重力测量数据获取连续重力变化的方法。分析比较了多种不同的插值、拟合和滤波方法的优缺点 ,认为Akima样条插值法、正交多项式拟合法和卡尔曼滤波法对重力数据处理效果较好。以华北 6 3号相对重力点和香山绝对点为例给出了处理结果 ,并对三种方法的意义和适用范围进行了讨论。

6-PTRT并联机器人动力学建模与优化

根据6-PTRT并联机器人机构及约束特点,对动平台及各支链进行运动学分析,利用虎克铰特性建立各支链动坐标系,计算各运动部件瞬态惯性张量,采用KANE方法推导出该并联机器人动力学模型。利用MATLAB软件和ADAMS软件联合仿真,验证所建立动力学方程的正确性。应用Akima插值法对动力学响应进行优化,结果表明,利用优化后动力学响应驱动各支链可有效提高机构运行稳定性。利用KANE方法建立动力学模型并用Akima插值法优化动力学响应能有效减少计算步骤,并得到平滑的动力学响应曲线,为并联机器人轨迹规划、动力学特性分析及高精度控制提供理论依据。

电弧增材制造中轮廓环优化处理研究

要提高STL模型精度,必然会增加三角形面片数目,导致程序处理复杂度增加。文中针对单道焊缝特点,在一定模型转化误差下,通过设置距离阈值和拟合点数范围的方法来确定切面轮廓的插值曲线段数,然后提出了基于Akima插值和参数三次样条曲线相结合的算法对轮廓点分段构造插值曲线,并计算插值点,以得到较精确的轮廓轨迹点。最后在采用熔化极气体保护焊的快速成型设备上运行生成的轮廓轨迹G代码,验证了该算法的有效性。

基于改进的LMD和GRNN组合风速预测

传统局域均值分解(LMD)算法采用滑动平均法计算局域均值函数和局域包络函数,易造成过平滑,影响分解精度。文章提出采用Akima插值法分别计算上下极值点包络线,进而求出局域均值函数和局域包络函数,对LMD方法进行改进;针对风速的非线性和非平稳性,提出基于改进LMD和广义神经网络(GRNN)的组合预测模型,用改进LMD算法分解风速,然后用GRNN对各分量分别建模预测,最后将预测结果叠加得出最终预测值。算例结果表明,LMD分解预处理可以提高预测精度,相对于现有LMD算法,改进算法分解结果更为精确,相对于GRNN及LMD-GRNN模型,改进后LMD-GRNN组合模型预测精度更高。

基于降水微物理特征测量仪的雨滴形状观测与分析

利用自主研制的降水微物理特征测量仪开展降水观测试验,得到了大量的雨滴图像。研究了异常雨滴图像的形成原因和处理方法,以此为基础重点研究了在极坐标下基于Akima插值的数字雨滴图像矢量化方法,得到了雨滴平均形状特征和轴比分布特征。结果表明,直径小于1 mm的雨滴以圆形为主,在1.0~3.0 mm的雨滴以椭圆形为主,大于3.0 mm的雨滴逐渐呈现顶部凸起,底部偏平的形状;雨滴的平均轴比分布与经验分布一致,相互之间差异在±0.04 mm范围以内;雨滴的平均轴比与经验模型的差值在粒径3.4~3.8 mm出现峰值,该范围内的雨滴较经验关系具有更圆的形状特性。

日本周边海域温跃层特性研究及温度剖面模型构建

使用"中国ARGO实时资料中心"提供的2005—2009年连续5 a日本南部海域的ARGO浮标资料,通过建立标准层,统计并提取各标准层的剖面温度,采用AKIMA插值方法计算各层的温度梯度。较详细分析了该海域温度垂直剖面特征及温跃层的分布规律。在此基础上,使用分段三次多项式拟合方法建立了适用于该海区的温度垂直剖面模型,并利用2010年ARGO数据对模型进行了验证,研究表明,经过模型模拟的剖面温度与实测温度之间的相关系数可达到0.99以上。

面向逆向工程的二维轮廓曲线重构方法研究

针对逆向工程中零件二维轮廓曲线的重构问题,在考虑异常数据及各项测量误差的基础上,提出了基于局部加权回归散点平滑(Locally Weighted Scatterplot Smoothing,LOWESS)法和移动平均平滑(Moving Average Smoothing,MAS)法的联合光顺策略。利用Akima插值算法对离散修复数据进行了拟合。以某汽车轮毂轮廓曲线修复为应用实例,运用基于稀疏模型的评判准则对重构轮廓曲线的光顺性进行了定量分析,不仅保证了曲线的重构精度,而且提高了其光顺性。研究结果表明所采用的曲线在线重构方法具有实用性与有效性。