基于AnyLogic的直升机后送救护组医疗设备器材需求模型构建

目的:构建直升机后送救护组医疗设备器材需求模型,以为不同任务下合理配备机载医疗设备器材提供参考。方法:收集整理常规医疗处置及紧急医疗处置时间、医疗处置所需的基本医疗设备器材等基础数据,采用AnyLogic的多智能体建模方法,将伤病员、设备器材、医护作为智能体模块,通过彼此间的逻辑关系建立智能体之间的访问规则,从而构建直升机后送救护组医疗设备器材需求模型。以直8加改装救护直升机为平台装载救护组和伤病员为例,模拟多种轻重伤病员混合的后送任务,采用该模型记录100次模拟飞行的医疗处置等待时间、完成率、医护利用率和设备器材需求数据,并进行分析。结果:采用该模型可从电子设备类、救护操作器材类、辅助小器材类、卫生耗材类等方面为直升机后送救护组的多种后送任务提供通用的医疗设备器材配备方案。结论:该模型为直升机后送救护组医疗设备器材的合理配备提供了新思路和参考依据。

非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法

电磁暂态仿真对于掌握直流变压器的运行特性具有重要意义,但目前的模块化变流器高速等效建模方法对非隔离型变压器较少提及。同时,现有非隔离型直流变压器电磁暂态仿真模型存在开关状态计算复杂、内部节点数多的问题,导致系统仿真效率低下。为此,提出一种基于开关状态预测和戴维南等效的非隔离型直流变压器快速电磁暂态等效建模方法。首先,提出一种非隔离型直流变压器中子模块的开关状态预测方法。其次,基于开关状态得到直流变压器桥臂的等效电路,并对其进行戴维南等效,得到桥臂的两节点等效电路模型。然后,建立自耦变压器的等效电路模型,综合桥臂和自耦变压器等效电路,获得直流变压器的等效电路,并据此建立直流变压器的节点电压方程。最后,基于高斯消元对方程进行降阶,实现非隔离型直流变压器仿真模型的内节点收缩。算例分析表明,所提非隔离型直流变压器的快速电磁暂态等效建模方法与传统详细建模方法精度接近,仿真效率显著提升。

面向水下运载平台的氢氧燃料电池建模与仿真分析

以Modelica为基础,面向某型深海运载平台使用的质子交换膜燃料电池构建模型,主要包含氢氧燃料电池电堆模型、供氢系统模型以及供氧系统模型。针对该燃料电池模型分别进行了稳态验证,研究了氢氧气体压力、工作温度以及质子交换膜厚度对电池性能的影响,分析了该模型的动态性能。结果表明:该模型与实际运行数据具有良好的拟合度,能较为真实地反映燃料电池运行的氢氧气体压力、工作温度、质子交换膜厚度等关键参数对电堆性能的影响,较好地反映燃料电池动态输出特性。

基于数学建模竞赛的“三项融合”大学生创新创业能力培养研究

数学建模竞赛作为一项融合了理论知识与实践应用的综合性活动,对培养大学生的创新创业能力具有深远的意义。 以数学建模竞赛为基础提出了构建完善的数学建模教育体系、强化数学建模竞赛的指导与支持、建立激励与保障机制“三项融合”的大学生创新创业能力培养策略,并进一步分析了“三项融合”培养策略在促进跨学科融合与综合素质提升、激发创新思维与实践能力、强化团队协作与沟通能力方面对大学生创新创业能力培养的促进作用。

数学建模测试题的编制过程与测试结果分析

1测试背景自2020年9月上海高中阶段开始采用国家课标,并使用由上海教育出版社出版的新编教材以来,各高中学校在不同时段都实施了4-6课时的数学建模教学实践活动.考虑到各学校实施建模教学的时段和内容差异,以及数学建模活动的特殊性,在命制数学建模测试题时,需尽量避免增加学生额外的学习负担.作者在2024年6月底的期末某区域质量监测试卷中命制了一道数学建模测试题.

借助数字化实验培养高中生的物理建模能力——以电源模型建构为例

在科学教育领域,模型建构能力被视为科学思维的核心,其教育价值逐渐受到重视。随着《普通高中物理课程标准(2017年版2020年修订)》(以下简称“课标”)的实施,模型建构被明确列为科学思维要素,成为教育目标的重要组成部分。然而,建模过程复杂,如何在高中物理教学中培养学生的建模能力一直是个挑战。笔者分析电源模型建构的过程,借此展示如何借助数字化实验装置(DISlab)提升学生的建模能力,并以闭合电路欧姆定律的教学为例,探讨建模能力的内隐和外显特质,提出相应的教学模式,破解当前教学中存在的问题。

基于倾斜摄影测量的建筑物三维单体化快速建模方法研究

以某区域建筑物的倾斜摄影数据作为实验数据,基于倾斜摄影技术,综合运用无人机倾斜摄影测量的快速采集、自动化空三及建模技术,实现该区域的快速实景三维场景制作。对快速构建的三维场景进行编辑处理,修复场景中存在的错误结构及纹理,完成建筑物的单体化重构。将经过精细建模的模型重新嵌入到倾斜现实场景三维模型中,以实现对倾斜现实场景三维模型的细致重建和单体化管理。

新工科背景下基于数据驱动的数学建模课程教学模式改革与实践

该文以数学建模课程为引领,以适应大数据驱动的创新人才培养的社会需求为抓手,从课程育人目标、模块化高阶提升的教学内容体系构建,以赛促学的数学建模科研训练体系构建、多维度教学模式改革等方面探讨数学建模课程教学改革与实践。强化数据驱动,提升建模能力,扩充交叉能力,将数学建模思想、数据思维深度融入数学建模教学改革,为数学建模优化创新人才培养模式提供新的途径和方法。

基于SketchUp和OSG的区域建筑震害模拟三维动态可视化

针对现有震害模拟可视化方法建模环节存在的不足,设计一种基于SketchUp草图大师的区域建筑三维建模方法。该方法解决了传统建模方法中过于依赖原始数据和模型维护困难的问题,实现区域建筑建模的灵活性和模型的可维护性。利用OSG三维渲染引擎和Qt框架搭建震害模拟三维动态可视化平台,完成区域建筑震害模拟的三维动态可视化。以福建省福州市台江区某区域为例,对该区域进行三维建筑建模和震害模拟结果的动态可视化展示。结果表明:所提建模方法和平台具有可行性。

我国重大疾病跨地域就诊的随机网络建模与分析

关于重大疾病跨地域就诊的管理与决策问题是我国医药卫生体制改革的主要关注点之一。目前有关卫生管理领域的研究缺少重大疾病跨地域就诊建模的全局性视角。本文基于跨地域就诊的流动数据,提出使用随机网络来对跨地域就诊现象进行建模和分析。随机网络中节点的平稳概率反映了网络的全局属性,且随机网络模型表现出的性质均具有较强的现实意义。本文还讨论了不同本地就诊偏好程度和不同节点尺度下随机网络模型的结果,并分析了平稳概率关于交互强度的敏感性。本文提出的随机网络模型和相应的优化目标为重大疾病跨地域就诊管理决策理论和方法的研究奠定了基础。

面向STEP模型装配特征自动提取的装配信息模型构建

装配信息建模是数字化装配、智能化装配的基础,然而人工交互建模效率低下且易发生装配特征识别和装配特征配合的错误,难以满足复杂机械系统的精确建模。基于三维装配体模型隐含的装配工艺信息,以STEP模型文件为输入,研究了面向几何信息的装配特征自动提取与配合关系识别算法。进而针对装配集成信息模型的构建,从装配精度模型和装配序列规划角度提出了信息推理算法。最后基于开发的系统,通过装配实例信息模型构建证明了所提算法的有效性。

随机参数非共轭分布下的可靠性建模方法

为获取精确的产品寿命预测结果,在可靠性模型中引入服从非共轭分布的随机参数以描述产品的个体差异。针对单调退化的长寿命产品,提出了采用非共轭分布随机参数Gamma过程的可靠性模型;将传统的随机参数共轭分布扩展到非共轭分布,得到不同参数分布下统一的寿命分布函数表达式,利用蒙特卡罗算法计算寿命预测值;利用马尔可夫链蒙特卡罗算法估计模型参数,提出不同分布下似然函数值计算方法及参数分布的选取准则,分析不同随机参数分布对产品可靠性的影响。仿真算例和应用实例表明,该方法能够论文拓展选择合适的参数分布。同时,验证了该方法参数估计及寿命预测的精确性。

新型建模语言在调距桨电液系统故障诊断中的应用

调距桨的电液控制部分结构复杂且运行环境恶劣,其可靠性对船舶的安全运行至关重要。针对电液系统诊断中的实际需求,提出了一种创新的诊断建模语言——T语言,并基于此开发了一套建模与诊断方法。该方法通过精确描述器件输入和输出端口之间的耦合、传递、变换和控制关系,依据实际连接关系(如管路、线缆等)构建与系统组成结构一致的诊断模型,确保了模型的一致性和可校核性。通过对调距桨电液系统的诊断建模与试验,验证了所提方法的有效性,也为类似电液系统的故障诊断提供了新的视角和方法。

基于BIM的智慧农业温室大棚建模分析

智慧农业是当前农业发展的趋势,而温室大棚作为重要的农业生产设施,对其进行建模分析具有重要意义。为此,基于BIM技术,对Venlo智慧农业温室大棚进行了建模分析。首先,对温室大棚的设计流程进行分析;然后,对BIM工作流做介绍和分析,并对建筑结构和节点进行深化分析;最后,设计了一栋智慧农业温室大棚,并利用BIM软件对其进行三维建模和分析。实例设计表明:基于BIM技术的智慧农业温室大棚建模分析具有较高的准确性和可操作性,可为农业生产提供重要支持。

基于多时空尺度特性的风电场物理-数据融合动态等值建模

文中提出了一种风电场动态等值建模方法。核心思路是将风电场对象的物理特征分析与数据分析进行有效融合,构建出反映风电场暂态特性的数据特征,并针对风电暂态波动多变特征提出基于形状的距离的分群聚类算法,从而实现场站内具有相似动态风电机组的分群等值。首先,围绕风电场多时空尺度特征展开物理特性分析,提出反映风电场站动态特性的核心因素集合;其次,针对核心因素多且存在相关性这一问题,采用降噪自编码器算法来对核心因素集合进行降维,去除冗余信息后构建数据特征;然后,引入基于形状的距离度量的聚类算法,实现风电场发电单元分群;最后,以某风电场为例,在PSCAD/EMTDC平台仿真验证了所提方法的有效性。

基于神经网络ODE和非线性MPC的DEA建模与控制

针对介电弹性体驱动器(Dielectric elastomer actuator,DEA)建模与控制的挑战性问题,提出基于神经网络常微分方程(Ordinary differential equation,ODE)和非线性模型预测控制(Model predictive control,MPC)的DEA动力学建模与跟踪控制方法.首先,基于神经网络ODE建立DEA的动力学模型以描述其复杂的动态行为.然后,基于所建立的DEA动力学模型,设计非线性模型预测控制器实现其跟踪控制目标.最后,在所搭建的实验平台上进行一系列跟踪控制实验.在所有实验结果中,DEA的运动均能很好地跟踪目标轨迹,且相对均方根误差均不超过3.30%,说明了所提动力学建模与跟踪控制方法的有效性.

磨削区域内磨粒分布集成磨削力建模研究

在焊缝磨削过程中,磨削力与磨具磨损程度、磨削精度和表面完整性紧密相连。磨削力受磨粒数量、磨粒粒径以及磨削工艺参数等多元影响。针对磨削过程受力特性,基于Johnson-Cook本构模型,提出单磨粒磨削过程的仿真分析法,研究磨削参数对磨削力的影响规律。根据磨粒分布理论将单磨粒在磨削加工区域有效集成,建立磨具法向磨削力的数学模型。磨削试验验证表明,磨削深度为1~5 mm时的平均误差约为9.9%,在磨削深度高于3 mm工况时的平均误差仅为1.9%,为焊缝磨削的稳定性控制提供了一定的理论依据。

基于背景-前景组成式建模的电路板异常检测

异常检测的目标是检测众多正常样本中的异常样本.在大数据时代,如何将异常检测应用于现实场景成为当下需要着重思考的问题之一.目前已有模型存在难以处理实际场景中遮挡、光照、色差等动态干扰,无法快速迁移应用场景等问题.基于此,提出了一种基于背景-前景组成式建模的深度学习模型,用于检测电路板场景中的异常物体.首先通过特征提取网络将输入图像重构为不包含异常物体的干净背景图像,并通过跳层连接保留图像可能存在的动态干扰.得到重构背景后,通过空间变换网络提取到异常物体的位置信息,利用自编码器提取到异常物体外观、形状和存在的隐空间表示并重构出每个异常物体.将重构的异常物体和背景图像组合得到完整图像并通过对异常物体的存在表示给定阈值来实现异常检测.为了验证方法的有效性,从真实的电路板组装环境中收集数据,并模拟实际生产中标注有限的情景,从而创建用于分析的电路板异物数据集.此外,还在航道异物碎片数据集上进行实验验证.结果表明,提出的方法在该数据集上表现良好,能够检测出9个真实场景数据中的所有异常目标,漏检率低至0%,可以应用于现实世界的电路板组装场景.

机床结构对流换热系数的参数化建模方法

热态特性分析是研究控制数控机床热误差的主要研究方法之一,而对热分析结果有很大影响的对流换热系数计算却是一个难点问题。在量纲分析的基础上,结合实验数据与多元线性回归分析,提出一种考虑环境温度与温差变化的机床结构对流换热系数的参数化计算方法,提高了对流换热系数和机床热分析计算的准确性与效率。以某机床滚珠丝杠进给系统为例,通过仿真计算与实验对所提方法的有效性进行了验证。

螺栓连接装配式墙板结构连接节点本构模型及体系建模方法

螺栓连接装配式墙板结构体系具有建造快速、施工便捷、连接可靠、可拆卸和可修复等优势,适合低多层乡村住宅建筑,近年来工程应用逐渐增多。该体系预制墙板之间采用离散的干式螺栓连接,受力时接缝处产生滑移变形,与传统的现浇剪力墙结构或湿法连接的剪力墙结构存在本质区别,为了分析结构体系的整体性,建立适合该结构体系的“非等同现浇”的抗震设计方法具有重要意义。本文结合已进行的螺栓连接节点轴向拉伸试验和剪切试验,提出螺栓连接节点拉伸和剪切的本构模型。在此基础上,将单个螺栓连接节点简化为3个平动自由度(x、y、z)的非线性弹簧,模拟连接节点的力学行为,建立简化计算模型。借助螺栓连接预制墙板的拟静力试验结果验证了螺栓连接节点简化模型的有效性,显示可用于分析结构体系的抗震性能。基于节点简化模型,依托Midas Gen软件,提出了螺栓连接装配式墙板结构体系的建模方法。以实际工程为例,建立了该结构的设计模型,并进行在小震、中震作用下的弹性分析及大震作用下的弹塑性时程分析。结果表明:在各地震工况下,螺栓连接装配式墙板结构体系侧向位移较小,层间位移角分别小于弹性位移角限值的1/1200和弹塑性层间位移角限值的1/120,符合规范要求,螺栓连接节点承载力满足抗震需求,墙板角部混凝土没有被压溃,说明螺栓连接装配式墙板结构体系抗震性能优越。研究成果可为螺栓连接装配式墙板结构体系的工程建设提供设计依据,为该新型结构体系的推广奠定理论基础。