基于Gauss指数摩擦模型的3-RPS并联机构动力学建模

为定量分析关节摩擦对机构驱动力的影响,以一种新型3-RPS并联机构为研究对象,对其动力学模型进行了研究。首先,基于运动学分析得到机构的雅可比矩阵。其次,基于达朗贝尔原理对各运动副的关节约束力进行求解。最后,在忽略摩擦时,基于拉格朗日方程法建立机构的理想动力学模型。在考虑摩擦时,基于Gauss指数模型对摩擦所做负功进行定量描述,通过修正拉格朗日算子,建立含全部关节摩擦的动力学模型。结合数值算例,对忽略关节摩擦和考虑关节摩擦的动力学模型进行仿真对比。结果表明,模型误差均小于3. 5%,移动副1、2和3的驱动力相对误差分别为11. 7%、16. 3%和18. 5%,验证了模型的正确性和摩擦补偿的必要性。分析结果为基于摩擦模型的驱动力补偿提供了理论依据。

基于Gauss伪谱法的火箭空间投送轨道设计

利用火箭将打击载荷或二次平台投送到空间,从太空发起进攻成为未来战争的一种重要作战方式。对于该作战方式,火箭投送轨道优化设计问题异常关键。应用Gauss伪谱法建立了快速投送轨道的优化模型,给出了轨迹快速优化策略并进行了仿真计算。结果表明该方法用于火箭快速投送轨道优化问题具有很大的优势。

基于Gauss-Hermite分布模型的水印检测算法研究

图像水印的检测来源于统计信号处理的思想,其关键在于如何对图像经变换后的系数进行建模。在已有的水印检测模型中,图像基于高斯分布进行建模,容易导致在抗攻击条件下水印检测的性能较低。为克服这一不足,结合图像的视觉感知模型和高斯-埃尔米特(Gauss-Hermite)统计分布模型,提出一种数字水印的嵌入和盲检测方法。在水印嵌入中,以临界可见误差值JND(Just Noticeable Difference)作为水印嵌入强度,以提高水印的不可感知性。在水印检测中,基于高斯-埃尔米特分布对图像小波系数进行建模,并通过假设检验提出了水印的盲检测模型,最后推导了虚警概率和检测概率之间的工作特性关系。仿真结果表明:提出的水印检测模型在诸如噪声、JPEG压缩、滤波以及缩放等攻击下具有较好的性能。

基于Gauss伪谱法的高空飞行器再入段轨迹优化对传热效应的影响分析

基于Gauss伪谱法和二阶有限差分(Gauss Pseudospectral Method,GPM),研究了再入过程中高速飞行器的传热问题,并依据最内温层升温最小的目的进行飞行轨迹的数值优化。主要思路:构造传热分析模型,并依据传热方程构造每一温层的传热微分方程;将各温层微分方程以及动力学微分方程作为伪谱法中的微分方程约束条件代入,进行轨迹数值优化设计;利用少量LG点构造拉格朗日多项式,再通过一维插值获得大量LG点的值,获得更高精度的拟合结果曲线。以某高超声速飞行器为对象用本方法进行数值计算,结果验证了方法具有一定的可行性。

利用最小二乘直接法反演卫星重力场模型的MPI并行算法

针对海量卫星重力数据反演高阶次地球重力场模型的密集型计算任务与高内存耗用问题,基于MPI实现了最小二乘直接法恢复高阶次位系数的并行算法。引入并行读写、分块存储与分块计算等方式完成了设计矩阵的构建、法方程的形成与求解等密集型计算任务的并行算法,数值计算结果表明三者的并行相对效率峰值可分别达到95%、68%、63%。利用GOCE轨道跟踪和径向扰动重力梯度数据(共518 400个历元)分别反演了120、240阶次地球重力场模型,计算时间仅为40min、7h,内存耗用峰值仅为290MB、1.57GB;采用与GOCE同等噪声水平的观测数据恢复的重力场模型精度与GOCE已发布模型的解算精度相一致,联合GRACE和GOCE的解算模型能够实现二者独立信息的频谱互补,表明本文方法可高效稳定地恢复高阶次地球重力场模型。

工业机器人视觉定位系统高精度标定研究

分析了机器人视觉的主要标定方法 ,并在此基础上改进了传统的两步标定法 .该方法先用两步法求出转换矩阵的初值再建立优化数学模型 ,优化计算采用快速的高斯—牛顿法 .该方法不仅具有原来两步法的诸多优点 ,如自动、快速 ,而且彻底消除了第二步存在的累积误差 ,大大提高了标定精度 .大量试验表明 ,标定精度明显优于传统的两步法 .

基于内网实测信息的两端口外网静态等值参数估计方法

为求解外网信息未知的外网静态等值参数,提出了外网扩展电压源支路Ward等值电路模型(extended voltage-source branch Ward-equivalence model,EWM)及其等值参数的2阶段估计方法。第1阶段,以边界点的等值注入功率和边界点间的等值导纳为等值参数,形成外网的简化Ward等值电路,建立其等值参数的多时段最小二乘估计模型。第2阶段,以电压源串联阻抗的等值支路代替边界点的等值注入功率,形成扩展电压源支路Ward等值电路模型,然后考虑2个电路模型等值参数间的约束关系,建立第2阶段等值参数的最小二乘估计模型。最后,采用高斯牛顿法,依次求解2阶段的等值参数,并以后者作为外网的等值参数。由于第1阶段等值参数的约束作用,降低了第2阶段等值参数间的耦合作用,从而保证了其等值参数的准确性。IEEE 39节点系统计算验证了论文方法的有效性。

高能束焊接数值模拟中的新型热源模型

为准确地模拟出大深宽比的”钉头”状高能束熔池 (焊缝 )形状 ,提出了新的旋转Gauss曲面体热源模型 ,并进行了实际的数值模拟与测量试验。结果表明 ,与已有的其它热源模型相比 ,使用新模型可以更准确地模拟焊接温度场。同时 ,通过对比分析数值模拟结果 ,可以深入了解新热源与其它已有热源模型的不同特点 ,有助于正确选择热源模型 ,进行高效准确的数值模拟。

基于主动轮廓模型的自动导引车视觉导航

为解决工厂或农业非线性光照环境下视觉导航算法鲁棒性和实时性差的问题,提出基于主动轮廓模型的导航标识线检测与跟踪算法。首先用多项式曲线模型描述单向标识线,导航问题等价为计算多项式曲线参数;然后依据标识线颜色和边缘等特征,给出关于多项式曲线的主动轮廓模型的内、外部能量函数;最后将能量函数简化为非线性最小二乘问题,应用高斯牛顿法和Armijo-Goldstein不精确一维搜索方法求解曲线最优参数。采用自制视频和自主小车测试算法,结果表明:该算法对非线性光照条件下直线和弯曲标识线的导航正确率为98.96%,运算时间为40.18 ms。试验验证了该算法的鲁棒性和实时性。

高斯回波模型在超声回波模拟中的应用及其迭代算法的讨论

本文将超声回波模拟成被高斯白噪声污染的高斯回波,并建立关于一系列估计参数的非线性模型,如回波的频带宽度,到达时间,中心频率,相位及回波幅度。这些参数对于超声无损检测中材料检测、目标探测、目标分类、及速率测量等密切相关。运用高斯-牛顿算法进行迭代计算,该算法能以较少的迭代次数计算出较为精确的参数向量,但该算法对到达时间τ的初值设置较为敏感。

导弹攻防对抗中追逃对策模型与配点求解法

未来的来袭导弹可能具备较强的机动性,其弹道不可预测,针对拦截弹追击此类目标的追逃问题,基于微分对策(differential game,DG)理论建立追逃博弈模型并给出求解方法。模型在分析两者相对运动的基础上,考虑地球重力和自转的影响,以推力角为控制变量,离地高度、速度和经度角为状态变量,建立微分方程组。然后将追逃DG模型转化为单边最优对策问题;并给出改进的高精度五阶Gauss-Lobatto多项式配点法来近似状态变量对时间的导数,将微分方程组转换为代数约束,降低非线性规划问题复杂程度。最后给出了本文研究的仿真实例。

难加工材料高速切削过程中切削力的非线性特征规律析因研究

综合应用析因试验设计与拉丁超立方抽样试验设计,对难加工材料马氏体不锈钢进行了高速铣削试验。在分析其切削力的非线性特征规律基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的非线性数学模型。试验结果表明,高速切削难加工材料时,背吃刀量和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间确实存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。

高斯-牛顿法及其在作物水分生产函数模型参数求解中的应用

对于作物水分生产函数的非线性模型,现有参数求解方法是先采用变量代换使模型线性化后再用最小二乘法求解。用这种方法得到的参数估计值并不是无偏估计,因而回归方程也不是最优的,相应相关系数也不能很好地反映拟合的显著性水平。介绍了高斯 牛顿法,并把它用于作物水分生产函数Jensen模型参数求解,该方法可使拟合结果逼近无偏估计,从而提高拟合的精度。同时,给出的未经线性化模型的相关系数更能反映拟合的显著性水平。

超声回波参数的高斯与牛顿迭代法计算

应用超声回波模型,对检测目标的超声回波进行模拟,在模拟过程中应用高斯与牛顿法迭代出估计参数.结果表明,该算法能以较少的迭代次数计算出向量参数,但对模型中到达时间初值设定较为敏感,这可用常规方法(互相关或小波变换、遗传算法等)解决.

基于最优加权组合模型及高斯-牛顿法的滑坡变形预测研究

在对最优加权组合理论和高斯-牛顿法优化非线性模型参数的方法研究的基础上,依托于洒勒山滑坡的实际变形监测资料,建立了该滑坡变形预测的3个非线性预测模型:指数模型、Verhulst模型和灰色GM(1,1)模型;利用最优加权组合理论建立了洒勒山滑坡的最优加权组合预测模型,并运用高斯-牛顿法对各单一模型和组合模型的参数进行了优化。通过对比分析得出:组合模型的预测精度高于任何单一模型的预测精度;参数优化后各单一模型的预测精度都有不同程度的提高;参数优化后的组合模型预测精度是最高的。因此,综合运用最优组合理论和高斯-牛顿法处理滑坡预测预报模型,是提高滑坡预测预报精度的行之有效的方法。

支持向量机最优参数选择的研究

支持向量机是近几年发展起来的机器学习方法,模型选择是设计支持向量机的关键。基于高斯核函数的支持向量机具有良好的学习性能,被广泛应用于模式分类中,讨论了核函数中C和γ对分类函数的影响,提出针对不同类型的数据,SVM应选用不同的核函数,同时利用二分法对核函数(C,γ)寻优,并将其应用于变压器故障诊断中,仿真结果表明该方法具有较好的性能。

用差分方程模型模拟北京2003年SARS疫情

根据北京2003年SARS疫情发展的实际情况,利用差分方程建立模拟北京疫情发展过程(2003年3月20日至7月14日)的数学模型．建立主要由模拟值与实际统计值之差的平方和构成的目标函数．最后利用Gauss-Newton最优化方法,对模型中参数进行估计．

运动目标检测算法综述

运动目标检测是将感兴趣的动态目标从图像背景中分割出来,主要应用于图像分析和目标跟踪中。该文主要介绍了几种常用经典运动目标检测算法,即基本差分法、高斯模型法和Ada boost检测算法原理,并给出了相应实验结果,最后总结了算法的应用场景和优劣性。

锻压镁合金材料端面高速铣削过程中切削力特征规律分析

在切削速度471～2356m/min内,综合应用析因试验设计与均匀试验设计,对镁合金进行了高速铣削试验。在分析其切削力特征规律的基础上,建立了高速切削难加工材料工艺中切削力与背吃刀量、每齿进给量和切削速度之间的数学模型。试验结果表明高速切削镁合金材料时,切削速度和每齿进给量之间的交互作用对切削力有显著影响;切削力与切削用量间存在非线性特征规律;切削用量对切削力的影响效应随切削用量的变化而发生改变。

自由活塞发动机的活塞运动规律优化与试验

为了提高四冲程、点燃式自由活塞发动机系统的输出效率,该文在分析其工作原理的基础上,设定边界约束和路径约束,建立了活塞运动规律优化模型。基于系统工作过程中活塞分阶段运行的特性,采用高斯伪谱法离散状态与控制变量,将活塞运动规律优化问题离散化为非线性规划问题,并结合序列二次规划算法求解最优化问题。仿真结果表明:采用分阶段的电磁力作用规律,优化活塞位移与速度曲线,可提高缸内气体对外做功能力与降低传热损失,使系统指示效率由41.0%增加到45.3%。同时由试验验证了所提出方案的可行性与有效性,试验中系统发电效率由28.8%提升到31.2%,系统性能明显提升。该文对此类动力装置的后续研究提供了参考。