基于katugampola分数阶积分的Hermite-Hadamard型不等式

分数阶微积分是应用数学的一个重要领域,在自然科学和工程技术等领域有着广泛的实际应用.基于katugampola分数阶积分,利用函数的拟凸性和一些经典不等式,建立了Hermite-Hadamard型不等式.当对参数ρ→1时取极限,就得到了Riemann-Liouville分数阶积分的相应结论.

Katugampola分数阶积分的阶与Weierstrass函数的分形维数之间的关系（英文）

计算Weierstrass函数的Katugampola分数阶积分的分形维数,如盒维数、K-维数和P-维数.证明了Weierstrass函数的Katugampola分数阶积分的阶与Weierstrass函数的分形维数之间存在线性关系.

一类带有Katugampola分数阶积分边值条件的Hadamard型分数阶微分方程的边值问题

文章对一类带有Katugampola分数阶积分边值条件的Hadamard型分数阶微分方程边值问题进行了研究。与前人研究的不同之处在于针对Hadamard型分数阶微分方程给出了Katugampola分数阶积分边值条件,而Katugampola分数阶积分是近年来提出的新型积分,故所获得结果也比较新颖。文章通过使用Krasnoelkii不动点定理和Banach压缩映射原理得到边值问题解的存在性和唯一性结果。最后给出了一个例子,验证了所获得的理论结果的有效性。

基于分数阶积分的软弱夹层蠕变损伤模型研究

软弱夹层作为边坡的“薄弱环节”,时刻威胁着边坡的稳定性。以我国西南地区广泛存在的二叠系炭质泥页岩软弱夹层为研究对象,开展了软弱夹层蠕变特性的研究,在常规剪切试验的基础上进行分级剪切蠕变试验,系统分析了软弱夹层的剪切变形规律,并采用稳态蠕变速率法确定了软弱夹层的长期强度。基于Riemann-Liouville分数阶积分理论及统计损伤理论对传统西原模型进行了改进,利用自适应差分进化算法结合软弱夹层剪切蠕变试验曲线验证了模型的准确性,并进行了参数敏感性分析。研究表明,改进后的模型可以完整地描述软弱夹层蠕变的3个阶段;蠕变曲线的变化由微分阶次γ、形状参数m及比例参数F0共同控制;m反映软弱夹层的脆性特征,F0则表征软弱夹层的物理力学强度。该研究结果可为含软弱夹层边坡的防灾监控与稳定性分析提供理论依据。

分数阶微积分模型DWI结合SMS技术在乳腺良恶性病变中的应用价值

目的 探讨分数阶微积分(fractional-order calculus, FROC)模型扩散加权成像(diffusion weighted imaging, DWI)结合多层同时(simultaneous multi-slice, SMS)技术在乳腺良恶性病变中的应用价值。材料与方法 回顾性分析2021年1月至2022年12月在我院接受乳腺MRI扫描的124例患者(141个病变),所有患者均应用3.0 T MR行两组多b值(14个b值、最高b值3 000 s/mm^(2)) DWI扫描,一组为常规单次激发平面回波成像(single-shot echo planar imaging, SSEPI)-DWI,另一组为SMS-SSEPI-DWI。采用独立样本t检验或Mann-Whitney U检验比较良恶性病变组的图像质量评分、FROC模型参数值[异常扩散系数(D)、体素内扩散异质性参数(β)和空间参数(μ)]和表观扩散系数(apparent diffusion coefficient, ADC)值。并利用受试者工作特性(receiver operating characteristic, ROC)曲线评价各参数的诊断效能。应用Bland-Altman图评估两组DWI衍生参数间的一致性。结果 乳腺恶性病变的ADC、D、β值均低于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05),恶性病变的μ值高于良性组,差异具有统计学意义(P<0.05)。在SSEPI-DWI和SMS-SSEPI-DWI序列中,D值曲线下面积最大,β值诊断敏感性最高,D值特异性最高。Bland-Altman图显示两组DWI序列衍生的相对应参数值均无偏倚,具有良好的一致性。结论 基于SMS-SSEPI-DWI FROC模型可以在临床可接受时间内提供良好的图像质量和病变特征参数值,与SSEPI-DWI相比,其在鉴别乳腺良恶性病变方面具有一致的诊断性能,D值和β值表现出较好的诊断性能。

高磁导率楔形体外磁标势的分数阶微积分形式

在二维情形下,线电荷与导电楔形体的电势分布可用分数阶导数来表示.本文将电的情形推广到磁中,研究了线磁偶极子磁化高磁导率楔形体后的磁标势,将它的表达式用分数阶导数表示,并使用Ansys仿真软件验证.进一步地,在地球物理中,强磁性对称背斜的顶端附近可近似成楔形体,如果它被均匀地磁场磁化,它的磁标势同样也可以用分数阶微积分表示.这两种情况下的磁标势表达式表明,式中的分数阶微积分因子只与楔形体本身的形状有关,而与外部磁场无关.分数阶微积分阶次取决于楔形体尖端角度,一般不是整数,体现了分数阶微积分的过渡性质.

Hadamard分数阶积分的Volterra-Fredholm型时滞积分不等式

建立了一些新的Volterra-Fredholm型的分数阶积分不等式,它们可作为研究分数阶微分方程和分数阶积分方程解的性质的有效工具.该文还给出了应用来说明结果的有效性.

奇异函数分数阶导数的Hadamard有限部分积分表示形式

针对包含奇点的函数,研究其Riemann-Liouville和Caputo分数阶导数,给出它们的Hadamard有限部分积分表示形式.利用该形式求得分数阶导数在初始点的Psi级数展开式.另外,该形式可以方便地使用Hadamard有限部分积分算法进行高精度计算.最后设计了一种奇点分离的Chebyshev谱逼近方法,通过数值算例验证了分数阶导数的Hadamard积分表示形式及其数值算法的正确性和有效性.

一类分数阶积分-微分Langevin方程初值问题解的存在唯一性

该文研究含3个分数阶导数的非线性积分-微分Langevin方程初值问题.首先应用Schauder不动点定理得到了解的存在性结果,然后运用Banach压缩映射原理建立了解的唯一性,最后举例说明了主要结果的应用.

协同拟凸函数的Riemann-Liouville分数阶积分不等式

基于Riemann-Liouville分数阶积分,对协同拟凸函数的Hermite-Hadamard分数阶积分不等式进行了研究。剖析Riemann-Liouville分数阶积分的运算特点,深入探究SAR?KAYA给出的Riemann-Liouville分数阶积分恒等式。在该Riemann-Liouville分数阶积分恒等式的基础上,利用二元函数的单调性和协同拟凸性,巧妙应用三角不等式和H?lder不等式等经典不等式,建立了若干个协同拟凸函数的Hermite-Hadamard分数阶积分不等式。

分数阶积分微分方程解的存在性

针对一类分数阶积分微分方程,利用不动点定理和分数阶Gronwall不等式,研究了这类方程解的存在性.文中证明了若所给假设(H)成立,则该类分数阶积分微分方程在J上至少有一个解.

基于Riemann-Liouville分数阶积分Bernstein-Kantorovich算子的逼近性质

文章构造一种基于Riemann-Liouville分数阶积分的Bernstein-Kantorovich算子。利用一阶、二阶光滑模、Peetre’-K泛函和Lipschitz型极大函数等工具研究该算子的近似性质。然后利用一阶、二阶和四阶中心矩对该算子建立Vorononskaja型渐进公式。该算子的构建使得在曲线曲面造型方面对于给定的函数将会有更小的近似误差。

深部硬脆性岩石分数阶蠕变损伤模型研究

硬脆性岩石与软弱岩石一样会发生蠕变破坏,因此研究其蠕变特性对围岩的稳定性具有重要意义。假设黏滞系数与初始弹性模量的幂次方成正比,以此表征岩石初始的软硬和致密状态对其蠕变行为的影响,提出一种改进的分数阶非线性黏滞体,以描述衰减和稳定蠕变阶段的黏弹性特征;根据连续损伤力学理论,引入损伤因子,建立了考虑时效损伤的分数阶非线性损伤黏塑性体,以描述加速蠕变阶段的力学行为。将胡克体、改进分数阶非线性黏滞体和分数阶非线性损伤黏塑性体串联,建立一个硬脆性岩石非线性蠕变损伤模型,并验证其合理性,试验曲线与模型理论曲线吻合良好,说明该模型能较好描述硬脆性岩石蠕变全过程。对模型参数进行敏感性分析,讨论其对蠕变行为的影响,结果表明相关参数对准确描述硬脆性岩石的蠕变特征有重要作用。

卸围压下弱胶结软岩分数阶蠕变损伤本构模型

为研究地下硐室开挖卸荷诱发的软岩蠕变损伤特征,以西部矿区弱胶结软岩为研究对象,利用GDS HPTAS开展了分级卸围压蠕变试验,研究了不同含水条件下弱胶结软岩卸围压下蠕变特征和蠕变速率特征。基于稳态蠕变速率倒数的方法,确定了弱胶结软岩长期强度和含水率的数学指数函数关系。基于蠕变速率曲线特征提出了一种确定衰减蠕变与等速蠕变分界点t_1和等速蠕变与加速蠕变分界点t_2的新方法。引入Riemann-Liouville分数阶积分算子和负时间指数损伤演化变量,定义了非线性损伤Abel黏壶,建立了一个包括弹性元件、黏弹性损伤元件、黏性元件和非线性黏塑性损伤元件的六元件分数阶蠕变损伤本构模型。基于试验结果,采用Trust-Region算法进行了模型参数识别和敏感性分析。结果表明,所建立的模型具有物理意义明确、与试验值吻合度较高等特点,可较为准确地反映开挖卸荷条件下弱胶结软岩蠕变损伤特性,对保障地下工程长期稳定性具有重要的意义。

基于扰动观测器的分数阶终端滑模电液变桨控制方法

为改善风电机组电液变桨系统的控制性能,文章提出了基于扰动观测器的分数阶终端滑模控制方法。建立风电机组电液变桨系统数学模型,利用滑模状态扰动观测器(SMSPO)对变桨系统参数的不确定性和未知扰动进行实时补偿。采用分数阶微积分理论设计终端滑模控制器的滑模面,在保证有限时间收敛的同时,改善了滑模控制自身抖动。利用Simulink进行试验验证,结果表明,该方法增强了变桨系统的抗干扰能力,削弱了系统的抖动,提高了桨距角的跟踪精度和变桨系统的稳定性。

基于扰动补偿的磁悬浮转台分数阶滑模控制

针对存在非线性、耦合性和不确定性的磁悬浮转台的高精度运动控制问题,提出一种基于非线性干扰观测器的分数阶滑模控制方法以提高跟踪精度.首先,基于系统电磁力模型和动态解耦方法,构建六自由度磁悬浮转台系统动力学模型;其次,设计非线性干扰观测器,对包含系统误差、六自由度间耦合项和外界干扰的集总扰动进行估计,证明了估计误差有界且可调节到任意小;然后,在离散域提出了一种分数阶滑模面,采用分数幂函数替代传统符号函数来抑制抖振,引入分数阶微积分来减小跟踪误差;最后,设计有限时间收敛的分数阶滑模控制策略,并利用李雅普诺夫稳定性理论证明闭环系统稳定性.实验结果表明:与整数阶滑模控制方法相比,采用所提方法,2个水平自由度和绕竖直方向旋转自由度对三角波的跟踪误差均方根分别减小了12.8%、16.8%和23.7%,最大跟踪误差分别减小9.26%、13.00%和33.20%;跟踪圆形轨迹时,2个水平自由度的跟踪误差均方值分别减小6.39%和12.40%,最大跟踪误差分别减小9.90%和12.10%.

分数阶光敏神经元的动力学特性分析及其同步研究

神经元是神经系统的基本单位,神经元模型的准确性影响对其本质特征的分析和理解。该文研究了由分数阶电容和电感构成的分数阶光敏FitzHugh-Nagumo(FHN)神经元电路。利用分岔图、相轨迹图和时间序列图分析了分数阶光敏神经元模型的动力学特性。研究发现,随着分数阶阶次的降低,分数阶光敏神经元的活跃度增加。当选取不同参数时,神经元系统可以诱发不同的放电模式,如周期放电态、混沌放电态和尖峰放电态。此外,利用电突触耦合的方式连接两个分数阶光敏神经元。通过调整耦合强度,可以实现分数阶光敏神经元系统之间的相位同步和完全同步。最后,采用dSPACE验证了外部光信号对神经元兴奋性的调制作用。

基于分数阶传输线模型的轨道电路暂态分析

为了准确分析暂态信号对ZPW-2000A型轨道电路的影响,考虑传输线中由集肤效应引起的频变损耗问题,建立轨道电路分数阶多导体传输线(Multi-conductor Transmission Line,MTL)模型,针对ZPW-2000A轨道电路高频损耗下暂态响应分析,提出在时域内对轨道电路接收端电压的求解方法.基于传输线理论建立轨道电路传输线系统模型,根据得到的模型建立分数阶传输线方程并对其进行求解.首先,在空间域上利用紧凑有限差分法(Compact Finite Difference Method,CFD)将轨道电路分数阶传输线模型的偏微分方程组离散为常微分方程组;其次,利用G-L分数阶定义将以上方程组转化为整数阶常微分方程组;最后,利用精细积分与递归卷积相结合的方法,得到传输线上每点的电压与电流响应.在双指数信号激励下,通过与状态变量法对比验证了该方法的准确性,两种求解方法的误差在7%以内,且本文方法耗时较短.分析了不同暂态信号输入下轨面过电压变化规律,发现信号频率越大,轨面过电压幅值越小;道床电阻越大,轨面过电压幅值越大且信号从衰减到稳定的时间越长.本文方法可以准确、高效地分析高频损耗下ZPW-2000A型轨道电路暂态响应.

红层泥岩填料蠕变特性及分数阶五元件非线性蠕变模型研究

为揭示红层泥岩填料的蠕变力学特性,对甘肃红层泥岩填料开展分级加载三轴CU蠕变试验,分析不同含水率和偏应力水平下红层泥岩填料的轴向蠕变、蠕变速率、应力-应变等时曲线等蠕变特性。基于红层泥岩填料蠕变曲线特征分析,引入分数阶微积分,构建适用于甘肃红层泥岩填料的分数阶五元件非线性蠕变模型,并对模型参数进行辨识和分析。研究结果表明:甘肃红层泥岩填料存在明显的蠕变特性,呈非线性衰减蠕变,随含水率与偏应力水平增大,蠕变变形明显增大;应力-应变等时曲线呈现出非线性特征,存在明显拐点,甘肃红层泥岩填料的长期强度为瞬时强度的0.6~0.8;所构建的模型可以准确地描述甘肃红层泥岩填料的蠕变特性,对试验结果的拟合效果明显比Burgers和Merchant模型拟合效果好。

无穷区间上分数阶积分边值问题的研究

利用Krasnoselskii不动点定理,研究一类无穷区间上分数阶微分方程积分边值问题,得到几个关于该问题正解存在的结果,并给出一个例子用于验证主要定理.