基于Kriging插值代理模型的轴流式止回阀多目标优化

基于Kriging插值代理模型,对轴流式止回阀的各项性能进行综合优化,具体的优化目标为:降低正向流阻;减小阀芯振动;提升止回性能。通过试验设计方案找到影响轴流式止回阀正向流阻的主要结构参数因素,并以其作为优化对象,通过Kriging插值法拟合主要结构参数对应的性能样本点,在保证拟合精度的情况下,使用NSGA-II遗传算法同时对3个主要结构参数进行多目标优化,得到了三目标Pareto前沿,经过权衡不同因素对性能指标的影响大小,最终得到了综合性能最优的结构参数为:阀瓣丰满度系数α_(1)=2.199,阀芯长度L=386.322 mm,阀芯半径R=113.997 mm。其对应的止回阀性能为:正向出口流量Q=161.839 kg/s,正向出口流速v=3.30235 m/s,止回阀进口压力p=97632.2287 Pa。相比优化之前,阀门正向流阻减小了1.2%,阀芯振动降低了0.24%,止回性能提升了2.3%。

基于共形几何的面部模型插值构建算法

针对传统三维模型构建方法难以获取连续维度的高质量面部模型问题,提出一种以不同表情的多面部模型为数据源基于共形几何的面部模型插值构建技术。利用准共形映射算法将面部模型降维到二维平面;提出一种插值算法对多模型形状特征进行线性插值,为构建过渡模型定义几何约束,同时提出一种自适应模型选择算法在数据源中自适应选择基础模型;通过几何约束引导准共形迭代改变基础模型形状;将变化后的二维模型转化到三维空间,构建具有过渡表情的三维面部模型。实验结果表明,该算法的有效性和运行效率都得到大幅提高。

基于时间序列神经分层插值模型的光伏功率超短期多步预测

针对光伏功率预测准确性受数据质量和外部变量影响的问题,提出一种结合外生变量分析、数据质量控制以及时间序列神经分层插值(N-HiTS)模型的光伏功率超短期多步预测方法。首先,提出用于筛选外生变量的综合相关性度量(ICM)指标,并采用K近邻(KNN)算法与线性插值策略处理数据缺失问题。然后,引入N-HiTS长时间序列预测模型,通过多尺度信号采样和分层插值提高模型对长时间序列数据的处理能力。最后,通过算例对所提方法与传统光伏功率预测方法进行对比分析,验证了所提方法的预测准确性。

不同插值方法下重力场模型的似大地水准面构建精度分析

因高程系统和GPS系统的坐标基准不同,导致GPS高程无法直接应用到水准成果。常规的方法是通过数学模型进行高程异常拟合,但纯数学模型难以满足三等和四等水准的精度要求。使用EGM2008重力场模型的三种插值方法计算中长波,使用数据模型拟合短波,能够有效提高高程异常拟合精度。经过计算,三种插值方法的双二次插值法精度最高,4个检核点的绝对误差达到3.3 cm以内。

基于空间插值与典型滑坡体的滑坡灾害气象预警模型研究

针对以往研究大多仅利用统计方法确定地质灾害预警临界雨量阈值,难以顾及不同滑坡体所具有地层、岩性等条件的不足,利用改进信息量模型构建安徽省滑坡灾害预警分区,通过耦合有效雨量和临界雨量获得全省75个典型滑坡点的临界雨量阈值,对其进行分区空间插值,并据此构建安徽省滑坡灾害气象预警模型。研究结果表明,该模型比现有预警模型的预警级别更准确,空间精度更高,克服了现有模型预警级别偏低,预报范围较宽泛的不足。

具有垂直传播和时间周期的登革热模型的三次B样条拟插值法数值解

数学模型是理解和控制传染病传播的重要途径。利用三次B样条拟插值法求解一类具有垂直传播和时间周期的登革热数学模型,首先介绍三次B样条拟插值的基本知识,接着用拟插值的导数来逼近因变量的空间导数,再用修正的欧拉法逼近因变量的时间导数,得到数值算法。最后用该方法分别求得登革热模型的基本再生数大于1和小于1时的数值模拟图和数值解。

基于初始条件优化及分段线性Lagrange插值的GM(1,1)灰色模型汽车拥有量预测

为扩大GM(1,1)模型的适用范围和提高预测精度,基于青海省民用汽车的拥有量数据提出了一种背景值和初始条件同时优化的GM(1,1)预测模型。该优化模型将分段线性插值法和Lagrange插值法相结合,提高了模型预测精度,后基于最小二乘参数估计法得到相关参数,采用均方误差和最小准则对初始条件进行修正。通过对青海省民用汽车拥有量进行建模预测,研究实例表明此种方法能够更加准确地描述数据的变化规律,提出的综合优化GM(11)模型具有良好适用性。

基于改进组合弹簧模型的矿井地应力场计算方法

地应力场是影响围岩稳定性的重要因素,准确反演计算地应力场是采矿工程设计中的难点。结合布尔台矿Kaiser法实测地应力数据,提出了一种基于改进组合弹簧模型的地应力场计算方法,并与侧压系数法、经典组合弹簧模型法等的结果和实测值进行了对比。利用FLAC^(3D)研究了不同侧向应力边界条件下布尔台矿42105工作面矿压显现规律,并与实测矿压数据进行了对比分析。研究结果表明:所提出方法计算的应力场与实测值间主应力均方根平均误差均值为1.831,较其他反演计算方法降低了14.6%~42.2%;对称平均绝对百分比误差均值为19.45%,较其他反演计算方法降低了3.4%~36.9%。将该方法计算的应力作为应力边界时,模拟得到的支撑力与实测数据间的均方根误差的平均值为66.55,相较于侧压系数法降低了7.75%,相较于经典组合弹簧模型法降低了32.45%;对称平均绝对百分比误差的平均值为15.75%,相较于侧压系数法降低了6.61%,相较于经典组合弹簧模型法降低了20.67%。因此,该方法能够较准确计算地应力场并为精准模拟矿压规律提供新的应力边界施加方法的参考。

一类考虑温度效应的截面插值梁模型

提出了一种截面插值梁模型,利用该模型求解梁在非均匀热载荷作用下的动静态响应,解决了传统梁理论无法处理受不均匀温度场的梁的问题。利用拉格朗日插值函数对梁单元的截面和轴向分别插值,构造梁的位移场。将位移场代入热弹性动力学方程,得到单元应变和应力,再依据虚功原理推导出单元刚度矩阵、质量矩阵以及等效节点载荷列阵,求解得到热应力。利用热应力的横向剪切力更新单元刚度矩阵,计算梁在热载荷作用下的振动特性。计算结果表明,该方法得到的结果与实体单元模型结果吻合,并且更易于处理受非均匀热载荷作用的细长结构,同时能很好地反映截面的形状、受载及响应结果。

基于最优城市匹配神经网络模型的PM_(2.5)插值方法

为解决部分城市PM_(2.5)浓度数据缺值严重,无法通过训练自身数据得到预报模型的问题,提出用相似城市的预报模型实现目标城市历史数据的填补。依据23个城市的气象数据、城市发展数据和PM_(2.5)浓度数据,建立基于自组织映射(SOM)和门控循环单元(GRU)神经网络的PM_(2.5)日均浓度数据插值模型,并分别利用该插值模型和传统插值方法(线性插值和样条插值)对不同类型的缺值数据进行填补,对比两者的填补效果。实验结果表明,基于SOM神经网络的城市匹配模型可以准确地匹配出目标城市的相似城市;当缺值数据少于5天时,利用传统插值方法的填补效果优于GRU插值模型;当缺值数据多于5天时,GRU插值模型更胜任长时间缺测数据的填补工作。

基于参数化降阶模型的非线性气动弹性高效分析

针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题,提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型,不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的结构表面的流场数据分布,并成功应用于典型机翼的跨声速颤振边界的计算,大大地提高了计算效率.结果显示,单流场条件时降阶模型的计算速度比直接使用时域分析方法提高了3倍;在计算多流场参数条件下,参数化降阶模型相比于使用单流场降阶模型计算速度提高了3.5倍,相较于时域分析方法提高了10倍.

基于Lagrange插值算法的空间多维数据校准模型

针对采集设备在获取空间多维数据时往往是离散的,受设备故障、环境等因素的影响,空间多维数据会出现遗漏或异常问题,提出了基于Lagrange插值算法的空间多维数据校准模型。首先,建立星型和雪花型的空间多维数据库结构,明确数据分布特征。然后,预处理初始数据,经过参数初始化操作,实现数据维数一致性划分,提高数据质量。再通过信息熵蚁群聚类、优化合并等过程完成数据分类,将具有相同特征的数据聚集到同一簇中,减少离群点。最后,利用基函数确立Lagrange插值多项式,引入归一化思想,确保数值在一定区间内浮动,避免龙格现象,生成新的插值多项式,多项式计算结果即为校准的数据值。实验结果表明,该方法具有较好的数据预处理能力,能有效减少校准误差。

一种边缘梯度插值的感兴趣区域池化算法

针对现有主流的目标检测算法存在检测精确率低、图像边缘区域分割不全等问题,提出一种基于Mask RCNN模型的感兴趣区域池化算法.首先,通过Otsu阈值分割法将感兴趣区域特征图划分为边缘区域和非边缘区域;其次,对边缘区域使用边缘梯度插值算法进行插值,对非边缘区域使用双线性插值算法进行插值,从而将离散的特征图映射到一个连续空间中;再次,将插值后的特征图均匀分割成k×k个单元;最后,对每个单元利用二重积分求均值以完成池化操作.对比实验结果表明,该算法基于Mask RCNN模型在数据集COCO(2014)上比现有算法的检测精确率有一定提升,对图像边缘区域的细节分割效果较好.

基于数字高程模型的民航甚高频地空通信信号覆盖仿真

为解决起伏地形下民航甚高频(very high frequency,VHF)地空通信信号覆盖范围计算精度低、冗余度大、数字高程模型(digital elevation model,DEM)数据获取缺乏自动性及信号覆盖图可视性差等问题,采用最大遮蔽角截止法等进行仿真研究。首先,考虑计算覆盖范围存在误差,提出利用反距离加权(inverse distance weight,IDW)插值法提高地形辨识度并在计算覆盖范围时考虑大气损耗;其次,为解决DEM数据获取缺乏自动性,利用MATLAB编码自动提取;再次,考虑遮蔽角计算存在冗余,采用“最大遮蔽角截止法”降低计算量;最后,为使覆盖范围直观可视,绘制二维及三维的覆盖显示图。结果表明,这些方法使遮蔽角计算量相较改进前降低了约64.60%,信号覆盖精度相较改进前提高了约3.315%。改进的覆盖仿真程序可以为VHF地面通信台站选址及飞行航线规划提供有效支撑。

基于改进灰色模型的飞机飞行仿真数据预测

为解决仿真中的实时性问题,提出利用灰色预测模型进行仿真数据预测的方式加快仿真速度,并针对灰色模型在仿真数据预测方面实际应用时的问题做出了相应的改进;采用3次样条插值对非等时距序列进行插值处理得到等时距的序列;改进了灰色模型建模过程中的背景值计算过程;结合新陈代谢的思想对数据更新,弱化旧数据、强化新数据对模型的影响;将灰色模型接入到飞机分布式虚拟仿真平台中进行验证,验证结果表明改进后的灰色预测模型性能更好,接入到仿真平台中能加速8.9%,效果明显。

基于TOPSIS模型对风沙灾害治理的研究——以塞罕坝为例

治理风沙灾害对于塞罕坝的生态恢复具有重要意义。本文在TOPSIS模型理论基础上设计评价模型,进而求解参数,结合特征或数据进行推演测算。用真实数据集进行实验。相比权重加法模型和GRA等经典模型,本文模型更具有直观性和灵活性。使用Spearman相关系数验证了二者之间的紧 密关联,结果表明指标集的有效性。建立了多元回归模型,揭示了塞汗坝的生 态恢复如何显著提高了北京的抵抗风沙能力。

基于XGBoost算法的山东省降水量空间插值研究

准确的降水量空间分布信息对智慧型农业、水务和环境建设具有重要意义。为克服传统插值法仅考虑站点间空间距离关系的不足,引入XGBoost回归算法构建降水量与海拔、经度、纬度、气温之间非线性关系模型,预测生成山东省500 m空间分辨率的降水量分布信息。结果表明,XGBoost模型验证精度R2达0.78,MAE和RMSE分别为40.29 mm、46.70 mm,相比于传统Anusplin模型的R2提升了5.38%,MAE和RMSE分别减小了55.42%、43.60%。该模型精细反映了省域降水量栅格面,显示山东省降水量呈现自东南沿海和鲁中南向北、西方向地带性减少分布。

江西多年平均降水量空间插值模型的选取与比较

为了探究江西省多年平均降水量的空间分布格局,本文选取81个时间序列完整的气象站30a(1976—2005年)降水数据,运用泛克里格中不同半变异模型对降水数据进行拟合。分别采用65个建模站点交叉验证和16个验证站点的检验,证实了该研究区域多年平均降水量存在较强的空间相关性。通过不同半变异函数模型的对比发现,球面和指数模型在建模站点交叉验证结果中的标准均方根预测误差分别为1.024和1.023,较为接近1,表明其误差较小;其在验证站点检验结果中的标准均方根预测误差分别为1.105和1.104,表明这两种模型的拟合效果较优,能较为真实地反映江西省多年平均降水量的空间分布情况,其中以指数模型拟合效果最优。

基于多边界切割插值的改进子模型分析方法

应用传统子模型技术进行结构的有限元分析,可以提高计算精度,得到局部的精确解,但仅适用于切割边界为体单元和壳单元的模型,当有其他类型单元通过切割边界时将产生很大的误差。本文对传统子模型技术及存在的问题进行了系统分析,提出了多边界插值方法和改进多边界插值方法,并应用于深水张力腿平台的整体模型和子模型分析,探讨了传统边界插值方法、多边界插值方法和改进多边界插值方法的计算精度。计算结果表明,相比传统边界插值方法,多边界插值方法具有更高的计算精度,随着内外切割边界距离的增大,误差逐渐减小并趋于稳定;改进多边界插值方法能进一步提高内外切割边界距离较小时的计算精度,可以满足梁单元通过切割边界的情况,拓宽了子模型技术的应用范围。

Kriging插值与拉丁超立方试验相结合构造电路元模型

电路系统的设计与优化常常需要参数与指标间简单、直接的模型,即电路的元模型。本文将Kriging插值和拉丁超立方抽样试验相结合构造了低功耗集成运算放大器的元模型。对于这种输出结果为确定值的电路仿真试验,与基于传统部分要因试验设计的多项式回归模型相比,Kriging模型具有更高的预测能力。