基于格林函数的多跨钻柱系统的振动特性分析

随着油气勘探开发向着深层、深水及非常规等复杂领域的不断扩展,钻井面临的井况与约束条件更加苛刻,钻柱的动力学特性更加复杂,失效问题频发。该文应用格林函数理论对多跨旋转钻柱双向耦合动力学特性进行了定量分析和研究。考虑多稳定器及不同约束条件,以钻柱整体为研究对象,基于Euler-Bernoulli梁模型和Hamilton原理建立了具有广义边界约束条件及多稳定器的旋转钻柱双向耦合动力学方程。采用分离变量法、Laplace变换及Laplace逆变换求解所获得的振动微分方程,得到了旋转钻柱系统横向振动的格林函数解以及以格林函数为基础的多跨旋转钻柱系统的闭合形式的模态函数及隐式的频率方程。定量地分析了稳定器位置、弹簧刚度系数与稳定器个数对钻柱系统振动特性的影响。数值结果表明:稳定器位置与固有频率的关系曲线中有相应阶次数目的峰值;随着等效弹簧的刚度系数的增大,系统的固有频率随之增大,但当刚度增加到一定值时,系统的一阶和二阶频率将趋于稳定。研究结果有助于深化对多跨旋转钻柱的动力学特性规律的认识,为提高钻速、减少钻柱失效及钻柱钻井技术的应用提供了新的研究方法和理论依据。

三种翼型参数化方法的研究

研究了型函数扰动法、控制点法以及复合映射法三类翼型参数化方法在翼型优化设计中的应用.对比这些方法的几何收敛及气动特性收敛结果发现,形状函数的几何表征能力最强,Hicks-Henne型函数、Spline函数依次次之.通过基于偶极子面元法的翼型逆设计,运用SQP算法优化求解,比较各参数化方法的设计结果得出第一类方法计算精度最高、第二类计算稳定性最强、第三类不易于推广的结论.

应变量子阱激光器阱宽与组分的确定和增益特性的理论研究

本文根据一维势阱和应变效应的简单理论，给出一种既简单又较准确的确定量子阱的组分和阱宽的方法。并且，针对较为常用的波长为１．３μｍ的ＩｎＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓＰ材料以及最新兴起的ＩｎＡｓＰ／Ｉｎ材料应变量子阱激光器，利用该方法得到了组分和量子阱阱宽。再根据这些参数，利用变分法计算了量子阱的能带结构和二维电子气状态密度。然后，在选取不同的线形函数的情况下分别计算了对应于不同的注入载流予浓度时的这两种激光器的线性增益和微分增益。

直梁固有频率与振型计算的分段线性函数法

利用分段线性函数的运算性质直接求解弹性直梁横向自由振动的能量泛函极值 ,得到了计算弹性直梁固有频率和振型函数的一种新的数值方法 .这种方法具有计算简便、易于计算机处理的特点 .

基于有限元方法一致质量矩阵的分析与计算

文章以空间桁架单元、空间刚架单元、三角形膜单元为研究对象,设置线性位移模式、建立形函数,给出适于有限元方法需要的一致质量矩阵应用公式,这种公式对于弹性结构有限元分析具有理论价值,同时,对于预应力锚固体系及煤炭资源开采具有应用价值。

鲁棒PID控制器的H_∞回路成形优化设计及其在蒸汽发生器水位控制中的应用

针对H∞回路成形设计,提出了一种基于线性矩阵不等式技术的PID型权函数优化算法。结合静态H∞回路成形控制器综合,给出了一种系统的鲁棒PID迭代优化方法。基于所提方法设计了蒸汽发生器水位控制系统的PID型主控制器。仿真结果表明,所设计控制系统具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,综合控制品质优于全阶权函数优化(或本文所提PID型权函数优化)和标准控制器综合相结合的方法。

几种一元拟线性回归中的问题与改进措施

讨论幂函数、指数函数、双曲函数及S型曲线通过换元进行线性回归时,所满足的最小二乘条件,指出换元线性化回归存在的问题,提出了改进措施,并给出幂函数和双曲函数回归的实际算例.理论分析与实验表明,换元后的因变量具有异方差性,致使拟线性回归参数的精度较低,但拟线性回归的参数精度可通过加权回归的方法得到大幅度提高.

有限元方法一致质量矩阵的理论分析与应用

以空间桁架单元、梁单元、三角形膜单元为研究对象,设置线性位移模式、建立形函数、推导单元一致质量矩阵,给出适用于有限元方法的一致质量矩阵应用公式,为弹性结构的有限元分析提供参考,为研究预应力锚固体系及石油资源开采等提供指导.

面向船体结构动冰载荷监测的线性形函数识别方法研究

船体结构冰载荷监测系统中的载荷识别算法是对船舶在冰区安全运行进行实时评估的关键环节,而常用的影响系数矩阵法尚未考虑冰载荷的动力效应。在时域内将动冰载荷离散为诸多时间元,在每个时间元内利用线性形函数的组合形式逼近构造动冰载荷;通过结构的动力响应分析得到形函数的响应矩阵,并以此建立船体结构冰载荷识别的正问题。利用共轭梯度最小二乘迭代型正则化算法和终止迭代准则对冰载荷识别问题中的不适定性进行控制。该数值算例和试验验证均表明,该冰载荷识别模型具有良好的识别精度、求解速度及稳定性。

线电流与楔形铁磁质所形成的磁场

利用复数坐标系z上的保角变换,计算长直线电流与无限大楔形铁磁质所形成的磁场,给出其磁矢势的分布,并利用数学软件MATLAB绘制出磁感线分布图.

一维问题m次lagrange形函数有限元方程的条件数与预处理

求解大型稀疏病态线性方程组是科学计算和工程应用中经常遇到的重要问题,通过预处理、降低条件数来改善病态是解决该问题的关键。在用有限元方法求解积分形式的一维两点边值问题时,利用m次lagrange形函数可将该问题的求解化成稀疏病态有限元方程组的求解。本文研究该方程组的特殊结构,分析了该方程的条件数,再将系数矩阵的大范数部分分解成4个结构特殊的简单矩阵乘积,基于这种特殊分解设计出预条件子,并对预条件子的性能进行了定量分析,结果说明该预条件子几乎不增加迭代的计算量,预处理后的条件数接近1。

基于无网格法求解悬臂深梁

针对悬臂深梁的求解问题,基于无网格加辽金法基本理论建立了线弹性方程的弱式形式,得到了线刚度矩阵下离散化的系统方程,研究了离散点处形函数的性质,并对悬臂深梁的位移、挠度变形和解析解做了对比,获得较好的计算精度,从而验正了该方法的合理性与有效性。

永磁同步直线电机自适应反演滑模控制

针对永磁同步直线电机系统的非线性、强耦合、多变量的特点,以及容易受参数变化和外界扰动的影响,提出了一种基于幂指数切换控制律的自适应反演滑模控制方法。采用sigmoid函数替代符号函数,有效地抑制了滑模控制的抖振现象。设计了三次多项式S型速度规划,并将该速度规划作为伺服系统的指令位置输入。仿真与实验结果表明,与传统的三闭环PID控制相比,自适应反演滑模控制具有较好的响应性能、跟踪性能和鲁棒性强、定位精度高,很好地满足高速高精度的运动要求。

蒸汽发生器水位PID控制器的H_∞回路成形优化

针对U形管蒸汽发生器水位前馈-反馈串级三冲量控制系统的主控制器PID参数整定困难和鲁棒性要求高的特点,提出了一种系统的PID参数整定方法。该方法结合了PID型H∞回路成形控制器综合算法与一阶超前滞后型权函数优化算法,优化后的PID控制器能在保证一定控制品质前提下最大化系统的鲁棒稳定裕量,且整个优化算法基于线性矩阵不等式技术,计算代价低。运用所提方法整定了蒸汽发生器水位控制系统的主控制器参数。仿真结果表明,采用该方法整定的水位控制系统具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,综合控制品质优于高/低阶权函数优化和标准H∞回路成形控制器综合相结合的方法。

平面形状控制数学模型研究与应用

在对钢板圆头形状影响因素研究的基础上,通过大量的数据分析得到了钢板头部以及腰部形状函数。在体积不变的基础上,通过线性化的处理方法,成功开发出了2 800mm中厚板粗轧机平面形状控制系统定尺MAS与展宽MAS数学模型,在实际生产中取得了较好效果。