基于水质荧光指纹技术的复合污染河道溯源研究

复合污染水体的污染源组成解析是当前水污染溯源领域难题,基于三维荧光光谱的水质荧光指纹技术是解决该难题的关键方法。采用水质荧光指纹技术对苏南地区Y河开展溯源分析。通过平行因子分解与水质荧光指纹比对有效识别Y河中印染废水荧光信号来自上游河道异地输入。利用氨氮浓度划分重污染区域,依托水质荧光指纹对Y河流域内109个排口开展筛查,通过污染路径溯源法精准定位35家主要责任单位。落实整改要求后,Y河水质由劣Ⅴ类迅速提升至Ⅲ类,并持续稳定达标。Y河河道治理工程取消,降本增效效果显著。针对复合污染河道提出了以水质荧光指纹技术为抓手的精准溯源与微创治理新模式,对实现精准治污、科学治污、依法治污具有重要指导意义。

基于电流跟踪技术的三相输入多相输出矩阵式变换器控制

三相输入多相输出的矩阵式变换器具有体积小、重量轻、功率因数高、可实现能量双向流动的优点,尤其适用于多相交流电机的功率驱动控制。提出了一类基于电流跟踪控制的三相输入多相输出矩阵式变换器控制方法,可在各输出相独立控制的前提下实现三相输入、多相输出。在Matlab/Simulink环境建立了仿真模型,仿真试验结果验证了该矩阵式变换器及其控制的可行性。

动态系统时变参数跟踪估计

本文提出一种辨识动态系统时变参数的方法——跟踪矩阵法。文中引入一个动态时变矩阵,对信息向量加“信度”(或称广义滤波),滤波后的系统可看作时不变系统,然后利用时不变系统辨识方法辨识时变参数。将这种方法用于辨识某火力发电厂过热蒸汽温度控制系统的时变参数,从仿真例子看出结果是令人满意的。

矩阵法求解尺寸及公差

提出了一种在机械加工工艺过程中用于计算尺寸及公差的方法,矩阵法。它只需要按照简单规则进行相应加减计算,并依照既定的方法进行追踪,最后在矩阵表中布置即可。不必作图,也不必进行尺寸链的解算,便可得到加工后各表面的尺寸及公差。详述了此法的原理及过程,并用拖拉机上的差速器做了详尽说明。与传统的图表追踪法、图论法相比,矩阵法在处理轴向尺寸链解算方面更胜一筹。由此可知,此法对今后尺寸链的解算具有一定推广意义。

铁路轨道高低不平顺的预测方法

轨道变形是有碴轨道结构无法避免的 .通过轨道不平顺的描述 ,预测轨道不平顺的变化规律是近代轨道力学的基本课题 ,也是制定养护维修计划的关键 .据此在介绍轨道不平顺的分类和分析国外有关轨道高低不平顺预测模型的基础上 ,提出一个利用特性矩阵描述轨道变形并进行预测的方法 .这一方法利用动态实测数据 ,全面反映不平顺的影响因素 。

基于UD分解的改进型强跟踪滤波器

带多重次优渐消因子的强跟踪滤波器在计算舍入误差的影响下,估计状态的均方误差矩阵会失去非负定性,从而导致滤波发散的现象。在UD分解算法的基础上,提出了一种改进型带多重次优渐消因子的强跟踪滤波器。通过对引入渐消矩阵的一步预测均方误差矩阵进行UD分解,并将分解矩阵应用于滤波器量测信息的更新过程中,增强了算法的数值稳定性。此外,根据UD分解的结果给出了渐消矩阵的最小二乘解算方法,在提高渐消因子计算效率的同时摆脱了对先验知识的依赖性。仿真结果表明了算法的有效性。

基于当前统计模型的改进粒子滤波算法

基于"当前"统计模型,提出了双站无源被动跟踪的改进粒子滤波算法.该算法使用扩展卡尔曼滤波提议分布的粒子滤波,融合双站测量数据,包含了残差重抽样步骤以及马尔可夫链蒙特卡罗法等技巧.在双站测量的被动跟踪试验中,比较了各种滤波方式.仿真结果证实,该改进算法能有效跟踪高度机动的目标.

一系螺旋弹簧动刚度对车辆-轨道耦合振动影响分析

建立准确表征一系悬挂轴箱螺旋弹簧波动特性的力学模型,运用动刚度矩阵法求解,研究其对悬挂系统隔振性能影响。结合基于格林函数法的车辆-轨道耦合动力学模型,引入弹簧刚度频变特性,对比分析考虑一系螺旋弹簧频变刚度前后车辆动力学性能之间的差异。结果表明,动刚度矩阵法可以精确求解螺旋弹簧随频率变化的动刚度特性,在一阶模态振动频率后弹簧刚度值呈现103等级的剧烈变化,该结果与有限元模型结果一致;一系螺旋弹簧的动态频率特性导致轮轨激励由车轮至构架的振动位移传递率提高到接近于1,而对车体的振动传递率提高到了10-3左右;在整车车辆-轨道动力学计算中,其对轮轨振动影响较小,但车体与构架出现了较高的高频振动能量峰值。包含一系悬挂动刚度的车辆模型更接近实际,为了降低车辆振动,应尽量提高一系螺旋弹簧自振频率并降低动刚度变化幅值。

基于协方差矩阵的运动目标跟踪方法研究

提出了新的运动目标检测和跟踪的方法。首先采用差异累积的方法自适应地更新背景模型,用背景差法进行提取目标。把经过二值化后的视频帧进行分块,设定方块内前景点个数的阈值,接着对方块矩阵进行连通区域合并,从而确定前景点位置。接着提出通过协方差描述算子来跟踪行人的算法。用图像特征的协方差矩阵来表示目标窗口,就可以找到空间特性和统计特性,并在同一个表达式内描述它们之间的关系。通过搜索整个图像找到和当前目标模型的距离最小的区域,得到的最佳匹配区域就是当前帧目标的位置,从而达到跟踪的目的。协方差矩阵将不同形式的特征有效地融合到一起,并且它的维数很小。实验结果表明,算法具有良好的检测效果和实时性能。

基于卡尔曼滤波器的运动目标跟踪算法

为了有效解决运动目标遮挡时目标信息容易丢失从而导致跟踪失败的问题,提出一种基于卡尔曼滤波器的运动目标跟踪算法。该算法首先利用高斯混合模型的背景差分法,结合空间邻域的相关性信息得到运动目标图像,然后通过建立帧间关系矩阵将跟踪情况分为5种状态分别进行处理,这5种状态是新目标出现、目标匹配、目标遮挡、目标分离和目标消失。采用卡尔曼滤波器预测目标参数,建立目标在下一帧中的预测信息。当运动目标相互遮挡时,在卡尔曼滤波器预测区域内采用交叉搜索法实现多个运动目标的精确匹配。通过多个视频序列测试,该算法能够获得良好的跟踪结果。

状态分量综合修正加速度方差的CSM算法

"当前"统计模型自适应算法依赖于先验加速度极限值,并不适用所有机动情况。而单一的位置或速度自适应调整加速度方差,往往使得跟踪不稳定。综合考虑位置、速度和加速度信息,提出一种新加速度自适应公式,克服了对先验加速度极限值的依赖。并在此基础上结合高斯隶属函数对其权值予以修正,提高了跟踪精度。为解决单个"当前"统计模型不能跟踪机动频率不断变化实际目标,利用交互多模算法,将不同机动频率的改进"当前"统计模型进行交互。仿真结果表明,新算法具有较好的跟踪效果。

基于传递矩阵法的轨道结构动力分析方法

为研究移动荷载作用下的轨道结构动力响应,提出了一种基于传递矩阵法的轨道建模和求解方法。该方法利用轨道结构的周期性特征,首先将其周期性重复部分划分为不同元胞单元,并建立各类元胞的动力方程;而后根据相邻元胞单元间的位移和内力协调关系,推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道结构的状态矢量传递模型;最后结合轨道结构边界条件,采用直接积分法求解各个元胞结构的动力响应。针对有砟和无砟轨道结构,分别提出了不同的元胞划分方案,建立了相应的状态矢量传递模型。并分别以移动荷载通过有砟轨道和无砟轨道为例,采用TMM和有限元直接刚度法计算了轨道动力响应;结果表明,该方法具有较高的计算精度,且显著地降低了轨道结构自由度数目,可有效地用于轨道结构的动力响应分析。

基于传递矩阵法的车辆-轨道垂向耦合系统动力分析方法

为准确高效求解车辆-轨道耦合系统动力响应,利用轨道结构的周期性特征,基于传递矩阵法(transfer matrix method,TMM)提出了一种便捷的轨道子系统建模和求解方法。该方法根据轨道系统结构特点,分别将有砟轨道和CRTSⅡ型无砟轨道系统的周期性重复部分划分为不同轨道元胞结构,在元胞结合面引入刚度方程假定,基于元胞结构动力方程推导元胞内部及相邻元胞间的传递关系,进而建立整体轨道子系统的状态矢量传递模型,最后结合轨道结构边界条件和轮轨间相互作用力,采用直接积分法求解轨道元胞结构的动力响应。车辆系统采用10自由度的车辆模型,并基于轮轨线性赫兹接触模型,通过轮轨相互作用力与轨道系统实现耦合。以高速动车通过无砟轨道结构为计算背景,对TMM和有限元直接刚度法(direct stiffness method,DSM)的计算结果进行对比分析。研究结果表明,该方法显著地降低了车-轨耦合系统中轨道子系统的自由度数目,具有较高的计算精度和计算效率,且建模便捷,可有效地用于车辆-轨道耦合系统的动力响应分析。

基于阶次小波包与Markov链模型的转子早期故障诊断

针对转子启动过程中振动信号表现为非平稳、非高斯特征及传统诊断方法精度不高的现状,将阶次小波包和Markov链模型引入转子的早期故障诊断中,提出了一种新的自适应故障诊断模型。首先利用阶次跟踪算法对瞬态振动信号重采样,得到等角度分布诊断信号;其次采用小波包对该信号分解——重构,提取其在各频带的能量特征向量,通过Markov链模型对其进行预测;最后通过故障实例验证,结果表明:将阶次小波包变换和Markov链模型相结合进行故障诊断是可行而有效的。

一种步长为对角阵的正交数据投影算法

针对传统子空间跟踪算法正交性和稳定性差的问题,基于数据投影算法(DPM),提出了一种步长为对角阵的正交DPM算法。算法运算复杂度较低,能提供标准正交的子空间,运行时无累积性误差;采用"自适应"而非固定搜索步长,能更好地匹配子空间的动态收敛速度,可进一步提高收敛速率并具有更佳的跟踪性能。仿真结果证明了新算法的有效性和正确性。

某型飞机高升力控制系统软件设计

依据高升力控制系统控制律以及系统软硬件平台,开发了高升力系统软件。针对驾驶员对手柄信号误操作的保护功能,提出了实时跟踪驾驶员控制指令的"矩阵跟踪法",增强了软件模块的内聚性,经综合仿真验证满足各项功能、性能指标,提高了软件控制精度,对后续其他型号类似软件设计具有一定的参考意义。

一种九状态重力转弯跟踪模型

目标运动参数估计方法直接影响导弹的制导精度。本文对制导参数的估计方法进行了研究,首先建立速度-转向-爬升坐标系,基于此坐标系对目标的加速度在三个坐标轴上的分量分别进行估计,由此将三维问题转化为一维问题来处理;其次,基于当前统计模型提出一种九状态重力转弯(Grivity Turning,GT)模型,利用预解矩阵法对九状态GT模型进行离散化,同时根据脉冲多普勒雷达导引头的特点,建立了雷达导引头的观测方程;最后,结合UKF滤波算法对制导参数进行估计。仿真结果表明,设计的方法对目标机动反应较为灵敏,具有较好的跟踪稳定性和收敛性,制导参数的估计精度满足制导律的基本要求。

基于改进MSET的一次风机故障预警及诊断方法

针对电站风机故障预警和故障点追溯等问题,基于改进多元状态估计技术(MSET)模型和误差分量,提出了一次风机故障预警和诊断方法。首先,介绍了多元状态估计技术的概念;选取了建模变量,并进行了数据预处理,通过构建改进动态记忆矩阵D,进行了MSET模型有效性的验证;然后,使用相似度函数作为故障预警依据,并利用滑动窗口法降低了噪音干扰,采用两种动态记忆矩阵构建方法,分别建立了模型,并进行了模型的有效性验证;最后,采用人为增加扰动的方式,模拟了温度、振动故障数据,进行了故障预警模拟,并通过计算各参数的误差分量进行了故障点追溯。研究结果表明:改进的动态记忆矩阵建模方法具有更高的准确度和更强的抗干扰能力;改进MSET和误差分量模型可成功实现故障的提前预警和故障点追溯功能。该模型能够为电站设备故障预警和检修提供借鉴。

履带式机器人运动学分析

阐述了履带式机器人的运动机构,并对其运动学性能进行了分析。采用空间坐标变换基本原理及坐标变换的矩阵解析方法建立了运动方程,并在此基础上求出其逆解,同时对解进行了分析。为机器人的空间位置实时控制提供了理论依据和有力保证。

基于核相关滤波器的尺度自适应追踪算法

针对目标追踪算法里核相关滤波器(KCF)不能处理尺度变化的问题,设计了一种用于尺度估计的系统。在标准KCF获取的位置周围提取尺度样本,并将其与一个额外的核相关滤波器进行卷积,可将卷积结果中的最大值位置作为目标在新帧中的尺度大小。在OTB数据集中的结果显示出算法可以高速有效地应对目标追踪中的尺度变化问题。