非精确Newton方法中线性迭代收敛判据研究

在计算流体力学中,采用隐式时间推进方法时通常需要采用Newton类迭代方法求解大型非线性离散系统。每步非线性迭代需求解由非线性系统Jacobian矩阵组成的大型线性方程组,其中线性方程组求解误差会对非线性系统的收敛性产生显著影响,然而对存在Jacobian矩阵误差情况下的线性迭代收敛判据缺乏深入的研究。本文针对上述问题,首先给出了存在Jacobian矩阵误差和线性迭代误差情况下Newton迭代式的形式,并通过数值测试验证了Jacobian矩阵误差对迭代产生较大影响的可能性;其次对常见的两种不同类型的线性迭代收敛判据进行了数值测试,重点研究了存在Jacobian矩阵误差情况下容易产生的过度求解问题;最后,结合上述两类判据的特点发展了一种新的线性迭代收敛判据,结果表明:新提出的迭代收敛判据能够有效缓解过度求解问题,从而提高计算效率。

Direction-of-arrival estimation for uniform circular arrays under small sample size

With a small number of snapshots, performances of uniform circular array (UCA) root-MUSIC based methods for directionof- arrival (DOA) estimation suffer serious degradation, because the beamspace sample covariance matrix (BSCM) severely deviates from the true one. To solve this problem, an iterative technique is proposed. The proposed technique has two key points: transform array data into beamspace data and construct a BSCM; modify the BSCM repeatedly by removing the residual parts. Meanwhile, error and beamspace leakage associated with the BSCM are investigated. The proposed technique can significantly reduce the error and the beamspace leakage which in turn could improve the performance for DOA estimation. Simulation results are given to illustrate the superiority of the proposed technique for uncorrelated and correlated signals. © 2016 Beijing Institute of Aerospace Information.

卫星通信中16APSK调制下带有记忆性的后置预失真算法

针对卫星星载功率放大器工作在饱和区域所造成的卫星传输信号非线性特性,以及传统的前置预失真器由于延时、高阶信号调制等原因,不能完全消除功率放大器的非线性影响与记忆效应。提出了一种可用于多幅度高阶信号调制的后置预失真器算法,该算法通过建立多变量矩阵后置预失真器来消除功率放大器的非线性影响和记忆性影响。从误码率、功率谱和星座图3个方面对所设计的后置预失真器进行性能分析,仿真结果表明后置预失真器可以有效消除高阶调制信号的非线性影响和记忆性影响,在实际应用领域拥有较高的价值。

安装误差对准双曲面齿轮啮合性能的影响

安装误差是影响齿轮啮合性能的关键因素,接触印痕和传动误差比较完整地表达了齿轮副在空载或轻载下的啮合性能。针对接触印痕和传动误差,研究了安装误差对准双曲面齿轮啮合性能的影响,该方法突破了传统靠实践经验来调整齿轮副现场安装的局限性。根据格里森HFT(hypoid formate tilt)准双曲面齿轮的加工原理和加工方法,建立了切齿加工数学模型,推导了理论齿面方程。以一对准双曲面齿轮为例,在考虑安装误差的情况下进行了轮齿接触分析(tooth contact analysis,TCA),研究了安装误差对啮合性能的影响。结果表明:准双曲面齿轮对安装误差敏感性较低。

SOR迭代法收敛性的判定

本文在[1～3]基础上,给出 SOR 迭代法更一般适用的收敛充分条件,并得到了误差估计式,对ω=1情况,改进了[1]的主要结果。

克林贝格准双曲面齿轮齿面建模及接触分析

通过分析克林贝格制Cyclo-palloid摆线齿准双曲面齿轮的齿面展成过程,建立了包括齿根过渡曲面的全齿面模型,并据此生成了轮齿三维模型;针对过去轮齿接触分析(tooth contact analysis,TCA)数学模型未考虑法矢的第3个分量以及接触椭圆的计算需借助于对两配对齿面主曲率和相对曲率的复杂推导,提出了一种改进的TCA模型,避免了TCA结果可能出现的几何上不准确的情况,且对于接触椭圆的计算只需要知道两配对齿面的方程,因而避免了复杂的齿面曲率计算。最后基于此模型,编制了克林根贝格制Cyclo-palloid摆线齿准双曲面齿轮的全齿面生成以及TCA程序,通过与已有实例以及滚检试验结果的对比分析,验证了此方法的可行性,为后续轮齿承载接触分析打下了基础。

严格对角占优矩阵的迭代法

对于给定的线性方程组,在求数值解时常采用Jacobi、Guass-Seidel和SOR迭代法进行求解。给出了在严格对角占优条件下Jacobi、Guass-Seidel和SOR收敛的误差。在三者中Guass-Seidel迭代法的误差上界比Jacobi迭代法和SOR迭代法的误差上界小,因此采用Guass-Seidel迭代法来进行求解严格对角占优阵是一种较好的选择。

水声MIMO-OFDM通信中的空频迭代信道估计与均衡

在MIMO-OFDM水声通信系统中,由于信道间的相互干扰和水声信道严重时延扩展产生的频率选择性衰落,系统的通信误码率较高。针对这一问题,研究了空频编码的MIMO-OFDM通信,提出空频迭代信道估计与均衡(Spatial Frequency Iterative Channel Estimation and Equalization,SFICEE)方法。该方法通过载波间的空频正交性进行各收发阵元对的信道估计,并通过空频均衡获得符号初始估计,迭代更新信道估计,而后通过符号后验软信息反馈进行迭代空频软均衡。仿真结果表明,当误码率为10^(-3)时,文中所提出的SFICEE方法经过二次迭代与STBC方法相比具有4.8 d B的性能增益,相对于SFBC方法有2.8 d B的性能提升。当输入信噪比相同时,文中所提出方法的星座图更加收敛,可以更好地降低水下通信系统的误码率。

飞翼无人机嗡鸣气动弹性响应分析

提出一种嗡鸣响应分析的CFD/CSD耦合方法,并采用气动结构松耦合技术研究了无尾飞翼无人机的方向舵嗡鸣响应及其引起的副翼、升降舵及襟翼的振动时域响应特性。首先建立较为详细的无尾飞翼无人机结构模型和气动模型,基于雷诺平均的N-S方程建立流体控制方程和结构动力学方程的耦合求解技术;气动与结构耦合交界面精确匹配,并选取三维插值技术进行耦合界面结构变形位移与气动力载荷数据的传递;基于LU-SGS子迭代的时间推进技术和HLLEW的空间离散方法进行气动载荷的计算,湍流模型采用SST湍流模型;其中气动动网格变形技术采用非结构动网格,动网格更新技术采用弹簧近似光滑和局部网格重构组合方法。首先进行飞翼无人机气动弹性响应特性分析,验证松耦合技术的合理性并为方向舵偏转引起的嗡鸣响应分析提供参考;其次在方向舵嗡鸣响应分析时在方向舵转轴端部设置方向舵偏转运动的约束,基于提出的气动结构松耦合方法计算无尾飞翼无人机方向舵偏转引起的方向舵嗡鸣和全机的方向舵、副翼、升降舵及襟翼振动的时域响应;并研究了旋转角频率和飞行高度参数变化对飞翼无人机全机振动响应的影响。研究结果表明旋转角频率对方向舵的偏转响应和副翼、升降舵及襟翼的振动响应频率影响较大;而飞行高度对嗡鸣气弹响应频率并没有影响;且方向舵是振动位移和结构变形的危险区域,研究方法及内容可为飞翼无人机工程振动分析提供参考。

基于影响系数法的薄板电阻点焊定位点优化

定位点的布置会在很大程度上影响薄板焊接装配在法向的变形。针对传统定位点布置优化仅仅研究薄板在外力作用下的变形,利用有限元分析理论,构建了考虑薄板在外力作用的变形和定位点位置两方面影响的薄板装配模型。采用影响系数法构建了偏差源对装配误差的影响系数矩阵,并创建以影响系数的绝对值最小为目标函数的数学优化模型。利用遗传算法求解模型最优解,提出了考虑边界与夹紧点的新型抽样方法来提高该算法初始点的均布性,计算结果表明偏差源对装配误差的影响系数与优化前相比减小了90%。

AOR迭代法的误差估计

基于a-对角占优矩阵的概念,给出了相容矩阵范数的一个上界;以此为基础,得到了线性方程组求解时的AOR迭代法的误差估计式.证明了AOR迭代法误差估计式中的最好估计是Gausse-Seidel(σ=ω=1)迭代的误差估计式.

一种用于高脉冲重复频率雷达的TBD检测算法

针对高脉冲重复频率雷达高速运动弱小目标检测的距离模糊问题,提出了一种基于动态规划的检测前跟踪算法。在目标的状态转移方程中,将目标的实际距离转化为模糊距离和模糊数两个变量,将解距离模糊问题转换为对模糊距离和模糊数的联合估计问题。文中提出的基于动态规划的检测前跟踪算法,通过最大后验概率估计方法(MAP)联合估计目标的模糊距离、多普勒速度和模糊数的变化,在存在距离模糊的情况下完成了对高速弱小目标能量的积累和检测。仿真结果表明,在多重脉冲重复频率工作模式下,该算法对高速运动弱小目标具有很好的检测性能。

AOR迭代法的误差估计(英文)

在双严格占优矩阵条件下,给出了相容矩阵范数的一个上界,并以此为基础,得到了线性方程组求解时的AOR迭代法的误差估计式.作为特殊情形,当σ = ω = 1时,得到了Gauss-Seidel迭代法的更简捷形式的误差估计式.

图像稳健配准的非负子空间匹配方法

针对局部场景发生变化的多时相遥感图像配准,提出一种基于非负子空间匹配的配准方法。在图匹配的框架下,该方法同时考虑了特征点集的空间结构和特征点集之间的相似关系,提高了正确匹配率和图像配准精度。与传统图匹配方法相比,该方法增强了对特征点位置扰动和异常值的稳健性。最后,通过在模拟点集匹配和一组多时相遥感图像配准上与传统图匹配方法的对比分析,验证了该方法的有效性以及应用于多时相遥感图像的可行性。

求解一类非线性矩阵方程组的迭代法

研究了一类非线性矩阵方程组,讨论其正定解的存在性问题.进一步,提出了一种迭代法求其正定解,并对数值算法进行了收敛性分析和误差估计.数值实验表明新算法有效.

求逆阵及解线性方程组的迭代算法

本文给出求可逆方阵的逆矩阵和利用线性代数方程组AX=b的系数矩阵A的一个初始近似逆阵P求解方程组的迭代算法,这种算法具有迭代格式简单,能有效地控制求解过程中的舍入误差的影响,灵活确定迭代次数等特点。

求逆阵及解线性方程组的迭代算法

本文给出求可逆方阵的逆矩阵和利用线性代数方程组AX=b的系数矩阵A的一个初始近似逆阵P求解方程组的迭代算法,这种算法具有迭代格式简单,能有效地控制求解过程中的舍入误差的影响,灵活确定迭代次数等特点。

曲面孔位检测方法研究

针对汽车冲压件因回弹因素的影响,使定位孔位置关系变化而无法装配的问题,提出了一种在冲压件自由曲面上检测圆孔轴向、半径及孔位关系的方法。对曲面上圆孔边缘的三维点进行最小二乘平面拟合以获取投影的初始平面;将边缘点投影到该平面上,并进行坐标系转换获得投影二维点,以便求取其最小二乘圆半径。当圆半径不满足判定条件时,对最小二乘平面进行空间旋转,重新投影迭代计算直到满足判定条件为止。此时最小二乘平面的法向即为圆孔轴向,投影二维点的最小二乘圆半径即为圆孔半径。在获取曲面圆孔轴向及半径的情况下进一步对孔位关系进行检测。结果表明:圆孔轴向精度为0.093 1°、半径检测精度为0.002 775 mm,并可对孔位进行精确检测。

用SOR迭代法求解Poisson方程的误差检验

通过Ｐｏｉｓｓｏｎ方程第一类边值问题差分解的Ｊａｃｏｂｉ迭代法误差检验公式，推导出了ＳＯＲ迭代法误差检验公式。计算机上模拟结果表明它与理论分析的一致性。

基于Meta-face Learning的工件定位算法

提出了一种包含自由曲面特征的工件定位的Meta-face Learning(MFL)算法。利用基于字典学习的图像稀疏表示方法,在交替迭代优化的基础上,通过逐次修正Euclidean变换矩阵的列向量更新测量点到名义工件模型的位姿变换,确定工件坐标系相对于测量坐标系的位姿。设计了两个自由曲面验证了本文算法,并通过与现有算法的比较说明了其具有较高的计算效率和定位精度。