基于记忆多项式的Volterra混合均衡器设计与研究

【目的】发光二极管(LED)的非线性特性导致可见光通信(VLC)系统的误码率(BER)性能恶化,特别是在具有较高峰均功率比(PAPR)的光正交频分复用(O⁃OFDM)系统中。基于Volterra级数的单级均衡器可以处理LED非线性高阶失真,且延时较小。但是求解传统Volterra级数需要多重积分运算,基于Volterra级数的均衡器实现复杂度高,且单级均衡器存在误差累积,因此均衡抑制效果有限。【方法】首先,针对传统Volterra级数计算复杂度高的问题,只保留Volterra级数中各阶非线性项和内核系数的高阶幂级数项,提出了基于记忆多项式的Volterra级数(MPVS)。相比于传统Volterra级数降低了计算复杂度,同时考虑了当前时刻的所有输入信号,提高了非线性系统建模的精度。然后,设计基于记忆多项式的Volterra(MPV)均衡器和基于记忆多项式的Volterra判决反馈均衡器(MPV⁃DFE),对于单级MPV⁃DFE,若判决部分一个码元判断错误,那么这种错误会连续成串出现,导致整个码元序列受到影响。文章提出将MPV和MPV⁃DFE两个非线性均衡器级联构成混合后均衡器(MPV+MPV⁃DFE)。MPV均衡器对LED非线性失真信号一级均衡,可以抑制一部分非线性失真,从而减少MPV⁃DFE码元判断错误。再经过MPV⁃DFE二次均衡,可以更好地抑制残留的非线性失真。【结果】最后,采用蒙特卡洛BER仿真方法验证系统设计的有效性。结果表明:与单级MPV均衡器、线性级联非线性混合均衡器(LMS+MPV-DFE)相比,在4阶正交幅度调制(QAM)非对称限幅光OFDM(ACO⁃OFDM)系统BER为10^(-4)时,所提混合均衡器分别可以获得大约7和2 dB的信噪比增益。【结论】MPV均衡器实现简单,且将两级非线性均衡器级联设计混合均衡器可以更好地抑制LED非线性失真。

融合模型求解与深度学习的可见光通信非线性均衡器

沃尔特拉非线性后均衡器(Volterra Series Nonlinear Post-Equalizer,VS-NPE)可以补偿可见光通信(Visible Light Communication,VLC)的非线性失真和多径效应,但其结构复杂且均衡精度有限。在VS-NPE内核求解基础上,提出一种基于阈值自学习近似消息传递(Learned Threshold Approximate Message Passing,LTAMP)网络的非线性均衡器。修正样本观测矩阵以克服其列高度相关的缺陷;在改进近似消息传递(Approximate Message Passing,AMP)算法迭代的基础上,将算法每一次迭代的计算过程映射为一层特殊的神经网络,经逐层展开后构建出完整的LTAMP均衡器。所提方法融合了模型求解和深度学习的优势,可从样本中学习最佳的AMP参数,以克服其对噪声敏感且输出不稳定的缺陷,进而提升内核求解稳定性与计算精度。仿真结果表明,与稳固阈值AMP算法相比,所提方法在误码率为1×10^(-3)时能取得2 dB的信噪比增益,且对样本噪声具有较强的自适应性,展现出优异的非线性失真补偿能力。

盘扣式模板支架安全承载试验及数值模拟研究

模板支架是建筑工程中一个危险性较高的分项工程,它的结构安全性直接影响着整个建筑工程的质量和安全。盘扣式模板支架以其轻质高强、适用性广、操作方便等优点成为国家大力提倡的新型模板支架。设置不同斜杆布设形式与立杆对接构建模型,进行了三种盘扣式模板支架安全承载试验并进行了有限元模拟分析。试验结果显示,斜杆布设形式为对角布置时,模板支架承载性能最好。究其原因:对角布置荷载传递路径明确,不易使架体发生水平倾倒及竖向屈曲失稳。对单元架体进行非线性的后屈曲分析,与实际的试验结果相当接近,误差都在8%以内。数值计算与试验结果的相互验证为建立正确的模板支架有限元计算模型奠定了基础,可为进一步进行实际工程项目模板支架的数值分析研究提供参考。

表面效应对多孔纳米梁后屈曲行为的影响分析

为分析表面效应对多孔梁在轴向压力下的屈曲和后屈曲行为的影响,使用Gurtin-Murdoch表面弹性理论,建立了轴向可伸长梁的非线性后屈曲控制微分方程。其中假设梁的孔隙分布在其厚度上具有对称和非对称的两种非均匀模式。采用打靶法数值求解,给出了不同孔隙率系数下多孔纳米梁发生屈曲的临界载荷和后屈曲平衡路径曲线,讨论了表面材料特性对后屈曲行为的影响。结果表明:纳米梁具有十分显著的表面效应,表面效应对多孔纳米梁的屈曲和后屈曲行为有重要影响。

考虑材料非线性的两端固支柱后屈曲载荷优化算法

针对满足Ramberg-Osgood本构关系的6082-T6铝合金固支柱的后屈曲问题进行了研究。利用泰勒展开式得到了用于计算横截面上弯矩的应力显式表达式,并通过弯矩-曲率关系导出了用剪力表示的控制方程。由于同时考虑材料非线性和几何非线性,此时控制方程为二阶非线性微分方程,本文提出了求解包含屈曲载荷的控制方程的优化算法。以屈曲载荷和固支端处的曲率为设计变量,以固支柱中点处的转角和挠度形成目标函数。利用进退法和黄金分割法改变设计变量的值,通过程序中包含的R-K法输出不同的结果,然后将输出的结果代入到目标函数中进行比较,获得包含目标函数极小值的最小区间,最终实现了对满足计算精度的设计变量值的确定。相较于打靶法复杂的分析过程,该优化算法优化过程简单,计算速度较快。为了验证本文算法的正确性,与两端固支6082-T6铝合金柱后屈曲时的数值解进行了对比。

基于核函数的后置非线性盲源分离算法在铁磁材料缺陷检测中的应用研究

磁记忆信号检测是分析铁磁材料缺陷和缺陷定位的一种有效方法。由于检测环境噪声、缺陷磁记忆信号弱以及缺陷位置重合引起的信号抵消等原因,易导致传感器采集到的是多维混合磁记忆加噪声复杂信号,体现出较强的盲特性。如何从观测信号中提取有效缺陷信号是分析缺陷类型及定位的关键,传统的降噪方法无法从混合磁记忆观测信号中有效分离缺陷特征信号。文章提出基于核函数的后置非线性盲源分离算法对地下埋管磁记忆信号进行分离,通过与经典盲分离算法Fast ICA进行算法性能比较,表明新算法能够较好地从混合信号中提取有效缺陷特征。

基于BO-BiGRU的后均衡器在水下高速可见光通信系统中的应用

信号在水下可见光通信(UVLC)信道传输的过程中易受到非线性效应的影响,为了提高系统通信性能,对接收的信号进行均衡是至关重要的。提出了一种基于贝叶斯优化算法的双向门控循环单元(BO-BiGRU)模型作为UVLC系统中的后均衡器,其能够自动寻找模型最优超参数,以实现模型的最佳性能。BO-BiGRU模型应用于1.2 m水下实验平台,采用64正交调幅(QAM)-无载波幅相调制(CAPM),在系统的误码率(BER)低于3.8×10^(-3)的7%前向纠错(FEC)阈值的情况下,实现了3.10 Gbit/s的数据传输速率,比传统的后均衡方法提高了128 Mbit/s。

非线性的拼贴或蒙太奇——后理论时代网络文学“新文类”的链接书写

网络文学“新文类”的链接书写即是一种去中心、多元化的书写,其与后理论时代的种种特征存在着高度的同构性。后理论时代与传统时代也并非一种截然分割的断裂关系,既有差别又有联系。网络文学“新文类”的链接书写亦是如此,其一,与传统文学面貌不同,链接表现了从线性向非线性的转变;其二,理论追溯,中国传统美学中的“神思”和西方文论中的“复调”都与此有相似之处;其三,其文本表现为拼贴与蒙太奇并存的复杂面貌。

基于变分贝叶斯算法和MLP网络的后非线性混合盲源分离方法研究

传统的后非线性模型往往要求其后非线性函数是可逆的,否则无法进行源信号的分离。然而在实际中,这一要求并不完全满足。针对此不足,结合变分贝叶斯推论和多层感知器网络,提出一种改进的多层感知器后非线性模型,它通过多层感知器来模拟后非线性函数,实现对不可逆后非线性函数混合的盲分离。仿真和实验结果表明该方法是有效的。

非线性盲源分离的原理及算法综述

本文主要阐述了非线性盲源分离(BSS)/独立成分分析(ICA)模型的基本数学原理、分离算法、算法性能及其应用。首先对线性和非线性BSS/ICA的数学模型作了介绍,重点介绍了非线性BSS/ICA解的不确定性,然后在此基础上对近十年来出现的各种非线性BSS/ICA算法进行简单综述,着重分析了一类可解且应用比较广泛的非线性BSS/ICA模型-后非线性BSS/ICA模型及其分离算法。最后对非线性BSS/ICA存在的问题和发展趋势进行了总结。

基于样条插值与人工蜂群优化的非线性盲源分离算法

针对更加复杂的非线性混合情况,提出一种基于样条插值拟合与群智能优化的后非线性盲源分离算法。采用样条插值函数拟合去非线性函数,使用负熵作为分离的评价准则,建立分离模型。分离过程采用改进的人工蜂群算法优化求解样条插值节点参数,并在分离的目标函数中引入相关性约束条件进行解空间范围限制,克服分离过程中存在的异常值现象。针对语音数据的分离实验结果表明,所提算法能够有效实现非线性混合信号的盲分离,较传统的基于奇数多项式拟合的分离算法具有更高的分离精度。

超机动飞机的非线性动态逆控制

讨论了应用非线性动态逆进行超机动飞机飞行控制系统的设计。对快变量角速率进行非线性逆控制器的设计，由此来稳定纵向短周期运动，并通过气动舵面与推力矢量的融合，来改善大迎角范围的侧向响应，对慢变量姿态角进行非线性逆控制器的设计可使飞行员控制飞机慢运动。

大跨度桥梁颤振后状态气动稳定性

为了能对大跨度桥梁颤振后主梁的运动形式给出合理解释,选取大振幅下流线型箱梁断面的4种典型非线性气动力工况,基于非线性气动力和非线性振动微分方程,应用四阶龙格-库塔算法,分析了大跨度桥梁主梁在大振幅条件下的气动稳定性.结果表明:大跨度桥梁主梁在颤振后的不同振幅和折算风速条件下可出现不同的运动形式;若气动力仅做负功或负功显著大于正功,主梁振动将收敛;若气动力仅做正功或正功显著大于负功,主梁振动将发散;若气动力做的正负功相当,主梁振动将由于结构阻尼缓慢收敛;若气动力正功与相同周期内结构消耗的能量相等,主梁将发生等幅振动;若不考虑气动力的非线性项,桥梁振动可能发散.

微机械惯性开关的非线性动力学特性分析与设计(英文)

利用倾斜支撑微梁结构大挠度后屈曲的非线性横向刚度,设计了一种新型屈曲式微机械加速度开关.该开关采用倾斜微梁支撑敏感质量块,两折叠梁固定于质量块的上下表面,保证开关动作的方向性.当外界加速度达到设定的阈值时,梁发生屈曲使开关迅速闭合,加速度低于截至门限值时,屈曲微梁弹性力使开关断开.开关设计中分析了气膜阻尼力和触点接触力对系统性能的影响,建立了多力耦合作用下加速度开关系统的动力学模型,并运用数值方法对含有椭圆积分的强非线性系统进行动态仿真分析,开关响应时间低于6ms.实验表明开关具有良好的阈值特性和接触可靠性,充分证实了屈曲梁结构应用于惯性微感应器件设计的可行性.

体外预应力简支梁受力性能研究与非线性分析

根据四根体外预应力简支梁的试验，得出体外预应力简支架在非线性状态下的反应，并利用大变形条件下的杆件结构变形推导了包括几何非线性和材料非线性的单元刚度矩阵，同时编制了非线性有限元程序进行验证。鉴于以往关于体外预应力结构对于预应力筋随外力的变化介绍较少，本文在以往一些学者所作的工作的基础上，提出了预应力筋在转向块处的受力模型，并与本文的试验结果进行比较，结果证明所选用的方法是正确的。

后非线性混合盲信号分离的一种新算法

本文提出了一种新的后非线性混合盲信号分离算法.现存算法大多需要额外的附加源信号信息,才能实现信号的分离,使盲分离变成了半盲分离.鉴于此,本文提出了一种不需要任何附加信息的全盲分离算法.首先,通过微分变换将后非线性混合模型变换成形式如同线性瞬时混合模型的形式,并论证了源信号的微分形式保留了源信号的统计特征.这样,就使非线性问题得到大大简化.其次,利用信号的相关特性建立目标函数及递推方式,用LMS算法使目标函数达到最小值,从而实现了盲信号分离的目的.最后,通过计算机仿真试验验证了本文算法的可行性和有效性.与现存算法相比,本文算法计算量小,收敛速度快,实时性好,实现了全盲分离.

桁架加劲梁悬索桥后颤振特性节段模型试验研究

以某主跨为1100 m桁架加劲梁悬索桥为工程依托,采用弹性悬挂节段模型风洞试验方法,对桁架梁后颤振特征与机理进行研究。对桁架梁节段模型试验系统的结构动力参数进行测试;在不同风攻角下进行了桁架梁节段模型颤振试验研究;从非线性阻尼角度对桁架梁节段模型极限环振动机理进行探讨。结果表明:在振幅较大时,桁架梁节段模型试验系统存在较为明显的阻尼非线性以及轻微的刚度非线性;在各试验风攻角下,桁架梁节段模型后颤振现象均表现为极限环振动,风攻角对颤振临界风速与振幅随风速增长的斜率均有显著影响;桁架梁节段模型极限环振动具有弯扭耦合特性,并且弯扭耦合程度随振幅增大而增强;对于桁架梁节段模型试验,结构阻尼非线性是后颤振限幅的有利因素,而气动阻尼非线性在不同风攻角下作用效果不同。

屈曲式微加速度开关设计与分析

根据弹性梁的大挠度后屈曲理论,建立了多力耦合作用下加速度开关系统的动力学模型,由此设计了一种新型屈曲式微机械加速度开关.该开关采用倾斜微梁支撑敏感质量块,将两折叠梁固定于质量块的上下表面,从而保证了开关动作的方向性.利用弹性线方法计算了倾斜支撑梁结构大挠度后屈曲的非线性刚度,分析了气膜阻尼力和触点接触力对系统性能的影响,并运用数值方法对含有椭圆积分的强非线性系统进行了动态特性分析.仿真结果表明,所设计的开关响应时间低于6 ms,不稳定接触时间小于0.02 ms,在闭合状态下触点的接触力大于50 mN,与其他类型开关相比,它具有良好的阈值特性和接触可靠性,因此在惯性控制系统中具有广泛的应用前景.

岩爆与峰后岩石力学特性

峰后岩石特性是产生岩爆的根本原因;地质力学因素是产生岩爆的外部因素。从地下工程开挖过程中围岩部分的能量释放、集聚、转移入手,揭示了高地应力是产生岩爆的重要外因;岩爆产生的时空特点是在破坏后塑性软化阶段,并从非线性岩石力学理论角度,研究了此阶段岩爆条件。得出以下结论:一是块系结构岩体变形稳定性与块体几何特性、尺度大小,以及破坏后物理性质有关;二是判断岩体是否发生岩爆,可采用:σββ=8σrr和χ<1?1ν判据。

轴流压气机过失速的非线性动力学分析

为了解Greitzer的B参数和节流γ参数对轴流压气机过失速行为的影响,使用分叉分析方法,研究了压缩系统中过失速所对应的静态分叉行为.由此,划分了γ-β分叉参数空间中,轴流压缩系统稳定和不稳定流动的区域分布图.结果表明,非线性动力学的分叉分析方法,可以准确的捕捉到轴流压缩系统中典型的过失速流动行为,同时可以简便的分析分叉参数作用下平衡点稳定性的变化情况.