磁弹传感器动态磁滞模型构建与影响因子分析

研究钢缆索索力测试问题,从钢缆索磁化过程中能量平衡原理出发,在考虑与励磁频率相关的涡流损耗和异常损耗等能量损耗的基础上建立硬磁材料应力相关的动态磁滞模型,对模型的应力、温度和励磁磁场等影响因子进行了理论分析.针对常用Preisach和Jiles-Atherton磁滞模型对硬磁钢缆索材料动态模型描述的不足,提出重点分析了磁场频率和磁化工作点对模型的影响,并进行了仿真.通过仿真结果的对比分析,传感器在准静态频率时能量损耗主要来自磁滞损耗,在中高频率时涡流损耗和异常损耗项非常明显.当磁化工作点充分接近材料饱和磁化点时,传感器灵敏度下降;远离饱和磁化点时,模型精度降低,测量精度下降.     

基于改进PSO算法的GMA迟滞模型参数辨识

使用改进的粒子群优化算法辨识Jiles-Atherton模型参数。针对J-A模型对超磁致伸缩致动器(giant magnetostrictive actuator,GMA)迟滞特性建模中磁化参数互相嵌套难以辨识的特点,改进磁滞模型并建立了考虑超磁致伸缩材料磁机耦合特性的动态磁滞模型;为了克服普通粒子群算法实际求模型参数时计算量大,运行时间长的缺点,提出基于粒子群算法和遗传算法的改进算法--带交叉因子的粒子群优化算法,将模型仿真所求的磁化强度和实验测得的磁化强度的差值的平方作为适应度函数,并结合最小二乘法思想对J-A模型的几个参数进行辨识;最后,在Matlab 7.0上进行仿真,给出了模型辨识后的结果。在不同预压力和驱动频率下的仿真结果与GMA已有实验数据进行对比,验证得出辨识后的模型可较好地与实验数据拟合,磁致伸缩位移误差在5%以内。     

无线传感器网络能量均衡拓扑模型研究

针对BA模型仅考虑节点寿命对网络拓扑结构影响的现状,考虑到拓扑能量利用率不高会缩短网络生命周期,在分析网络平均剩余能量和通信半径对网络生命周期影响的基础上,提出一种无线传感器网络能量均衡拓扑模型.该模型在拓扑演化过程中,综合考虑节点剩余能量、通信半径和节点度,并引入剩余能量调节参数、通信半径调节参数和节点度调节参数,最终使剩余能量大的节点连接概率更高.理论分析和仿真实验结果表明,该模型不仅具有无标度网络的幂律特性,具有较好的稳定性,且能够均衡节点和网络能耗,延长网络的生命周期.     

刚度和等效质量对SEA能量放大特性的影响

对简单的SEA(series elastic actuator)模型采用解析法求解,得出了驱动器输出能量曲线,分析了其能量放大特性,解决了Paluska的SEA能量分析的无解析解问题.并针对Paluska分析中对动力学模型的过度简化,引入了传动机构的等效质量的概念,完善了SEA的能量放大作用模型.为了便于求解和分析,对SEA能量放大模型各参数进行归一化处理,并在归一化条件下通过频域转换方式进行数值求解,得出该条件下的驱动器输出能量曲线,从而得到了该模型下的SEA能量放大特性及其随系统参数(弹簧刚度、传动机构等效质量)的变化规律.     

磁场耦合双梁压电振动俘能器响应特性研究

环境振动能量收集有望解决微功耗无线传感器节点的供电问题。针对典型压电式振动俘能器多为线性谐振系统,工作频带窄,难以适配实际振源的问题,引入外加磁场,研究双梁—永磁体结构的能量收集器的振动特性,利用磁偶极子理论建立了磁力模型并引入动力学方程中,建立系统集中参数动力学模型,仿真分析了系统关键参数对响应的影响规律,最后搭建实验平台进行了验证。研究结果表明:双梁压电俘能器在耦合磁场作用下俘能效率相对无磁力时大幅提高,在磁间距为26 mm时俘能范围拓宽3倍,电压输出显著提高。     

非线性压电振动能量采集器的振动特性与实验研究

为了提高线性压电振动能量采集器的输出特性,在线性压电振动能量采集器悬臂梁末端引入Duffing非线性磁力,构造了一种双稳态非线性压电振动能量采集器;综合考虑能量采集器的动态振型与轴向应变分布情况,建立了系统非线性机电耦合集总参数运动控制模型,并利用4阶、5阶Runge-Kutta算法对能量采集器的非线性振动特性进行了数值模拟;利用谐波平衡法计算获得了能量采集器的幅频响应方程,数值分析了激励频率、激励幅值以及磁铁间距等对系统非线性振动特性的影响,发现双稳态运动可以极大地提高能量采集器的频率响应范围和能量采集效率,并且能量采集器在低频、低幅值激励情况下可以产生大幅值周期运动;最后,通过实验对数值计算结果进行了验证.     

高斯混合模型改进的活动轮廓模型MRI分割

引入高斯混合模型逼近图像的直方图概率,利用遗传算法的全局优化特性求解高斯混合模型的参数,以提高参数精度;由此构造新的活动轮廓模型约束项.在新的约束项作用下,活动轮廓模型可以有效地减少噪声的影响,防止从弱边界泄漏.对左心室核磁共振图像的分割实验表明,该模型具有较好的分割效果.     

空间目标表面温度场分布模型研究

从空间目标光学特性建模的角度出发,获取空间目标的光学辐射特性,必须计算空间目标表面的瞬态温度场分布.根据空间目标的几何结构,通过分析目标与背景以及目标内部的能量交换关系,采用数值计算的方法,建立了空间目标表面温度场分布模型.在温度场分布模型的基础上,结合一定的初始条件,可获取不同时刻的空间目标表面瞬态温度场.根据温度场分布模型,对弹道目标进行了温度仿真计算,并定量地分析了多种参数对温度计算的影响规律,结果证明模型正确性,并为空间目标的光学特性研究提供了参考条件和依据.     

基于能量计算模型的贝叶斯网络股市态势预测算法

股市技术指标与股市走势之间存在不一致性,导致难以有效预测股市态势.文中通过对技术指标进行能量特性提取和特征融合,提出基于能量计算模型的贝叶斯网络股市态势预测算法.首先从能量角度提取技术指标蕴含的态势信息,给出技术指标能量计算模型及其概率分布,并分析技术指标能量分布的不一致性.然后利用贝叶斯网络对技术指标能量进行特征融合,引入分时状态特征能量,并融合技术指标能量,建立股市态势结构模型.最后基于股市态势与相关特征能量之间的条件概率函数,将能量约束关系引入到支持向量机中进行股市态势预测.选取上海证券综合指数3年的数据进行对比和分析,结果表明文中算法有效提升预测精度.     

温度变化对悬索全局动力学特性影响

索是一类工程中常用的张力结构,其柔度大、阻尼轻,在各类外部荷载作用或端部位移激励下极易发生大幅振动,影响结构安全运营.已有研究表明悬索的振动特性对于温度变化极为敏感,因此本文同时考虑支座运动引起的参数共振以及模态间1∶2内共振,基于全局分岔理论,系统探究温度变化对悬索全局动力学行为的影响.首先引入张力改变系数,建立考虑整体温度变化影响与受参数激励悬索的面内非线性运动微分方程.采用Galerkin法进行离散,利用多尺度法得到该非线性系统直角坐标形式的平均方程,并基于坐标变换,将平均方程简化为规范形,采用能量相位法研究温度变化时悬索多脉冲混沌动力学行为.通过能量差函数的零点条件以及扰动系统下中心点的吸引域范围,分析激励幅值、阻尼系数和调谐参数的取值范围,并计算该四维系统的Lyapunov指数.研究结果表明：温度变化会影响系统Shilnikov型多脉冲同宿轨道的产生;随着温度变化,多脉冲同宿轨道可能消失,导致系统的混沌运动转变为周期运动;受温度变化影响,动力系统可能展现出截然不同的动力学行为.     

双稳态压电振动能量采集器的时-频域动力学特性及实验研究

为揭示双稳态压电振动能量采集器系统参数对其时－频域动力学特性的影响,利用等效磁荷法和拉格朗日方程及基尔霍夫电流定律分别建立了双稳态压电振动采集器的非线性磁力模型和系统分布参数动力学方程。基于谐波平衡法对双稳态压电悬臂梁振动能量采集器的动力学响应特性进行了解析,并分别从频域和时域角度仿真分析了系统参数对采集器动力 学响应特性的影响规律,实验验证了仿真结果的正确性。研究结果有利于对双稳态压电振动能量采集器的结构优化设计和综合性能的提高。     

顺流型熔融碳酸盐燃料电池单体性能研究

研究高效发电方法问题,燃料电池内部的温度、电流密度和反应气体浓度等参数分布对燃料电池的安全高效运行具有重要影响.全面考虑了熔融碳酸盐燃料电池内部电特性和热特性,为提高预测电池性能的准确性,提出了一整套熔融碳酸盐燃料电池单体二维数学模型,并在VC++环境下利用模型对顺流形式的熔融碳酸盐燃料电池单体的主要性能参数进行了稳态数值仿真.得出了燃料电池内部的温度、电流密度和反应气体浓度等参数的变化趋势,证明了建立的仿真模型能够有效的反映燃料电池内部的温度场、电流密度场和反应气体组分场稳态的特性,结果表明对熔融碳酸盐燃料电池的设计及运行具有一定的参考价值.     

迟滞混沌神经网络及应用

提出了一种同时具有迟滞和混沌特性的神经元模型,并利用该模型构造出神经网络,用于求解优化计算等问题.通过在神经元中引入自反馈,使得神经元具有混沌特性.将神经元的激励函数改为具有上升分支和下降分支的迟滞函数,从而将迟滞特性引入神经元和神经网络中.结合模拟退火机制,在优化计算初期,利用混沌特性可提高网络的遍历寻优能力,利用迟滞特性可在一定程度上克服假饱和现象,提高网络的寻优速度:在优化计算末期,网络蜕变为普通的Hopfiled型神经网络,按照梯度寻优方式收敛到某局部最优解.可通过构造能量函数的方法,将图像识别中的特征点匹配等问题转化为优化计算问题,从而可采用该神经网络进行问题求解.仿真结果验证了该方法的有效性.     

基于时-频谱图和小波神经网络的时间序列鲁棒建模方法

借助时-频谱图识别时间序列中异常数据的位置和性质,利用小波神经网络作为拟合工具,同时引入加权误差能量函数,通过适当选择网络结构和参数优化,实现对受污染的时间序列的抗扰最佳逼近.实例表明利用时-频谱图进行异常数据定位准确可靠,采用加权误差能量函数的小波神经网络除具有逼近性能好、具有抑噪特性和收敛速度快的优点外,还能有效地消除异常数据对拟合结果的影响,具有较强的鲁棒性.     

两层镀膜长周期光纤光栅传感器的特性研究

以光纤光栅耦合模理论为基础,提出一种两层镀膜长周期光纤光栅传感器的结构模型,一层是在光纤包层外镀的铜金属薄膜,另一层是在铜薄膜外再镀一层敏感薄膜.对该结构模型的模场特性和透射特性进行分析和模拟,明确了薄膜参数对其透射特性的影响.该结构模型既可以利用敏感膜折射率随外界环境变化而改变的特性,也可以利用金属膜层进行温度和应变...     

相位信息在电绝缘系统参数测量中的应用

介绍了相位一致性的理论基础及推导过程,引入相位一致性的近似模型:局部能量模型,将基于相位信息的边缘检测方法运用到电绝缘系统的边缘检测环节中,并最终输出测量结果.分析测量数据可知,利用相位一致性算法进行边缘检测,其边缘线条更加光滑细腻且封闭性良好,参数测量精度更高,能够比较方便地解决电缆绝缘层参数的测量问题.     

IEEE 802.16j中继站睡眠模式的研究

IEEE 802.16j标准在IEEE 802.16d/e标准的基础上引入了中继站。由于有的中继站具有便携、游牧,甚至移动的特性,往往采用电池或者太阳能供电的方式,中继站的能量节省问题也随之而来。中继站睡眠模式作为能量节省的重要手段,对其进行研究是十分必要和有用的。介绍了IEEE 802.16j RS睡眠机制,并构建了中继站睡眠模式下的能量消耗模型和帧时延模型。然后用概率统计的方法对模型进行了仿真,并就各参数对平均能量消耗和平均帧时延的影响进行了分析。     

基于颜色与纹理特征的局部主动轮廓模型

针对图像分割过程中前背景表面特征不均质问题,提出一种基于颜色纹理先验特征的多通道局部能量模型。对现有局部能量模型进行扩展,降低初始轮廓线位置对分割结果的影响,并引入8维HSV颜色模型和变换域结构张量纹理特征,实现前背景颜色特性相似的图像分割。实验结果表明,该模型具有较好的分割效果。     

一种利用确定性退火技术的聚类模型与算法研究

针对传统聚类模型的缺陷,文章利用确定性退火技术,提出一种聚类模型及聚类算法.该模型考虑了聚类的交互作用,以前提出的一些聚类模型是它的特例.引入温度参数,把聚类问题看成一个物理系统,把求解聚类问题的最优解转化为模拟随温度变化的物理系统的平衡态.通过求解一系列随温度变化的物理系统的自由能函数的局部极小来模拟物理系统的平衡态,最终达到物理系统的基态,即聚类问题的最优解.     

基于Gabor小波的目标跟踪方法研究

针对利用Gabor小波进行目标识别的过程中参数序列过多的问题,提出一种新的参数组合选取原则.该方法利用Gabor小波参数特性,配合能量函数构成图像的特征点集合.同时提出了基于统计模型的自适应非线性滤波算法,以弥补基本统计模型下卡尔曼滤波算法的缺陷,配合Gabor小波特征点集合能够大大减少特征点序列过多所造成的算法耗时问题.仿真和实验表明,该算法可广泛应用于各种图像目标识别与跟踪的系统中,并具有良好的图像目标识别能力.