Rapid Simulation of Laser Processing of Discrete Particulate Materials

The objective of this paper is to develop a computational model and corresponding solution algorithm to enable rapid simulation of laser processing and subsequent targeted zonal heating of materials composed of packed, discrete, particles. Because of the complex microstructure, containing gaps and interfaces, this type of system is extremely difficult to simulate using continuum-based methods, such as the Finite Difference Time Domain Method or the Finite Element Method. The computationally-amenable model that is developed captures the primary physical events, such as reflection and absorption of optical energy, conversion into heat, thermal conduction through the microstructure and possible phase transformations. Specifically, the features of the computational model are (1) a discretization of a concentrated laser beam into rays, (2) a discrete element representation of the particulate material microstructure and (3) a discrete element transient heat transfer model that accounts for optical (laser) energy propagation (reflection and absorption), its conversion into heat, the subsequent conduction of heat and phase transformations involving possible melting and vaporization. A discrete ray-tracking algorithm is developed, along with an embedded, staggered, iterative solution scheme, which is needed to calculate the optical-to-thermal conversion, particle-to-particle conduction and phase-transformations, implicitly. Numerical examples are given, focusing on concentrated laser beams and the effects of surrounding material conductivity, which draws heat away from the laser contact zone, thus affecting the targeted material state.     

地面三维激光扫描点云数据处理及建模

本论文以昆明理工大学呈贡校区“昆明理工大学”石碑作为目标场景,利用地面三维激光扫描仪Maptek I-Site 8200SR获取目标场景的点云数据,使用Maptek I-Site Studio 6.0对点云数据进行预处理,包括点云数据的配准、去噪及精简;通过提取特征点云同时结合AutoCAD2014、3ds Max实现对目标场景的建模。研究三维激光扫描点云数据预处理的方法步骤及模型构建过程,通过分析数据处理及建模结果,结合当前的研究状况探讨了模型的相关应用,并展望进一步的研究方向以及工作内容。     

基于并行计算的涡扇发动机建模仿真

航空发动机是一个复杂的非线性气动热力系统,建立相应的数学模型是发动机研究的重要手段之一.文中运用并行计算方法,根据涡扇发动机的各个部件特性进行建模和仿真,对发动机的动态和稳态性能进行计算和分析.在发动机模型非线性平衡方程中,运用块Broyden广义最小余数迭代法(GMRES(m))算法对非线性方程分块并行求解.并将具体模型的计算结果其他算法下的模型对比,显示了并行计算在速度上优于传统模型,可以用于发动机仿真计算.     

激光跟踪仪精密伺服系统建模及仿真研究

设计高性能的精密伺服系统,为激光跟踪仪实现跟踪和精密测量,针对精密伺服系统转速低、响应快、精度高的性能要求,提出一种永磁同步电机(PMSM)矢量控制原理及空间矢量脉宽调制(SVPWM)算法的精密伺服系统建模的方法,在Matlab/Simulink环境中搭建了位置、速度和电流三闭环控制系统仿真模型.仿真结果验证了上述系统模型的有效性,通过使用变速积分PI算法进行PI调节器设计对仿真模型进行优化,最终实现精密伺服系统在低转速范围内,能够快响应、高精度平稳运行.结果证明,提出的建模方法为实际控制系统设计、调试和运行提供了充分的理论依据.     

化工材料受热时间与可燃性的关系建模仿真

研究化工材料受热时间与可燃性间的关系,对于提高化工材料质量具有重要作用,传统依据模糊神经网络模型仅在特定温度下塑造化工材料受热时间与可燃性的关系模型,长期受热关系较为复杂,波动呈现较强非线性,模型不能得到在任意受热时间下的化工材料可燃性准确值,不能对化工材料受热时间和可燃性的关系,进行有效的建模分析。提出一种依据前馈式神经网络的化工材料受热时间与可燃性关系模型,依据化工材料受热模型,采用Themecmastor-Z型热加工仿真试验机对化工材料进行不同程度的加热试验,得到不同受热时间、不同受热温度下的可燃性数据,融合可燃性数据以及神经网络,塑造具有前馈式算法的人工神经网络,进行训练后的神经网络则是化工材料受热时间与可燃性的关系模型。实验结果说明,改进神经网络模型具有较高的精度,最大误差为3%,不超过5%,远远低于传统模型,并且所提模型的拟合度为4.3%,可以很好地描述化工材料受热时间与可燃性的复杂关系。     

激光测高仪回波建模与蒙特卡罗仿真实现

对激光测高仪回波进行分析研究,可提高系统测距精度,获取目标信息.但单纯的实验方法条件苛刻代价高昂,且难以定量化评价各因素对回波的影响.而对测高仪回波信号的理论求解又极其复杂.通过仿真技术研究激光测高仪回波是一条可行之路.对测高仪回波信号进行了建模分析,应用Monte Carlo算法实现了激光测高仪回波波形的仿真,对典型情况的仿真证明了该算法和系统的有效性.基于Labview7.1软件平台的仿真系统为激光测高仪回波处理提供了研究平台和一种灵活、可行的方法,并可应用到测高仪设计、实验中去.     

杂波环境下雷达信号处理的SystemVue建模与仿真方法研究

对雷达信号处理的仿真建模方法进行研究,利用SystemVue仿真平台中专用的雷达模型库构建雷达系统仿真模型,并对杂波环境下的雷达信号处理过程进行雷达系统的建模与仿真实现。首先,分析雷达回波生成过程及雷达信号处理的基本原理;其次,研究雷达仿真模型库中目标模型、杂波/噪声模型、脉冲压缩模型、MTD模型、CFAR模型的功能作用及参数设置;最后,利用SystemVue仿真平台搭建杂波环境下雷达系统仿真模型,并基于矩阵类型的数据对雷达信号处理过程进行仿真。经过仿真,雷达系统模型的信号处理结果与理论相符,验证了该仿真模型的正确性。     

航天发射场激光气象观测系统建模与仿真

文章首先对航天发射场的清洁大气、霾、雾、云等气象因素的激光反射特性进行了分析;在此基础上,运用激光雷达方程,采取高度规格化的信号处理方法,对不同高度、不同浓度和厚度的云层的激光反射特性进行了分析和仿真;最后,归纳出了重点对云层高度、厚度和种类进行判断识别的几点结论;文章的研究成果对利用激光雷达进行气象观测,确保航天发射场的航天器、制导武器安全升空,具有较高的参考价值。     

攻防对抗系统建模与仿真

该文首先分析了构建攻防对抗仿真系统的意义及特点 ,给出了用模块化建模方法对系统进行建模的基本思想及系统的组成结构 ,给出了航空兵、地面防空兵协同作战抗击敌来袭目标模型 ,包括进攻突防模型、防御模型以及战果评判等模型 ,最后给出了具体实现方法。     

有限理性与信息处理模型研究综述

通过对社会经济现象中决策过程的研究，分析了决策中的理性与公共知识、理性有限性与个人信念之间的关系，并指出决策中的有限理性在经济分析中的作用，进而通过一般信息处理模型框架对有限理性分析建模的方法进行了综述。     

环形激光陀螺信号分析与处理

我们对环形激光陀螺输出信号进行了时频分析,采用Allan方差法对陀螺信号进行了分析与计算,应用混合滤波技术对陀螺信号进行了处理,并对滤波前后的陀螺测试数据进行了对比分析.Allan方差法分析结果表明,该滤波技术能有效提高激光陀螺的精度.     

激光三角测距传感器建模及参数优化研究

为了给出三角测距传感器设计过程中各参数优化的依据，通过数学建模，并采用计算机辅助分析方法和Matlab工具，对激光三角测距传感器的工作距、激光束与接收系统夹角、焦距等关键参数对测量精度的影响规律进行了定量分析。分析表明，在进行参数设计时，所成像范围越大，测量精度越高；在成像范围恒定的情况下，工作距和工作角越大，系统灵敏度越高。依据分析所得的规律，设计参数搭建的实验系统获得的数据验证了灵敏度变化的规律。     

MIMO信道建模及仿真

本文研究了一种应用于移动通信系统中收发端皆为多天线系统的MIMO信道建模的方法，将功率延迟函数，空域相关以及时域衰落融入到信道模型中，充分考虑了时延扩散、多普勒效应、波达方向、角度扩展、到达角功率谱分布等多种信道参数。并且根据3GPP．25．996标准中的相关参数对此MIMO信道模型进行了仿真。结果表明，该模型得出的仿真值与理论值比较贴近。     

风力异步发电机的建模与仿真

该文基于风电系统稳定性研究中风力异步发电机组数学建模的需要 ,按照发电机惯例建立了以暂态电势为变量的风力发电机组的数学模型 ,并运用MATLAB/SIMULINK对数学模型进行了仿真。仿真结果与风力发电机组实际运行情况相符。     

空间动态场景的建模与仿真

空间环境可视化仿真体系对于管理、分析、展现空间物体工作方式至关重要.结合计算机图形学,天文学,数学,运动学等知识,建立了一个以地球为中心的空间环境仿真平台,在此基础上开发出卫星在轨运行实时仿真系统.对仿真系统的设计及实现进行了详细地描述,并论述了系统的主要功能和框架、场景的几何建模和动态建模、卫星覆盖范围建模、通讯特殊...     

雷达杂波模型的建立与仿真

杂波在雷达环境模拟中有着重要的作用,其特性可以用幅度分布特性和频率分布特性来描述.文章介绍了球不变随机过程SIRP和零记忆非线性变换ZMNL两种产生相关随机序列的基本方法.基于这两种方法各自的特点,详细分析并建立了对数正态分布、韦布尔分布以及K分布等几种概率分布的雷达杂波模型,且进行了计算机仿真.结果给出了概率密度和功率谱密度的理论曲线和实际仿真直方图,从而验证了这两种方法模拟雷达杂波特性的有效性和准确性.