基于重要抽样马尔可夫链模拟的可靠性参数灵敏度分析方法

针对重要抽样法求解失效概率的问题,提出了一种基于重要抽样马尔可夫链模拟的快速可靠性参数灵敏度分析方法。该方法首先采用Metropolis准则和马尔可夫链模拟,将重要抽样法抽取的落入失效域中的样本点转化为条件样本点,这些条件样本点是落在失效域中的基本变量的实现,它们服从失效域条件下基本变量的概率分布,利用这些样本点替代Monte Carlo法抽取的条件样本点,可以通过加权回归分析快速得到隐式极限状态方程的近似,进而得到可靠性灵敏度。所提方法的显著优点是效率高,它只要在重要抽样法计算失效概率的结果中增加非常小的工作量,即可以快速得到可靠性参数灵敏度,算例结果充分说明所提方法的效率和合理性。     

响应量分布函数求解的子集模拟方法及其应用

在马尔科夫链Monte Carlo子集模拟法的基础上,提出了响应量分布函数求解的子集模拟方法.所提方法利用子集模拟在计算小失效概率时引入一系列具用较大失效概率的中间失效事件的特点,通过提取引入的每个中间失效事件对应的门槛值和失效概率,求解得到响应量完整的分布函数,并将所求得的分布函数用于基本变量的总效应和主效应分析.在详细给出了响应量分布函数求解子集模拟法的原理和主要步骤后,利用简单数值算例对所提方法的精度和效率进行了验证,结果表明所提方法在效率比Monte Carlo法大大提高的基础上精度也能满足要求.     

截断抽样在结构模糊随机可靠性中的应用研究

针对模糊变量和随机变量同时存在的混合可靠性问题,建立了模糊失效概率计算的自适应截断抽样法。所建方法在给定的隶属水平确定的模糊变量隶属区间内,遍历抽取模糊变量的样本。对于每一个模糊变量样本,采用自适应截断抽样法来计算随机变量作用下的失效概率,并求得给定隶属度水平下模糊失效概率的上下界。由于自适应截断抽样法在求解随机变量作用下的失效概率时具有高效和稳健的优点,因此基于该方法建立的模糊失效概率计算方法也继承了这些优点,并且这些优点也得到了算例的验证。     

失效概率计算的截断重要抽样法

在结构可靠性分析中,传统的重要抽样法通过将抽样中心移到设计点处,从而提高了抽样效率。在传统的重要抽样方法基础上,通过引入截断的重要抽样函数,提出了失效概率计算的截断重要抽样法。与传统的重要抽样法相比,所提方法将重要抽样的区域控制在以均值点为球心的超球之外,从而进一步提高了抽样效率。推导了截断重要抽样方法的失效概率估计值的方差和变异系数计算公式。算例结果表明:在相同的抽样次数下,截断重要抽样法比传统的重要抽样法具有更小的失效概率估计值变异系数,而在相同的计算精度下,截断重要抽样法所需的样本数更小,这说明截断重要抽样法比传统重要抽样法具有更高的效率。     

含相关非正态变量边坡可靠度分析的子集模拟方法

提出了分析含相关非正态变量高维小失效概率可靠度问题的子集模拟方法,采用Nataf变换方法成功地解决了输入变量相关时子集模拟方法样本点的模拟问题.编写了基于MATLAB语言的计算程序SUBSETREL,并以岩质边坡稳定可靠度问题为例证明了所提方法的有效性.结果表明:该子集模拟方法能够有效地分析含相关非正态变量高维小失效概率的边坡可靠度问题.子集模拟方法的计算精度和蒙特卡洛模拟方法相当,计算效率远远高于传统的蒙特卡洛模拟方法.此外,该方法在分析含有复杂的隐式及非线性功能函数的边坡可靠度问题方面体现出明显的优越性.研究成果极大地拓展了子集模拟方法在边坡可靠度分析中的应用.     

基于子集模拟法的卫星碰撞风险评估研究

卫星碰撞风险评估是卫星进行空间碎片预警和规避机动的基础,传统的蒙特卡洛法计算碰撞概率效率较低。本文将Gibbs采样与子集模拟法相结合,并应用于卫星碰撞概率计算中,通过选取合适的中间失效事件,将碰撞概率转换为一系列较大的中间失效事件条件概率的乘积,同时使用Gibbs抽样方法生成失效域内的样本,降低计算所需样本数。文中给出了子集模拟法求解卫星碰撞概率的具体步骤,并通过算例验证了子集模拟法的可行性和高效性。结果表明,子集模拟法在卫星碰撞概率计算中精度较高,且碰撞概率越低,相对于传统蒙特卡洛法的效率越高。     

基于概率充分因子的高效土质边坡可靠度优化设计

提出了基于概率充分因子的高效土质边坡可靠度优化设计方法.首先,采用拉丁超立方抽样法抽取设计空间中的设计样本;其次,利用子集模拟确定设计样本的概率充分因子,建立概率充分因子与设计变量(如边坡倾角)的设计响应面;最后,通过优化设计确定既满足目标可靠度水平又满足经济性要求的设计方案.通过一个土质边坡算例说明了算法的有效性.结果表明,概率充分因子可以有效地表征设计是否满足可靠度要求、建立较为准确的设计响应面,设计响应面解耦了可靠度优化设计中双循环过程,有效地提高了可靠度优化设计效率.     

基于多点Metropolis的子集模拟方法

本文将多点Metropolis(Multiple-Try Metropolis,MTM)算法应用到子集模拟法中,用MTM算法取代Metropolis-Hasting(M-H)算法来模拟中间失效事件,进而提高子集模拟法的效率.论文给出了基于MTM算法的子集模拟法的具体步骤,并采用算例对所提方法进行了验证,结果表明基于MTM的子集模拟法可以达到和经典子集模拟法相同的效果,并且效率远高于直接蒙特卡罗方法,在进行可靠性分析时可作为一个选择.     

基于子集模拟的浅基础扩展可靠度设计

基于子集模拟提出了一种高效的浅基础扩展可靠度设计方法,极大地提高了扩展可靠度设计方法在小概率区域的设计效率,并系统推导了相关的计算公式.为了便于子集模拟在扩展可靠度设计中的应用,构建了一个代理响应量,用来定义子集模拟中的关键参数——驱动变量.同时,为了促进该方法的应用,解决工程师对可靠度分析算法不熟悉的实际困难,本方法以EXCEL的表单环境为计算平台,联合运用Visual Basic Application编写设计程序和用户界面.最后,以一个浅基础设计算例,说明了所提方法及所开发的计算程序的准确性和有效性,并系统地探讨了子集模拟中驱动变量对浅基础可靠度设计的影响,证明了在扩展可靠度设计中采用所构建的代理系统响应量定义的驱动变量相对于传统驱动变量的优势.     

基于优化样本点的双重Kriging模型的重要性测度求解方法

针对工程实际中极限状态函数往往是隐式的问题,提出了基于优化样本点的双重Kriging模型的重要性测度求解方法。该方法首先以少量初始样本点建立基本变量与响应值间的Kriging代理模型,通过全局优化的方法寻优找到Kriging预测值不确定性较大的点,并将其加入到初始样本点,从而在尽量少样本点的情况下建立满足精度的Kriging代理模型。该方法将基本变量与功能函数值以及基本变量与条件失效概率间的隐式关系以Kriging代理模型替代,在保证精度的情况下大大降低了矩独立的基本变量对失效概率重要性测度求解过程的计算量,数值算例和工程算例说明了该方法的工程适用性和可行性。     

某型激光制导炸弹导引精度仿真研究

针对存在于某型激光制导炸弹导引过程中的若干误差源,建立了各自的数学模型,给出了一种导引精度描述模型。在此基础上采用统计试验法通过计算机六自由度全弹道仿真,评估了各种误差作用下的导引精度,并对仿真结果进行了分析。仿真试验表明航弹在典型投弹条件下能够满足导引精度设计指标。     

建筑结构离散变结构控制的组合趋近律方法

抖振问题是离散变结构控制方法应用于土木工程结构振动控制中的突出障碍。为了能较好地解决离散变结构控制的抖振问题,采用了一种含有组合趋近律的离散变结构控制方法对地震作用下建筑结构的振动控制问题进行了研究。依据所采用的组合趋近律推导了控制律的表达式,并且针对最大控制力受到限制时的情况,引入了饱和控制方法。以一个3层剪切型建筑结构模型为例验证所提出的离散变结构控制方法的有效性,算例分析结果表明,所提出的离散变结构控制方法能够有效地减小结构的地震峰值响应,同时控制系统的抖振很小,从而保证控制系统具有稳定的性能。     

自适应机翼的控制系统设计及其试验研究

针对自适应机翼的特点和研制要求,研究了控制系统的设计与实现,较好地解决了飞行中机翼参数时变的问题,并使系统对控制律做了合理的约束,根据最优控制理论对具体方案进行了理论分析和物理试验。结果表明,采用具有辅助模型自适应控制理论的控制器能够有效、准确、快速地达到设计目标跟踪和设计状态回归两项重要指标,系统的鲁棒性、收敛性和稳定性都得到明显体现,且能很好地实现在线控制。     

偏转头导弹动力学及数学模型

针对采用偏转头控制方式的导弹,研究了其动力学特性和数学模型。综合考虑弹头和弹体的相互作用,定义了偏转头导弹的运动特征参数;采用无根系统多体动力学方法,建立了偏转头导弹多体耦合动力学模型;在保留弹体和弹头运动耦合项的情况下,得出适合控制系统设计和分析的偏转头导弹数学模型。理论分析与仿真结果表明,弹头和弹体的相互作用将会导致弹体产生与弹头偏转方向相反的运动,同时仿真结果也验证了数学模型的正确性。     

基于阵列误差校正的波束域方位估计算法实验研究

针对阵列误差的存在会导致波束域高分辨方位估计算法性能下降的问题,给出了一种基于阵列误差校正的波束域处理方法。该方法利用单个校正源,根据实际测量数据,在获取基阵实测阵列流形的基础上,实现了对阵列误差的校正,进而利用波束域MUSIC算法估计出信号的方位。实验结果验证了基于实测阵列流形的阵列误差校正方法可以有效增强波束域高分辨算法对阵列误差的稳健性。     

主/被动雷达导引头信息融合方法研究

针对导弹制导系统的特点要求,研究了基于Kalman滤波的信息融合算法并将其应用于主/被动雷达多模导引头系统中。研究了基于标量加权的分布式融合算法和基于增广测量方程的集中式融合算法并进行了数字仿真。研究结果表明信息融合算法能够提高多模导引头的测量精度,使融合精度受单一传感器影响更小,同制导律的闭合仿真也表明信息融合技术提高了制导精度,减小了脱靶量;分布式融合算法更方便实现时间校准从而便利于多模复合制导使用。此外,所研究的融合算法计算量小,易于工程应用。     

SAR图像双Markov-EAR模型的纹理无监督分割

单视SAR图像保留了最大的分辨率和场景可观测的全部纹理信息,根据单视SAR图像的统计性质,在双M arkov模型的框架下,对低层M arkov随机场提出了指数自回归EAR纹理模型,并对纹理含噪情形下的高层M arkov随机场模型给出了一种参数估计方法及相应的无监督分割算法。实验结果表明,与以往的有监督GAR模型和不考虑纹理的模型相比,无监督的双M arkov-EAR模型能大量降低分割时的错分率。     

镦粗成形工艺的类等势场分析法

以镦粗成形工艺为例提出了一种新的适用于实时控制的快速模型构建方法。通过对镦粗件初始形状和终了形状电极的缩放,形成一个完整的静电场,并获得按照一定规律渐变的介于2个导体形状之间的等势线。根据其分布规律确定出坯料内部的流线和等势线以及坯料内部质点的流动情况,进行了相关场变量的分析计算,最后将计算结果与有限元法分析结果进行了比较,分析表明,该方法可行、计算结果可靠、计算过程快捷。     

飞行模拟用三维数字地形动态修改技术研究

三维地形是飞行模拟视景系统中的一项重要研究内容,研究三维地形的数据结构、模型表示方法及大场景的可视化显示和动态修改的技术意义重大。文中介绍了DEM数据模型的规则网格模型、等高线模型、不规则三角形网模型,利用O penGL实现了三维数字地形的算法模拟和真实DEM数据模型的可视化显示。在地形绘制和显示的基础之上,从地形的单点、多点修改出发对三维数字地形动态修改做了研究,并给出了地形区域修改的方法。