基于状态空间法的结构动力学建模与简化算法

介绍一种利用模态变换和状态空间理论求解多自由度系统动力学特性和动态响应的方法。该方法可以通过多个单自由度系统模态叠加得出系统的总体频率及时域响应,并可以排序各阶模态对总体响应的相对重要性;通过对各阶模态进行排序,忽略一些不太重要的模态,以对模型进行降阶处理获得简化模型。以简单的悬臂梁模型为例介绍了如何利用有限元模态分析求解模型的特征值和特征向量并建立状态空间模型,并对结构动态响应进行简化计算分析的过程。数值结果表明：该悬臂梁的降阶简化模型和全模型的结果非常接近,验证了该方法在简化计算分析过程的同时可以保证分析的准确性。     

三维城市模型快速可视化技术研究

三维城市模型数据量大,种类多样,如何有效地存储和管理好海量、多源异构的三维模型并对其高效地分析处理以便为上层不同领域应用提供数据支撑,是目前亟待解决的问题.为此,提出了一个从数据存储与管理、数据分析处理与三维模型综合简化,到多源数据融合可视化的多源三维城市模型可视化处理框架.首先将数据存入HBase中以方便管理,并为其设计了全新的行主键便于快速地检索和索引;然后分析模型数据的语义和几何特点,提出了一种模型综合简化算法,实现了Hadoop环境下对三维城市模型快速并发简化处理,从而在保留视觉效果的情况下减少了模型的复杂度,进而增加了网络传输速度和模型渲染效率;最后借助Cesium平台,实现了多源三维城市模型的融合可视化,验证了所提框架的有效性.     

嵌入式系统地形三维显示技术研究

针对嵌入式系统存储资源及计算能力有限的问题,通过建立四叉树高程数据压缩存储模型,并根据飞行漫游、行进三维显示视点参数和显示设备特性对三维地形数据进行适当裁减简化,研究基于多分辨处理、递归简化处理等方法的嵌入式系统地形三维处理技术。     

基于分类的CAD数据到VR模型转换方法

针对当前基于CAD模型的虚拟现实建模方法存在模型面片数量过多,易产生狭长、病态的三角形和易丢失边界特征等问题,提出一种将CAD模型简化和转换后应用于虚拟系统的方法。首先将已有的CAD模型导出为中间格式并进行解析得到网格数据,以一种基于分类的新自适应简化算法对网格进行多分辨率简化处理,即先按照网格模型的特点进行分类,再在分类的基础上进行针对性的简化。最后通过OpenFlight API将处理后数据导成虚拟现实标准模型。经过在虚拟环境中的测试,验证了该模型能更好地满足实时渲染要求,同时视觉效果也更加合理。     

多传感器系统误差特性匹配的动态估计与补偿算法

针对非合作目标场景下多传感器系统误差估计的工程应用问题,提出了一种面向工程应用的多传感器相对系统误差动态估计与适配性处理算法(μ-DECA),提高了多传感器融合系统的精度和稳定性.建立了系统误差实时估计模型,设计了一种多传感器相对系统误差动态迭代估计与补偿算法,使得各传感器原始点迹和融合航迹的误差特性趋于一致,克服了多...     

欠驱动四旋翼无人飞行器的滑模控制

针对六自由度欠驱动四旋翼无人飞行器(Quadrotor UAV)受控模型的复杂非线性问题,提出了一种系统简化方法,并基于简化后的模型设计了滑模控制器,实现了对复杂模型的非线性控制.首先,对Quadrotor UAV模型进行简化处理,从而可将系统解耦为完整驱动部分和欠驱动部分;进而,通过定义一个广义滑动流形实现欠驱动部分的滑模控制器设计;最后,利用Lyapunov理论证明了系统欠驱动部分的稳定性.仿真分析表明,本文提出的控制方法能够有效实现Quadrotor UAV的控制,且与经典PID控制方法相比,具有对外界扰动更强的鲁棒性.     

基于MBNWS算法的假人胸部结构多目标优化设计

基于结构材料灵敏度分析,建立了具有粗细网格单元搭配特点且满足试验标定的假人胸部结构有限元简化模型。为了提高该简化模型的"拟人"精度,以同时降低胸部位移峰值及摆锤力峰值与物理假人的误差为目标,建立了基于材料参数的假人胸部多目标优化模型,及其高精度的目标函数代理模型。选取BFGS拟牛顿算法,结合应用加权和技术及Frisch内点罚函数处理,设计了可用于求解不等约束的多目标优化算法,即MBNWS算法。运用该算法获得了假人胸部简化模型多目标优化问题的Pareto最优解集及其前端。结果表明:优化设计后的假人胸部模型可更准确地模拟碰撞中物理假人胸部的力学响应特性。同时,该算法运行速度快、效率高,可推广应用于快速、有效地求解工程中的多目标优化问题。     

用等效介电常数研究多层多导体系统模型

在设计多层多导体系统时，通常采用快速多极子算法、直线法等来计算多层多导体系统的电容电感矩阵，其计算量随着系统介质分界面数量的增加而增加．利用时域有限差分法，推导出单元网格内的等效介电常数公式，给出了用等效介电常数研究多层多导体系统的几种简化模型，以及用HFSS得到的仿真结果．等效介电常数的引入简化了多层多导体系统的模型，从而减少了用快速多极子算法、直线法等来提取多层多导体系统电容电感矩阵时的计算量．     

气动系统管路流场计算中边界条件的处理分析

为了深入研究气动系统的运动状态和各项参数的分布规律,根据气动系统运动的实际情况和运动过程,利用特征线法对气动系统的管路进行一维非定常流场计算,对管路进、出口处的节流口的流动状态进行合理简化,在边界条件的处理上引入压力回复模型和等压模型对节流口处的流动进行处理,并给出了两种模型的适用条件和范围。通过计算结果和实验结果的对比,验证了该方法的正确性,从而为处理气动系统的管路的进、出口边界条件问题提供了一     

面向输变电工程数据存储管理的分布式数据存储架构

针对输变电工程数据的多源、异构、迭代更新和集成应用导致需要巨大存储空间且不利于数据挖掘分析的问题,提出了一种面向输变电工程数据存储管理的分布式数据存储架构.该架构基于元数据模型对输变电工程的工程地理信息、三维设计模型和文档资料三类数据进行细化,并根据不同数据存储模式的不同,设计了一种分布式存储架构分别处理各种数据.系统实现与仿真实验结果表明,所提出的分布式存储架构在保证存储效率及数据完整性的同时,也能保证数据的安全.     

钢管混凝土框架-核心简体系中刚臂工作性能的研究

在框架-核心筒体系中设置刚臂以提高结构的抗侧刚度是结构工程师经常采用的一种做法。对其作用效果，人们多采用简化的平面模型进行分析。但实际工程表明，这种简化模型对分析钢臂的作用效果存在很大误差。通过对这一实际工程用空间模型进行各种参数下的计算，对如何设计刚臂提出了一些建议，可供结构工程师参考。     

三维CAD特征模型的多分辨率造型

为满足工业界对特征表示的三维CAD模型的特殊需求,提出了一种新型三维CAD模型的多分辨率造型方法,解决了传统多分辨率造型方法的许多不足：简单基于模型几何操作、不含工程设计信息和无法根据设计意图简化等.通过分析特征间的相互依赖关系,设计了一种“去依赖特征抑制”（de-dependence feature suppressing, DDFS）操作,以实现模型的任意层次简化.实践表明,该多分辨率造型方法不但可以大大降低模型复杂度,而且其简化模型更加符合工程设计人员的意图.     

南水北调工程水指标分配问题的数学模型

文章所研究的问题是针对南水北调中线工程的实际背景提出来的，并依据实际数据进行了简化处理，利用优化理论建立了线性规划模型，通过计算机求解得到了一种水指标的分配方案，从而为这一问题的解决提供了理论根据。     

模糊预处理故障诊断专家系统的分析设计

该文介绍了故障诊断系统的结构及特点，提出了一种将输入信号进行模糊化处理的方法，简化了输入信号的处理。说明了系统中专家知识的获取方法和表示形式，构建了推理网络，并用CF模型实现了推理算法。在微软MFC平台上开发了该系统的计算模块，通过在PTA装置氧化反应模型上的应用测试，表明该方案能得出较理想的检测诊断结果。     

一种渐进格网模型的改进算法

多分辨率的动态简化是一种提高地形三维显示速度的重要方法．研究了适用于道路与地形集成模型的多分辨率动态简化方法，分析了渐进格网模型应用于地形集成模型的简化时所存在的一些问题，并根据集成模型的特点。提出了一种改进的算法，与其他方法不同的是：1）此模型采用一种“回”结构的分辨率划分方法，与模型的几何形状无关，较好地实现了道路与地形集成模型的动态简化；2）通过控制顶点树的深度，解决了模型简化后难以恢复的问题，同时避免了在模型简化过程中出现交叉、重叠和细长的三角形．结果表明：该算法能更好地适用于道路与地形集成模型的多分辨率动态简化，并具有较高的速度．     

骨骼服神经网络灵敏度放大控制方法

针对骨骼服是一个多刚体、多自由度的非线性系统,想要建立其准确的数学模型十分困难的缺点,采用BP网络建立骨骼服的动力学模型,简化了模型的建立过程,提出了一种神经网络灵敏度放大方法,并通过Matlab的Simulink和SimMechanics工具进行了仿真,仿真结果说明了方法的可行性。     

广义预测控制在MGT-CCHP系统中的应用研究

针对微型燃气轮机冷热电联供系统(MGT-CCHP)大热惯性、多变量间强耦合、非线性和时变性的控制难点,在集总参数简化模型基础上,提出了两种基于阶梯式广义预测控制(SGPC)的控制策略。第一种充分发挥GPC处理多变量耦合系统的优势,设计了多变量协调GPC控制器。第二种遵循MGT-CCHP系统的物理连接,分别为微型燃气轮机和制冷机设计了两个独立的GPC控制器。基于MATLAB进行的80 kW MGTCCHP系统仿真结果表明,与解耦PID控制相比,所设计的两种预测控制策略能够快速响应负荷以及冷热水温度变化、超调量和系统间耦合波动较小,更好地保证了MGT-CCHP系统经济可靠运行。     

具有非驱动关节机器人模型的研究

以具有非驱动关节的水平两自由度机械手（大臂为驱动臂，小臂无驱动、自由）为对象，建立了其动力学数学模型，对其非完全约束（约束条件为不可积）情况进行了分析，在此基础上，利用解非线性方程的有效方法一平均值法对模型进行了处理，得到了与原系统动力学性能基本等价的平均系统，使模型得到简化，通过非线性系统相平面分析的方法，对原模型与简化后的平均系统模型在扰动作用下的特性进行了分析，得到了满意的仿真结果，验证了简化方法的有效性，简化后的模型可方便地用于该机械手的位置控制。     

换填垫层设计方法研究

换填垫层法是在工程中广泛采用的一种地基处理方法.根据《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002提出的设计原则,提出了一种简化的换填垫层设计方法,可以简化计算过程,减小计算工作量.通过算例说明了本方法的使用.     

R-W方法在汽车悬架运动分析中的应用

R-W方法是多刚体系统动力学中的主要方法之一,本文应用此方法进行汽车悬架系统的空间运动分析。文中讨论了多体系统模型的建立及简化方法,推导出树形系统运动学关系式,并以单斜臂、滑柱摆臂式悬架为实例给出了计算结果。工程应用的实践表明,用此程序进行汽车悬架运动分析,所得结果精确、计算迅速,具有较高的实用价值。