基于VTK 的Fick 第二定律动态扩散过程模拟

Fick第二定律是固体物理学中关于非稳态条件下的扩散宏观理论基础,动态扩散过程的可视化模拟将有助于研究人员直观快捷地了解和掌握物质扩散对周围物质和环境的影响．使用vn（实现了Fick第二定律在一维条件下动态扩散过程的可视化模拟,为研究人员应用Fick第二定律以及迅速地直观了解扩散结果提供了有益的参考和方法．     

四个坐标系下羽毛球飞行运动学模型与仿真

为使羽毛球飞行的轨迹仿真结果更加真实可靠,构造基于实际环境的羽毛球空间运动状态方程。本文以国产某型号羽毛球制造参数为背景,建立羽毛球球场、羽毛球飞行、羽毛球速度和羽毛球球体4个坐标系,并利用牛顿第二定律等方法直接推导出羽毛球飞行轨迹在这些坐标系下的运动方程。所建立方程不但考虑了空气阻力、羽毛球转动惯量和羽毛球本身参数的影响,还考虑了羽毛球固有旋转特性产生的马格努斯力对其飞行轨迹的影响。仿真结果表明,在四个坐标系下建立的羽毛球运动方程能够直观反映出其相关参数对飞行轨迹的影响。     

干馏炉内颗粒混合特性的数值研究

研究制取页岩油优化过程,为了直观地了解干馏炉内颗粒的混合特性,提出了采用离散单元法(DEM)仿真干馏炉内颗粒的混合过程.在Hertz接触理论和牛顿第二定律基础上建立了炉内颗粒运动数学模型,引入颗粒间接触数动态跟踪干馏炉内物料混合进程,以混合质量作为指标对混合程度进行了数值仿真.数值仿真结果表明,当物料休止角大于静态休止角时,物料在重力的作用下下落,呈现出物料层上表面颗粒速度大,外侧区域颗粒速度相对较小的趋势;随着干馏炉的旋转,混合质量基本达到稳定,波动幅度较小.仿真结果为干馏炉热态设计提供了参考.     

四旋翼飞行器飞行姿态的自抗扰控制研究

四旋翼飞行器具有四个对称分布的螺旋桨,其在军事、国防、民用等领域都有着巨大的潜在应用前景。但同时因该系统的欠驱动、非线性等特性,故实现对其的稳定控制存在一定的难度。本文对于四旋翼飞行器的姿态控制问题,根据牛顿第二定律和欧拉方程建立了它的数学模型。并利用自抗扰技术对所建立的模型进行了研究,分别通过对偏航、俯仰、滚转三个角度的控制设计控制器以实现姿态控制,最后通过仿真实验验证了控制器的有效性。     

最小比率旅行商问题的引力搜索算法求解

经典旅行商问题的目标函数是总路程最小,而在实际情况中往往会考虑旅行商的收益问题,研究了以总路程和总收益之比为目标函数的最小比率旅行商问题.由于该问题的目标函数是非线性的,比求解目标函数是线性的旅行商问题更为困难,为有效求解该问题,提出一种引力搜索算法.算法基于万有引力定律和牛顿第二定律进行寻优,并采用速度和位置的计算模型.同时结合随机键的编码方法,将搜索个体的连续位置转换为离散的城市访问顺序.给出了算法的具体实现方案,并通过仿真和比较实验验证算法的优化性能.实验结果表明该算法可以有效求解最小比率旅行商问题.     

自主飞艇水平位移动力学建模及其控制

根据牛顿第二定律,建立平流层信息平台——自主飞艇水平位移动力学方程．按等效控制原理设计滑模变结构控制器过程中,提出新的趋近律;将滑模开关面参数从系统允许的最小值逐渐增大到允许最大值,且当该参数达到最大值时,使其随对象参数的变化在指定区间做调整,数值仿真验证了理论分析。     

家庭三重奏 iPad

牛顿在苹果树下得到启发——发现了万有引力定律,而乔布斯也因一个被“咬”了一口的苹果而成就了苹果帝国。谈起苹果我们会想起 “Apple”,而谈起“Apple”我们则会不由自主地想起他——乔布斯。     

基于PhysX物理引擎的刚体破碎特效仿真

鉴于刚体破碎特效仿真方法中存在的不足,提出了一种预破碎物理方法进行刚体破碎特效仿真。预先构建破碎模型,将几何模型剖分为若干碎块,物理环境下物理引擎将破碎模型创建为动态刚体。受力后碎块分离出来,以牛顿第二定律为理论基础,碎块进行相应的运动,实现了完整的刚体破碎特效仿真。实验结果表明,该方法既满足了效果的真实感又达到了实时性,仿真结果应用于钻井中地层岩石在钻头作用力下的破碎效果,提取了相应参数,完成了不同参数调控下的破碎效果展示。     

F=ma“斑马”的牛顿第二定律——Zebra欲借亚太合作伙伴会议的东风，继续领跑亚洲特殊打印市场

“F=ma”是著名的牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系，即施加在物体上的合力等于物体的质量乘以蕻加速度。Zebra Technologies则给了这个公式新的解释以诠释公司市场份额快速增长的制胜之道——F：Zebra的市场份额，m：Zebra的晶牌价值，a：Zebra的速度和执行力。     

F=ma “斑马”的牛顿第二定律——Zebra欲借亚太合作伙伴会议的东风,继续领跑亚洲特殊打印市场

“F=ma”是著名的牛顿第二定律以简单的数学形式表明了运动和力的关系，即施加在物体上的合力等于物体的质量乘以蕻加速度。Zebra Technologies则给了这个公式新的解释以诠释公司市场份额快速增长的制胜之道——F：Zebra的市场份额，m：Zebra的晶牌价值，a：Zebra的速度和执行力。     

经典力学的一个新基本原理及其几个重要应用

新基本原理定名为零原理,建立在三个基石上：1）隐显模型；2）显示力假设；3）μ- 证明.用逻辑推理证明了显示力的定量模式F =m r,从而也证明了零原理.它的结论被表达成三个等效的“零力系”.零原理作出了几个重要贡献：1)消除了牛顿第二定律的“实验性”局限,将它提高到基本原理的层次.2)使达朗伯原理摆脱了对牛顿第二定律的依赖,从而也成为独立的基本原理.3)它的改造形式成为“最小自由量原理”,而将高斯原理作为特殊情况包含其中.在此新证明中阐明了高斯原理原始证明中出现所谓Z-佯谬的原因,并给出了消除Z-佯谬的条件.4）零原理的另一个应用是直接证明了新意义下的哈密顿原理,即真正的最小作用量S原理.从而摆脱了雅可比准则的困扰.5）零原理被推广到冲击情况,得到三个等效的“零冲击系”.简明地定义了冲击情况的“自由量动能函数Z”,并导出了相应的最小自由量动能原理.     

基于模糊自整定PID 四旋翼无人机悬停控制

四旋翼无人直升机是一种多输入、强耦合、多变量、欠驱动的系统,其可以应用到航拍、考古、边境巡逻、反恐侦查等多个领域,具有广阔的前景。根据欧拉定理以及牛顿定律建立四旋翼无人直升机的动力学模型,并且考虑了空气阻力、转动力矩对于桨叶的影响,而后基于经典PID 算法设计了双环控制系统,之后在此基础上结合模糊控制技术设计了模糊自整定PID 控制器。通过Matlab /Simulink 对两种控制算法设计的控制器进行仿真比较,从仿真结果可以看出两种控制算法均可使四旋翼无人直升机到达指定位置并且保持悬停状态,但模糊自整定PID 算法设计的控制系统在响应时间以及稳定性方面优于经典PID 下的控制系统的控制效果。     

A maximal monotone impact law for the 3-ball Newton’s cradle

The 3-ball Newton’s cradle is used as a stepping stone to divulge the structure of impact laws. A continuous conewise linear impact law that maps the preimpact contact velocities to the postimpact contact velocities is proposed for the 3-ball Newton’s cradle. The proposed impact law is kinematically, kinetically, and energetically consistent. It reproduces the outcomes of experimental observation. Moreover, it is in accordance with the outcome of the collision of three identical linear-elastic thin rods for which the impact process is governed by the one-dimensional wave equation. The proposed impact law is shown to be nonexpansive. Therefore, the relationship between the mean contact velocity and its dual, the impulsive force, is maximal monotone. A counterexample to maximal cyclical monotonicity of this relationship allows us to conclude that no dissipation function exists for the proposed impact law.     

基于六自由度模型的飞机刹车仿真研究

针对飞机着陆刹车三自由度仿真模型存在的不足,研究了六自由度飞机对象建模的基本方法和原理,并给出了飞机机体的空间运动方程.考虑了飞机纵横向之间的耦合作用和决定飞机刹车性能的因素,没有对刚体运动模型做简化处理,直接根据牛顿第二定律推导出机体全量非线性方程,结合飞机起落架的纵横向刚度模型和传统液压刹车系统模型.建立了六自由度飞机刹车系统整体模型,并且基于maflab/simulink对其数学模型进行了转化,建立了可在计算机上实现的数学仿真模型,给出了湿跑道下仿真结果.结果表明,所建立的六自由度飞机刹车系统模型能够充分表征飞机着陆刹车的实际运行特性,为飞机刹车性能的改善和视景系统更多参数的体现提供了基础和前提.     

Numerical experience with newton-like methods for nonlinear algebraic systems

In this paper we present an extensive computational experience with several Newton-like methods, namely Newton’s method, the ABS Huang method, the ABS row update method and six Quasi-Newton methods. The methods are first tested on 31 families of problems with dimensionsn=10, 50, 100 and two starting points. Newton’s method appears to be the best in terms of number of solved problems, followed closely by the ABS Huang method. Broyden’s “bad” method and Greenstadt’s second method show a very poor performance. The other four Quasi-Newton methods perform similarly, strongly suggesting that Greenstadt’s first method and Martínez’ column update method are locally and superlinearly convergent, a result that has yet to be proven theoretically. Thomas’ method appears to be marginally more robust and fast and provides moreover a better approximation to the Jacobian. An interesting and somewhat unexpected observation is that the number of iterations for satisfying the convergence test increases very little with the dimension of the problem. In a second set of experiments we look at the structure of the regions of convergence/nonconvergence by starting the methods from all nodes of a regular grid and assigning to each node a number according to the outcome of the iteration. The obtained regions have clearly a fractal type structure, which, on the two tested problems, is much simpler for Newton’s method than for the other methods. Newton’s method also is the one with the smallest nonconvergence region. Among the Quasi-Newton methods Thomas’ method shows a definitely smaller nonconvergence region.     

改进牛顿法大规模电力系统潮流计算

电网互联导致电力系统规模不断扩大,对牛顿法进行潮流计算提出了更高的要求。探讨5种改进牛顿法应用到大规模电力系统潮流计算中。经IEEE 300、Poland多个互联的大规模电力系统共6个算例分析表明,算法1和算法2改善了初值范围,同样的迭代次数下,收敛精度较经典牛顿法高,但计算时间较经典的牛顿法并未明显提高;算法3和算法4提高潮流计算的速度和收敛精度。经UCTE 1254病态系统测试,算法3较算法5能高效地处理病态潮流问题,因而更适合于大规模电力系统潮流计算。     

利用VB画图函数实现气象数据图形化显示

本文主要介绍利用VB的画图函数实现基于MSSQL数据库的气象数据的曲线或者是图文显示,为气象业务应用提供一个直观的数据图形化的显示平台,并详细地阐述了该功能实现的过程,也为VB使用者在某些相似的工作领域起到很好的参考作用。     

基于MATLAB的蹦极跳系统建模及其安全性研究

根据牛顿运动规律，建立了蹦极跳系统的数学模型和仿真模型，研究了蹦极绳索的弹性常数、蹦极者的体重和初始速度对蹦极运动安全的影响，为进行安全的蹦极运动提供了理论依据。     

一种基于鲁棒性设计的一阶倒立摆双闭环控制方法

本文在利用牛顿运动定律建立起一阶倒立摆数学模型的基础上．对精确模型进行了工作点附近的线性化与降阶处理;以摆角为内环、小车位移为外环．利用鲁棒控制理论设计出确定参数(摆长L和摆杆质量m)下的内、外环PD控制器;数字仿真实验证明了该方法的有效性。