电压源励磁下非线性电磁机构瞬态过程的研究

本文通过推导连续域下的磁通链的积分表达式,建立了电压源励磁下非线性瞬态场的数学模型——微分—积分方程。通过有限元法与积分方程法耦合,得出了求解电压源励磁下非线性瞬态磁场的直接求解方法。该方法进一步同磁场中媒质的机械运动问题相耦合,从而求解电压源励磁下,考虑导电媒质中的涡流,铁磁材料非线性及媒质机械运动等条件下的瞬态过程问题,并编制了二维及轴对称场的计算程序。文中以螺管电磁铁为实例,实验结果与计算结果比较吻合。     

开域静电场全源积分人工边界法的GMRES迭代算法

全源积分人工边界法将媒质等效为源,通过对场源和媒质等效源的积分计算,确定人工边界条件。该方法的计算准确度高,可以将人工边界划在距媒质很近的位置,场域的计算区域小。全源积分人工边界法的方程是有限元和人工边界条件的耦合方程。直接迭代法求解该方程时收敛速度慢,并且对于复杂的区域分解问题不能收敛。本文在没有全源积分人工边界法方程的系数矩阵的情况下,基于人工边界条件与场源和媒质的物理关系,推导了全源积分人工边界法的广义极小残量(GMRES)迭代算法。通过与2D FEM对比,验证了GMRES迭代算法的正确性,并且用GMRES迭代算法计算了交流特高压绝缘子串的电场,计算结果与已有文献一致。算例表明GMRES迭代算法收敛速度快,并且能够求解复杂的区域分解问题,为解决复杂问题提供了一种新方法。     

改进子结构技术分析三维工程涡流场

提出改进子结构技术，旨在有效地进行三维工程涡流场的有限元分析。该技术的特点在于它可将庞大的求解场域分割成若干子结构，通过交接面矩阵实现整个场域的求解，并将非线性迭代区域限制在非线性区域，从而大大降低计算机内存需求和计算时间。对ＴＥＡＭ２１问题的计算表明该技术有广泛工程应用前景。     

多媒质虚拟媒质法及其在地下通信电缆电磁屏蔽计算中的应用

考虑媒质局部不均匀的特点,建立了多媒质虚拟媒质法,并应用该方法进行地下通信电缆电磁屏蔽特性的分析计算。对于任意形状的不均匀多媒质区域,有限元剖分仅限于局部区域,所以该算法具有计算机容量需求少和计算时间短的显著优点。     

局部不均匀大地中电缆阻抗频率特性的快速计算

为了快速、准确地计算局部不均匀大地中电缆阻抗的频率特性 ,提出了一种虚拟媒质方法和柯西估计方法 (Cauchy’smethod)相结合的快速计算方法。该方法采用虚拟媒质方法求解局部不均匀大地中矢量磁位积分方程 ,得到几个不同频率下电缆阻抗值及其频率导数值 ,然后利用柯西估计法确定电缆阻抗参数关于频率的有理函数 ,即电缆阻抗参数的频率特性     

边界元法在求解基于三维非均匀人体胸腔模型的心电图正问题中的应用

在给出三维人体胸腔仿真模型的基础上 ,提出了如何用边界元法实现包含非均匀介质的人体场域的求解 ,先建立每个介质均匀区域中的边界积分方程 ,再通过内部共有边界上的电位连续和电流密度的法向分量连续建立总方程组 ,然后代入外部边界条件加以求解。文中给出了用该方法求解均匀场域和直接求解均匀场域生成的仿真结果———体表电位分布图 ,结果表明两者的分布情况几乎吻合 ,只是幅值稍有改变 (相对误差不超过± 4 % ) ,这说明用此方法求解包含非均匀介质的人体场域是可行的 ,并可以得到较理想的结果。     

二维开域电磁场的一般解法

针对开域空间磁场计算问题，提出了求解二维开域电磁场问题的一种新解法。这种解法可以将开域的场域缩小到包含所有铁磁媒质和电流区域的最小圆形范围，而问题的结果可以覆盖整个开域空间，计算分析表明，这种方法实现简单，只需求解圆形区域的有限元方程和边界方程，所需计算内存和CPU时间都很小。     

子结构法及其在计算开域非线性磁场问题中的应用

对于磁场(尤其是三维磁场)数值计算,最关键的问题在于计算的效率,即如何将计算费用压缩到最低程度。本文将介绍一种求解开域非线性问题的算法——子结构法。这种算法根据线性区域和非线性区域的不同性质而将线性区进行一次性处理,从而避免了对线性区域的重复迭代计算,线性区的计算中非线性区对其的影响是通过它们的交接面来体现的。通过这种方法处理以后,对整个非线性问题的求解就归结为对非线性区及其接口上的节点进行迭代,从而减少了迭代方程的阶数。对于开域非线性磁场问题,使用这种方法可以有效地降低计算费用。文中给出了实现子结构法的程序框图,并对一些实例进行了计算分析,将子结构法与其它算法进行了比较,结果表明,对于开域非线性磁场问题,子结构法具有经济实用、原理简单等优点。     

新型等效源法求解二维非线性静磁场

提出用新型等效源法求解非线性静磁场问题。把二维静磁场方程等效为泊松方程,从而使变μ值的非线性的问题等效成为可变内部磁荷密度分布函数的非线性问题。然后利用新型等效源法迭代求解这一非线性方程,该文中详细给出了这一过程的实施方法和计算公式。由于新型等效源法产生的场量分布可用级数形式表示,因此在求解非线性方程组的迭代过程中只需对磁导率μ进行曲面拟合,与边界元法相比,这将节省内存、减少CPU时间、提高计算效率。最后用实验验证了所提出方法的正确性和有效性,并与边界元法的计算结果进行了比较。     

三维复杂无压渗流场求解方法研究

本文针对三维无压渗流问题提出了固定网格虚域迭代法 ,在此基础上引入加速迭代求解的不变网格丢单元法 ,该方法能在不变网格的基础上很好地适应强非线性问题自由面振荡及不易收敛的特点 ,同时研制了相应的算法和程序 ,算例计算对比表明 ,本文提出的方法在理论和算法上是正确的。将之应用于某双曲拱坝坝基渗流场分析 ,成功分析了坝基的渗流特性。     

地下隧道中电力电缆的线路阻抗矩阵相序阻抗矩阵和参数的分析

在研究电力电缆发生短路对周围通讯系统的危险影响时,短路电流的分布和入地电流系数的计算是至关重要的,这必然涉及线路阻抗,相序相抗和自互阻抗等参数,文章给出了电缆线芯不换位,金属护套交叉互联两端接地系统的线路阻抗矩阵,相序阻抗矩阵的直观表达式,分析了它们的一些性质,介绍了隧道中电缆参数的一种分析方法,即虚拟媒质法,应用该法可以方便地处理道空气区对其自互阻抗的影响,由于该法是数值方法,隧道横截面形状可以     

多目标算法分层优化策略在开关磁阻电机中的应用

针对电机多参数多目标协同优化较为复杂的问题,提出了基于非支配排序遗传算法分层迭代优化的思想。首先,介绍定子分段混合励磁开关磁阻电机的设计流程和工作原理。其次,选择电机的待优化参数和优化目标,并引入Pearson相关系数分析电机参数与优化目标的相关性,根据相关性结果对待优化参数进行分层;建立各层优化参数与优化目标的非线性模型,将非线性目标模型引入多目标优化算法。最终,在Pareto前沿中选取最优个体,完成对电机结构参数和控制参数的分层迭代优化,确定电机的最优结构参数和控制参数,并通过有限元分析软件进行验证。相比较于初始模型,优化后电机的效率略有提高,平均转矩增加12.44%,转矩脉动减小64.96%。根据最优参数制造出实验样机,实验结果验证了优化设计的有效性和优越性。     

Neural network based terminal iterative learning control for uncertain nonlinear non‐affine systems

In this paper, a novel neural network based terminal iterative learning control method is proposed for a class of uncertain nonlinear non‐affine systems to track run‐varying reference point with initial state variance. In this new control scheme, the non‐affine terminal dynamics are converted affine, and the unrealisable recurrent network is simplified into realisable static network. As a result, the effect of initial state and control signal on terminal output can be estimated by neural network. With this estimation, the proposed control scheme can drive nonlinear non‐affine systems to track run‐varying reference point in the presence of initial state variance. Stability and convergence of this approach are proven, and numerical simulation results are provided to verify its effectiveness.     

天然河道水面曲线的迭代算法

由于天然河流复杂水力特性 ,传统水面曲线计算存在诸多不足。本文从非均匀流能量方程入手 ,推演出了以水深为变量 ,成果精确且操作简便的水面曲线计算的迭代形式 ,进而对迭代收敛性进行了简要分析 ,结合算例定量比较了各类河段流量模数公式造成水面曲线成果的偏离情况     

Estimation algorithm for system with non‐Gaussian multiplicative/additive noises based on variational Bayesian inference

This paper considers estimation algorithms for linear and nonlinear systems contaminated by non‐Gaussian multiplicative and additive noises. Based on the variational idea, in order to derive optimal estimation algorithms, we combine the multiplicative noise with states as the joint parameters to estimate. The application of variational Bayesian inference to joint estimation of the state and the multiplicative noise is established. By treating the states as unknown quantities as well as the multiplicative noise, there are now correlations between the states and multiplicative noise in the posterior distribution. There are two main goals in Bayesian learning. The first is approximating the marginal likelihood (PDF of multiplicative noise) to perform model comparison. The second is approximating the posterior distribution over the states (also called a system model), which can then be used for prediction. The two goals constitute the iterative algorithm. The rules for determining the loop is the Kullback‐Leibler divergence between the true distribution of state and a chosen fixed tractable distribution, which is used to approximate the true one. The iterative algorithm is deduced, which is initialized based on the idea of sampling. Meanwhile, the convergence analysis of the proposed iterative algorithm is presented. The numerical simulation results in a comparison between the proposed method and these existing classic algorithms in the context of nonlinear hidden Markov models, state‐space models, and target‐tracking models with non‐Gaussian multiplicative noise demonstrate the superiorities, not only in speed, precision, and computation load but also in the ability to process non‐Gaussian complex noise.     

On the terminal region of model predictive control for non‐linear systems with input/state constraints

This paper addresses the terminal region of model‐based predictive control (MPC) for non‐linear systems with control input and state constraints. Based on a stability condition of non‐linear MPC, a method to determine the terminal weighting term in the performance index and the terminal stabilizing control law to enlarge the terminal region and thus the domain of attraction of the non‐linear MPC is proposed. An LMI based optimization approach is developed to choose the terminal weighting item and fictitious terminal stabilizing control law so as to enlarge the terminal region of the non‐linear MPC method. The proposed method is illustrated by a numerical example and compares favourably with existing results. Copyright © 2003 John Wiley & Sons, Ltd.     

异步电机的非线性建模与仿真

本文提出了一种基于静止直角坐标系的简单、实用的非线性感应电机模型,具有相对简练的表达方式和令人满意的精度.模型利用虚拟的"线性磁链",引入非线性饱和因子考虑电机磁链饱和影响,并用并联电阻计入涡流和磁滞损耗.在电机设计信息未知的情况下,所述模型参数可以很容易地使用传统的电机实验(空载和短路)获取.文中还介绍了使用该模型进行仿真的方法,适合用C/C 语言或simulink中的S函数编程实现.数值仿真和实验结果验证了模型的实用性和有效性.     

双标量磁位的表面阻抗法

提出双标量磁位的表面阻杭法，以计算含有钢板的三维磁场分布和钢板涡流损耗。文中在钢板周围采用全标量磁位处理阻抗边界条件，而在源电流区域采用简化标量磁位，并应用磁余能量方法，引入等效虚拟磁性材料处理钢板的非线性问题。将本方法应用于ＴＥＡＭ问题２１模型，计算结果与实测结果相吻合。     

牛顿混沌迭代法及其在电机中的应用

电机中的许多问题都可以转化为非线性方程组的求解问题,牛顿迭代法是重要的一维及多维的迭代技术,其迭代本身对初始点非常敏感,该敏感区是牛顿迭代法所构成的非线性离散动力系统Ju lia集。本文提出了用排斥二周期点寻找牛顿迭代函数的Ju lia点的求解方法,利用非线性离散系统在其Ju ilia集出现混沌分形现象的特点,首次提出了基于混沌的牛顿迭代的非线性方程组求解的新方法。计算实例表明了该方法的正确性与有效性。