Synchronization of a class of nonlinear network flow systems

In this paper, we consider the synchronization of a class of nonlinear network flow systems. Motivated by air distribution problem in air conditioning and mechanical ventilation (ACMV) systems, we propose a class of coupled nonlinear multi‐agent systems that can model a wide class of network flow systems, including air flow in ACMV systems, water flow in irrigation systems, traffic flow in transportation systems, and so on. Then we consider the synchronization problem for the class of nonlinear multi‐agent systems and propose cooperative controllers for the system. Based on graph theory, we derive conditions on the initial values of the state and the control input such that synchronization can be achieved. An application to air ventilation is provided to demonstrate the effectiveness of the cooperative controllers. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Optimal power flow using an Improved Colliding Bodies Optimization algorithm

This paper proposes Improved Colliding Bodies Optimization (ICBO) algorithm to solve efficiently the optimal power flow (OPF) problem. Several objectives, constraints and formulations at normal and preventive operating conditions are used to model the OPF problem. Applications are carried out on three IEEE standard test systems through 16 case studies to assess the efficiency and the robustness of the developed ICBO algorithm. A proposed performance evaluation procedure is proposed to measure the strength and robustness of the proposed ICBO against numerous optimization algorithms. Moreover, a new comparison approach is developed to compare the ICBO with the standard CBO and other well-known algorithms. The obtained results demonstrate the potential of the developed algorithm to solve efficiently different OPF problems compared to the reported optimization algorithms in the literature.     

液体流量标准装置中开式换向器测量误差模型研究

针对液体流量标准装置中开式换向器对流量测量带来误差问题,分析了目前开式换向器测量不确定度分析中存在的局限性;在考虑换向挡板位置及喷嘴流速分布实际情况的基础上,建立了换向挡板在换入/换出行程的不同位置时引入的开式换向器流量测量误差模型。采用改变换向挡板位置的方法,并基于新建模型对开式换向器在流量测量中引入的测量误差进行了理论计算,计算结果与试验数据进行了比对,取得了较好的一致性。结果表明,本文建立的换向挡板在换入/换出行程的不同位置时引入的测量误差数学模型是合理的,能够满足开式换向器流量测量误差的分析计算。     

基于改进光流法的旋转运动背景下对地运动目标实时检测

针对战机对地侦查视频图像中地面旋转运动背景下运动目标检测高虚警、低实时性的问题,提出了一种基于改进光流法的旋转运动背景下对地运动目标实时检测算法。首先提取图像的特征点,在特征点处计算光流运动矢量,并通过光流矢量场估算背景运动矢量。根据战机飞行高度自适应计算目标像素尺寸,网格化分块待检测图像;然后将各个特征点光流矢量与背景运动矢量相比较,获得备选目标特征点。最后统计分块备选目标特征点密度,判断目标位置区域。对2组实验视频中央360像素×432像素区域进行目标检测实验,结果表明该算法能够准确地检测出地面运动目标,虚警率低。平均每帧检测耗时分别为29.460 ms和31.505 ms,满足战机对地运动目标检测的实时性。     

烧结烟气氨法脱硫塔气液两相流数值模拟

为研究脱硫塔内的气液分布情况对脱硫效率的影响,选用FLUENT作为计算工具,以烧结烟气氨法脱硫塔作为研究对象,对塔内气相湍流采用Euler方法描述,对喷淋液滴采用Lagrange颗粒轨道模型描述,研究烟气入口倾角和入口距离浆液池液面高度对脱硫塔内气液两相流场分布的影响,并对脱硫塔的关键参数取值给出建议.     

基于元胞自动机的多车道机非混合道路交通流

车辆的行驶受到本车道以及邻近车道前后邻近车辆的影响,在城市交通中机非混合对车辆行走的影响尤为复杂。通过研究路段上机非混合通行交通流的本质特性,综合考虑非机动车对机动车换道规则及加减速规则的"摩擦"和"阻滞"干扰影响,建立描述路段混合通行道路交通流的元胞自动机(CA)模型,从不同的机非混合比例下道路交通流的流量、速度变化情况,流量与车辆到达率关系,交通流相位相变等方面仿真模拟混合交通流的机非干扰机理。     

点线光流预测机制的图像序列运动直线跟踪

目的 针对复杂场景图像序列中运动直线特征的提取、跟踪问题,提出一种基于点、线光流预测机制的图像序列运动直线跟踪方法。方法 首先根据图像直线的表达式定义点、线光流基本约束方程,由基本约束方程推导出关于点光流与直线光流对应关系的3个重要推论。然后依据点、线光流对应关系,利用图像序列中直线特征上的像素点光流计算直线光流的估计值并根据直线光流阈值筛选图像序列运动直线。最后由筛选出的运动直线及直线光流估计值计算直线的预测坐标并在Hough域内进行跟踪匹配,得到图像序列运动直线跟踪结果。结果 通过合成及真实图像序列实验验证,本文方法能够准确地筛选出图像序列中感兴趣的运动直线,并对运动直线进行稳定地跟踪、匹配,直线跟踪结果未产生干扰直线的误匹配,直线跟踪时间消耗不超过12 s。结论 相对于传统的直线跟踪、匹配方法,本文方法具有较高地直线跟踪精度和较好的鲁棒性,更适用于复杂场景下的运动直线跟踪、匹配问题。     

大规模空气动力学数值模拟中的并行重叠网格装配技术

重叠网格方法因为其网格生成简单、局部网格质量高等优点,是模拟有相对运动的非定常问题的一种常用方法。重叠网格首先需要装配过程,即通过建立网格间的重叠关系、确定宿主及待插值单元,实现网格间的流场信息交换。本文针对大规模数值模拟中,网格分散存储在多个处理器上的情况,研究了分布式重叠网格装配方法。本文先提出分布式网格装配问题,再详细阐述适用于三维结构网格的分布式装配技术,最后利用标准的机翼挂载模型对算法进行了测试,结果表明该算法可以在保证较高并行性的同时,为非定常计算提供准确的流场插值信息。     

考虑爬高效应的泥石流弯道超高公式

弯道超高是泥石流运动的显著特征。以往研究认为弯道超高完全是由于泥石流的离心运动造成的,未考虑泥石流在弯道运动时的冲起爬高效应。本文假设弯道超高和爬高分别由泥石流沿弯道的切向和法向速度引起,根据弯道处速度矢量三角形和圆弧三角形的几何相似关系,推导了考虑爬高效应的泥石流弯道超高公式。该公式依赖于弯道的内外曲率半径比、泥石流速度和沟壁倾角,适用于弯道圆心角小于60°和沟道较宽的情形。经云南东川蒋家沟的野外实际调查数据以及其他文献中的数据验证,与实测值误差较小,可用于泥石流弯道爬高的实际计算中。     

冰冻圈水文过程对黑河上游径流的影响分析

黑河上游处于高寒山区,开展冰冻圈水文过程对径流的影响研究,对于判断该地区径流变化趋势及其可持续性具有重要意义。本文应用基流分割、逐步多元回归等方法,分析了1960—2013年黑河上游出山径流量的变化及其原因,重点估计了融雪、冰川融化对径流的贡献,探讨了土壤冻融过程对径流变化的可能影响。分析结果表明,黑河上游山区河川径流在近54年间呈现上升趋势,其中以基流部分的上升为主。降水与气温变化对河川径流上升均有较大贡献。导致春季径流增加的主要因素为温度、降水次之;导致秋季径流增加的主要因素为降水、温度次之。夏季黑河上游东支的雨强有显著增大趋势(日雨量增幅为0.9 mm/10 a),对于河川径流贡献的比例约为15%。黑河山区的逐年降雪量变化不显著,冰川融化对径流增加的贡献小于10%。由此推断气温上升导致基流增加的主要原因是:气温升高导致高寒山区冻土活动层增厚,增加了土壤蓄水容量,从而导致降雨下渗量增加和基流量增大。由于黑河上游冻土分布广泛,未来气温持续上升的情况下,这种产流机制变化导致的基流增加具有可持续性。