基于辨识理论的船舶时域运动快速计算

根据时域运动方程快速计算的需求, 采用4种基于辨识理论并适用于时延函数快速计算的方法, 建立替代卷积分项的状态空间模型, 同时满足时延函数性质与拟合质量; 以海洋石油286船为研究对象, 分别采用频域和时域辨识方法进行时延函数拟合结果的对比。计算结果表明: 当置信度为0.99时, 频域回归法和频域迭代法拟合结果与期望值整体趋势一致, 在频率为0.92~1.05rad·s-1时达到峰值, 然后逐渐衰减, 最后趋于0;在频率为0.05~0.50rad·s-1时, 频域回归法的拟合结果与期望值偏差约为20%, 准确度明显低于频域迭代法; 当置信度为0.99时, 脉冲响应曲线拟合法和实现理论法拟合结果与时延函数期望值趋势一致, 都是由初始峰值逐渐衰减到约3.5s达到最小值, 然后逐渐增大, 在约15s趋于0;在7~11s时, 脉冲响应曲线拟合法拟合精度低于实现理论法; 在考虑垂荡对纵摇方向影响时, 实现理论法在横荡、垂荡、纵摇方向拟合的状态空间模型阶数分别为4、3、3阶, 是4种方法中最小的; 在不考虑垂荡对纵摇方向影响时, 频域迭代法在横荡、垂荡、纵摇方向拟合的状态空间模型阶数分为3、2、2, 是4种方法中最小的; 采用脉冲响应曲线拟合法在考虑垂荡对纵摇方向影响去拟合状态空间模型时, 拟合纵摇所需的状态空间模型阶数是不考虑时的2倍, 而实现理论法阶数相同。      

城市交通状态的空间依赖性和异质性分析

有关城市交通状态空间特征的研究相对匮乏。从空间角度分析城市宏观交通特征,首先,针对城市路网几何形态和交通数据的关系提出适合于城市交通数据分析的空间模型。然后,以从长期的浮动车数据中提取的路段行程速度作为描述交通状态的实验数据,分别采用空间自相关和核密度估计法定量分析路网行程速度的空间依赖性和空间异质性,并分析其在典型时段的空间分布特征。结果显示:城市交通状态的关联性在空间上随着路段间距的增长而衰减;城市交通状态的空间分布特征随时间变化,受路网结构和区域功能的影响在空间中呈现集聚特征。     

高速公路交通状态判别模型研究

为实时、有效地评价高速公路交通状态,根据道路交通参数与道路交通状态的关系,选取高速公路的平均行程速度、空间占有率评价指标,建立了基于变异系数权重的高速公路交通状态模糊评判模型。该模型利用指标分级标准数值的变异系数确定指标的权重,运用加权平均法将模型的输出结果最终化为具体的数值。实例分析说明,模型是可行且有效的,从而为高速公路交通状态的实时判别提供了理论基础。     

电力系统脆弱线路辨识研究现状

随着电网进一步互联互通，大停电事故波及的范围越来越大. 电力系统脆弱线路的辨识对预防连锁故障发生、保障系统安全稳定运行具有重要的理论和现实意义. 为此，综述了目前电力系统脆弱线路辨识的研究方法. 将近年来电力系统脆弱辨识方法的相关研究成果分为两大类:第一类基于电力系统状态分析，以潮流计算和电网动态特性为核心，介绍了熵理论法、连锁故障模拟法、风险评估法、能量函数法和强化学习法5种方法在电力系统脆弱线路辨识中的应用；第二类以复杂网络理论为背景，详细归纳了改进介数法、最大流理论法和对偶图法在电力系统脆弱线路辨识中的应用. 然后分析了现有方法具有兼顾系统结构和状态、考虑系统静动态特性的优点，以及缺乏考虑源荷不确定性，仅仅考虑单一线路脆弱性的不足. 最后，结合电力系统发展需求，提出了考虑新能源并网、移动冲击负荷接入、基于数据驱动以及组合脆弱线路辨识为下一步的主要研究方向.      

基于延迟坐标状态空间重构的短期交通流预测研究

交通系统是一个有人参与的，时变的，开放的复杂巨系统，具有高度的非线性和不确定性。混沌理论研究非线性动力学系统随时间变化的规律，本尝试用混沌理论对交通流进行分析和预测。本首先对交通流特性进行了分析，给出了交通流基本参数流量-速度-占有率的关系，并得出交通流特性平日和周末不同，应分别进行分析和预测的结论。本分别用互信息法和G-P算法确定了重构和空间中的重要参数（时间延迟，嵌入维和相关维），在此基础上重构延迟坐标状态空间，并用基于相空间重构的加权一阶局域预测法进行短期交通流预测，预测时间间隔为5分钟。用从上海延安路高架桥的感应线圈采集到的每隔5分钟的交通流数据进行验证，得到的预测结果和实际数据的误差很小，精度较高。因此，基于延迟坐标状态空间重构的短期交通流预测的方法是可行的。且结论是可信的。     

基于可靠度的桥梁构件三维地震易损性分析

为了评估桥梁结构近场抗震性能,建立了桥梁构件的三维地震易损性分析流程. 基于工程结构可靠度理论,用构件三维失效曲面表征墩柱、支座构件的损伤状态,将包含多个单一损伤指标的损伤状态方程作为三维地震易损性分析的损伤指标;其次在既有墩柱弯曲和剪切失效曲面研究的基础上,构建了墩柱弯曲和剪切破坏的损伤状态方程;并基于支座地震损伤的相对变形,建立了支座损伤状态的方程. 在此基础上,构建了墩柱和支座三维地震损伤状态的判别准则,并对不同损伤状态进行了量化. 结合各国桥梁抗震设计规范和工程结构可靠度理论,最后实现了三维地震易损性的计算分析. 通过一维地震易损性的简化验证,表明所提方法可用于桥梁结构的地震易损性分析中,并且所得结果与PSDA （probabilistic seismic demand analysis）法的最大概率偏差小于4%.      

预应力混凝土结构徐变效应的有限元分析

介绍了如何利用ANSYS有限元软件分析预应力混凝土结构的徐变及徐变对结构应力和变形的影响。以秦沈客运专线简支箱梁为例,采用约束方程法建立了结构的空间模型,分析了徐变作用下的应力和位移变化,并与初等梁理论计算结果进行了比较,得到了一些有益的结论。     

大容量变压器线圈短路状态下非线性稳定性与动力稳定性

针对大容量变压器在短路状态下线圈的机械稳定性问题，采用三维计算模型，选取空间梁单元模式，应用大位移小应变理论，选用Budiansky-Roth准测判断失稳临界状态，对线圈结构的非线性动静态稳定性进行有限元分析．     

基于影响矩阵法的系杆拱桥吊杆张力计算及拱座空间受力分析

基于吊杆张力计算中的影响矩阵法,结合实际工程实例,运用Midas有限元计算软件,建立下承式拱桥模型,确定二次调索后合理成桥吊杆张力理论值,分析此理论张力状态下的拱座空间受力分析.研究结果表明:运用影响矩阵法计算所得的二次调索后的张力整体分布合理,最大误差与设计值相差仅0.9％;与实测数值差值相比,最大差值小于2％;根据实测吊杆索力加载,得出拱座圆弧处出现1.87 MPa拉应力,需要进行配筋加强或者结构设计优化.     

某大跨连续刚构桥的施工仿真和控制分析

以沪蓉西高速公路宜昌-恩施段渔泉溪大桥的施工控制为背景,通过对大桥进行施工仿真分析,模拟其施工过程,运用Kalman滤波法误差理论对大桥的施工进行误差分析调整,通过现场的标高测量和控制断面应力数据,进行桥梁结构线形和受力状态分析,并指导施工.     

基于有限记忆的智能群体群集运动控制

以历史状态信息来模拟刻画个体的个性特征,将组成群体的简单个体扩展为具有有限记忆能力的智能个体,研究了个体的个性特征对群集行为的影响;建立了具有简单智能的群体的群集控制模型并进行了稳定性分析．智能个体根据记忆单元的历史状态信息利用最小二乘法预估计个体的下一步运行状态,并以此作为虚拟领航者引导群体运行,实现智能群体群集运动控制．仿真结果验证了该模型的有效性,证实了个体的个性特征使得群体最终在稳态附近波动．     

小箱梁桥荷载横向分布的计算分析

计算机技术的发展使得通过专业软件运用有限元理论对结构进行较精确的空间分析成为可能.借助桥梁专业分析软件Midas/civil,对结构进行空间梁格分析,得到了横向分布系数,与传统方法计算所得结果进行比较,本方法的结果更接近实际情况.     

随机状态模型参数辨识的多步算法

基于解耦辨识和多步计算思想,本文提出了一种状态空间模型参数辨识的多步算法.计算法包括二步加权最小二乘法、一步输出信息序列的修正和一步自适应 Kalman滤波过程,具有全局收敛且对待辨识参数初始估值设置不敏感等特点.仿真结果表明,在受控系统承受测量噪声和过程噪声的情况下,该算法对线性状态空间模型的参数辨识是十分有效的.     

曲线桥梁预应力束摩阻损失试验研究

针对空间曲线预应力束摩阻损失较大的问题,结合河口黄河特大桥预应力摩阻损失试验,介绍了空间曲线束摩阻试验的试验方法,利用最小二乘法得出了其预应力损失参数μ,k,针对该桥摩阻损失较大的情况提出了处理方法,为该桥的施工和设计提供依据,为曲线预应力束的预应力损失计算提供一定的参考.     

结构动力抗震可靠度理论的研究进展

从状态变量模型、基本变量模型和实用简化模型3个方面,对结构动力抗震可靠度理论的研究进展系统地进行了总结与评述.针对状态变量模型,结合随机振动理论,将随机振动分析方法分为两类:第1类是面向数字特征的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的统计矩演化问题;第2类是面向概率密度的方法,主要解决结构的随机反应从基本随机变量空间到状态变量空间的概率密度演化问题.分别评述了两类方法中的代表性方法:等价线性化方法和概率密度演化方法.针对基本变量模型,分别总结了考虑系统参数随机性的结构动力抗震可靠度分析方法,以及将动力可靠度问题转化为静力可靠度问题的理论和方法,对近年来提出的尾部等效线性化方法、子集模拟法、等价极值法等进行了对比分析.针对实用简化模型,总结评述了3种方法:基于随机地震动模拟-确定性时程分析的直接方法、基于一致危险性反应谱和等效非线性体系的简化方法、基于可靠度简化解析表达式与数值模拟的半解析方法.最后,对新近提出的结构整体抗震可靠度理论及其存在的问题进行了归纳分析,并从地震作用的输入模型、主要失效模式的搜索、结构的破坏准则、结构失效模式的多重性、结构的整体极限状态方程等方面给出了研究建议.      

自锚式悬索桥主缆成桥线形分析的等代梁法

主缆是自锚式悬索桥结构中的主要承重构件,主缆的成桥线形是进行结构设计、计算和指导施工的关键控制因素,建立符合实际情况的主缆成桥线形计算方法十分必要。采用等代梁法,根据力学平衡和变形相容条件,推导出了假设荷载沿跨径均布的抛物线法和假设荷载沿弧线均布的悬链线法的主缆成桥线形的解析表达式,并采用逐次逼近法计算出悬链线法主缆内力水平分量和成桥线形,同时建立非线性有限元分析模型并通过迭代计算确定主缆线形的数值解并与该方法进行对比分析,结果表明,该方法简单易行,精确度高,能满足工程需要。     

A new plan and coordination strategy for robot system based on state space

This paper proposes a general plan and coordination strategy for robot system. The state space for robot system is constructed according to the task requirement and system characteristic. Reachable state of the system is figured out by the system’s internal and external constraints. Task plan and coordination are then transformed as trajectory solving problem in the state space, by which the realizable conditions for the given task are discussed. If the task is realizable, the optimal strategy for task execution could be investigated and obtained in state space. Otherwise, it could be transformed to be realizable via adjusting the system configuration and/or task constraint, and the transformation condition could also be determined. This contributes to design, plan, and coordination of the robotic tasks. Experiments of the manipulator path planning and multi-robot formation movement are conducted to show the validity and generalization of the proposed method. Foundation item: the National Natural Science Foundation of China (No. 60675041) and the Program for New Century Excellent Talents in University (No. NCET-06-0398)     

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密度是判别交通流状态的一个重要参数,但是在实际中取得交通流密度却相当困难。本文提出了一种利用定点检测器数据（流量和时间平均速度）来获取交通流密度的方法。该方法首先利用了交通工程学的知识,将时间平均速度转化为空间平均速度,然后根据交通流理论中的流密速关系,求解交通流密度,并指出空间平均速度的变异系数对密度的影响很小。该方法直接利用定点检测器数据,对于布设较多检测器的城市快速道路具有很高的可操作性和适应性。     

梁格法在槽形梁分析中的应用

采用基于梁格法的基本原理提出槽形梁的空间梁格模型,总结了梁格单元划分和截面特性计算的一般方法,并介绍了空间梁格模型横梁刚度的试算方法以确定出合理的横梁刚度值,最后通过工程实例验证了模型的有效性.     

Reliability Prediction Method Based on State Space Model for Rolling Element Bearing

Reliability analysis based on equipment’s performance degradation characteristics is one of the significant research areas in reliability research. Nowadays, many researches are carried on multi-sample analysis. But it is limited for a single equipment reliability prediction. Therefore, the method of reliability prediction based on state space model(SSM) is proposed in this research. Feature energy of the monitored signals is extracted with the wavelet packet analysis and the associated frequency band energy with online monitored data. Then,degradation feature is improved by moving average filtering processing taken as input pair model parameter of SSM to be estimated. In the end, state space predicting model of degradation index is established. The probability density distribution of the degradation index is predicted, and the degree of reliability is calculated. A real testing example of bearing is used to demonstrate the rationality and effectiveness of this method. It is a useful method for single sample reliability prediction.