基于粒子系统的模拟雷达海浪回波仿真

介绍了粒子系统原理,建立了基于粒子系统的海浪回波模拟模型和模拟流程,解答了模拟中遇到的问题和解决方法,论证了基于粒子理论进行海浪回波模拟的可行性和先进性。     

利用粒子系统方法模拟特殊景观

为了模拟特殊景观,采用粒子系统方法仿真模糊景物.以动态喷泉为例,利用牛顿重力学的基本理论,对模糊景物构建了简化的粒子系统力学模型.在VC开发平台下,使用openGL实现了特效景观的模拟.利用OpenGL的可移植性与MultiGen Vega提供的回调函数,将OpemGL编程实现的喷泉景观融合到MultiGen Vega环境中.实验结果表明,利用粒子系统方法仿真的模糊景物在视景仿真漫游中具有很好的实时性与真实性.     

基于粒子滤波的场景事件实时识别

为解决智能监控场景中场景事件的检测与分析问题,提出了一种基于粒子滤波的场景事件实时识别方法.将场景事件分解为一系列的子事件,构成多层动态贝叶斯网络模型,模型中每一状态对应一种事件.采用Particle F ilter粒子滤波方法对模型中各节点状态的后验概率进行实时估计,以对场景事件进行实时识别.采样不同的粒子数目进行了对比仿真试验,仿真结果表明该方法能够得到较高的识别精度.     

尘埃粒子在等离子体磁鞘中的运动

采用单粒子模型数值研究了尘埃粒子在等离子体磁鞘中的运动.鞘层模型包含热电子、冷离子、中性粒子和尘埃粒子.等离子体磁鞘结构与无外加磁场的鞘层相比较其结构不同,数值模拟工作研究了尘埃粒子在有磁场的等离子体鞘层中的运动特性,讨论了尘埃粒子初始位置、初始速度对尘埃粒子运动状态的影响.模拟结果显示在等离子体磁鞘中,磁场能够调节尘埃粒子与基板间的距离,使尘埃粒子偏移远离基板.     

基于改进灰色马尔可夫的港口货物吞吐量预测研究

为了提高港口货物吞吐量的预测精度,以宁波舟山港为例对灰色马尔可夫组合预测模型进行了优化研究。首先,用中国统计年鉴中宁波舟山港货物吞吐量的历年数据建立灰色GM(1,1)模型;其次,对模拟误差值用一阶马尔可夫链进行修正并确定误差的转移状态,建立复合灰色马尔可夫预测模型;最后,用粒子群算法对该复合模型进行迭代寻优并优化改进,使模型能够根据实际情况对每个灰区间分别进行分析计算,并实时动态更新其区间参数;最终,提高改进后的模型误差精度。结果表明,用粒子群算法改进的灰色马尔可夫模型误差均值下降了37%,预测值与实际值的拟合度更高,预测结果更符合实际情况。     

一种改进惯性权重的混沌粒子群优化算法

为解决粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)在求解多维复杂问题时易陷入局部最优的问题,提出了一种改进惯性权重的混沌粒子群优化算法,算法中利用Sigmoid函数构造惯性权重的进化曲线,进化过程中利用Logistic混沌变换和群体适应度方差来实时调整惯性权重的值,防止陷入局部最优.最后选用6个基准测试函数对该算法进行性能测试,仿真结果表明该算法能够有效避免PSO算法的早熟收敛问题,得到较高精度的解.     

视景系统的特效技术研究

探讨视景系统开发中的若干模拟特效,如粒子特效(如雾、雨、雪)的仿真、声音效果、GPS仪表指示器,及基于全局光照的烘焙渲染等技术.基于Cg的Shader多分辨纹理技术采用GPU硬件绘制方式,改进了传统的Mipmaping算法,提供了一种快速的实时绘制方法.这些技术增强了驾驶模拟器视景仿真系统的可视化效果.     

基于云模型的改进粒子群PMSM参数辨识算法

针对永磁同步电机传统参数辨识方法存在的缺陷,提出了一种基于云模型的改进粒子群参数辨识算法.该算法首先采用高频电压注入法建立高频电压方程,通过滤波处理获取高低频信号构建四阶满秩实时电机辨识模型;将云模型理论与粒子群算法相结合,采用正态云发生器对粒子进化变异操作建模,实现了自适应动态调节粒子的搜索范围,有效克服早熟收敛,保证了辨识参数为全局最优解.实验表明该辨识方法寻优能力强,搜索精度高,稳定性好,具有良好的动态性能.     

基于GIS的交通信号模拟控制实验平台研制

在道路交通控制课程教学中,交通信号控制是重要的教学内容之一;目前市场上与之配套的实验设备成本较高或停留在理论研究,尚未得到推广;鉴于此,文中提出用软件模拟交通控制代替硬件模拟交通控制的方法,在GIS平台上,开发新一代的交通信号模拟控制实验平台;该实验平台具有结构简单、成本低、易操作等特点。     

局部阴影光伏发电系统中基于改进PSO的MPPT控制

光伏发电系统在局部阴影条件下,传统的最大功率点跟踪算法（maximum power point tracking,MPPT）容易陷入局部寻优,无法跟踪到全局最大功率点. 针对这一问题,本文提出了一种基于自适应学习因子粒子群算法的最大功率跟踪方法. 该方法在普通粒子群算法的基础上不断改变学习因子和权重系数,以提高算法收敛的速度和精度. 将其应用于局部阴影条件下的光伏发电系统最大功率点跟踪中,并在RT-LAB实时仿真平台中以两个接受不同光照强度的光伏阵列为例进行实时仿真验证. 仿真结果表明,两峰情况下本文所提出的自适应学习因子粒子群算法能够在0.298 s左右跟踪到全局最大功率点,普通粒子群算法需要约0.615 s,而扰动观察法陷入了局部最大功率点,本文所提算法能够有效提高系统的收敛速度和精度并且适用于多峰情况. 最后设置仿真算例验证本算法适用于光照突变的情况.      

一种列车运行模拟控制工具的实现技术

本研究从列车牵引计算理论入手,结合城市轨道交通运营特性,围绕着列车在多个车站间的运动位移、速度、时间关系,利用Qt平台强大的绘图引擎,开发出了列车运行模拟控制工具。结合之前的研究,本列车运行模拟控制工具在输出标准运动曲线的基础上,提供对其控制的接口,利用编程工具将经过控制的列车运行曲线进行实时输出,从而实现对列车的控制进行模拟,通过自定义和预定义两种控制方式,输出不同条件下的列车运行曲线,同时将不同情况下的列车运动参数实时地显示出来。     

PSO优化的LS-SVM在列车弓网系统的建模研究

提出基于粒子群(PSO)优化最小二乘支持向量机(LS-SVM)的列车弓网系统建模方法。针对LS-SVM的超参数难以选择的问题,提出采用具有全局搜索性能的PSO优化LS-SVM超参数的方法。在建立弓网子系统模型的基础上,得到了弓网系统的整体动力学方程。最后进行弓网系统的仿真实验,结果表明,所提出的PSO优化LS-SVM模型比LS-SVM模型、子空间模型具有更高的预报精度,所提出的方法用于列车弓网系统的建模是有效的。     

铁路技术站作业系统的仿真策略研究

本文研究了铁路技术站作业系统仿真的特点及方法,分析了传统离散事件仿真策略在铁路车站作业仿真中应用中的适用性及缺点,提出了适合该系统的多进程关键活动扫描的系统仿真策略,该策略关系清晰、效率高、过程中没有无效等待,同时建立了与之对应的列车进路排列模型。该仿真策略及进路排列模型适合于以能力最大化为要求的铁路车站作业运营仿真。该方法在客运专线车站作业仿真系统中得以实现且运行效果良好。     

高速列车底部空气流动特性对转向架区域积雪的影响

针对高速列车转向架区域的积雪问题, 建立了包含精细化转向架的列车空气动力学模型; 采用分离涡模拟方法, 对运行速度为350 km·h-1的高速列车周围空气流场进行了模拟, 分析了空气流场特性对车底与转向架区域雪粒输运的影响; 提取了涡核线, 研究了转向架区域的涡流特征与雪粒输运的关系。研究结果表明: 车底气流主要由前后轮对后部向上翻转进入转向架区域, 绕轮轴形成旋转气流; 转向架底部区域涡量大于1 000 s-1, 涡流基本为纵向; 转向架顶部区域涡量小于200 s-1, 涡流基本为纵向; 转向架轮对与前后端墙的空隙处涡流多为竖向, 且后部轮对处的涡量较前部轮对处大5倍以上; 转向架内部区域涡量小于200 s-1, 涡流走向杂乱; 涡流的尺度、强度与走向特性反映出进入转向架区域的气流具有较强的挟带雪粒的能力, 而流出转向架的气流挟带雪粒的能力较弱; 头车下部区域负压较大, 车底与裙板两侧存在强度较大的涡流, 易卷起轨道积雪形成雪烟; 除头车外, 车底与转向架表面绝大部分区域壁面剪切应力小于1 Pa, 对应的摩擦风速小于0.9 m·s-1, 沉积的雪粒不易被内部气流剪切走。      

城市轨道交通列车控制仿真模型研究

列车运行控制系统的应用,有效地提高了城市轨道交通的运行效率.由于缺乏相关的技术参数,应用传统牵引计算理论方法的列车运行控制仿真系统,若未充分考虑系统控车的特性,在工程应用中控制的精度将无法保证.本文着重考虑信号系统工程设计的限制条件,将列车的加减速性能和速度控制策略作为主要研究对象,构建基于能量守恒原理和信号控制条件的列车速度控制仿真模型.在此基础上设计仿真模型,实现所需要的系统功能结构和仿真流程,并开发形成软件系统.在实际运行线路案例研究中,与采用通用列车运行仿真系统获得的结果比较,验证本文所建仿真模型的精度和工程适用性.     

高速列车动态间隔优化的弹性调整策略

为保证列车运行安全性, 提高铁路线路运载效能, 针对移动闭塞系统, 研究了高速列车追踪运行的间隔弹性调整策略和操纵轨迹的动态优化问题; 以高速列车运行安全性、效率、能耗和乘客舒适度作为列车运行控制策略曲线的优化目标, 研究了列车的追踪运行过程; 采用差分进化算法求解了列车运行过程多目标优化模型, 设计了离线最优运行控制策略曲线; 提出了列车弹性追踪间隔模型, 分析了列车运行过程中追踪间隔的实时变化; 基于弹性间隔模型设计列车追踪运行控制策略动态调整机制, 采集列车实际运行数据, 实时监测相邻列车间的实际追踪间隔, 评估其是否符合安全性与效率约束条件, 并分析了评估结果; 依据工况调整原则在线调整追踪列车的运行状态与工况, 实时优化列车追踪间隔; 应用武广高速铁路赤壁北—长沙南区间的实际运行数据进行了仿真验证。仿真结果表明: 与真实区间运行数据相比, 采用离线最优运行控制策略曲线后, 运行能耗降低了6.86%;与固定追踪时间间隔模型相比, 采用基于弹性模型的控制策略动态调整机制有效提升了铁路整体运输效能, 将临界安全发车间隔从234 s缩短至161 s, 线路整体运行效率由6 434 s缩短至6 376 s, 与真实运行数据相比, 追踪列车的运行能耗降低了7.194%。      

视景仿真的屏蔽门系统在地铁列控系统中的应用

研究了一种基于视景仿真的虚拟测试方法,并将其应用于地铁列车CBTC系统的仿真测试平台中,利用Multigen Creator及Vega软件构建车站、站台屏蔽门及列车的虚拟现实环境,在实验室模拟了地铁站台屏蔽门的工作,解决了CBTC系统开发工作对现场环境依赖过高的问题．     

MRT列车运行模拟模型的多目标改进遗传算法

为了求解城市快速交通（MRT）列车运行模拟模型，寻找最优的列车运行控制曲线，构造了多目标改进遗传算法．以列车运行过程中工况转换点为基因编码依据，以多个基因构成一个染色体代表一个控制方案，从而形成初始种群；根据列车运行控制的停站误差、时分误差和能耗等目标要求设计适应值函数；通过个体有效性检查保证选择、交叉和变异过程中新个体的有效性，并在各算子中加入保优算子，使新种群不淘汰上一代最优个体．实例计算表明，与多质点优化模型相比，在一定的误差范围内，遗传算法能够减少能耗10％以上，并能提供大量次优解，具有明显的优化效果．     

基于超声技术轮轨接触状态监测的数值模拟

为了实时监测列车行车状态,保障其安全运行,提出利用超声技术监测轮轨接触状态的方法.引入W-M分形函数对粗糙的轮轨表面进行数学描述,运用多物理场耦合软件构建了超声技术监测轮轨接触状态的有限元模型.利用该模型,用本文提出的方法对界面粗糙度、介质层种类及厚度等因素进行了模拟,获得了相应条件下轮轨接触界面的反射声压.算例仿真结果表明:通过监测轮轨接触界面超声反射波的声压变化来判定轮轨接触状态的方法是有效可行的;当超声波频率为14 MHz时,轮轨表面粗糙度的区分度最好;当超声频率大于14 MHz时,对第三介质层厚度有较好的区分度;当超声波频率恒定且第三介质层厚度足够大时,超声反射声压级趋于恒定值102 dB.