基于直接刚度法的三段刚度压杆非线性分析

为分析考虑二阶效应的分段刚度压杆内力及位移,根据位移控制方程,建立了变刚度压杆位移和转角方程;根据杆端位移边界条件和变刚度截面处连续条件,得到了位移系数;根据压杆内力方程,建立了以矩阵形式表达的刚度平衡方程,变换得到了变刚度压杆刚度矩阵模型. 将本模型用于分段刚度压杆分岔失稳临界荷载计算,并与解析解、插值形函数单元模型结果进行对比与分析,验证了模型的精度和效率. 结果表明:采用插值形函数法计算压杆临界荷载时,若只划分一个单元,其计算结果与理论解的相对误差最高可达43.24%,随着划分单元数量增加,相对误差降为0.023%;采用基于直接刚度法得到的变刚度压杆单元刚度矩阵计算压杆临界荷载时,只需划分一个单元,即可保证计算结果与理论解一致,该矩阵可用于压杆的非线性分析中,得到压杆内力及位移的精确解.      

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。      

基于单目视觉的轨道固定桩基准点测量方法

为了提高铁路线路固定桩基准点绝对坐标测量的效率, 提出了一种新的测量方法; 建立了无合作目标的单点测量模型, 采用单目相机采集激光靶标图像, 利用光饱和点重心法提取激光光斑中心; 研究了平面直线成像规律, 构造了基于正交直线的单应性矩阵求解方法, 并对图像进行透视畸变校正; 根据校正后的图像与靶标的几何相似关系, 计算了激光光斑与靶标的横、纵向偏差; 在室内环境下, 进行了靶标图片拍摄的正交试验, 计算与比较了横、纵向偏差。试验结果表明: 在激光光斑和靶标固定的条件下, 保持相机与靶标的距离不变, 改变相机角度拍摄图片, 经过透视变换校正后, 横、纵向偏差与期望偏差分别为0.082、0.254mm; 相机拍摄角度固定, 改变相机与靶标距离拍摄图片, 经过透视变换校正后, 横、纵向偏差与期望偏差分别为0.126、0.014mm; 在相机的角度、相机与靶标的距离都改变的情况下, 拍摄的图片经过透视变换校正后, 横、纵向偏差与期望偏差分别为0.329、0.064mm; 可见3组试验的横、纵向偏差与期望偏差的误差均小于0.5mm; 系统的水平距离测量误差范围为±1.52mm, 高程测量误差范围为±0.67mm, 根据轨道检查仪性能指标, 线路水平距离误差范围为±3.0mm, 高程误差范围为±2.5mm, 因此, 本文的测量方法精度满足轨道测量要求。水平距离测量误差完全由激光测距仪和倾角传感器决定, 而高程测量误差是由激光测距仪、倾角传感器与激光点和靶心的偏移量共同决定的。      

具有亚像素精度的冗余特征机器人视觉伺服控制

为克服机器人视觉伺服系统对位姿估算及标定精度的依赖性,结合前期特征识别和后期视觉伺服控制,提出基于冗余特征的机器人视觉伺服控制方法.首先,针对图像处理计算密集的问题,从加快特征提取运算速度考虑,研究了矢量数据的递归贪婪压缩算法;其次,从提高图像空间测量精度考虑,研究了基于向量正交性的亚像素特征提取方法,并结合合作目标形状,给出基于多边形形状拟合的目标识别实验性准则;最后,基于图像视觉伺服理论和任务函数方法,直接以具有亚像素级的冗余图像特征作为反馈信息,建立了机器人视觉伺服控制模型,并进行了视觉伺服验证试验.理论分析和实验结果表明,本文提出的视觉伺服控制方法能够在复杂的环境下快速稳定地提取伺服特征,并对标定误差和深度估计误差具有一定的鲁棒性.      

考虑传输函数特性的行波幅值比较式纵联保护原理

为了精确描述行波在输电线路上的传播过程及其衰减规律,挖掘其携带的故障信息并应用于输电线路继电保护,将线路时域上的波动方程进行Laplace变换,分析了有损均匀传输线的戴维南等效电路,建立了故障附加网络的集总等效电路.在此基础上,推导出输电线两端初始反向行波的数学关系,并提出一种考虑传输函数特性的行波纵联保护算法.该算法利用S变换提取初始行波,计算线路两端初始反向行波的衰减比,依据衰减比识别区内外故障.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真数据对保护算法进行测试,结果表明:区内故障时,衰减比大于0.81,区外故障时,衰减比接近0,说明保护算法能可靠识别区内外故障,从原理上克服了线路模型误差、线路参数不确定性等因素产生的不利影响.      

光伏并网发电系统参数协调优化方法研究

光伏并网发电系统的参数设计对其稳定运行具有重要意义,为此,提出了一种光伏并网发电系统参数的协调优化方法。该方法通过建立包含光伏电池、并网逆变器、变压器和电网的光伏发电系统小信号数学模型,利用特征值分析（根轨迹图）得到各个特征值稳定情况下的系统参数边界值;在此基础上,建立了计及小干扰稳定性、阻尼比和稳定裕度的协调优化目标函数,并采用回溯搜索算法（backtracking search algorithm,BSA）对系统参数进行优化;通过仿真测试,对比分析了参数优化前后系统的动态响应。研究结果表明,在系统遭受到小扰动后,经过参数优化的光伏并网系统能够在0.1s内达到新的平衡点稳定运行,比未优化参数的系统动态响应提高了50%。      

高速公路横向设施优化设置设计

横向设施尤其是下穿通道的数量会影响到整条高速公路平均填土量,因此合理的横向通道设施设置须即能保证高速公路路基高度的降低,又能满足两侧居民的生产生活需求．本文对横向通道设施设置的影响因素进行了分析,确定了横向设施的最大间距应不大于居民可忍受的最大绕行距离;建立了针对人行天桥或人行通道、汽耕通道或跨线桥密度等不同使用功能的设施类型的密度函数;结合居民可忍受的最大绕行距离推算出通道的合理间距并拟定横向设施设置的备选方案;进一步基于综合绕行系数最小原则,建立横向设施选址优化模型,确定拟建高速公路横向设施的具体位置．最后以大广高速衡大段为例,应用该方法取得了良好的效果．     

基于Bezier函数的列车特性曲线数据处理方法研究

在列车运行计算领域, 对列车特性曲线数据处理方法的研究一直得不到应有的重视,因此利用插值法求解列车特性数据的方法沿用至今. 本文研究了插值法计算列车特性数据的误差及其影响. 对比分析了Bezier曲线与列车特性曲线特点,得出可用Bezier曲线拟合列车特性曲线,并提出一种基于Bezier函数的列车特性曲线数据求解方法. 该方法是通过人机交互方式,运用Bezier曲线拟合列车特性曲线,该Bezier曲线对应的Bezier函数为列车特性曲线的拟合函数. 用该拟合函数求解列车特性数据,计算速度与精度均明显提高. 最后对CRH3型动车组的牵引特性曲线作了实际拟合,得出的结果令人满意.     

人工神经网络与遗传算法在发动机性能优化中的应用

利用BP神经网络的自学习以及非线性逼近能力对发动机性能的影响因素和性能进行拟合和预测,再 用遗传算法强大的全局寻优能力对影响因素进行优化,最终得到满足发动机燃油经济性的最佳动力性组合。二者 的有机结合,为发动机性能优化提供了新的途径。     

基于拓扑变换的一种不确定性推理方法

不确定性推理的研究是人工智能研究领域的核心问题之一,也是近年来一个很活跃的研究方向.关于解决和处理不确定性推理问题的方法有很多.但从数学本质上来看,它们都是在推埋的前提和结论之间建立一种变换关系,并利用该变换关系去处理该推理问题.本文用模糊拓扑和模糊数学的方法给出了一种基于拓扑变换的不确定性推理方法.这为处理不性推理问题提供了一种合适的方法.