基于非线性动力学稀疏辨识的涡致振动系统建模

1

作者 季廷炜 王亮 +2 位作者 谢芳芳 张鑫帅 郑畅东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第2期402-412,432,共12页

以二维和三维圆柱涡致振动(VIV)系统为研究对象,通过非线性动力学稀疏辨识(SINDy)的方法,识别VIV系统的结构响应模型和尾流振荡模型.对模型进行验证和分析,得到VIV系统的流固耦合模型,实现不同缩减速度下圆柱VIV位移和速度响应的预测.... 以二维和三维圆柱涡致振动(VIV)系统为研究对象,通过非线性动力学稀疏辨识(SINDy)的方法,识别VIV系统的结构响应模型和尾流振荡模型.对模型进行验证和分析,得到VIV系统的流固耦合模型,实现不同缩减速度下圆柱VIV位移和速度响应的预测.结果表明,采用SINDy算法,识别了带有附加阻尼的二维VIV系统的结构响应模型.该模型与流固耦合系统的动力学特征表现出明显的规律:当涡致振动系统处于锁定(lock-in)区域时,附加阻尼随缩减速度变大而基本保持不变,结构的无量纲最大振幅保持在较高水平;当涡致振动系统处于非锁定区域时,附加阻尼随缩减速度变大而呈现线性下降的特征,结构的无量纲振幅保持在较低水平.基于SINDy方法识别的二维VIV系统流固耦合模型和三维VIV系统结构响应模型有较好的预测能力,其中二维VIV系统流固耦合模型有一定的泛化能力.模型预测值能够表征原系统的运动特征,对二维VIV系统结构位移响应预测的相对误差小于6%,结构速度响应预测的相对误差小于5%,对三维VIV系统结构位移和速度响应预测的相对误差小于4%. 展开更多

关键词 稀疏辨识 涡致振动 流固耦合 降阶模型 非线性动力学

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基于高斯过程回归的空天飞行器多精度气动建模方法 被引量：3

2

作者 季廷炜 查旭 +5 位作者 谢芳芳 吴雨思 张鑫帅 蒋逸阳 杜昌平 郑耀 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期2314-2324,共11页

为了满足空天飞行器在初步设计阶段宽速域、大空域模型的需求,将传统工程估算方法和计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分别作为低精度和高精度气动数据来源,基于高斯过程回归模型提出独立于构型的空天飞行器气动性能多精度气动建模方法.... 为了满足空天飞行器在初步设计阶段宽速域、大空域模型的需求,将传统工程估算方法和计算流体动力学(CFD)数值模拟方法分别作为低精度和高精度气动数据来源,基于高斯过程回归模型提出独立于构型的空天飞行器气动性能多精度气动建模方法.在工程估算方法中,以面元法为基础,建立空天飞行器气动力快速估算模型.在CFD数值模拟中通过求解三维可压缩Euler方程实现空天飞行器气动高精度计算.将所提出的多精度气动建模方法应用于FTB外形的双参数气动建模问题中,通过对比分析,发现所提出的多精度气动模型的预测精度、稳定性均优于用同等数量高精度样本构建的单精度代理模型的,预测的相对误差小于1%.将多精度气动模型作为该空天飞行器再入问题气动数据来源,对比分析单、多精度建模方法对再入轨迹仿真的影响,发现所提出的空天飞行器多精度气动建模方法能够更加快速、准确地给出轨迹仿真所需的气动数据. 展开更多

关键词 空天飞行器 气动性能分析 多精度 数值模拟 高斯过程回归

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基于高斯过程回归的机翼/短舱一体化气动优化 被引量：5

3

作者 季廷炜 莫邵昌 +3 位作者 谢芳芳 张鑫帅 蒋逸阳 郑耀 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期632-642,共11页

为了解决机翼/短舱一体化气动设计的高维非线性优化问题,基于高斯过程回归(GPR)模型提出新型优化设计方法.采用类别形状函数变换(CST)方法对机翼/短舱一体化构型中的翼型进行几何参数化建模;通过控制机翼形状参数、短舱形状参数和短舱... 为了解决机翼/短舱一体化气动设计的高维非线性优化问题,基于高斯过程回归(GPR)模型提出新型优化设计方法.采用类别形状函数变换(CST)方法对机翼/短舱一体化构型中的翼型进行几何参数化建模;通过控制机翼形状参数、短舱形状参数和短舱安装参数实现机翼/短舱构型变形,该参数化建模过程共计包含50个设计参数.通过GPR模型构建机翼/短舱设计参数与气动性能之间的代理模型,并采用贝叶斯优化(BO)算法实现代理模型的自更新和最优气动外形的获取.结果表明:优化后一体化构型的阻力系数下降了10.95%,通过流场分析发现机翼外形和短舱外形的优化改善了表面流场结构,短舱安装位置的优化减弱了机翼和短舱间的气动干扰. 展开更多

关键词 机翼/短舱 气动优化设计 参数化建模 高斯过程回归(GPR) 贝叶斯优化(BO)

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面向乘波体气动外形设计的代理模型特性分析及优化 被引量：2

4

作者 季廷炜 王崯瞩 +1 位作者 张继发 张帅 《固体火箭技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期451-457,共7页

代理模型在气动布局优化设计得到了广泛应用,研究探讨分析各代理模型的特性分析是重要的基础问题。文中基于3种Kriging和二阶多项式响应面模型等4种代理模型,以升阻比和容积率为样本,研究分析了其在乘波体优化设计中的的拟合精度和结构... 代理模型在气动布局优化设计得到了广泛应用,研究探讨分析各代理模型的特性分析是重要的基础问题。文中基于3种Kriging和二阶多项式响应面模型等4种代理模型,以升阻比和容积率为样本,研究分析了其在乘波体优化设计中的的拟合精度和结构特性。研究表明,在高超乘波体优化设计中,基于自然指数型评估函数的Kriging模型具有相对突出的拟合精度。最后,在乘波体升阻力系数和容积率代理模型的多目标优化中,对比了基于自然指数型评估函数的Kriging模型和常用的基于高斯函数的Kriging模型的优化结果,发现基于自然指数型评估函数的Kriging模型对于峰值的拟合效果更好。 展开更多

关键词 代理模型 气动布局 乘波体构型 飞行器概念设计 多目标优化

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基于知识的翻边工艺设计支持系统 被引量：1

5

作者 季廷炜 郑耀 《航空制造技术》 北大核心 2012年第11期74-77,81,共5页

钣金零件是组成飞机机体的主要部分,为了提高钣金工艺设计的质量与效率,实现知识的重用和共享,对翻边工艺设计的智能化、知识获取技术进行了研究。根据翻边成形受力状态的不同,提出了翻边件的特征表示方法,总结了3种翻边组合模式,用于... 钣金零件是组成飞机机体的主要部分,为了提高钣金工艺设计的质量与效率,实现知识的重用和共享,对翻边工艺设计的智能化、知识获取技术进行了研究。根据翻边成形受力状态的不同,提出了翻边件的特征表示方法,总结了3种翻边组合模式,用于建立相应的设计模块;提出了面向实验和有限元数据的知识获取方法,将隐式知识从数据中提取出来,构建知识库,支持系统的智能设计。根据提出的方法,结合CAE模拟,建立翻边工艺设计支持系统,具体实际事例表明所建立的系统提高了设计的质量和效率。 展开更多

关键词 翻边成形 知识工程 机器学习 智能设计系统

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人工免疫算法及其在塑性加工中的应用

6

作者 季廷炜 高军 赵国群 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期24-30,共7页

人工免疫系统是模拟自然免疫系统信息处理功能的一种智能方法,具有学习、自组织、记忆等进化学习机制。文章介绍了生物免疫系统信息处理机理;论述了多种人工免疫模型及一般的免疫算法结构和克隆免疫算法,并讨论了免疫算法与其他技术的融... 人工免疫系统是模拟自然免疫系统信息处理功能的一种智能方法,具有学习、自组织、记忆等进化学习机制。文章介绍了生物免疫系统信息处理机理;论述了多种人工免疫模型及一般的免疫算法结构和克隆免疫算法,并讨论了免疫算法与其他技术的融合;综述了现在各种人工免疫系统在工程方面的应用;对人工免疫系统在塑性加工领域的应用进行了展望与探讨。 展开更多

关键词 人工免疫系统 仿生计算 塑性加工

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前沿推进曲面四边形网格生成算法 被引量：10

7

作者 陈建军 郑建靖 +2 位作者 季廷炜 孙力胜 郑耀 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第5期779-784,共6页

将一类前沿推进三角形曲面网格生成算法拓展到曲面四边形网格生成。新算法逐个单元推进前沿,避免了铺路法(Paving)逐排推进方式的鲁棒性问题,针对四边形算法在理想点计算、候选点列表构建和新单元生成等环节存在的特殊技术问题给出了系... 将一类前沿推进三角形曲面网格生成算法拓展到曲面四边形网格生成。新算法逐个单元推进前沿,避免了铺路法(Paving)逐排推进方式的鲁棒性问题,针对四边形算法在理想点计算、候选点列表构建和新单元生成等环节存在的特殊技术问题给出了系统的解决方案。数值实验表明,本文算法能针对复杂的组合参数曲面自动生成全四边形网格,网格质量优于某有限元软件的结果。 展开更多

关键词 网格生成 曲面网格 四边形 前沿推进

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基于正交设计的神经网络训练样本的选择方法及其在冷挤压工艺设计中的应用研究 被引量：6

8

作者 高军 张承瑞 +1 位作者 季廷炜 赵国群 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期32-35,共4页

冷挤压件的形状是制定冷挤压工艺方案时需要考虑的最重要的因素之一,基于目的性和方便性原则,该文针对冷挤压件的形状特征进行分类,并在此基础上分别建立基于正交实验设计的人工神经网络训练样本子集,最后将所有子集进行整合,形成初始... 冷挤压件的形状是制定冷挤压工艺方案时需要考虑的最重要的因素之一,基于目的性和方便性原则,该文针对冷挤压件的形状特征进行分类,并在此基础上分别建立基于正交实验设计的人工神经网络训练样本子集,最后将所有子集进行整合,形成初始训练测试样本集。结合典型冷挤压件,分析了采用正交设计方法选取人工神经网络训练样本的过程,研究了基于正交设计的人工神经网络的训练、测试方法,实现了基于人工神经网络的冷挤压工艺设计。 展开更多

关键词 冷挤压工艺设计 人工神经网络 训练样本 正交设计

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基于人工神经网络的冷挤压工艺设计系统的知识自动获取研究 被引量：2

9

作者 高军 赵国群 +1 位作者 季廷炜 王广春 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第5期28-33,共6页

提出了用人工神经网络补充和修改冷挤压工艺设计系统知识库内容的模型框架,根据人工神经网络映射的特征编码提出并实现了一种专家系统自动获取冷挤压零件特征的方法,并详细讨论了算法过程,最后结合典型实例给出了知识自动获取的过程。... 提出了用人工神经网络补充和修改冷挤压工艺设计系统知识库内容的模型框架,根据人工神经网络映射的特征编码提出并实现了一种专家系统自动获取冷挤压零件特征的方法,并详细讨论了算法过程,最后结合典型实例给出了知识自动获取的过程。所提出的知识自动获取方法的优点在于不仅可以通过人工神经网络把冷挤压零件的成形过程整体地存入知识库中,而且由于所选用的人工神经网络映射模式是集中反馈式、分工序循环进行的。因此,通过该方法还可以获取冷挤压成形过程中每步工序半成品件的特征,然后存入冷挤压工艺设计系统的知识库。 展开更多

关键词 冷挤压工艺设计 知识自动获取 人工神经网络 专家系统

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软计算在塑性成形中的应用研究 被引量：1

10

作者 高军 赵国群 +3 位作者 季廷炜 阮立群 张伟杰 张承瑞 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期6-12,共7页

介绍了软计算方法的概念、内涵、外延以及应用,探讨了模糊理论、人工神经网络及遗传算法等技术的特点,论述了软计算技术间的融合及集成方法,并针对软计算在塑性成形领域的应用介绍了包括冷挤压工艺设计中人工神经网络的遗传优化问题、... 介绍了软计算方法的概念、内涵、外延以及应用,探讨了模糊理论、人工神经网络及遗传算法等技术的特点,论述了软计算技术间的融合及集成方法,并针对软计算在塑性成形领域的应用介绍了包括冷挤压工艺设计中人工神经网络的遗传优化问题、模糊神经网络用于冷挤压件能否一次冷挤压成形的判断以及运用人工神经网络进行专家系统的知识自动获取等;综述和分析了软计算应用于塑性成形领域的国内外研究现状;对软计算技术的进一步研究和应用提出了展望。 展开更多

关键词 软计算 模糊理论 人工神经网络 遗传算法 塑性成形

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模糊人工神经网络在冷挤压工艺设计中的应用研究 被引量：1

11

作者 高军 季廷炜 +2 位作者 赵国群 王广春 阮立群 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第3期22-26,共5页

在分析冷挤压成形影响因素的基础上,将模糊理论和人工神经网络进行了有机集成,并用以解决判断冷挤压零件能否通过一次挤压成形的问题。首先将人工神经网络进行模糊化处理,然后在分析冷挤压零件能否一次成形的有关规则基础上,抽取若干个... 在分析冷挤压成形影响因素的基础上,将模糊理论和人工神经网络进行了有机集成,并用以解决判断冷挤压零件能否通过一次挤压成形的问题。首先将人工神经网络进行模糊化处理,然后在分析冷挤压零件能否一次成形的有关规则基础上,抽取若干个模糊变量,并利用隶属度函数将影响冷挤压成形的模糊变量模糊化,同时通过从领域专家或其它知识源获取的训练样本,对人工神经网络进行学习,获得能够进行一次成形判断的人工神经网络模型,最后选取典型冷挤压零件进行了运行测试,并且用商业化软件DEFORM对系统输出的判断结果进行数值模拟分析,模拟结果证明了系统的可行性。 展开更多

关键词 冷挤压工艺设计 模糊逻辑 人工神经网络 隶属度函数

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人工智能技术集成方法以及在塑性加工中的应用研究 被引量：1

12

作者 高军 梁明 +3 位作者 赵国群 季廷炜 修大鹏 李丽华 《金属成形工艺》 2004年第2期1-4,8,共5页

　结合笔者近几年在人工智能技术应用于塑性加工领域方面的研究工作,首先简要介绍了专家系统、神经网络、模糊逻辑、遗传算法等人工智能技术及其特点,论述了各种人工智能技术之间的集成方法以及在工程领域中应用时集成的必要性,阐述了... 　结合笔者近几年在人工智能技术应用于塑性加工领域方面的研究工作,首先简要介绍了专家系统、神经网络、模糊逻辑、遗传算法等人工智能技术及其特点,论述了各种人工智能技术之间的集成方法以及在工程领域中应用时集成的必要性,阐述了人工智能技术及其合理集成在金属塑性加工领域的应用现状。 展开更多

关键词 人工智能 神经网络 专家系统 模糊逻辑 遗传算法 塑性加工

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基于数据驱动模型预测控制的无人机轨迹跟踪方法 被引量：2

13

作者 於怿丰 任思维 +3 位作者 张鑫帅 谢芳芳 季廷炜 杜昌平 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第11期272-282,共11页

提出一种针对固定翼无人机自适应控制行为的新策略,用于在复杂多变工况下更好地完成轨迹跟踪任务。该方法通过小规模实时数据驱动在线稀疏辨识,构建和更新非线性动力学系统模型并应用于模型预测控制器,以快速适应不同工况。飞行试验结... 提出一种针对固定翼无人机自适应控制行为的新策略,用于在复杂多变工况下更好地完成轨迹跟踪任务。该方法通过小规模实时数据驱动在线稀疏辨识,构建和更新非线性动力学系统模型并应用于模型预测控制器,以快速适应不同工况。飞行试验结果表明,动态更新模型参数能够带来更优的控制性能,在复杂有风与无风的轨迹跟踪任务中,数据驱动与在线辨识的模型预测控制器都能够使得无人机的飞行轨迹与目标路径保持良好的趋同;微型机载计算机的实验证明,本方法产生的计算开销合理,可适用于大部分边缘计算平台。 展开更多

关键词 数据驱动 在线辨识 模型预测控制 固定翼无人机 轨迹跟踪 稀疏识别

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基于YOLOv4-tiny的无人机全自动跟踪方法 被引量：2

14

作者 张硕 陆宇峰 +2 位作者 王丹翔 谢芳芳 季廷炜 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期34-41,共8页

配有视觉系统的无人机在民用和军事领域都有广泛的应用。在实际的军用过程中,利用机器视觉自主侦察和打击空中小型目标是提高无人机空中作战性能的关键。提出了一种装载于四旋翼无人机上的嵌入式目标检测与跟踪方法,该方法基于Jetson Xa... 配有视觉系统的无人机在民用和军事领域都有广泛的应用。在实际的军用过程中,利用机器视觉自主侦察和打击空中小型目标是提高无人机空中作战性能的关键。提出了一种装载于四旋翼无人机上的嵌入式目标检测与跟踪方法,该方法基于Jetson Xaiver NX机载设备,采用YOLOv4-tiny作为深度学习架构,训练特定空中目标模型,结合双目相机D435i对无人机获取的影像进行实时检测和三维重建。同时针对短时间遮挡的问题,采取卡尔曼滤波器来辅助跟踪目标。此外结合无人机跟踪控制策略模块,确保四旋翼无人机能在多种因素下自主平稳跟踪空中目标物体。根据户外飞行实验的结果,验证了该全自动嵌入式系统框架在复杂环境中对目标进行检测与跟踪的可行性与鲁棒性。 展开更多

关键词 无人机 空中目标 YOLOv4-tiny 卡尔曼滤波 嵌入式 全自动

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