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基于参数化降阶模型的非线性气动弹性高效分析
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作者 陆召严 肖天航 +3 位作者 常亮 邓双厚 付碧红 高海云 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期28-38,共11页
针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题,提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型,不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的... 针对非线性气动弹性分析时需要在时域求解多个流场参数条件下结构运动方程而造成的计算消耗过大的问题,提出了一种适用于参数变化时非定常流场高效计算的参数化降阶模型,不仅可以应用于计算机翼等结构的总体气动力还可以得到每个时刻的结构表面的流场数据分布,并成功应用于典型机翼的跨声速颤振边界的计算,大大地提高了计算效率.结果显示,单流场条件时降阶模型的计算速度比直接使用时域分析方法提高了3倍;在计算多流场参数条件下,参数化降阶模型相比于使用单流场降阶模型计算速度提高了3.5倍,相较于时域分析方法提高了10倍. 展开更多
关键词 非定常计算流体力学 参数模型 局部线性神经模糊模型 非线性气动弹性 Grassmann流形插值
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模型不确定转子系统动力学降阶模型构建方法
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作者 励精为治 刘保国 +1 位作者 刘彦旭 张义彬 《机电工程》 北大核心 2025年第3期472-480,共9页
转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因... 转子系统进行动力学建模时引入的不确定因素会使其产生模型不确定性,而采用模型不确定建模法建立的动力学模型通常维数较高。本征正交分解(POD)能够从系统中提取出主要的特征信息,从而在降低模型维数的同时,保留其关键的动力学特性。因此,针对转子系统不确定动力学模型维数较高的问题,基于POD方法,提出了一种模型不确定转子系统动力学降阶模型的构建方法。首先,建立了转子系统确定性动力学模型,计算了确定模型的临界转速和振型;然后,根据确定模型的低阶振型和实验振型,对不确定模型的散度参数进行了识别;最后,采用非参数建模法和POD方法建立了模型不确定转子系统动力学的降阶模型,搭建了转子实验台,将不确定降阶模型得到的振动响应均值与实验测得的振动响应进行了对比研究。研究结果表明:当转速在3000 r/min~4000 r/min内,模型不确定降阶模型得到的振动响应均值与实测结果更为接近,差异不超过10%,证明该降阶模型对转子系统动力学特性的描述具有准确性和可靠性。研究结果为高维复杂转子系统的动力学建模方法和更高转速工况下振动特性的预测提供了理论参考。 展开更多
关键词 本征正交分解 转动机件 转子系统 模型不确定 模型 动力学特性 散度参数识别
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不确定转子系统动力学降阶模型构建与模型散度参数辨识 被引量:2
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作者 张义彬 刘保国 +1 位作者 刘彦旭 励精为治 《机电工程》 CAS 北大核心 2024年第3期438-444,共7页
在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维... 在航空、航天、船舶等领域的实际工程转子系统中,广泛存在高维复杂的非线性系统。在航空发动机转子系统、燃气轮机转子系统等重点研究领域,通常还难以对高维复杂非线性系统进行直接的数据处理和分析统计。针对不确定性转子系统的模型维度较高等问题,提出了一种模型不确定性动力学降阶计算模型构建和模型散度参数辨识方法。首先,根据确定性动力学模型和静态矩阵降阶方法,完善了确定性动力学降阶模型;然后,基于随机矩阵理论和非参数动力学建模方法,提出了不确定性动力学降阶模型;最后,利用系统确定性模型的一阶临界转速、振型和实验数据,对不确定性动力学模型的散度参数进行了辨识;为了验证散度参数辨识方法的有效性,笔者又在转子实验平台上进行了实验验证。研究结果表明:实验结果与降阶之后振动响应均值的差异性较小,且与不确定性动力学模型相差不超过10%,表明所采用的理论模型在描述转子系统行为方面具备了较高的准确性和可靠性,该模型可以为深入研究模型不确定性转子系统提供参考。 展开更多
关键词 转子-支承系统 不确定转子系统 动力学模型 非线性系统 散度参数辨识 参数建模方法 矩阵方法
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基于等效降阶模型的直流变换器虚拟直流电机控制参数设计 被引量:1
4
作者 孙立政 王丰 +1 位作者 许子怡 卓放 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2024年第24期124-135,共12页
虚拟直流电机(VDCM)控制被广泛应用于直流变换器中以增强直流系统惯性、抑制直流母线电压突变,但其也存在着模型复杂、参数整定困难等问题。针对这些问题,以直流配电系统中连接储能装置的双向直流变换器为研究对象,提出一种基于等效降... 虚拟直流电机(VDCM)控制被广泛应用于直流变换器中以增强直流系统惯性、抑制直流母线电压突变,但其也存在着模型复杂、参数整定困难等问题。针对这些问题,以直流配电系统中连接储能装置的双向直流变换器为研究对象,提出一种基于等效降阶模型的VDCM控制参数系统性设计方法。首先,依据直流电机的机械与电磁方程,建立VDCM控制的全阶小信号模型,定性分析了惯性系数、阻尼系数等控制参数变化对VDCM动态特性的影响。然后,通过对VDCM控制流程的合理简化,得到等效降阶的小信号模型,在此基础上推导VDCM控制参数对直流电压动态性能指标的解析表达式,构建控制参数的可行域,指导参数设计。最后,通过RT-LAB硬件在环实验平台验证了所提出的参数可行域构建及参数设计方法的可行性。 展开更多
关键词 直流配电系统 储能变流器 虚拟直流电机 等效模型 可行域 参数设计
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直流蒸汽发生器参数化降阶建模
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作者 许依凡 彭敏俊 夏庚磊 《哈尔滨工程大学学报》 CSCD 北大核心 2024年第12期2319-2325,共7页
针对精细化仿真模型在执行热工水力设计优化、敏感性分析等复杂多仿真任务时面临的即时性和实时性挑战,本文利用模型降阶技术,开发了直流蒸汽发生器的快速计算模型。通过本征正交分解方法,对不同一次侧冷却剂入口温度条件下获取的直流... 针对精细化仿真模型在执行热工水力设计优化、敏感性分析等复杂多仿真任务时面临的即时性和实时性挑战,本文利用模型降阶技术,开发了直流蒸汽发生器的快速计算模型。通过本征正交分解方法,对不同一次侧冷却剂入口温度条件下获取的直流蒸汽发生器高维全阶快照进行了有效约简,获得了能准确描述降负荷瞬态过程中直流蒸汽发生器热工水力特性的低维表示;基于双重本征正交分解和三次样条插值方法,构建了适用于参数域内的直流蒸汽发生器降阶建模框架。利用RELAP5程序的模拟结果对参数化降阶模型进行研究,在瞬态工况下可快速预测直流蒸汽发生器主要热工参数的能力。研究表明:降阶模型的预测结果最大相对误差小于1%,计算时间不到RELAP5计算耗时1%,本文方法在计算精度和效率方面具有优势。 展开更多
关键词 双重本征正交分解 本征正交分解 参数建模 直流蒸汽发生器 模型 快速计算 热工水力 RELAP5
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基于模型降阶的双馈风电机组虚拟同步机控制参数优化 被引量:3
6
作者 王晓东 付腾 +2 位作者 王晓驰 刘颖明 王瀚博 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期210-216,共7页
针对虚拟同步机(VSG)控制的双馈风电机组(DFIG)中由模型阶数过高导致的动态性能指标和参数优化求解困难的问题,兼顾稳定性与动态性能,提出一种改进的劳斯赫尔维茨与帕德近似结合的模型降阶方法。首先,建立DFIG-VSG系统的数学模型,基于... 针对虚拟同步机(VSG)控制的双馈风电机组(DFIG)中由模型阶数过高导致的动态性能指标和参数优化求解困难的问题,兼顾稳定性与动态性能,提出一种改进的劳斯赫尔维茨与帕德近似结合的模型降阶方法。首先,建立DFIG-VSG系统的数学模型,基于此提出一种转子电流前馈补偿解耦的双环控制策略;然后,建立DFIG-VSG并网系统的小信号模型,得到对应的高阶闭环传递函数。基于该文提出的模型降阶方法对DFIG-VSG高阶传递函数进行降阶可得到输出有功功率的二阶传递函数,并进一步通过约束动态参数与稳定裕度得出一套控制参数选取范围,在该选取范围内通过根轨迹法分析主要控制参数对DFIG-VSG并网系统的影响。在不同风速工况下,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提方法的可行性。 展开更多
关键词 虚拟同步机 双馈风电机组 小信号模型 模型 控制参数选取
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基于子结构的参数化模型降阶方法 被引量:4
7
作者 刘营 李鸿光 +1 位作者 李韵 杜环宇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第16期148-154,共7页
针对参数化模型降阶方法在多维参数维度的情况下面临采样点过多、离线构建降阶模型数据库时间长等问题,提出了一种基于子结构的参数化模型降阶方法。在固定界面模态综合法的基础上,设置标准模态矩阵,利用不同参数主模态矩阵之间的Froben... 针对参数化模型降阶方法在多维参数维度的情况下面临采样点过多、离线构建降阶模型数据库时间长等问题,提出了一种基于子结构的参数化模型降阶方法。在固定界面模态综合法的基础上,设置标准模态矩阵,利用不同参数主模态矩阵之间的Frobenius范数最小准则确定了转换矩阵,推导了子结构降阶矩阵各元素的变换公式,对其进行坐标转换;对参数空间上的采样点重复整个计算过程生成了坐标兼容的离线数据库。并以电磁振动台动圈为例,采用该方法对均布采样样本点展开了仿真研究。结果表明,此方法能大幅减少采样点的个数及模型生成与计算时间,提高降阶模型离线训练效率;所构建的参数化降阶模型具备很高的在线计算效率及计算准确度。 展开更多
关键词 参数模型(pmor) 模态综合法 电磁振动台 动圈
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径向基函数参数化翼型的气动力降阶模型优化 被引量:11
8
作者 张珺 李立州 原梅妮 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2019年第3期250-258,共9页
基于小扰动和弱非线性假设,提出了一种基于气动力降阶模型和径向基函数参数化的翼型优化方法.其主要方法是用径向基函数参数化翼型扰动;通过CFD辨识参数扰动对翼型气动力影响的降阶模型核函数;基于叠加法建立了参数变化对翼型气动力影... 基于小扰动和弱非线性假设,提出了一种基于气动力降阶模型和径向基函数参数化的翼型优化方法.其主要方法是用径向基函数参数化翼型扰动;通过CFD辨识参数扰动对翼型气动力影响的降阶模型核函数;基于叠加法建立了参数变化对翼型气动力影响的降阶模型;最后基于该气动力降阶模型计算并优化翼型升阻特性.NACA0012翼型优化的结果表明基于气动力降阶模型的优化方法是可行的,可以极大地提高翼型优化速度. 展开更多
关键词 模型 翼型 径向基函数 参数
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模块化多电平换流器的降阶小信号模型研究 被引量:17
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作者 李正 郝全睿 +1 位作者 尹晓东 王淑颖 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期3638-3650,共13页
建立模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的小信号模型时,通常会考虑子模块电容电压波动、内部环流等状态变量,但却提高了小信号模型的阶数。为了减少多端MMC直流网络进行小信号分析时的模型阶数,该文首先建立MMC... 建立模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的小信号模型时,通常会考虑子模块电容电压波动、内部环流等状态变量,但却提高了小信号模型的阶数。为了减少多端MMC直流网络进行小信号分析时的模型阶数,该文首先建立MMC全阶小信号模型;然后基于平衡理论和Hankel奇异值降阶思想,提出MMC全阶小信号模型的一般降阶方法;建立MMC整流站和逆变站的有效降阶小信号模型;并以三端MMC-HVDC系统为例对降阶前后系统的动态响应特性和不稳定特征根轨迹进行了对比。仿真结果表明:通过选取适当的阶数,MMC降阶模型与全阶模型具有一致性;直流系统在应用降阶小信号模型后,系统的降阶模型与原系统的全阶小信号模型具有相同的动态特性,并且同样能够对系统不稳定进行预估。 展开更多
关键词 模块多电平换流器 小信号模型 平衡理论 Hankel奇异值 动态特性
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一般动态系统降阶观测器的设计及参数化表示 被引量:4
10
作者 张国山 柴天佑 顾兴源 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第4期584-588,共5页
本文将正常系统与奇异系统统一表示为一般动态系统,通过系统的一种新的受限制等价分解形式,给出了系统降阶观测器设计,进而采用互质分式表示法给出了系统降阶观测器的参数化表示.
关键词 动态系统 观测器 参数 设计 控制理论
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层间隔震结构模型降阶和优化分析 被引量:4
11
作者 周强 黄襄云 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2016年第1期59-67,共9页
基于模态综合理论,对层间隔震结构的多质点计算模型进行了降阶分析,推导了1个新型的两质点模型。与常规的两质点模型相比较,本模型中下部质点的质量为隔震层下部子结构的第1阶模态质量而不是总质量,并且下部质点所受的地震作用要考虑下... 基于模态综合理论,对层间隔震结构的多质点计算模型进行了降阶分析,推导了1个新型的两质点模型。与常规的两质点模型相比较,本模型中下部质点的质量为隔震层下部子结构的第1阶模态质量而不是总质量,并且下部质点所受的地震作用要考虑下部子结构的第1阶振型参与系数。与常规两质点模型相比较,提出的模型在预测顶部加速度和基底剪力方面与多质点全模型的计算结果更为接近,尤其是在预测基底剪力方面。据此,基于底部剪力均方值最小评价指标对隔震层的优化参数给出了解析解。进一步的,考察了隔震层设置位置对层间隔震结构减震效果的影响,分析表明,当隔震层位置处于原结构的下部时,对顶层加速度和基底剪力有较明显的减震效果,随着隔震层所处楼层的提升,减震效果逐渐减弱,因此隔震层的位置应优先安装在结构的中下部。 展开更多
关键词 层间隔震结构 模态综合理论 模型 隔震层参数 减震效果
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降阶函数观测器的参数化 被引量:1
12
作者 高志伟 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2000年第4期515-518,共4页
给出了线性系统函数观测器的一个新的参数化表示 ,并分析了其物理意义及状态空间解释 .本文得到的函数观测器的阶数比已往的结果降低了系统的输出数 .
关键词 函数观测器 线性系统 参数
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低压直流系统高频振荡问题的降阶建模及控制参数设计 被引量:2
13
作者 刘晓 董春发 +2 位作者 瞿寒冰 于光远 苏善诚 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第2期82-93,共12页
电压源型变流器、直流线路和恒功率负荷之间相互影响会导致低压直流系统出现高频振荡失稳问题。为此,建立了适用于系统高频振荡建模分析的统一化降阶模型,并从统一化降阶模型角度解释了系统高频振荡失稳原因。在此基础上,提出了一种能... 电压源型变流器、直流线路和恒功率负荷之间相互影响会导致低压直流系统出现高频振荡失稳问题。为此,建立了适用于系统高频振荡建模分析的统一化降阶模型,并从统一化降阶模型角度解释了系统高频振荡失稳原因。在此基础上,提出了一种能够抑制高频振荡的控制参数可行域分析方法。该可行域不仅能够直观呈现系统在不同控制参数下的低频稳定区域和高频失稳区域,还能在稳定区域详细显示系统级动态特性(振荡频率和阻尼比)的定制化设计曲线。最后,利用PLECS软件搭建了低压直流系统的仿真算例,多组仿真时域结果均验证了统一化降阶模型及控制参数可行域的有效性。 展开更多
关键词 低压直流系统 高频振荡 统一模型 控制参数 可行域
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颤振主动抑制系统开环模型的进一步降阶及其参数摄动
14
作者 何锃 袁哲俊 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第5期72-77,共6页
运用保留模态法对颤振主动抑制系统(AFSS)作了进一步降阶处理,并用最小二乘拟合法得到了降阶模型的参效摄动误差表达式。数值算例表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差表达式,在AFSS的参数摄动范围内,与全阶模型非... 运用保留模态法对颤振主动抑制系统(AFSS)作了进一步降阶处理,并用最小二乘拟合法得到了降阶模型的参效摄动误差表达式。数值算例表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差表达式,在AFSS的参数摄动范围内,与全阶模型非常接近,可用来进行AFSS其它项目设计和分析。 展开更多
关键词 模型 参数摄动 AFSS 开环模型
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颤振主动抑制系统开环模型的降阶和参数摄动 被引量:1
15
作者 何锃 顾松年 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1992年第1期21-30,共10页
本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围... 本文在改进的非定常气动力拟合的基础上,运用模态集结法,对颤振主动抑制系统(AFSS)进行了降阶处理,导出了降阶前、后模型参数摄动误差表达式。数值计算结果表明,对选定的计算项目,本文给出的降阶模型和参数摄动误差,在AFSS参数摄动范围内,与全阶模型非常接近;故可用来进行AFSS其他项目的设计和分析。 展开更多
关键词 非定常气动力拟合 颤振 主动抑制系统 开环模型 模型 参数摄动误差 飞机
全文增补中
基于卷积神经网络气动力降阶模型的翼型优化方法 被引量:9
16
作者 王沐晨 李立州 +3 位作者 张珺 黄钰棋 张林 石玥 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2022年第1期77-83,共7页
针对非线性大扰动翼型气动力优化问题,提出了基于卷积神经网络气动力降阶模型的优化方法.该方法用不同形状参数下翼型的气动力数据作为训练信号,训练卷积神经网络翼型气动力降阶模型.采用该气动力降阶模型,以最大升阻比为目标,对翼型进... 针对非线性大扰动翼型气动力优化问题,提出了基于卷积神经网络气动力降阶模型的优化方法.该方法用不同形状参数下翼型的气动力数据作为训练信号,训练卷积神经网络翼型气动力降阶模型.采用该气动力降阶模型,以最大升阻比为目标,对翼型进行优化,结果表明该方法可用于大扰动下翼型气动力的预测和优化.该文同时还讨论了池化法和径向基法的训练信号数据降维方法对降阶模型精度的影响,结果表明训练信号数据降维能够提高气动力降阶模型的精度.其原因在于训练信号数据降维可以减少神经网络模型的待定参数的个数,在相同数据量下神经网络模型收敛得更好. 展开更多
关键词 模型 卷积神经网络 径向基函数 参数
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一种高泛化能力的神经网络气动力降阶模型 被引量:10
17
作者 尹明朗 寇家庆 张伟伟 《空气动力学学报》 CSCD 北大核心 2017年第2期205-213,共9页
神经网络模型的泛化能力是指模型对于新样本的适应能力,而当前基于神经网络的非线性气动力模型往往泛化能力不足。针对这一局限,发展了一种基于计算流体力学的带验证信号气动力降阶模型,用于跨声速气动力预测。采用递归径向基函数神经网... 神经网络模型的泛化能力是指模型对于新样本的适应能力,而当前基于神经网络的非线性气动力模型往往泛化能力不足。针对这一局限,发展了一种基于计算流体力学的带验证信号气动力降阶模型,用于跨声速气动力预测。采用递归径向基函数神经网络,通过引入差分进化算法,对模型中隐含层神经元宽度进行优化,优化目标为验证信号的均方根误差最小。训练信号采用结构大幅振荡的位移和气动力响应,用小扰动下微幅运动的信号作为验证信号。算例表明建立的降阶模型不仅具有比全阶数值模拟更短的计算时长,并且由于采用了小幅运动的验证信号,使模型在不同频率和振幅下的泛化能力得到增强。 展开更多
关键词 非定常气动力 模型 神经网络 能力 验证信号
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CFD结合降阶模型预测阵风响应 被引量:14
18
作者 杨国伟 王济康 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第2期145-153,共9页
传统的阵风响应主要在频域内进行分析,气动载荷基于线性方法计算,不能考虑黏性和跨声速流动影响.飞机设计需考虑不同频率和不同形状阵风的响应,基于CFD的阵风响应预测由于计算工况太多,工作量巨大.本文发展了一种CFD结合非定常气动力ARM... 传统的阵风响应主要在频域内进行分析,气动载荷基于线性方法计算,不能考虑黏性和跨声速流动影响.飞机设计需考虑不同频率和不同形状阵风的响应,基于CFD的阵风响应预测由于计算工况太多,工作量巨大.本文发展了一种CFD结合非定常气动力ARMA(autoregressive-moving-average model)降阶模型的阵风响应分析方法,CFD只要针对给定频率和形状的一种阵风响应进行计算,对获得的气动力时间历程运用线性最小二乘法参数辨识ARMA降阶模型的系数,则对任意频率和形状的阵风,代入降阶模型即可确定该阵风的响应,大大提高了计算效率.为效验发展的方法,先计算NACA0012翼型在低马赫数0.11的阵风响应,通过对比CFD、ARMA降阶模型及早期发展的不可压阵风响应预测方法的结果,验证了方法的有效性.再对比CFD、ARMA在跨声速马赫数0.8的阵风响应预测结果,证实所发展的方法对跨声速阵风响应预测亦是有效的. 展开更多
关键词 CFD 阵风响应 ARMA模型 参数辨识 最小二乘法
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两类基于阶跃响应和脉冲响应的模型降阶方法 被引量:2
19
作者 汤伟 施颂椒 王孟效 《应用科学学报》 CAS CSCD 2002年第3期263-266,共4页
借助阶跃响应建模法和矩建模法的基本思想 ,将其应用于模型降阶 ,分别得到图解降阶法和矩降阶法 ;通过大量仿真 。
关键词 跃响应 脉冲响应 模型方法 图解 模型参数 控制系统 逼近能力
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基于降阶均匀化理论的混凝土双尺度力学性能分析 被引量:2
20
作者 陈东东 张先锋 +3 位作者 郭磊 邓佳杰 高飞 何勇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期924-931,共8页
混凝土材料细观特性对宏观力学性能有着重要影响。为进一步分析混凝土细观特性对宏观力学行为的影响规律,将混凝土材料简化为由骨料、砂浆和界面三相组成,编制了随机凸多面体骨料生成、投放和网格剖分算法,建立可用于有限元计算的满足... 混凝土材料细观特性对宏观力学性能有着重要影响。为进一步分析混凝土细观特性对宏观力学行为的影响规律,将混凝土材料简化为由骨料、砂浆和界面三相组成,编制了随机凸多面体骨料生成、投放和网格剖分算法,建立可用于有限元计算的满足级配要求的随机细观模型。针对直接使用细观力学模型计算量较大的问题,采用降阶均匀化理论,对混凝土细观胞元模型进行预处理并编制了相应的双尺度计算程序。对不同强度混凝土进行了单轴静态压缩双尺度计算,与实验数据和细观力学模拟结果符合较好。研究表明,降阶均匀化理论在加快求解速度的同时具有较高的精度,可以用于混凝土的多尺度力学性能分析。 展开更多
关键词 混凝土 均匀理论 随机骨料模型 细观力学 双尺度方法 静态压缩
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