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基于自适应稀疏多项式混沌的流场/声爆多源不确定量化技术研究 被引量：2
1
作者 赵欢 黄宇君 邢浩楠 《力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2027-2042,共16页
考虑不确定性的飞行器流场/声爆多学科不确定量化和稳健优化设计技术已经成为满足未来环保型超音速民机设计要求最有希望的途径之一.然而传统的飞行器气动不确定量化方法花费巨大,适用范围窄,并遭遇了严重的维数灾难难题,难以满足复杂流... 考虑不确定性的飞行器流场/声爆多学科不确定量化和稳健优化设计技术已经成为满足未来环保型超音速民机设计要求最有希望的途径之一.然而传统的飞行器气动不确定量化方法花费巨大,适用范围窄,并遭遇了严重的维数灾难难题,难以满足复杂流场/声爆多源不确定性量化需求.针对这一难题,文章改进了前期提出的自适应前向−后向选择(AFBS)算法,提出了一种基于全自适应前向−后向选择(FAFBS)的高效稀疏多项式混沌(PC)重构方法.该方法相对于经典的前向选择算法——最小角回归(LAR)和正交匹配追踪(OMP)以及全PC方法,其充分结合了前向选择和后向消除算法的优势,全自适应地选择对近似问题最优的PC项,并剔除掉不重要的PC项,从而避免了拟合噪声的产生,显著加强了PC重构的稀疏性和拟合过程的可靠性.文章使用两个典型复杂应用对该方法的有效性和稳定性进行了全面验证,包括考虑温度、湿度、飞行高度和马赫数不确定的经典音爆多源不确定量化,以及考虑加工误差和飞行状态参数不确定的跨音速翼型复杂流场不确定量化等.结果均显示,基于FAFBS的PC方法获得了最快的误差收敛率以及最小的近似误差,基于LAR的PC方法的收敛率显著慢于基于FAFBS的PC方法,而原始的全PC方法收敛最慢.并相对于直接使用蒙特卡罗模拟方法进行不确定分析,使用基于FAFBS的PC方法在达到相同矩估计准确率时,计算花费减少3个数量级,可完全满足高效飞行器复杂流场/声爆多源不确定量化以及多学科稳健设计需求. 展开更多
关键词 稀疏多项式混沌展开 全自适应前向−后向选择 气动不确定量化 音爆不确定量化 多学科稳健优化设计
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基于双曲线截断混沌多项式展开的地磁感应电流敏感度分析 被引量：1
2
作者 刘青 崔茜凯 +2 位作者 马龙雄 查虹丽 周宁馨 《强激光与粒子束》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期66-73,共8页
地磁感应电流(GIC)可能会引起变压器直流偏磁从而威胁电力设备和电网的安全。鉴于GIC计算所需的很多输入参数是不确定变量,全面评估电网GIC水平及对电网的威胁有必要研究GIC的不确定度及GIC对输入变量的敏感度。基于混沌多项式展开(PCE... 地磁感应电流(GIC)可能会引起变压器直流偏磁从而威胁电力设备和电网的安全。鉴于GIC计算所需的很多输入参数是不确定变量,全面评估电网GIC水平及对电网的威胁有必要研究GIC的不确定度及GIC对输入变量的敏感度。基于混沌多项式展开(PCE)提出了一种GIC的不确定度量化方法,利用双曲线截断技术进一步提高了计算效率,计算了GIC对输入参数的敏感度指标。以新疆750 kV规划电网为例,利用提出的方法对GIC进行了不确定度量化,得到了GIC的均值和标准差等统计量。根据混沌多项式系数计算了Sobol敏感度指标,得到了GIC对电场幅值和电网直流电阻等输入参数的敏感度。与蒙特卡罗法(MC)相比,此方法在保证精度的前提下大大提高了计算效率。 展开更多
关键词 地磁感应电流 混沌多项式展开 不确定度量化 敏感性分析 稀疏展开
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基于多项式混沌展开的水文模型参数敏感性分析 被引量：2
3
作者 王春晓 陈敏 李永平 《水电能源科学》 北大核心 2016年第10期14-18,共5页
针对水文模型参数不确定问题,选取干旱半干旱地区开都河流域为研究对象,提出了基于多项式混沌展开的水文模型参数敏感性分析方法。首先在开都河流域多年气象、水文观测数据的基础上建立SLURP水文模型;然后利用稀疏网格配置法获得配置点... 针对水文模型参数不确定问题,选取干旱半干旱地区开都河流域为研究对象,提出了基于多项式混沌展开的水文模型参数敏感性分析方法。首先在开都河流域多年气象、水文观测数据的基础上建立SLURP水文模型;然后利用稀疏网格配置法获得配置点对模拟径流量进行多项式混沌展开;最后根据混沌系数计算Sobol指标评估模型参数及其交互效应对径流的影响。结果表明,在参数主效应中选取的参数中Sobol敏感度指标最大的是降雨系数,最小的是深层地下水截留常数;在交互效应中,浅层土壤蓄水容量和降雨系数之间交互效应最强,Sobol敏感度指标最大,浅层土壤截留常数与深层地下水截留常数之间交互效应最弱,敏感度指标最小。 展开更多
关键词 开都河 水文模型 稀疏网格 多项式混沌展开 敏感性分析
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复合随机振动分析的自适应回归算法 被引量：4
4
作者 项盼 赵岩 林家浩 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期934-941 1098-1,1098-1099,共10页
基于虚拟激励法(PEM)和广义多项式混沌展开(g PC)提出一种求解复合随机振动问题的自适应回归算法。通过求解随机系统在虚拟激励下的运动方程得到本文所关注的随机物理响应,并将其在以不确定参数为自变量的正交多项式函数空间内展开,应... 基于虚拟激励法(PEM)和广义多项式混沌展开(g PC)提出一种求解复合随机振动问题的自适应回归算法。通过求解随机系统在虚拟激励下的运动方程得到本文所关注的随机物理响应,并将其在以不确定参数为自变量的正交多项式函数空间内展开,应用自适应采样与自适应基函数筛选相结合的回归算法确定多项式基函数系数,进而给出随机响应的概率特征。本文方法是一种非介入算法,不需要改变控制方程的求解维度,便于使用既有的求解程序进行分析。数值算例中,对具有不确定参数的车轨耦合系统在随机轨道不平顺激励下的随机振动响应进行分析,将计算结果与50000样本Monte Carlo法进行了比对验证,相对误差不足1%,表明了本文方法具有很好的工程应用前景。 展开更多
关键词 虚拟激励法 多项式混沌展开 随机参数 自适应回归算法 非介入方法
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MIMO-OTHR稀疏频分互补混沌调制波形设计 被引量：2
5
作者 严茂松 洪升 +3 位作者 王玉皞 艾煜 董延焘 赵志欣 《雷达科学与技术》 北大核心 2018年第4期391-397,共7页
针对多输入多输出超视距雷达(Multiple Input Multiple Output Over-the-Horizon Radar,MIMOOTHR),提出了一种稀疏频分正交相位编码(Sparse Frequency Division Orthogonal Phase Coded,SFDOPC)波形。考虑到超视距雷达工作在非连续分布... 针对多输入多输出超视距雷达(Multiple Input Multiple Output Over-the-Horizon Radar,MIMOOTHR),提出了一种稀疏频分正交相位编码(Sparse Frequency Division Orthogonal Phase Coded,SFDOPC)波形。考虑到超视距雷达工作在非连续分布频谱环境,设计了波形的稀疏频分结构。利用混沌序列天然的正交性、良好的抗干扰和低截获性能,将混沌序列映射为相位编码信号,调制在稀疏载波频率上。基于该波形结构,首先对混沌序列的相关性能进行了优化,利用自适应克隆选择算法最优化搜索得到互补混沌序列对;然后,根据实时监测得到的频谱环境,合理选择载频和带宽,在兼顾频谱环境的同时,可以进一步改善波形的正交性,最终得到一种稀疏频分互补混沌调制波形。仿真结果表明,该波形具备优良的输出特性。 展开更多
关键词 多输入多输出超视距雷达 稀疏频分 相位编码 混沌序列 自适应克隆选择算法 互补码
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改进的稀疏网格配点法对EIT电导率分布的不确定性量化 被引量：1
6
作者 李颖 王冠雄 +2 位作者 闫伟 赵营鸽 马重蕾 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期613-621,共9页
针对电阻抗成像(EIT)研究中电导率分布的不确定性问题,提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性.以4层同心圆头模型为算例,采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析,发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相... 针对电阻抗成像(EIT)研究中电导率分布的不确定性问题,提出基于灵敏度分析的改进稀疏网格配点法以量化不确定性.以4层同心圆头模型为算例,采用基于方差的全局灵敏度分析法对其进行分析,发现各层电导率的变化对输出电位的影响程度各不相同.考虑模型中各维输入变量对输出结果不同程度的影响,改进传统稀疏网格配点法.改进方法对各维输入变量配置不同的精度水平,将EIT模型的隐式表达式转化为显式表达式,构造出高精度的替代模型.与蒙特卡洛(MC)法、混沌多项式展开(PCE)法和传统稀疏网格配点法相比,改进方法能够以更少的计算成本获得较高精度的量化结果.仿真结果验证了所提改进方法的高效性. 展开更多
关键词 电阻抗成像(EIT) 不确定性量化 蒙特卡洛(MC)法 混沌多项式展开(PCE)法 灵敏度分析法 稀疏网格配点法
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基于新型烟花算法的机器人时间最优轨迹规划 被引量：2
7
作者 陶庆 王文杰 +1 位作者 王晓华 张蕾 《西安工程大学学报》 CAS 2020年第5期34-41,共8页
针对机器人在关节空间中的轨迹规划时间具有不确定性的问题,提出了一种混沌自适应烟花算法(chaos adaptive fiventrks algorithm,CAFWA),可以实现速度约束下的时间最优轨迹规划。首先通过混沌算法与自适应烟花算法相结合,将随机初始化... 针对机器人在关节空间中的轨迹规划时间具有不确定性的问题,提出了一种混沌自适应烟花算法(chaos adaptive fiventrks algorithm,CAFWA),可以实现速度约束下的时间最优轨迹规划。首先通过混沌算法与自适应烟花算法相结合,将随机初始化改变为混沌初始化,并采用混沌算法对选择策略产生的子代烟花进行筛选,以提高收敛精度和收敛速度。然后选择8个标准测试函数进行测试,并与其他方法进行对比。最后通过Matlab对基于CAFWA的机器人时间最优轨迹规划问题求解,得到机器人最短运行时间。结果表明:CAFWA具有较高的求解精度,适合求解多极值点问题,该算法能够实现速度约束下时间最优轨迹规划,验证了算法正确性。 展开更多
关键词 自适应烟花算法 混沌算法 时间最优 多项式插值 轨迹规划
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一种左心室压力个性化估计模型参数子集选择方法
8
作者 柳军 郝丽玲 +1 位作者 何光宇 徐礼胜 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1080-1088,共9页
针对模型估计左心室压力波形的临床个性化需求和大量参数优化计算复杂情况,提出基于灵敏度分析的模型参数子集选择策略.以左心室压力波形特征作为体循环模型的输出,通过自适应稀疏多项式混沌展开算法构建原始模型的元模型,改进索贝尔灵... 针对模型估计左心室压力波形的临床个性化需求和大量参数优化计算复杂情况,提出基于灵敏度分析的模型参数子集选择策略.以左心室压力波形特征作为体循环模型的输出,通过自适应稀疏多项式混沌展开算法构建原始模型的元模型,改进索贝尔灵敏度指标计算,选出模型中对左心室压力波形特征有重要影响的参数作为参数子集.本文提出的选择策略可以为左心室压力波形估计中的模型参数临床个性化提供参考依据;参数子集中模型参数数量的减少,可以降低优化空间和参数求解的复杂度.实验结果表明,采用参数子集的左心室压力波形及特征估计与模型的全体参数估计具有很高的一致性. 展开更多
关键词 灵敏度分析 参数子集选择 左心室压力波形估计 自适应稀疏多项式混沌展开算法 索贝尔法
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单盘悬臂转子启动过程峰值响应全局灵敏度分析 被引量：5
9
作者 周生通 张沛 +3 位作者 肖乾 李鸿光 周新建 王迪 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第11期17-25,共9页
启动过程峰值响应(如最大峰值及其发生时间)的全局灵敏度是柔性转子系统动力学设计和评价的重要依据。基于Timoshenko梁转子有限元理论并考虑输入参数的随机性建立某单盘悬臂转子瞬态启动过程的确定性和随机动力学方程;在有限试验设计... 启动过程峰值响应(如最大峰值及其发生时间)的全局灵敏度是柔性转子系统动力学设计和评价的重要依据。基于Timoshenko梁转子有限元理论并考虑输入参数的随机性建立某单盘悬臂转子瞬态启动过程的确定性和随机动力学方程;在有限试验设计样本数限制下,联合自适应稀疏多项式混沌(adaptive sparse polynomial chaos,asPC)展开和Sobol全局灵敏度给出了asPC-Sobol(adaptive sparse polynomial chaos-Sobol)灵敏度计算流程;在均值工况确定性结果分析以及asPC模型有效性验证基础上,详细探讨了启动加速度、参数变异性以及响应测点位置对单盘悬臂转子过第1阶正涡动临界转速时最大峰值及其时间方差的影响规律。算例结果表明:在±3σ截尾高斯分布设定下最大峰值及其时间分布更符合对数正态分布,而且圆盘直径D、厚度T、材料密度ρ、弹性模量E以及不平衡量F是峰值响应方差的主要贡献参数;启动加速度能够较明显地影响最大峰值的总灵敏度结果,但相比之下其对发生时间总灵敏度的影响则小很多;随着某些主要贡献参数(D,T和ρ)变异性的单独或同时减小,其余主要贡献参数的总灵敏度将明显增加,而那些原先非主要贡献参数的增加则非常有限;响应测点位置对最大峰值及其时间总灵敏度的影响非常小,尤其是在非轴承位置处。 展开更多
关键词 悬臂转子系统 峰值响应 Sobol全局灵敏度 自适应稀疏多项式混沌(asPC)展开
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轴弯曲与不平衡柔性转子共振稳态响应随机分析 被引量：8
10
作者 周生通 祁强 +1 位作者 周新建 王建国 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第1期20-27,共8页
系统参数随机性是影响准确预测转子动力学行为的重要因素。为此,研究了具有初始轴弯曲的不平衡柔性转子在故障参数随机情况下的不确定性分析问题。首先,基于转子动力学梁元有限元理论,推导了不平衡和轴弯曲故障共同作用下的系统稳态动... 系统参数随机性是影响准确预测转子动力学行为的重要因素。为此,研究了具有初始轴弯曲的不平衡柔性转子在故障参数随机情况下的不确定性分析问题。首先,基于转子动力学梁元有限元理论,推导了不平衡和轴弯曲故障共同作用下的系统稳态动力学方程,并以轴心轨迹长半轴作为关键响应量建立了柔性转子共振稳态响应与输入参数间的模型函数;其次,联合广义多项式混沌展开、留一法交叉验证以及最小角回归技术实现了柔性转子共振稳态响应的非嵌入式自适应稀疏多项式混沌展开,并与基于普通最小二乘法的多项式混沌展开和基于Monte Carlo仿真的结果作了对比分析,验证了自适应稀疏展开方案的有效性、精度和效率;最后,以构建的自适应稀疏多项式混沌展开式作为近似模型,重点分析了转子圆盘处一阶共振稳态响应的随机特性,并基于Sobol指标获得了响应对各故障参数的全局灵敏度指标。 展开更多
关键词 柔性转子 轴弯曲和不平衡故障 共振稳态响应 自适应稀疏多项式混沌展开 Sobol灵敏度指标
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