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压电陶瓷执行器迟滞特性的广义非线性Preisach模型及其数值实现 被引量:24
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作者 李黎 刘向东 +1 位作者 王伟 侯朝桢 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期706-712,共7页
压电陶瓷执行器的迟滞非线性不具有经典Preisach模型的次环一致特性,直接利用该模型对压电陶瓷执行器的迟滞特性建模会产生较大误差。为了提高压电陶瓷执行器的迟滞特性建模精度,在非线性Preisach模型的基础上推导得到适用于压电陶瓷迟... 压电陶瓷执行器的迟滞非线性不具有经典Preisach模型的次环一致特性,直接利用该模型对压电陶瓷执行器的迟滞特性建模会产生较大误差。为了提高压电陶瓷执行器的迟滞特性建模精度,在非线性Preisach模型的基础上推导得到适用于压电陶瓷迟滞特性的广义非线性Preisach模型,并给出简化分类计算公式。广义非线性Preisach模型将经典Preisach模型表示定理中的次环一致特性修改为次环等弦长特性,放宽了对描述对象的限制要求。实验数据表明,与经典Preisach模型相比,广义非线性Preisach模型预测位移的误差绝对值的最大值降低了0.22μm,均方根误差降低了0.11μm,能够更精确地描述压电陶瓷的迟滞特性。 展开更多
关键词 压电陶瓷 执行器 迟滞特性 广义非线性preisach模型 建模
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一种兼顾仿真效率和精度的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型 被引量:1
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作者 王伟 雷晓燕 +1 位作者 罗锟 陈鹏 《振动与冲击》 北大核心 2025年第4期10-20,共11页
车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜... 车辆-轨道非线性空间耦合动力学精细化模型常常需要耗费更多的机时,如何解决分析精度与计算效率的矛盾,是车辆-轨道非线性空间耦合动力学数值分析中的难点。首先,建立了精细化的车辆-轨道非线性空间耦合动力学模型,构建了在用迹线法搜索轮轨空间接触点中引入轮轨准弹性修正的、更为精细的轮轨接触几何关系,并将迹线法融入到交叉迭代中求解车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程,实现了同步进行轮轨接触点搜索与车辆-轨道非线性空间耦合动力学方程求解,提高了模型分析精度和数值计算效率;然后,为验证理论模型的正确性,与相关文献结果进行了对比计算,验证了模型和算法的有效性;最后,分析了模型的四类简化形式对系统响应的影响。研究表明:采用集中支撑的弹性元件模拟钢轨扣件,无法真实反映两侧扣件对钢轨侧滚振动的协同约束作用,将导致计算结果失真,采用分离支撑的弹性元件模拟钢轨扣件更为合理;轨道结构底座板参振对系统响应的影响显著,在模型中应给予考虑;底座板超出轨道板的部分对系统响应的影响较小,所产生的误差在可接受范围内;轨道子系统模型A能兼顾仿真效率和计算精度,适合用作车辆-三层轨道非线性空间耦合系统振动精细化分析模型。 展开更多
关键词 车辆-轨道非线性空间耦合动力学 高速铁路 交叉迭代 准弹性修正 有限元模型
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岩石非线性黏弹塑性损伤蠕变模型研究
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作者 陈有亮 肖鹏 +2 位作者 杜曦 王苏然 RAFIG A 《应用力学学报》 北大核心 2025年第1期133-140,共8页
准确描述岩石蠕变行为的各阶段特征对岩石力学与岩体工程的研究具有重要的意义。由于经典元件组合模型不能较好地描述岩石蠕变过程中的非线性特征,基于损伤力学理论及Kachanov蠕变损伤演化规律,通过改进传统的Kelvin模型和村山体模型,... 准确描述岩石蠕变行为的各阶段特征对岩石力学与岩体工程的研究具有重要的意义。由于经典元件组合模型不能较好地描述岩石蠕变过程中的非线性特征,基于损伤力学理论及Kachanov蠕变损伤演化规律,通过改进传统的Kelvin模型和村山体模型,建立起能够描述岩石衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段的非线性函数。将弹性体、线性Kelvin体、非线性Kelvin体、损伤黏弹塑性体进行串联,建立能够同时描述岩石瞬时弹性应变、非线性黏弹性应变、非线性黏塑性应变和黏性应变的非线性黏弹塑性损伤蠕变模型,采用Origin软件的Levenberg-Marquardt算法对模型参数进行了辨识,最后通过用不同应力水平下的砂岩单以及三轴压缩蠕变试验,验证该模型的合理性。结果表明:试验曲线和理论曲线的吻合度较高,所建模型不仅能够准确地描述岩石的瞬时弹性应变阶段、等速蠕变阶段的蠕变曲线特征,而且能够较好地描述衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段蠕变曲线的非线性特征,验证了该模型的合理性与准确性。 展开更多
关键词 岩石力学 损伤 非线性 加速蠕变 黏弹塑性蠕变模型
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基于非线性模型预测控制的拖挂车系统泊车轨迹规划方法
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作者 杨毅 贾博铂 +2 位作者 高亮 李岱伟 谢杉杉 《中国惯性技术学报》 北大核心 2025年第2期179-188,共10页
拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问... 拖挂车是欠驱动与非完整约束高度耦合的非线性系统,具有状态维度高、约束复杂、内部稳定性差等特点,导致其泊车轨迹规划的求解时间长。因此,设计了一种基于非线性模型预测控制的拖挂车泊车轨迹规划方法,通过融合系统多元约束,构建优化问题,规划无碰撞的泊车轨迹。为加速优化问题的求解,首先,在系统的高维状态空间中使用结合Reed-Shepp(RS)曲线的改进快速扩展随机树(RRT*-RS)进行随机采样,以RS曲线满足反向行驶的特性,找到一条近似最优路径作为优化问题热启动的参考解。然后,在求解优化问题时,选用近似平均牛顿法以节约求解时间,提升系统实时性。最后,进行了倒库泊车、侧方泊车、多障碍物等场景实验仿真验证,仿真结果表明所提方法在不同场景下均可实现拖挂车泊车快速轨迹规划,求解时间与传统内点法和序列二次规划法相比均有40%以上的提升。 展开更多
关键词 拖挂车系统 自主泊车 轨迹规划 非线性模型预测控制 近似平均牛顿法
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风浪联合作用下驳船型海上浮式风机的非线性耦合模型与TMD振动控制研究
5
作者 孔凡 陈玲霜 +2 位作者 郑达成 李书进 董华 《振动工程学报》 北大核心 2025年第1期8-18,共11页
海上浮式风机是捕获深远海风能的重要装置,是风能开发的主要研究方向之一。驳船型风机多采用二维低阶简化动力学模型和非线性最小二乘参数识别方法,建立高阶耦合动力模型能更准确地反映其动力特性。本文关注驳船型海上浮式风机的多体系... 海上浮式风机是捕获深远海风能的重要装置,是风能开发的主要研究方向之一。驳船型风机多采用二维低阶简化动力学模型和非线性最小二乘参数识别方法,建立高阶耦合动力模型能更准确地反映其动力特性。本文关注驳船型海上浮式风机的多体系统,建立风浪联合作用下的16自由度耦合动力学模型,通过数值仿真验证模型的准确性。其中,利用修正的叶素动量理论计算叶片气动荷载,利用线性势流理论计算波浪荷载,采用准静态法计算系泊张力。此外,为减小驳船型海上浮式风机的结构振动,在考虑发电机转矩控制和叶片集体变桨控制的基础上,提出将双向碰撞调谐质量阻尼器置于机舱中,并引入限位装置控制振子行程。随后,通过穷举法和遗传算法进行控制参数优化。仿真分析表明,本文所建模型可准确计算驳船型海上浮式风机的动力响应;双向碰撞调谐质量阻尼器对结构振动有较好的控制效果。 展开更多
关键词 振动控制 驳船型海上浮式风机 非线性耦合模型 双向TMD 风浪联合作用
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基于GBRT模型的建成环境对老年人步行活动的非线性影响:以重庆市渝中区为例
6
作者 陈春 匡新晖 唐弋 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第9期3905-3913,共9页
为揭示建成环境与老年人步行活动之间的复杂关系,采用梯度提升回归树(gradient boosting regression tree,GBRT)模型,结合手机信令数据、遥感影像数据及兴趣点(point of interest,POI)等多源数据,深入探讨建成环境对老年人步行活动的非... 为揭示建成环境与老年人步行活动之间的复杂关系,采用梯度提升回归树(gradient boosting regression tree,GBRT)模型,结合手机信令数据、遥感影像数据及兴趣点(point of interest,POI)等多源数据,深入探讨建成环境对老年人步行活动的非线性影响及其阈值特征。研究发现,建成环境对老年人步形活动的影响具有显著的非线性特征,其中土地利用要素的相对重要性最为突出,土地利用混合度、商业服务设施用地比例及居住用地比例是影响老年人步形活动的关键因素。此外,设施临近性也对老年人步行活动产生了重要影响。最后,提出了土地利用与设施的适老化改造建议,以提升老年人步行活动水平,促进健康老龄化。 展开更多
关键词 建成环境 步行活动 非线性关系 GBRT模型 老年人
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钢筋混凝土锈蚀损伤软接触模型的非线性超声导波识别
7
作者 阎石 王雪南 《应用声学》 北大核心 2025年第3期734-743,共10页
将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过... 将软接触模型结合超声导波检测技术,可解决钢筋混凝土结构锈蚀早期识别难的问题。然而,目前缺少以层状锈蚀为基础的软接触模型及相关参数的确定方法与实验证明。该文将钢筋的锈胀问题简化为一个均匀的层状平面模型,并确立了整个锈胀过程中层表面接触压力与刚度;使用颗粒接触模型建立了锈蚀程度和超声导波非线性部分之间的关系;在数值分析时将锈蚀接触问题简化为一个软接触模型,并通过对比分析得到软接触中各参数和锈蚀程度之间的关系;通过理论分析与有限元计算及实验验证的方法证明了所提出方法的有效性。在软接触模型得到的结果中,超声导波的非线性系数变化趋势和理论计算及实验结果一致。通过理论计算推导出二阶非线性系数和接触力之间的关系,得到一种基于非线性超声导波的钢筋混凝土早期锈蚀识别方法,该方法对基于软接触模型的钢筋混凝土结构锈蚀损伤的识别是有效的。 展开更多
关键词 钢筋锈蚀识别 非线性超声导波 层状结构 软接触模型 钢筋混凝土结构 颗粒链接触模型
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基于非线性概率模型与稀疏多项式混沌展开的结构失效概率分析
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作者 王佐才 范弦扬 +1 位作者 袁子青 辛宇 《东南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期955-964,共10页
提出了基于非线性概率模型与稀疏多项式混沌展开(sparse polynomial chaos expansion,SPCE)的结构失效概率计算新方法。首先,基于非线性概率模型参数识别结果与正交匹配追踪算法建立结构响应的SPCE代理模型。其次,利用SPCE代理模型代替... 提出了基于非线性概率模型与稀疏多项式混沌展开(sparse polynomial chaos expansion,SPCE)的结构失效概率计算新方法。首先,基于非线性概率模型参数识别结果与正交匹配追踪算法建立结构响应的SPCE代理模型。其次,利用SPCE代理模型代替子集模拟中的有限元模拟,通过极限状态函数获得失效概率。最后,以钢筋混凝土桥墩为数值算例,对比了不同代理模型的计算效率,计算了不同地震荷载下失效概率,探究了条件失效概率、事件样本数及测量噪声的影响。开展缩尺桥墩振动台试验验证了所提方法可行性。结果表明:所提方法能快速、准确获得动力荷载作用下的结构失效概率,在0.8g和0.9g荷载工况下,该方法计算的失效概率与蒙特卡罗模拟方法相比误差为1.18%和0.63%,而计算效率是后者的15.2倍和12.6倍,且在10%噪声水平下仍保持高精度,抗噪性良好。 展开更多
关键词 非线性概率模型 正交匹配追踪算法 稀疏多项式混沌展开 子集模拟 失效概率
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考虑绝缘介质非线性特性的高压阀侧套管电热耦合模型研究 被引量:1
9
作者 何永胜 张施令 +1 位作者 杨帆 鲁宗相 《电网技术》 北大核心 2025年第4期1689-1697,I0076-I0078,共12页
特高压换流变压器阀侧套管工作在电场、温度场和机械应力场多场耦合环境,电容芯子内部出现温度和电场不均匀分布,亟需将绝缘介质非线性特性引入到阀侧套管的电热耦合机理并开展优化设计。该文模拟了直流分量和多次谐波分量激励下阀侧套... 特高压换流变压器阀侧套管工作在电场、温度场和机械应力场多场耦合环境,电容芯子内部出现温度和电场不均匀分布,亟需将绝缘介质非线性特性引入到阀侧套管的电热耦合机理并开展优化设计。该文模拟了直流分量和多次谐波分量激励下阀侧套管的复杂电场和温度分布,建立了阀侧套管电容芯子发热模型,创新提出了考虑电容芯子绝缘材料非线性特性的阀侧套管电热耦合非线性模型。研究表明:特高压阀侧套管在正常工作时承受电压和电流除50Hz工频分量外,存在复杂谐波分量和直流分量,在频率分量达到2500Hz后其波形幅值趋近于零。随温度在区间[20,110]℃升高和频率在区间[10^(-1),10^(6)]Hz降低,损耗角正切值参数显著增大且存在多处波峰和波谷区域,材料介电常数和温度、频率之间呈现出明显的非线性关系。该文提出的阀侧套管电热耦合非线性模型形成了电热耦合非线性改进等裕度设计方法,实现了套管芯子径向场强最大值为5.85kV/mm,轴向场强为0.41kV/mm,局部放电裕度值为1.29。阀侧套管芯子极板间轴向场强实现均匀分布,验证了阀侧套管电热耦合非线性模型的合理性。该文模拟数据可为特高压阀侧套管的设计制造提供理论支撑,对于保障特高压直流输电工程安全可靠运行具有一定指导价值。 展开更多
关键词 阀侧套管 电热耦合模型 电容芯子绝缘材料 非线性
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基于非线性混合效应模型的东北红松树高-胸径关系
10
作者 李欣宇 叶尔江·拜克吐尔汉 +3 位作者 王娟 张新娜 张春雨 赵秀海 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第3期38-48,共11页
【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数... 【目的】构建红松非线性混合效应树高-胸径模型,并对比分析不同抽样方法和不同抽样数量对模型预测精度的影响,为研究红松的生长发育规律提供理论依据。【方法】基于吉林省蛟河地区与黑龙江省凉水地区两块样地合计4 441组红松数据,将数据随机分为建模数据(80%)和检验数据(20%)。对常见的15个树高-胸径模型进行拟合,筛选效果最佳的模型作为基础模型,并将胸高断面积、优势木平均高和林分平均胸径加入基础模型,构建最优广义模型。同时,引入样方水平的随机效应,分别构建基础混合效应模型和广义混合效应模型,并评价两个固定效应模型与两个混合效应模型的拟合能力和预测精度。使用检验数据验证模型预测精度,采用固定效应模型的平均水平预测(FPA)、混合模型的总体平均响应预测(MPA)和主体响应预测(MPS)3种预测类型进行比较。此外,对混合模型在随机抽取、抽胸径最大、抽胸径最小和抽取平均木(胸径接近平均值的样本)4种抽样方案下的预测精度和样本数量关系进行分析。【结果】(1)Prodan模型为最优基础模型(R2、RMSE、MAE分别为0.841、3.335 m、2.492 m),加入林分平均胸径、优势木平均高和胸高断面积的广义模型预测精度更高(R2、RMSE、MAE分别为0.914、2.449 m、1.816 m)。引入样方随机效应后,模型的精度显著提升(基础混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.961、1.652 m、1.231 m,广义混合效应模型R2、RMSE、MAE分别为0.958、1.719 m、1.288 m)。(2)通过检验数据验证模型精度,结果表明模型预测精度均表现为MPA>FPA>MPS,广义模型预测精度总体优于基础模型。(3)4种抽样方案中,抽取平均木的抽样方法表现最佳,当抽取8株时,预测能力最优;在实际应用中,考虑人工成本与经济成本,抽取5株平均木测量树高以估计随机参数的方法亦合理可行。【结论】将林分因子和样方效应引入基础模型能够显著提高红松树高-胸径模型的精度,采用抽取平均木的抽样方法预测精度更高。本研究探讨了非线性混合效应模型下红松树高与胸径的关系,为精准预测东北主要建群种红松树高值以及后续实地调查与经营管理提供理论基础与实践参考。 展开更多
关键词 红松 树高-胸径模型 广义模型 非线性混合效应模型 抽样设计
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基于数值计算的川滇地区场地非线性反应经验模型研究
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作者 赵宇 任叶飞 +3 位作者 张鹏 刘也 王宏伟 温瑞智 《世界地震工程》 北大核心 2025年第1期121-132,共12页
我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟... 我国川滇地区尚未通过场地信息建立各自适用的场地非线性反应经验模型。通过收集川滇地区大量工程场地钻孔资料,建立了适用于川滇地区的场地速度剖面随机生成经验模型,针对不同V S30和土层厚度组合的21种工况进行随机剪切波速剖面模拟生成。选取NGA-West数据库中的基岩场地强震动记录作为输入进行一维等效线性化场地地震反应计算,分析计算结果在不同场地和不同峰值加速度(peak ground acceleration,PGA)地震动输入下与震级、距离的相关性,结果显示震中距和震级对场地地震反应影响均有限。场地放大表现出明显的非线性特征,据此建立了适用于川滇地区的场地非线性反应经验回归模型,分析结果显示:场地非线性效应与现有理论及认识相一致,残差分析亦验证了回归模型的可靠性;四川地区和云南地区的模型系数差异明显,体现了场地条件区域性差异的影响,也表明建立区域性经验模型的必要性。 展开更多
关键词 场地效应 川滇地区 场地非线性反应 经验模型 场地地震反应计算
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含平衡阀阀控缸的非线性模型预测轨迹跟踪
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作者 魏齐 陶建峰 +2 位作者 孙浩 张宇磊 刘成良 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第8期1565-1573,共9页
为了解决含平衡阀阀控缸系统轨迹跟踪控制易失稳振荡的问题,提出非线性模型预测控制(NMPC)的轨迹跟踪方法.基于含平衡阀阀控缸系统的微分-代数方程模型,通过方程变换与合理简化,构建仿射非线性状态空间模型.通过部分反馈线性化分析该模... 为了解决含平衡阀阀控缸系统轨迹跟踪控制易失稳振荡的问题,提出非线性模型预测控制(NMPC)的轨迹跟踪方法.基于含平衡阀阀控缸系统的微分-代数方程模型,通过方程变换与合理简化,构建仿射非线性状态空间模型.通过部分反馈线性化分析该模型,分离出系统的零动态,揭示了含平衡阀系统难以全局镇定的根源,即零动态稳定性条件不易解析获取.为了解决该难题,构造局部控制Lyapunov函数(CLF),证明系统具有局部可镇定性.提出NMPC控制器,在优化代价函数中增加平衡阀阀芯镇定项,利用CLF水平集设计终端代价与终端不等约束,保证NMPC的局部渐近稳定性.与传统的模型前馈-反馈控制进行实验对比,在同等的轨迹跟踪误差水平下,提出方法在240 kg末端负载下的振动振幅平均下降88.19%,证明利用提出方法,可以在保证稳定性的基础上具有较高的轨迹跟踪精度. 展开更多
关键词 平衡阀 阀控液压缸 非线性模型预测控制 轨迹跟踪 振动抑制
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单裂隙岩体非线性渗流-法向应力耦合模型研究
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作者 吴兵 盛建龙 +1 位作者 叶祖洋 周新 《岩土力学》 北大核心 2025年第8期2495-2504,共10页
为解决传统Forchheimer方程难以描述高围压及高水压耦合下单裂隙岩体非线性渗流问题,采用双弹簧Hooke模型(two-part Hooke’s model,简称TPHM)描述单裂隙水力开度与有效法向应力关系,将线性系数A及非线性系数B表征为有效法向应力的函数... 为解决传统Forchheimer方程难以描述高围压及高水压耦合下单裂隙岩体非线性渗流问题,采用双弹簧Hooke模型(two-part Hooke’s model,简称TPHM)描述单裂隙水力开度与有效法向应力关系,将线性系数A及非线性系数B表征为有效法向应力的函数,提出考虑单裂隙非线性渗流-法向应力耦合作用的Forchheimer修正模型,通过试验数据及数值模拟对比分析验证了模型的有效性,分析不同法向应力和裂隙水压下线性系数A及非线性系数B的演化规律。研究结果表明:单裂隙在高围压、高水压条件下水力耦合效应显著,压力梯度-流量试验数据逐渐偏离传统Forchheimer方程,而Forchheimer修正模型仍然与试验数据吻合一致;当裂隙水压p恒等于0时,修正模型能够退化为不考虑水压力影响的传统Forchheimer方程;系数A、B对有效法向应力具有敏感性,随法向应力增大而非线性增大,随裂隙水压增大而非线性减小;与不考虑水力耦合模拟相比,考虑水力耦合作用的数值模型在相同流量下所需的压力梯度更小,模拟结果能用修正模型准确描述。 展开更多
关键词 法向应力 水力耦合 非线性渗流 双弹簧Hooke模型
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基于J-A模型的压电双晶片执行器非线性建模及验证
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作者 彭洪涛 凌杰 +1 位作者 李成刚 朱玉川 《压电与声光》 北大核心 2025年第1期142-147,共6页
针对压电双晶片执行器的非线性建模问题,根据Hammerstein结构原理,将执行器系统线性动态模块与非线性静态模块串联,提出了基于Jiles-Atherton模型的压电双晶片建模及参数辨识方法,并结合有限元数值仿真和试验测试对比分析模型的准确性。... 针对压电双晶片执行器的非线性建模问题,根据Hammerstein结构原理,将执行器系统线性动态模块与非线性静态模块串联,提出了基于Jiles-Atherton模型的压电双晶片建模及参数辨识方法,并结合有限元数值仿真和试验测试对比分析模型的准确性。静/动态对比结果显示,理论模型、有限元仿真及试验测试迟滞非线性分别为18.1%,17.9%,19.3%,理论模型、有限元仿真与试验测试的阶跃响应相对误差平均值分别为5.2%和4.1%,表明建模方法准确有效。 展开更多
关键词 压电双晶片 迟滞非线性 Hammerstein结构 物理模型 有限元分析
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侵彻弹引系统非线性动力学模型及响应特性
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作者 郑卓扬 董恒 +3 位作者 武海军 贾桐庆 杨冠侠 黄风雷 《兵工学报》 北大核心 2025年第4期241-254,共14页
为准确揭示和描述弹体-引信系统(简称弹引系统)在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应,基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用,分析应力波在战斗部壳体内的传播效应,引入弹引螺纹连接的载荷传递特性及缓冲材... 为准确揭示和描述弹体-引信系统(简称弹引系统)在侵彻典型目标过程中引信内部核心器件的过载环境及动态响应,基于空腔膨胀理论获得侵彻过程的弹靶相互作用,分析应力波在战斗部壳体内的传播效应,引入弹引螺纹连接的载荷传递特性及缓冲材料的非线性响应模式,构建高速侵彻下弹引系统的非线性动力学响应模型,通过理论及实验方法确定模型参数,结合有限元数值仿真研究分析弹引系统的动态响应特性及弹靶参数对过载信号的影响机理和规律。研究结果表明:所建立的非线性动力学响应模型在时-频域特征上与数值仿真结果吻合良好,可更准确地描述高速侵彻下弹引系统的过载传递特性及引信内部器件的真实动力学响应,其响应模式主要为刚性过载和高频结构振动的耦合叠加,螺纹连接会进一步放大过载信号,聚氨酯材料在侵彻冲击环境下体现出一定的吸能滤波作用;弹引系统侵彻多层间隔目标相较于单一半无限目标时的过载信号更为复杂剧烈,弹靶参数决定了弹靶相互作用的频率特性,当侵彻多层间隔目标的弹靶作用频率的整数倍与弹引系统固有频率更接近时,加速度过载会出现峰值显著增大、振荡加剧及信号严重粘连等现象;研究成果为快速有效预测不同弹目特性下引信内部关键模块的真实响应和过载特性、评估其安全性及可靠性提供了技术参考。 展开更多
关键词 弹引系统 波动 振动 非线性动力学模型 时频域特性
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持续扰动下多耦合非线性系统分布式经济模型预测控制
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作者 王定超 何德峰 谢永芳 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期692-704,共13页
针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函... 针对持续扰动下的分布式状态耦合非线性系统,提出一种新的多耦合分布式经济模型预测控制(Economic model predictive control,EMPC)策略.由于耦合非线性系统的经济性能函数的非凸性和非正定性,首先引入关于经济最优平衡点的正定辅助函数和相应的辅助优化问题.接着,利用辅助函数的最优值函数构造原始分布式EMPC的一类隐式收缩约束.然后,建立状态耦合分布式EMPC的递推可行性和闭环系统关于最优经济平衡点的输入到状态稳定性(Input-to-state stability,ISS).最后,以耦合的四个连续搅拌釜反应器(Continuous stirred tank reactors,CSTRs)为例,验证本文所提策略的有效性. 展开更多
关键词 模型预测控制 分布式控制 非线性系统 经济优化 耦合系统
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基于自适应模型降阶的三维非线性磁场快速计算方法
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作者 刘禹彤 任自艳 +2 位作者 迟连强 张殿海 张艳丽 《电工技术学报》 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
为了解决有限元法(FEM)仿真分析中三维非线性磁场计算效率低、成本高的问题,该文提出一种基于本征正交分解(POD)的三维非线性磁场问题自适应模型降阶方法。该方法基于贪婪策略,将POD与径向基函数(RBF)相结合,同时采用改进的麻雀搜索算法... 为了解决有限元法(FEM)仿真分析中三维非线性磁场计算效率低、成本高的问题,该文提出一种基于本征正交分解(POD)的三维非线性磁场问题自适应模型降阶方法。该方法基于贪婪策略,将POD与径向基函数(RBF)相结合,同时采用改进的麻雀搜索算法(ISSA)计算RBF的最优宽度参数组合,构建更适配高阶系统的降阶模型。以TEAM24标准问题——非线性时变旋转实验装置的磁场模型和一台单相牵引变压器模型为算例,验证降阶模型的高效性能。结果表明:该方法在具有较高精度的同时具有高加速比,建立的模型具有较好的可泛化性。 展开更多
关键词 本征正交分解 改进的麻雀搜索算法 模型降阶 贪婪算法 三维非线性磁场
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异构非线性多智能体系统无模型输出一致性控制
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作者 孙一仆 陈鑫 +2 位作者 贺文朋 佘锦华 吴敏 《自动化学报》 北大核心 2025年第3期604-616,共13页
针对异构非线性多智能体系统(Multi-agent system,MAS)的输出一致性控制难题,设计了一种基于同胚分布式控制协议的无模型方法.通过将输出反馈线性化理论与自适应动态规划相结合,可以在不需要精确系统模型的情况下实现非线性智能体的线性... 针对异构非线性多智能体系统(Multi-agent system,MAS)的输出一致性控制难题,设计了一种基于同胚分布式控制协议的无模型方法.通过将输出反馈线性化理论与自适应动态规划相结合,可以在不需要精确系统模型的情况下实现非线性智能体的线性化,简化分布式控制器的设计复杂性.具体而言,设计一种双层分布式控制结构,在物理空间层通过无模型反馈线性化方法实现未知系统线性化,在微分同构空间层利用线性控制技术进行分布式共识控制.通过两个实验验证了所提方法在处理未知异构非线性多智能体系统中的有效性,将传统的线性分布式控制方法扩展到未知非线性多智能体系统的控制器设计. 展开更多
关键词 非线性多智能体系统 模型输出共识控制 微分同胚 输入输出反馈线性 自适应动态规划
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基于Transformer构建处理非线性纵向测量数据的深度学习预测模型
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作者 祖昊 龚亚涵 +2 位作者 王晨旭 张驰 刘佳 《中国卫生统计》 北大核心 2025年第3期409-413,共5页
目的针对多次测量的纵向非线性数据建立基于Transformer的深度学习预测模型。方法首先建立基于Transformer模型的深度学习方案,引入个人识别码作为随机效应因子并基于词嵌入的原理提出伴生编码机制,处理多次测量的非线性时序问题。随后... 目的针对多次测量的纵向非线性数据建立基于Transformer的深度学习预测模型。方法首先建立基于Transformer模型的深度学习方案,引入个人识别码作为随机效应因子并基于词嵌入的原理提出伴生编码机制,处理多次测量的非线性时序问题。随后考虑了两种数据结构,即带有随机效应假设的线性与非线性的模拟数据,将基于Transformer的深度学习预测模型与传统的广义估计方程(generalized estimating equation,GEE)、人工神经网络方法(artificial neural network,ANN)构建的预测模型进行对比测试。应用阿尔茨海默病神经影像学计划研究(Alzheimer′s disease neuroimaging initiative,ADNI)数据进行了实例研究,探究认知功能预测模型的建立策略。结果在线性与非线性的模拟数据中,该模型在模拟数据测试中均方误差(mean squared error,MSE)与平均绝对误差(mean absolute error,MAE)均远低于GEE和ANN方法。在ADNI数据中检验结果为:训练集的MSE值为0.0391,测试集的MSE值为1.1835,表现稳定。结论基于Transformer的深度学习预测模型在模拟数据中拟合能力与稳定性在三者中表现最优,在实际应用中表现良好。 展开更多
关键词 纵向非线性数据 深度学习 预测模型 随机效应
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基于非线性模型预测控制的油下巡检机器人轨迹跟踪研究
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作者 蒋雪健 钟羽中 +4 位作者 郭斌 魏来 刘里宵 李中萍 佃松宜 《机床与液压》 北大核心 2025年第15期1-8,共8页
为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算... 为保证油下环境中巡检机器人轨迹跟踪控制的准确性及鲁棒性,建立油下巡检机器人完整动力学模型,同时考虑机器人本体巡游时存在的输入约束、状态约束以及变压器油中存在的未知环境扰动,提出一种非线性模型预测控制的巡检轨迹跟踪控制算法。该算法考虑油下机器人在巡检中存在的未知环境干扰,通过构建扩张状态观测器,实现对变压器油中环境扰动的估计。在此基础上,提出非线性模型预测控制算法,并利用干扰估计信息进行在线补偿,以提高巡检机器人控制精度。最后,通过数值仿真对比验证所提出算法的轨迹跟踪能力及抗干扰能力。结果表明:该算法显著提高了控制系统的稳定性和跟踪性能,且具有良好的抗干扰能力。 展开更多
关键词 油下巡检机器人 轨迹跟踪 非线性模型预测控制 抗干扰能力 扩张状态观测器
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