基于自适应权重的函数型数据聚类方法研究

基于有限维离散数据的传统聚类分析并不能直接用于函数型数据的分类挖掘。本文针对函数型数据的稀疏性和无穷维特殊性展开讨论,在综合剖析现有函数型聚类方法优势与不足的基础上,依据聚类指标的信息量差异重构加权主成分距离为函数相似性测度,提出了一种函数型数据的自适应权重聚类分析。相对同类函数型聚类算法,新方法的核心优势在于:(1)自适应赋权的距离函数体现了聚类指标分类效率的差异,并且有充分的理论基础保证其必要性和客观合理性;(2)基于有限维离散数据的聚类实现了无限维连续函数的聚类,能够显著降低计算成本。实证检验表明,新方法的分类正确率明显提高,能够有效解决传统聚类算法极端情形下的失效问题,有着复杂函数型数据分类问题下的灵活性和普遍适用性。     

基于Matlab的势垒贯穿透射系数研究

粒子在经过一个势垒时,无论粒子能量和势垒高度存在怎样的关系,理论上都有一定的透射.本文用Matlab软件探讨了粒子对于宽度为n*a的势垒和n重宽度为a的势垒进行贯穿时的透射系数.研究结果说明:在E/U1情况下,宽度为na的势垒的贯穿透射系数较n重宽度为a的势垒的贯穿系数大;当E/U1时,情况则相反.     

基于二茂铁甲酸多重标记的树枝状大分子放大效应的赤霉素分子印迹电化学传感器

建立了多重标记模板分子提高分子印迹电化学传感器灵敏度的方法。通过修饰有大量二茂铁甲酸的树枝状大分子标记的赤霉素与样品中的赤霉素分子之间的竞争反应来进行定量测定。由于实现了二茂铁甲酸的多重标记,故测量电信号得到了明显放大,灵敏度显著提高,线性范围为2.0×10-9~1.0×10-7mol/L,检出限达9.3×10-10mol/L。本方法已成功用于啤酒样品中赤霉素测定。     

SBFEM与非局部宏微观损伤模型相结合的准脆性材料开裂模拟

混凝土是一种被广泛应用于土木和水利工程中的准脆性材料, 在各种内外部因素的作用下, 开裂是混凝土结构最为普遍的破坏形式, 准确模拟结构的开裂过程, 对于结构的安全评估至关重要. 将比例边界有限元与非局部宏微观损伤模型相结合提出一种准脆性材料开裂模拟新方法. 以比例边界有限元子域的比例中心作为物质点, 通过两比例中心(物质点对)之间的物质键的正伸长率来定义微细观损伤, 将某点影响域内物质键的微细观损伤加权平均得到该点的宏观拓扑损伤. 再引入能量退化函数, 将宏观拓扑损伤嵌入到比例边界有限元的基本框架中. 充分利用比例边界有限元网格允许存在悬挂节点的优势, 采用四叉树网格离散技术进行快速、高质量的多级网格划分与过渡. 通过一个I型开裂与一个混合型开裂的两个典型算例, 验证了该方法可捕获结构裂纹扩展路径与荷载变形曲线. 与现有的方法相比, 本文的损伤模型可得到更准确的局部开裂损伤带, 结果更为合理, 且具有更高的计算精度和计算效率. 当损伤过程区网格尺寸小于影响域半径的1/5时, 计算结果不存在网格敏感性问题.      

基于碎点法的动态断裂分析

工程中的冲击防护结构在撞击、爆炸等冲击载荷下可能发生动态断裂并最终破坏, 抑制结构的动态断裂是提升结构防护能力的重要手段, 为此需要准确预测结构在动态载荷下的断裂行为. 数值仿真是预测动态断裂的重要手段, 然而当前工程中常用的有限元法在模拟断裂方面仍存在网格畸变和难以显式引入裂纹等问题. 碎点法是近年来提出的一种不连续型伽辽金弱形式无网格方法, 适合模拟断裂问题, 本文提出一种显式动力学格式的碎点法并将该方法应用于动态断裂分析. 一方面, 碎点法参考弱形式无网格类方法, 将求解域离散为空间中的节点和子域, 并基于支持域内的节点群构造子域的位移试函数, 因此该方法的子域具有抵抗畸变的能力. 另一方面, 碎点法参考间断伽辽金有限元法, 使用分片连续的位移试函数, 并引入内部界面数值通量修正保证方法的一致性和稳定性, 因此该方法易于在结构中显式引入裂纹. 本文首先介绍碎点法的核心思想和离散形式, 接着推导了动力学碎点法弱形式动量方程, 然后建立了碎点法的显式动力学求解格式, 最后通过算例验证动力学碎点法预测应力波传播和动态断裂行为的能力.      

基于变分贝叶斯优化的近邻采样 PF-SLAM 算法

针对移动机器人同时定位与地图构建（SLAM）中观测噪声随时间变化及粒子滤波(PF)中粒子多样性易丧失问题,提出基于变分贝叶斯优化的近邻采样PF-SLAM算法。采用高斯混合模型对时变的观测噪声建模,使用变分贝叶斯方法,迭代估算出混合模型中的未知参数;同时根据粒子权重将粒子划分为保留粒子和调整粒子,通过两种粒子间的近邻位置分布关系优化调整粒子位置,在处理时变观测噪声同时,解决粒子多样性丧失问题,使得优化的粒子集更好地表示机器人位置概率分布。实验表明,改进算法与传统PF-SLAM算法相比,定位与建图误差降低76%,较期望最大化算法下的定位与建图误差降低了54%,进一步验证了所提算法的可行性与有效性,为移动机器人同时定位与建图提供一定参考。     

Optimization designed large-stroke MEMS micromirror for adaptive optics

A novel micromirror based on the PolyMUMPs process is designed and presented. The hexagonal micromirror with a diameter of 450 μm consists of three supporting bilayer cantilevers and a mirror plate. The bilayer cantilevers, formed with a polysilicon layer and a gold layer, elevate the mirror plate according to residual stress-induced bending. Both analytical and finite element analysis (FEA) models are built to calculate the elevated height of the free end of the cantilever. The analytical solution is in accordance with the FEA simulation results, with longitudinal stresses applied only. Results of a three-dimensional (3D) simulation with two direction stresses applied also show the elevated height to be proportional to the width of the cantilever and the length of the gold layer. Due to the torque of the joint, the elevated heights of the two kinds of cantilevers assembled with the mirror plates are much smaller than those of the free end of the cantilevers. Both micromirrors with different cantilevers are fabricated. The elevated heights of the fabricated micromirrors are measured using Veeco optical profiler, which show good coincidence with simulation results.     

THEORY OF DIELECTRIC ELASTOMERS

In response to a stimulus, a soft material deforms, and the deformation provides a function. We call such a material a soft active material （SAM）. This review focuses on one class of soft active materials： dielectric elastomers. When a membrane of a dielectric elastomer is subject to a voltage through its thickness, the membrane reduces thickness and expands area, possibly straining over 100%. The dielectric elastomers are being developed as transducers for broad applications, including soft robots, adaptive optics, Braille displays, and electric generators. This paper reviews the theory of dielectric elastomers, developed within continuum mechanics and thermodynamics, and motivated by molecular pictures and empirical observations. The theory couples large deformation and electric potential, and describes nonlinear and nonequilibrium behavior, such as electromechanical instability and viscoelasticity. The theory enables the finite element method to simulate transducers of realistic configurations, predicts the efficiency of electromechanical energy conversion, and suggests alternative routes to achieve giant voltage-induced deformation. It is hoped that the theory will aid in the creation of materials and devices.     

酞菁铜成膜特性的多重分形谱

运用多重分形理论,研究了酞菁铜颗粒的团聚生长成膜特性.研究表明薄膜生长是远离平衡态过程,在团聚生长中,颗粒分布有很大随机性,存在大范围的非均匀区域,这些区域具有多重分形特征.测试了酞菁铜对二氧化氮的气敏特性,结果表明通气前后,涂膜通道的频率有明显移动.     

Control of a Unified Chaotic System via Single Variable Feedback

Based on the LaSalle invariance principle, we propose a simple adaptive-feedback for controlling the unified chaotic system. We show explicitly with numerical proofs that our method can easily achieve the control of chaos in the unified chaotic system using only a single variable feedback. The present controller, to our knowledge, is the simplest control scheme for controlling a unified chaotic system.