道路交通的流体物理模型与粒子仿真方法

针对受多种因素影响的复杂道路交通系统问题,基于颗粒动力学理论,结合传统的Lighthill-WhithamRichards物理模型,建立道路交通系统的流体物理模型,采用无网格粒子与网格相结合的方法进行数值仿真,并应用于典型道路交通问题的求解.在新模型中,将车辆比拟为硬颗粒,车辆的跟车比拟为颗粒间的碰撞相互作用,已知道路情况对驾驶员操作车辆的影响比拟为流-粒两相系统中的外部流体驱动力作用,不同车道间车辆的影响比拟为颗粒间的黏性作用,从而在颗粒动力学理论的基础上,推导建立了道路交通系统拟流体模型;引入光滑离散颗粒流体动力学(SDPH)对车辆系统模型进行离散,建立"SDPH车辆"与真实车辆之间的一一对应关系,再结合有限体积方法,对道路交通构建的双流体模型进行求解,建立求解交通流体物理模型的新型仿真方法.最后,采用所建立的模型和方法对车辆汇入以及机非混合对交通系统的影响过程进行了数值仿真,所得结果与实测值符合较好,表明新的模型和方法有效性好、可靠性高,为道路交通问题的解决提供了一条全新的途径.     

基于金刚石氮-空位色心自旋系综与超导量子电路混合系统的量子节点纠缠

量子纠缠是实现量子计算和量子通信的核心基础,本文提出了在金刚石氮-空位色心(NV centers)自旋系综与超导量子电路耦合的混合系统中实现两个分离量子节点之间纠缠的理论方案.在该混合系统中,把金刚石NV centers自旋系综和与之耦合的超导共面谐振器视为一个量子节点,两个量子节点之间通过一个空的超导共面谐振器连接.具有较长相干时间的NV centers自旋系综作为一个量子存储器,用于制备、存储和发送量子信息;易于外部操控的超导量子电路可执行量子逻辑门操作,快速调控量子信息.为了实现两个分离量子节点之间的纠缠,首先对系统的哈密顿量进行正则变换,将其等价为两个NV centers自旋系综与同一个超导共面谐振器之间的JC耦合;然后采用NV centers自旋-光子混合比特编码的方式,通过调节超导共面谐振器的谐振频率,精确控制体系演化时间,高保真度地实现了两个分离量子节点之间的量子纠缠.本方案还可以进一步扩展和集成,用于构建多节点纠缠的分布式量子网络.     

结合有序光流图和双流卷积网络的行为识别

为有效利用行为视频的长时时域信息,提高行为识别准确率,提出一种结合有序光流图和双流卷积神经网络的行为识别算法。首先利用Rank支持向量机(SVM)算法将连续光流序列压缩总结成单幅有序光流图,实现对视频长时时域结构的建模;然后设计一个包含表观和短时运动流与长时运动流的双流卷积网络,分别以堆叠RGB帧、有序光流图为输入提取视频的表观和短时运动信息与长时运动信息;最后将双流网络的C3D描述子和VGG描述子融合后输入线性SVM进行行为识别。在HMDB51和UCF101两个数据集的实验结果表明,该算法能够有效利用空域表观信息和时域运动信息,具有较高的行为视频识别准确率。     

高超声速飞行器助推段弹道快速计算方法

为提高机动发射高超声速飞行器助推段弹道计算速度和精度,提出一种联合BP神经网络和Levenberg-Marquardt(L-M)算法实现弹道精确快速计算的方法。首先综合考虑各项约束条件设计了助推段飞行程序和弹道优化模型;其次采用BP神经网络方法推导了发射点及终端入轨点状态量与弹道参数的映射关系;最后建立了基于BP神经网络和L-M算法的联合数值寻优计算模型,并采用联合算法对高超声速飞行器助推段弹道进行优化计算。仿真结果表明,基于BP神经网络和L-M方法的联合算法能够快速和高精度地完成机动条件下的高超声速飞行器助推段弹道计算,其终端高度、速度和弹道倾角的入轨精度可分别达到2 m、0.1 m/s、0.01°,并且弹道计算耗时在3 s以内。     

改进的加权不等时距灰色IMUGM(1,m,ω)模型及其应用

针对传统的灰色预测模型的缺陷,提出了改进的多因素不等时距加权灰色预测模型.首先,以引入加权因子ω的方式建立多因素不等时距加权灰色模型,再通过初始值改进、残差修正以及新陈代谢思想相结合的方式对模型进行改进;然后结合实际消耗数据,依据欧氏距离、隶属度权值等模型,实现备件消耗预测,实例仿真及分析验证了方法的有效性.     

Si掺杂调控15-冠-5配位Li+机理的理论研究

基于密度泛函理论研究了以—SiMe₂—SiMe₂—单元或—CH₂—SiMe₂—单元取代—CH₂—CH₂—的方式调控15-冠-5配位Li⁺性能的机理。结果表明掺杂Si能够增大冠醚的尺寸,并且通过不同的掺杂方式可以有效增强/减弱冠醚配位Li⁺的能力。分子中的原子（AIM）理论的电子密度拓扑分析和对称匹配微扰理论（SAPT）能量分解分析表明,冠醚与Li⁺的相互作用本质为伴随少量轨道极化和电子转移的离子-偶极相互作用。由于Si的电子比C更容易被O和Li⁺极化,因此Si掺杂能够增强冠醚-Li⁺之间的静电相互作用和诱导相互作用,但自然布居分析表明,若掺杂之后冠醚环内存在Si—O—Si单元,整体上将使O难以充分极化Si的电子,同时导致带正电的Si与Li⁺距离更近,因此不利于冠醚配位Li⁺。     

温度和电场作用下保偏光纤对方位传递的影响

针对基于保偏光纤的非通视方位传递系统中温度与电场引起的方位传递误差,从非通视方位传递系统的工作原理出发,分别推导了基于温度、电场作用保偏光纤的方位角解算模型,并仿真分析了保偏光纤长度、热膨胀系数及电场振幅等因素对方位传递精度的影响.实验结果表明,当温度为20℃时,方位角解算误差对温度不敏感;当温度高于20℃时,方位角解算误差容易受温度、保偏光纤长度的影响,可通过调整保偏光纤的热膨胀系数、泊松比控制方位传递误差.电场大小和电场作用长度共同影响方位角解算误差,当作用角度为45°时,电场振幅不会产生方位角解算误差.该研究结果对保偏光纤非通视方位传递系统的环境适应性研究及系统测量精度的提高具有一定的指导意义.     

基于广义的Sylvester实四元数矩阵方程（英文）

基于广义Sylvester实圆元数矩阵方程组的解■当A_i,B_i和C_i(i=1,2,3)是被复数矩阵给定的,X,Y,Z和W是可变矩阵.计算耦合广义S_ylvester实四元数矩阵方程组的通解W的秩的极值.     

依托物理学术竞赛平台探索培养学生创新能力的途径

介绍中国大学生物理学术竟赛的特点、目的和意义,就其在培养学生的创新意识、创新能力、综合运用所学知识解决实际问题的能力、团队协作精神以及交流沟通能力等方面的作用做了探讨,该赛事是培养大学生全面素质与创新能力的一个很好的平台.     

基于单向滑模的永磁同步电机摩擦自适应控制

针对摩擦条件下永磁同步电机伺服系统的高精度位置控制问题进行了研究。利用单向滑模控制算法和广义麦克斯威尔滑动(GMS)摩擦模型,设计了具备摩擦前馈补偿功能的力矩控制器,对GMS模型的参数进行了自适应调节以补偿摩擦力变化。通过设计适当的趋近率,使得该控制器在保证系统稳定的同时,产生连续的期望电流信号,消除了普通滑模带来的抖振问题,同时采用反步法反推控制电压获得了保证系统总体稳定的控制信号。最后的仿真实验结果表明,提出的方法有利于提高摩擦条件下永磁同步电机控制的控制精度。