A direct-forcing embedded-boundary method with adaptive mesh refinement for fluid–structure interaction problems

In the present work we developed a structured adaptive mesh refinement (S-AMR) strategy for fluid–structure interaction problems in laminar and turbulent incompressible flows. The computational grid consists of a number of nested grid blocks at different refinement levels. The coarsest grid blocks always cover the entire computational domain, and local refinement is achieved by the bisection of selected blocks in every coordinate direction. The grid topology and data-structure is managed using the Paramesh toolkit. The filtered Navier–Stokes equations for incompressible flow are advanced in time using an explicit second-order projection scheme, where all spatial derivatives are approximated using second-order central differences on a staggered grid. For transitional and turbulent flow regimes the large-eddy simulation (LES) approach is used, where special attention is paid on the discontinuities introduced by the local refinement. For all the fluid–structure interaction problems reported in this study the complete set of equations governing the dynamics of the flow and the structure are simultaneously advanced in time using a predictor–corrector strategy. An embedded-boundary method is utilized to enforce the boundary conditions on a complex moving body which is not aligned with the grid lines. Several examples of increasing complexity are given to demonstrate the robustness and accuracy of the proposed formulation.     

基于观测器的直接自适应模糊控制

针对一类不确定非线性系统,利用H∞控制技术和T-S模糊系统,提出了一种基于观测器的直接自适应模糊控制方法。该方法不需要系统的状态变量完全可测。通过引入最优逼近误差补偿项,取消了最优逼近误差平方可积的假设条件。基于Lyapunov稳定理论,证明了闭环自适应模糊系统是半全局一致终结有界的,且跟踪误差渐近收敛到零。仿真结果表明所提设计方法的有效性。     

光子晶体多通道可调谐滤波器的理论研究

为了实现光子晶体的多通道滤波,对设计出的一维掺杂光子晶体进行了数值计算和理论分析。结果表明：多通道透射峰的波长与空气膜厚度呈线性变化,不同厚度的空气膜可以截到数目不同的透射峰,多通道透射峰的半高宽随光子晶体折射率n₂的增加而减小。以此为基础,设计出滤波通道波长的可调范围达60nm,滤波通道半高宽的可调范围为1nm～5nm,滤波通道透射峰值大于0.98的一维光子晶体三通道可调谐滤波器。     

一种基于信号功率的水声通信线性调频同步信号自适应阈值检测算法

由于线性调频信号具有一定的抗多普勒效应能力,在水下突发通信中作为同步序列得到了广泛的应用。在对线性调频信号进行同步的过程中发现,当采用固定判决门限检测方法时,往往会造成检测概率的减小或者虚警概率的增大,针对这一问题,本文提出了一种根据信号功率,并在滑动窗口中进行比较判决,自动调整相关峰检测门限值的自适应算法。通过仿真和湖试验证,该方法性能良好,具有一定的实用价值。     

一种用于“蛇形”机动目标的跟踪方法研究

为了满足光电跟踪系统中对“蛇形”机动目标跟踪的要求,针对以前应用的Singer模型的缺陷,根据“蛇形”机动目标运动规律,提出一种机动目标转弯模型,结合扩展卡尔曼滤波算法,对典型“蛇形”机动目标进行跟踪。通过Monte Carlo仿真,实现了在平面内对“蛇形”机动目标位置的准确跟踪,并且距离均方根误差（RMSE）比Singer模型要小很多,从而验证了该方法的有效性。     

遗忘因子分光光度法同时测定消尔疴口服液中磺胺噻唑和磺胺二甲嘧啶含量

应用基于递推最小二乘原理的遗忘因子法,本文不经分离直接测定了消尔疴口服液中两主要成分磺胺噻唑(ST)和磺胺二甲嘧啶(SM_2)的含量,平均回收率分别为99.99％和100.4％,相对标准偏差0.23％和0.56％(n=16),与卡尔曼滤波法结果一致。本法保留了卡尔曼滤波法不需成批数据,无须占用大量内存,可以联机应用进行在线测定和控制等优点,同时克服了后者需要测量噪声的先验信息、测量误差加权系数难以确定的不足,通过遗忘因子的引入,提高了收敛速度,改善了递推过程中的适应能力。     

不确定非线性系统的周期信号自适应跟踪

考虑不确定非线性系统的周期信号的自适应跟踪问题. 系统的不确定性不能参数化,周期信号由一非线性系统产生.提出了跟踪周期信号的自适应控制律. 此控制律保证了闭环系统所有的信号有界和跟踪误差趋于零. 已有的有关的周期信号跟踪控制律只能保证跟踪误差的平方在一周期上的积分趋于零.     

扫描透射离子显微成像系统的建立和实验研究

基于上海应用物理研究所的扫描质子微探针系统,对扫描透射离子显微成像（STIM）技术进行了仿真分析和实验研究,建立了基于中值滤波方法的数据处理程序,获得了大鼠股骨切片的面密度分布和薄壁小球的离轴STIM图像。理论分析和实验结果显示：由在轴探测数据的中值滤波结果可以计算出定量的面密度分布信息,由能量窗滤波的离轴探测数据则可以给出高分辨的定性图像,这在薄样品、强束流、以及质子激发X荧光（PIXE）分析同时进行的STIM分析中尤为有用;增加获取的事件数、选择合适的滤波方法可以使测量误差远小于阻止本领计算带来的误差。该方法可以用于测量几十μm尺度样品的绝对质量以及辅助PIXE技术进行元素定量分布分析。     

捷联惯导系统现场标定方法

提出一种基于卡尔曼滤波技术的现场标定方法,给出了现场标定时系统的状态方程,分别推导了采用速度、速度加姿态为观测信息时的量测方程。利用奇异值可观测度分析方法比较不同机动状态,不同观测信息时陀螺漂移的可观测度,从而确定两种现场标定方案;通过仿真实验验证了该标定方案可以有效提高现场标定的精度。     

扫描透射离子显微成像系统的建立和实验研究

 基于上海应用物理研究所的扫描质子微探针系统,对扫描透射离子显微成像（STIM）技术进行了仿真分析和实验研究,建立了基于中值滤波方法的数据处理程序,获得了大鼠股骨切片的面密度分布和薄壁小球的离轴STIM图像。理论分析和实验结果显示：由在轴探测数据的中值滤波结果可以计算出定量的面密度分布信息,由能量窗滤波的离轴探测数据则可以给出高分辨的定性图像,这在薄样品、强束流、以及质子激发X荧光（PIXE）分析同时进行的STIM分析中尤为有用;增加获取的事件数、选择合适的滤波方法可以使测量误差远小于阻止本领计算带来的误差。该方法可以用于测量几十μm尺度样品的绝对质量以及辅助PIXE技术进行元素定量分布分析。