非线性动力学系统全局分析之外的胞映射方法新发展

在20世纪80年代由徐皆苏教授创建的胞映射方法一直受非线性科学界同仁的欢迎.近几年胞映射方法有了许多新的应用和算法.本文介绍了一些控制应用和算法的文献.另外,还介绍和讨论胞映射方法应用与多目标优化问题的研究和方法,多目标优化控制设计和非线性代数方程找零解.文中指出胞映射方法在井行计算的帮助下,现在可以解决中等高维空间中的各类问题,新的应用还会不断出现.     

基于局部相互作用理论的侵彻弹头部形状优化及仿真

以局部相互作用理论为基础,引入与弹体头部形状相关的开坑计算方法和归一化弹体头部形状方程,给出了任意头部形状弹体侵彻混凝土深度的计算模型。利用最大侵深法,得到了无量纲头部形状控制参数表达式及经典变分头部形状优化设计方法。理论计算及弹靶分离仿真模拟计算结果与实验结果吻合较好。研究结果表明:弹体头部相对半径较小时,球头锥形和球头卵形弹体优化后得到的头部形状分别为尖头锥形和尖头卵形;优化截头弹体的侵彻深度大于优化尖头弹体,而优化截锥形弹体的侵彻深度最大;弹体头部形状对弹体侵彻过载的影响显著,优化弹体头部形状可以有效地提高侵彻深度。     

液相基质中重金属元素激光诱导击穿光谱实验参数的优化

针对混合溶液中重金属元素的激光诱导击穿光谱(LIBS)测量系统,为提高测量系统的检测灵敏度,以提高混合溶液中Ca和Cr金属元素LIBS光谱线强度的信噪比为目标,对LIBS测量系统中的激光脉冲能量、液相样品流速、ICCD门宽、延时等实验参数进行了优化,得到最优化参数激光脉冲能量、样品流速、ICCD门宽、延时分别为35 m J、30 ml/min、1400 ns和2400 ns,为降低LIBS技术应用于混合溶液中痕量重金属元素的检出限提供了实验参数支撑.     

CCD紫外增强薄膜旋涂法工艺优化

在硅基探测器的入射窗上制备荧光下转换薄膜,是一种有效降低成本的紫外荧光增强技术。从理论上探讨了由聚二甲基硅氧烷与颜料黄101混合胶体的紫外荧光薄膜旋涂工艺参数与性能之间关系,搭建紫外荧光薄膜应用于光谱分析的性能测试实验平台,对紫外荧光增强薄膜旋涂工艺参数质量配比、旋涂转速进行优化。光谱分析探测器有两个主要指标,光谱响应灵敏度和光谱分辨率,分析与实验结果表明,利用旋涂法制备紫外增强荧光薄膜,旋涂转速将直接影响薄膜的厚度、表面粗糙度和荧光物质的分布,从而影响光谱分析系统的分辨率;紫外荧光增强薄膜的增强效率与荧光溶剂聚二甲基硅氧烷与荧光物质颜料黄101的质量比密切相关,质量比低无法满足对紫外响应效率的提高,但高质量比,荧光物质处在聚集态荧光自猝灭严重,也不利于增强薄膜的紫外响应效率。最终,在薄膜旋涂工艺优化的基础上,旋涂转速2 500～3 000 r·min-1,荧光物质与荧光溶剂质量比为7∶100制备出紫外荧光增强薄膜。汞灯特征光谱测试结果表明该薄膜313 nm紫外波长处探测响应灵敏度提高了1.6倍左右,对比分析镀膜前后特征光谱的半波带宽,镀制紫外增强荧光薄膜对其影响很小。     

铜带复合对超导倾斜堆叠结构的电磁特性优化研究

REBCO堆叠结构是超导体应用实现的关键中间载体。然而随着REBCO堆叠结构中带材数量的增加,将产生较大的应力限制堆叠带材的数量。倾斜堆叠结构(CSS)在一定程度上可以平衡堆叠弯曲半径和堆叠数量。允许堆叠的数量增加后,可加入金属带材复合来实现CSS的结构优化。由于CSS电流的分布有着不均匀的特性,固定根数的铜带复合在CSS不同位置对临界电流的影响可能不同。首先,本文基于实验方法和仿真方法,对铜带复合在CSS不同部分的电磁特性展开研究。随后,基于响应面分析法量化了不同复合结构的具体效果。最后通过分析复合CSS和普通堆叠的临界电流差异和交流损耗差异,来验证铜带复合CSS的电磁性能优势。     

优化BP神经网络的光纤陀螺温度漂移建模与补偿

光纤陀螺(FOG)温度漂移误差是影响其输出精度的主要误差源之一。针对基于传统BP神经网络FOG温度误差补偿方案适用性较差的问题,提出了优化预测数据的BP神经网络补偿算法,利用最优线性平滑技术以及滑动平均技术对神经网络待补偿数据进行预处理,可以有效减小FOG输出白噪声对温度漂移网络模型补偿精度的干扰,优化神经网络模型的补偿效果。使用FOG温度漂移实测数据对所提出的优化算法进行验证,结果表明利用本文提出的两种建模及补偿方案进行补偿后的FOG温度漂移数据标准差相比传统BP神经网络补偿方法减少50%以上。     

基于hp自适应伪谱法的组合动力可重复使用运载器轨迹优化

针对传统化学火箭难以重复使用、发射成本高的问题,提出了一种水平起飞/降落的新一代可重复使用运载器飞行方案,并对其动力模式设计和上升段轨迹优化方法等关键技术进行深入研究。设计了一种涡轮\冲压发动机结合火箭\冲压发动机的组合动力模式,建立了发动机推力与高度、马赫数等变量间的耦合模型,根据动力形式将上升段轨迹分为两段并采用全局搜索法确定动力切换的最佳时机。根据分段结果,分别以燃料最省和终端速度最大为指标,利用hp自适应伪谱法对两段进行轨迹优化设计。该算法基于双层策略求解最优控制问题,兼备伪谱法和有限元法的优点,与打靶法、伪谱法和间接法相比,初值更易选取,收敛速度更快。     

基于迭代更新近似模型的车内噪声优化

基于声固耦合分析与迭代更新近似模型对车身板件进行了优化。首先通过板件声学贡献量分析,确定影响车内噪声的关键板件,将其厚度作为设计变量,在减少计算量的同时去除了无关变量的干扰。然后建立不同激励下驾驶员右耳处最大声压与关键板件厚度之间的组合近似模型,对其进行多目标优化并采用序列二次规划和K均值聚类算法对近似模型进行更新,使得采样样本逐渐靠近Pareto前沿,从而提高近似模型在Pareto前沿上的精度。优化结果表明,迭代更新近似模型能够有效优化车身结构,在保证轻量化的同时,降低了车内噪声。     

混合无等待流水线干扰管理调度方法研究

针对带分批约束的混合无等待流水加工环境中干扰事件的出现导致初始调度计划发生偏离的问题,研究如何运用干扰管理理论来应对工件变更扰动情况,建立了兼顾最小化工件完工时间加权和指标(初始调度目标)和最小化工件完工滞后时间加权和指标(偏离校正目标)的干扰管理调度模型,提出了双层微粒群优化策略与随机多邻域搜索机制相结合的混合求解算法。数值算例仿真实验结果表明,包含“插入-交换”大概率邻域搜索算子的混合微粒群优化算法求解本文所构建的干扰管理调度模型是有效的。     

药品近红外光谱通用性定量模型评价参数的选择

为寻找药品近红外通用性定量模型在建立过程中用于确立最优模型的关键评价参数组合,收集整理了目前各种商品化化学计量学软件及文献中的13个常用于评价近红外定量模型的统计学参数,结合人用药品注册技术要求国际协调会对于药品定量分析方法验证基本要求,对92个药品近红外通用性定量分析模型的这些参数进行了计算和分析。通过对各个参数之间相互关系的研究,确定了适合于药品近红外通用性定量分析模型评价的参数组合,并统计出了这些参数的数值范围：用于模型准确性评价的关键参数为交叉验证均方根误差/预测均方根误差、平均相对偏差和相对分析误差;大部分交叉验证均方根误差/预测均方根误差结果在3%以内,其中交叉验证均方根误差在数值上与平均绝对偏差相当,大部分相对分析误差值大于2,而平均相对偏差的数值与所建模型的类型(剂型、样品的包装形式)和待测成分含量的分布有关。模型线性评价关键参数为决定系数;大部分模型的决定系数在80%～100%之间。模型耐用性关键评价参数为预测均方根误差与交叉验证均方根误差的比值,大部分模型该参数在1.5以内。精密度评价关键参数为重复测定结果的标准差;该参数对于规范近红外的操作,以及考核模型能否在不同仪器间传递具有重要的意义,但目前药品近红外通用性定量模型对于分析精密度的关注较少,无法估计出具体数值范围。该研究不仅为药品近红外通用性模型的建立者和使用者提供了评价模型优劣的依据,也为完善药品近红外光谱通用性定量分析模型的参数评价体系提供了基础数据。