分层次提高高中生物理自主学习能力的策略研究

基于当前理科课时少,内容多的矛盾,许多学校采取了自主学习模式嵌入传统教学模式中.然而,自主学习模式的有效性推进是个难点.笔者通过三年的实践探索,研究出了分层次提高学生物理自主学习能力的策略,能使自主学习模式得到更好地发挥.     

一种结合室内空间剖分的声线跟踪法

声线跟踪法是应用于室内声场预测的几何声学模拟经典方法之一,但该方法的计算效率随着室内空间布局复杂度的增加而降低。为了高效地应用于各种室内空间布局,提出了一种结合室内空间剖分的声线跟踪法,该方法将整个室内空间剖分成有限个凸多面体子空间,以减少在声线跟踪过程中与声线求交点的墙面数量,并省略了碰撞点有效性判断,显著提高了计算效率,尤其适用于大型复杂的室内空间布局。     

并列仿生鱼自主游动的数值模拟研究

采用自适应浸没边界方法,数值模拟了两条并列仿生鱼在不同间距下的同相位和反相位自主游动。通过与相同游动参数下单条仿生鱼自主游动的比较,可以得到结论：（1）并列自主游动的速度小于单条鱼游动的速度,并且随着间距减小而减小。相同间距下,反相位并列游动时的速度大于同相位;（2）并列游动时的阻力均大于单条鱼,且随着间距减小而增大;（3）反相位游动时功率消耗随间距减小而增大,但同相位游动则相反;（4）当间距大于0.5个身长时,推进效率都略有增大。所以,在综合考虑了游动速度和推进效率两方面的因素后认为,鱼群中并列相邻的两条鱼应当以反相位摆动,且侧向间距保持在0.5个身长以上,这与自然界中观察的结果是一致的。     

基于比例多重积分观测器的三轴惯性稳定平台加速度计测角误差估计

航空遥感三轴惯性稳定平台用于有效隔离飞行载体的偏航及姿态角运动,使成像载荷沿航向平稳飞行并保持载荷视轴对地垂直指向。通常情况下,稳定平台采用高精度位置姿态测量系统(Position and Orientation System,POS)作为姿态角传感器,一旦POS发生故障会导致平台失稳甚至危及载荷安全。为了提高平台运行可靠性并保证载荷安全,考虑了一种以加速度计作为姿态角冗余传感器的双工作模式,即POS组合工作模式和自主工作模式。当POS发生故障时平台切换到自主工作模式,依靠平台自身加速度计组件进行姿态控制。但与POS相比,加速度计测角易受载体扰动加速度影响从而导致测角误差较大,严重影响平台的稳定精度。针对这一问题,提出了一种基于比例多重积分(Proportional and Multiple-integral,PMI)观测器的加速度计测角误差估计方法,对平台系统建模及PMI观测器的设计过程进行了详细的论述,并利用真实飞行实验数据进行了性能测试。结果表明该方法对实际误差的估计精度达到0.0701°(RMS),可较好的估计出加速度计测角误差,为提高平台自主工作模式的稳定精度奠定基础。     

空间系绳系统的动力学建模与轨迹跟踪控制

针对绳系子星远距离释放的情况,考虑展开控制机构特性、系绳弹性和质量,基于牛顿力学分析方法建立了空间系绳系统在地心惯性坐标系下的动力学方程。基于此简化模型,运用改进的标称张力控制律,优化得到系绳展开的标称轨迹;为了实现对标称轨迹的跟踪,基于考虑控制机构力限制的非典型最优准则,设计了比例微分控制器来调节张力控制量;采用文中修正控制律对空间系绳系统远距离展开过程作了数值仿真,并且依据仿真曲线分析了系绳横纵向振动特性及子星运动规律。结果表明,本文的简化模型有效地反映了空间系绳系统展开的动力学特性,且在系统实际展开过程中实现了对标称轨迹的跟踪。这为今后远距离系绳展开与控制提供了理论参考。     

纯方位目标运动分析的卡尔曼滤波算法

本文介绍了纯方位目标运动分析的卡尔曼滤波算法，利用Lyapunov稳定性理论，通过计算算法的稳定性度量值，对三种卡尔曼滤波算法的稳定性进行了分析讨论，并通过仿真计算对各方法的估计性能进行了比较。     

基于浸入边界法的鱼体自主游动的数值模拟

对游动或飞行生物自主运动特性的深入研究,可促进仿生学的进一步发展。本文以"C"型游动鱼作为研究对象,建立了自主游动的柔性鱼模型。此模型较为真实地反映了鱼自主游动时鱼体内力(由鱼体肌肉收缩提供)、鱼体运动和外界流体之间的耦合作用。基于传统的反馈力方法和混合有限元浸入边界法对鱼的自主游动进行了数值模拟。分析了鱼自主游动启动阶段和巡游阶段流场特性及鱼体运动特征。模拟结果表明,受到鱼体自身组织结构和外界流场作用,鱼游动时通过呈"C"型和类"S"型的不断转换,以获取能量,实现鱼体自主游动。     

基于全局感知孪生网络的红外目标跟踪

目前大多数热红外(TIR)目标跟踪算法都是基于相关滤波或者使用彩色跟踪器的模型进行特征提取。然而,两者都存在适用于彩色目标跟踪却对红外目标特征不敏感的缺陷,导致无法良好地应用到红外目标跟踪。为此,提出一种基于全局感知的孪生神经网络的红外目标跟踪器。将孪生神经网络的后三层特征进行融合优化,得到新的特征,同时加入了由空间转换网络和通道注意力组成的空间感知模块,以得到全局范围内的有效信息,通过引入自注意力机制,使算法更加专注于提取目标的判别信息,最后对结果进行响应融合得到最终的响应图。在PTB-TIR红外目标跟踪评估基准上的实验结果表明,本文算法能够适应多样的红外环境,同时能够保持良好的跟踪速度(20.2 frame/s),实现对红外目标有效且稳定的实时跟踪。     

外部因素对光电跟踪仪低对比度目标捕获能力的影响分析

在分析存在外部因素影响光电设备跟踪能力检测的基础上,提出了利用建模分析的方法,在外部因素(目标速度、目标大小、目标亮暗和物方目标对比度)和图像目标对比度之间建立起数学模型。实验采用可调对比度无穷远目标源装置、高速摄像机、精密转台和捕获仿真装置等建立检验环境,通过数学模型分析和图像分析相互验证,着重对不同的外部因素进行了特性分析。实验结果证明:在背景辐亮度为3.2W/(sr·m2)的工况条件下,拟合的方程能够准确地表述各外部因素与图像对比度的数学关系,通过设定各外部因素水平能够对光电跟踪设备的捕获能力进行有效检测。     

煤矿大型风机设备磨损监控系统设计

针对煤矿大型风机设备主轴磨损而影响风机工作效率的问题,在对大型风机设备磨损故障的生成原因分析后,根据系统需求设计实现了系统的硬件模块和软件模块,通过传感器电路对大型风机设备的输入输出功率、出风量、主轴转速等参数进行采集,系统软件在对数据进行综合分析后将检测结果显示在液晶屏上,实时输出大型风机设备的运行状态以及主轴磨损状况,从而保证了风机的运行效率,避免设备故障的发生。通过系统测试表明本系统可以实时输出风机设备的主轴磨损程度监测结果,且风机设备的风量、风压、功率和效率等主要参数的测量精度高。