为有效配置资源及保障城市安全,利用改进无偏灰色模型计算城市燃气供气量。建立无偏灰色预测模型,用3点平滑法及等维新息对数据序列进行处理,得到改进无偏灰色预测模型。根据城市供气量的统计数据,分别由无偏灰色预测模型及改进无偏灰色模型进行拟合预测,并将所得供气量与实际供气量进行比较。计算结果表明: 无偏灰色模型所得预测曲线为单调递减函数,随着预测时间增加预测值和实际供气量偏差较大; 改进无偏灰色模型能够改变无偏灰色模型的单调性,预测值和实际供气量比较接近,可用于中长期预测。无偏灰色模型和改进无偏灰色模型预测所得燃气供气量的相对误差均值分别为7.32%和5.76%。

案例表示是案例推理的基础,突发事件案例涉及到大量非结构化的信息,如何有效地将海量信息整合成案例是案例表示的关键。该文针对中国突发事件的特点,结合信息来源,给出了突发事件案例应包括的要素,针对结构化信息和非结构化信息提出了不同的表示方法。对于结构化信息,使用模糊集合的方法定量表示,以隶属度函数代替单一的数值; 对于非结构化的文本信息,通过对3种关键词提取方法的比较研究,选择了基于词语共现概率的改进方法提取关键词,利用提取结果进行信息抽取。整个案例被表示成包含定量化数据和抽取文本的半结构化形式,前者主要用于案例匹配,后者记录了案例的详细内容,用于提供决策支持。这种表示方法为进一步的案例推理奠定了基础。

肿瘤区域内的热籽适形分布算法是肿瘤磁感应治疗计划系统中的一个关键技术,其核心问题是使用最小数量的热籽达到预期的温度场分布。为解决热籽适形分布问题,该文提出了结合热籽产热传热学的模拟退火算法。分析了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的计算方法,包括热籽分布模型的设计、产热传热模型的建立以及退火计划的设计。考虑到热籽分布问题的特殊性,重新定义了初始温度与停止条件、评价函数与接受概率、退火策略以及具体计算步骤。通过计算机仿真对肿瘤区域建模与网格化、热籽植入模型、温度场分布以及算法迭代进行了模拟,验证了应用模拟退火算法解决热籽分布问题的可行性。

该文介绍了自主设计的中子多重性探测器构成模块和搭建方法,以及相应的参数标定算法。在参数标定过程中,首先使用Am-Li中子源的相关计数率与本底计算率差值趋零化方法,提出了预延迟的标定公式; 在均方差最小化基础上建立了三均分算法,进行了中子多重性死时间系数的拟合标定。根据6组²⁵²Cf中子源获取的9个标定参数,利用中子多重性探测器对2个钚金属样品进行了测试,测试结果验证了探测器搭建方法的合理性及参数标定算法的正确性。

Monte Carlo粒子输运中的源项偏倚抽样方法可以减小方差、提高计算效率。该文通过建立一个多区域分权重数学投篮模型,模拟了输运过程中的源项信息,得到了源项偏倚抽样方差最小时的最佳抽样密度函数解析式。采用随机数值方法对模型进行了计算,验证了函数的正确性,并举一例实际的粒子输运模拟问题,表明最优偏倚抽样方法对减小方差的效果显著。该方法可作为一种普适的减方差技巧应用于Monte Carlo粒子输运中,可用于构造粒子源参数(如位置、发射方向等)的最佳偏倚密度函数,尤其在分层抽样时能给出方差最小的最优各层比例系数。

为了给基于中国人骨骼特征的人工颈椎间盘假体关键尺寸设计及人工颈椎间盘置换术假体型号选择提供理论参考,该文制定了一套严格的颈椎间盘尺寸测量方法,利用正常中国人颈椎磁共振成像(MRI)数据,测量1 600例中国人颈椎C23、 C34、 C45、 C56、 C67全5个颈椎间盘的6项尺寸参数(前高、中高、后高、椎间角、矢径、横径), 统计分析中国人颈椎间盘尺寸特点。结果显示: 正常中国人颈椎间盘高度随年龄的增加出现先增加后降低的趋势,在年龄组39~48岁存在极大值。颈椎间盘节段自上而下,6项尺寸参数值均相应增大,且除椎间角呈指数规律变化外,其他各参数均具有明显的线性相关性。同时,女性颈椎间盘各项尺寸约为男性相应尺寸90%。

分析焊接转子接头的低周疲劳损伤过程对转子的安全性评估具有重要的指导意义。该文采用疲劳损伤力学的方法分析NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子1∶1模拟件接头低周疲劳过程。针对损伤变量表征方法中的弹性模量法和应力幅值法应用的局限性,并考虑循环前期循环软化(硬化)造成的材料损伤,提出了适用于循环软化材料或者循环前期出现短暂循环硬化、随后循环软化的材料的低周疲劳全过程损伤变量的分析方法——复合分析法。试验结果表明: 在NiCrMoV钢汽轮机低压焊接转子接头的低周疲劳损伤过程分析中,采用复合分析法较弹性模量法和应力幅值法更为合理。

为了解决水轮机叶片坑内修焊空间加工作业需求,研制了适用于复杂曲面的两端吸附式爬壁机器人,该机器人由永磁间隙吸附式移动平台、多自由度机械臂(包括3个主动关节和3个被动关节)和永磁间隙吸附式末端作业单元组成。针对给定末端路径,这种结构的机器人需基于局部平面假设来完成主动关节的轨迹生成。但经仿真分析,在1.5 m半径外球面上的简化造成的误差达到5 mm以上,不满足修焊工艺要求精度。为此,提出在机械臂加工运动过程中,通过Jacobi矩阵将末端作业单元在Descartes坐标系下的误差转换为关节角修正量以完成动态修正的算法。仿真实验表明,该算法可有效降低运动路径误差至1 mm以下。

钻杆是旋挖钻机的关键部件之一,也是易损部件,其损坏部位大多位于钻杆键条焊接接头处。该文采用SYSWELD软件对旋挖钻机钻杆键条接头的焊接过程进行了数值计算,并用X射线衍射法对实际钻杆键条焊接接头试样的残余应力进行了测量,得到了接头焊接完成后的残余应力分布。针对钻杆结构受力特点,着重分析了切向焊接残余应力的分布特征,并计算对比了焊接速度的影响。结果表明: 焊接接头最大残余拉应力出现在热影响区内;随焊接速度的增加,管体上切向最大压应力明显增大,最大拉应力变化不明显。

地震数据采集系统自检时需要总谐波失真小于 -106 dB的高保真正弦信号,一般采用24位ΔΣ数模转换器来产生,关键技术是如何生成驱动ΔΣ数模转换器的位流。该文提出一种由正弦数据存储器、插值滤波器和ΔΣ调制器组成的位流生成器,重点介绍了插值滤波器和ΔΣ调制器的设计思路、仿真方法及其在现场可编程门阵列(FPGA)中借助DSP Builder工具实现的方法。实测结果表明: 该位流生成器可以驱动一块ΔΣ数模转换器产生31.25 Hz、 峰峰值3.96 V的高保真正弦信号,信噪比达到111.4 dB, 总谐波失真达到-121.0 dB, 满足地震数据采集系统自检的要求,并且具有结构简单、可编程和开发周期短的优势。

提高表面等离子共振(surface plasmon resonance, SPR)检测系统的分辨率有利于扩大其应用。该文围绕角度检测方法,从理论上阐明了检测系统的分辨率不仅随着灵敏度的增强而改善,而且随着半峰宽的变窄而提高。同时,深入分析了使用金、银以及金银膜的分辨率,明确金银膜的分辨率比金膜高,提出采用金银膜的芯片来提高系统的分辨率。以不同质量分数的NaCl溶液为介质,分别测量使用金膜和金银膜时的分辨率。实验结果表明,金膜和金银膜各自对应的分辨率为5.2×10^-6 RIU (refractive index unit)和 3.9×10^-6 RIU, 后者较前者提高1.4倍,与理论分析结果1.6倍接近。

采用方波脉冲信号作为激励获取导电介质的电阻抗信息时,方波信号频谱中高次谐波的幅值衰减一直是难以克服的问题。对一阶阻容型传感系统添加电感或电容元件构成二阶谐振单元,在激励信号的上、下沿处会出现自由衰减振荡信号,可使激励信号频谱在谐振单元的谐振频率附近得到增强。通过测量方波下降沿处自由衰减振荡信号第一个波峰的峰值电压,即可得到谐振单元中等效电阻的测量值。实验结果表明: 这种检测方式只需要数字电路产生固定频率的方波激励信号,即可实现30 kHz~1 MHz范围内的电阻测量,可用于电解质溶液、水、人体皮肤等介质电导率的有线及无线测量。

为提高机器人喷涂时涂层厚度均匀性,首先根据机器人喷涂时涂层形状呈椭圆形的实际情况,选择双β分布喷枪模型对涂层厚度分布进行描述,在此基础上分析喷枪运动过程中涂层厚度累积机理。通过喷枪匀速运动条件下的圆形管道喷涂实验,研究管道内壁涂层厚度与涂料涂着效率变化规律之间的关系,提出机器人喷涂作业时喷枪运动速度优化方法,即保持喷枪运动速度与涂料涂着效率之间比值恒定。实验结果表明,该速度优化方法可有效提高涂层厚度均匀性。

为实现无鞋楦数据库的数字化量足制鞋,提出了基于足楦NURBS特征曲线变形的个性化鞋楦定制CAD系统,通过足楦特征曲线在弧长等特征信息约束下变形成新楦特征曲线进行设计定制。建立足楦舒适度匹配规则,根据变形方式、次序及约束情况不同,将特征曲线分为4种类型。给出4种曲线的约束变形技术路线,其中带弧长约束的II型曲线可采用正向、逆向和双向3种变形路线。双向约束变形中,采用改进的顶点替换算法和变参数4点细分算法,引入弧长损失因子和关节链模型,在母版鞋楦基础上对曲线依次进行采样离散、级放、分段、简化、优化变形、插值细分和NURBS拟合,生成定制的鞋楦特征曲线。以跖趾围轮廓线为例进行了双向约束变形试验,弧长改变量为1.0 mm。该系统可在480 s内给出男款鞋楦个性化量足定制结果。结果表明: 该CAD系统精度较高,可实现无鞋楦数据库条件下的量足制鞋,且定制鞋楦的二次设计利用率显著提高。

采用Miller与Green提出的半解析方法,对极端工况下螺旋槽干气密封的动态特性进行了研究。首先运用有限元方法数值求解可压缩气体Reynolds方程,通过计算气膜对膜厚阶跃变化的响应,建立了干气密封中气膜的动刚度模型。在频域内将该模型应用于密封环的动力学分析,通过数学变换得到密封环在时域内的运动,从而建立了干气密封动态响应的解析式分析方法。利用该方法分析了干气密封对轴向、角向位移扰动的响应,并研究了密封端面几何参数对动态特性的影响规律。通过参数设计,可以得出端面参数的合理取值范围,从而改善密封动态性能。

为研究物料循环流率和通气量等因素对返料装置立管中料柱高度的影响,该文依据Loop-seal气动阀门和立管内气固流动特性,建立了1维动力学模型。模型的计算值与实验结果基本吻合。在一定范围内,随着物料循环流率的增大,返料装置通过分配进入立管和排料室的通气量,增加料柱高度,实现回路的压力平衡。若物料循环流率超过临界值,返料装置将失去自适应能力,物料会溢出立管并进入分离器,破坏系统的稳定运行。适当增大通气量,可增强返料装置的自适应性,并扩大稳定运行的范围。该模型为立管高度较低的循环流化床返料装置的设计和优化提供了参考。

该文对20余种典型固体废弃物及组分物质进行了热重分析并依据热重曲线相似度进行分组。基于热重曲线相似度提出了“基元” 表征思想和初步选定的“基元”组。“基元”组对白菜、桔皮、杨树枝和杨树叶的拟合热重曲线关联度在0.92以上。采用模拟垃圾的“基元”组拟合重构城市生活垃圾热重曲线,与模拟垃圾热重曲线吻合较好。结果表明,采用“基元”对可燃固体废弃物进行热化学反应表征是可行的。

该文实验研究了气泡聚并对核态池沸腾换热的影响。在恒壁温的边界条件下,利用微加热器阵列加热液态FC-72产生气泡,同时利用高速数据采集系统测量特定区域的热流密度。由于气泡之间液体层的蒸发和气泡聚并后产生的振荡,沸腾过程中发生气泡聚并时热流密度的波动远强于加热表面仅有单气泡生成时的情形。与单气泡成核相比,气泡聚并所产生的振荡提高了加热表面的再润湿频率,从而显著增加了平均传热。观测还表明,由于气泡之间的液体层被仍处于惯性生长阶段的气泡推离,气泡聚并速度非常快时并不会伴随热流量的增加。实验结果表明: 当无量纲的聚并数N_coal>0.2时,气泡聚并能够增强换热; 反之,当N_coal<0.2时,气泡聚并则会减弱换热。

换热设备表面形成的微生物污垢严重影响了换热效率和系统安全。为了减少微生物污垢,需要研究微生物污垢的生长机理和受力特性。该文采用3维细胞自动机模型,对微生物污垢进行了生长模拟,并模拟了混合菌种的相互抑制。针对微生物污垢形状多样的特点,提出了形状因子的概念,分析了形状因子与受力的关系。该文细胞自动机模型采用了换热设备的代表性菌种——枯草芽孢杆菌和鳗鱼气单胞菌。采用该模型模拟两种菌种的生长机理和相互抑制,结果发现换热设备抑垢应侧重于枯草芽孢杆菌。该文提出的形状因子能较好量化污垢形状,有效地描述了3种典型污垢形状。形状因子简化了污垢形状与受力的关联分析,有助于不同形状污垢的对比。

在建立风力机结构动力学模型过程中,该文发现刚体有限元方法采用的二次划分方法存在缺陷,会导致系统动能存在损失、精度降低。为了对这些缺陷进行改进,抛弃二次划分方法,根据实际结构灵活布置弹性阻尼节点,并调整了弹性阻尼节点的作用范围。对改进方法的正确性和精度进行对比验证,结果表明: 改进方法具有更高的精度; 在分段数目较少时,其位移和频率结果更接近精确解。改进方法灵活易用,处理边界条件简便,有利于在工程应用中的推广。采用改进方法建立了水平轴风力发电机的整机结构动力学模型,该模型结果精确可靠。

在汽车自动变速器台架试验中,需要对角加速度信号进行消噪滤波。小波阈值去噪是计算量较小、滤波效果较好的消噪手段,但采用不同的小波基匹配不同的阈值规则可能会对去噪效果产生影响。为探寻相对最优组合,该文构建了近似观测信号的仿真信号,然后对该信号做了去噪实验,计算信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE), 并以此作为评价指标,从而得到相对最优的匹配组合,最后将该组合用于角加速度信号消噪处理过程,取得了较好的滤波效果。小波阈值去噪在处理含噪信号时具有效率较高、稳定性好、不易失真的特点; 使用SNR结合RMSE可以对任何消噪结果作客观评判; 不同的含噪信号,可能需要用到不同的小波基函数,同时匹配不同的阈值选取规则。

工业生产中的高温作业以及应急救援中的消防灭火等,对高温环境中的人体安全防护研究提出了需求。该文建立了将热生理反应理论计算与人体模拟实验相结合的高温环境人体安全评价方法。应用高温实验舱和红外热辐射板建立高温实验环境,应用理论模型实时计算出与热环境相对应的所需出汗率和体温的变化,应用NEWTON暖体假人模拟人体被动升温、显性出汗的交互过程。在热辐射温度为30~40 ℃的热环境中,研究人体体温、出汗率的变化,并从体温过高、出汗脱水两个角度判断人体所处的安全状态。结果表明,该方法能够模拟人体在高温环境下的热生理响应,并对人体安全情况作出评价。

不同波段的极化合成孔径雷达(SAR)图像间的配准,是多波段极化SAR数据融合中的一个重要问题。该文从地物的极化散射机理出发,提出了一种适用于尺度不变特征变换(SIFT)配准算法的极化特征。该特征包含了地物目标主要散射成分的信息,并反映了其他弱散射成分的强度分布,可在不同波段极化SAR图像中保持稳定。实验结果表明: 与使用散射总功率(Span)实现多波段极化SAR图像配准的方法相比,该特征在不同波段下的差异较小; 使用SIFT算法配准后,该特征图像可得到更多的关键点和正确配准点,且配准点的分布较分散,从而有效地提高了多波段极化SAR图像的配准性能。

基于中国下一代数字地面多媒体广播(DTMB-A)协议,面向广播通信领域提高数据率和支持移动性的发展趋势,该文提出一种高效频分多业务的设计方案,并给出了收发机的结构框图。其中,固定业务通过32×1 024快速Fourier变换(FFT)及256阶正交幅度调制(QAM)为固定接收用户提供高速率的高清节目; 移动业务则采用偏置正交幅度调制(OQAM)和时频域内均具有良好衰减特性的各向同性正交变换算法(IOTA)作为成型滤波器,并通过最大化传输容量来确定不同移动接收环境下合适的FFT大小。仿真表明: 所提方案可使移动业务对固定业务的带外干扰降低20 dB, 同时改善了Doppler环境下系统的接收性能,更好地满足了移动用户的需求。

将线性时序逻辑公式转换成Büchi自动机是显式模型检测中的关键环节, Tableau规则是常用转换算法。该文提出了基于Tableau规则的改进算法,将线性时序逻辑公式转换成基于迁移的Büchi 自动机。通过在状态和迁移中加入U公式的满足信息,实现了用一个接受条件集合判断执行序列是否可接受,避免了使用多个接受条件集合进行判断。改进算法引入了按需即时(on-the-fly)去扩展化机制,算法展开状态节点的同时进行状态有效性检测,删除无效节点,合并等价状态和迁移,避免了后置化简。与其他转换工具进行比较实验表明,该算法具有执行速度快、生成自动机的状态数和迁移数少的特征。