检索结果-内蒙古大学图书馆

Acta Mechanica Sinica 2024年第2期40卷 147-161页

作者： Hami Tourajizadeh Mohsen Sarvari Samira Afshari Mechanical Engineering Department Faculty of EngineeringKharazmi UniversityTehranIran University of Iowa Iowa CityIowaUSA

使用变分法对四轮转向机动车辆(4WSV)进行最优控制研究,并根据预定目标函数提取出相对最优路径.当前,4WS车辆因为其出色的操控性能增长迅速.由于4WS车辆系统是过约束的,因此车辆在两个确定边界之间可能轨迹并不唯一.由此,通过最小化预... 详细信息

使用变分法对四轮转向机动车辆(4WSV)进行最优控制研究,并根据预定目标函数提取出相对最优路径.当前,4WS车辆因为其出色的操控性能增长迅速.由于4WS车辆系统是过约束的,因此车辆在两个确定边界之间可能轨迹并不唯一.由此,通过最小化预定成本函数提取最优路径成为一项有益的研究.为了达到此目的,本文首先确定系统模型,随后应用变分法来进行车辆的最优控制.控制输入的最优值不仅满足边界条件,同时实现特定成本函数的最小化.成本函数被设定为最小化误差和能量消耗,并对相应最优路径也进行了计算.为了验证模型的正确性,本文将MATLAB的仿真结果与CarSim进行了比较.通过在MATLAB中进行解析和比较性模拟场景的分析,研究最优控制方法的效率.通过比较相应的成本函数,证明了本文提出的控制方法相较非最优策略的优越性.最后证明本文提出的最优控制方法可以获得两个预定边界之间的最优路径,并通过该使用变分法对四轮转向机动车辆(4WSV)进行最优控制研究,并根据预定目标函数提取出相对最优路径.当前,4WS车辆因为其出色的操控性能增长迅速.由于4WS车辆系统是过约束的,因此车辆在两个确定边界之间可能轨迹并不唯一.由此,通过最小化预定成本函数提取最优路径成为一项有益的研究.为了达到此目的,本文首先确定系统模型,随后应用变分法来进行车辆的最优控制.控制输入的最优值不仅满足边界条件,同时实现特定成本函数的最小化.成本函数被设定为最小化误差和能量消耗,并对相应最优路径也进行了计算.为了验证模型的正确性,本文将MATLAB的仿真结果与CarSim进行了比较.通过在MATLAB中进行解析和比较性模拟场景的分析,研究最优控制方法的效率.通过比较相应的成本函数,证明了本文提出的控制方法相较非最优策略的优越性.最后证明本文提出的最优控制方法可以获得两个预定边界之间的最优路径,并通过该路径可以实现最大准确性和最小能量消耗.

关键词：成本函数最优控制机动车辆变分法能量消耗四轮转向车辆路径规划最优路径

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基于变分法减少损耗的直驱式波浪发电系统功率优化

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太阳能学报 2024年第3期45卷 186-192页

作者：林炳骏杨俊华林汇金梁惠溉吴凡曈邱达磊广东工业大学自动化学院广州510006 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司广州510006

为提高不规则激励力下直驱式波浪发电系统的输出功率,改善波能捕获能力并减少系统主要损耗,结合电机与水动力方程,建立直驱式波浪发电系统数学模型,基于变分法构造能量泛函,求解泛函极值后得出最优控制律;设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)观... 详细信息

为提高不规则激励力下直驱式波浪发电系统的输出功率,改善波能捕获能力并减少系统主要损耗,结合电机与水动力方程,建立直驱式波浪发电系统数学模型,基于变分法构造能量泛函,求解泛函极值后得出最优控制律;设计扩展卡尔曼滤波器(EKF)观测系统不易获取的相关状态变量,离线调整泛函惩罚项系数,在不增加整体计算量的情况下获得理想参考电流,并应用磁场定向控制策略进行跟踪,同时兼顾电磁力约束与功率捕获关系。仿真结果表明,所提方案响应速度快、状态观测精度高,可有效提升功率捕获能力、减少系统主要损耗、提高输出功率。

关键词：波浪能损耗波能转换变分法功率捕获

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变分法研究一类分数阶微分方程边值问题解的存在性

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云南大学学报（自然科学版） 2024年第2期46卷 201-212页

作者：黎文博周文学吴亚斌张敏兰州交通大学数理学院甘肃兰州730070

利用一类分数阶微分方程边值问题的变分法,建立了该边值问题解存在的充分条件.然后将问题归结为一个等价的积分形式,使得边值问题的解被定义为对应泛函的临界点.最后利用山路引理,建立了该边值问题解的存在性.

关键词：临界点理论变分法边值问题梯度

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基于变分法的桁架结构尺寸及形状优化方法

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计算力学学报 2025年第2期42卷 155-161页

作者：武文杰聂祺李欣珏徐京颜兰傅向荣中国农业大学土木工程系北京100083 中国建筑科学研究院有限公司北京100013

在实际工程中,对桁架结构的尺寸和形状进行合理优化,可以充分发挥材料性能,提高结构刚度、强度和可靠性。本文提出了利用变分法并结合桁架结构位移求解方程建立位移泛函,推导出两类变分优化方法。以桁架结构中结点位置和杆件截面面积为... 详细信息

在实际工程中,对桁架结构的尺寸和形状进行合理优化,可以充分发挥材料性能,提高结构刚度、强度和可靠性。本文提出了利用变分法并结合桁架结构位移求解方程建立位移泛函,推导出两类变分优化方法。以桁架结构中结点位置和杆件截面面积为设计变量,用钢量为约束条件,指定结点位移为目标函数,对防屈曲桁架结构进行尺寸和形状优化。与有限元软件优化计算进行对比,本文方法不需要对结构进行多次重复计算,可以更快得到优化解,并且计算方法具有良好的精度和可靠性,可为实际工程提供设计依据。

关键词：桁架结构变分法形状优化尺寸优化优化解

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基于变分法与卫星海表信息重构西北太平洋涡旋三维结构

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热带海洋学报 2025年

作者：李林王喜冬何子康陈志强曹源刘科峰陈建河海大学自然资源部海洋灾害预报技术重点实验室河海大学海洋学院中国科学院南海海洋研究所国防科技大学前沿交叉学科学院北京应用气象研究所五室

本文利用高分辨率卫星海表信息和海洋历史温盐剖面数据，基于变分法重构了西北太平洋海域的三维动态温度场。与Argo(array for real-time geostrophic oceanography)温度观测剖面相比，重构温度场能够较为合理地再现海水温度的垂向变化... 详细信息

本文利用高分辨率卫星海表信息和海洋历史温盐剖面数据，基于变分法重构了西北太平洋海域的三维动态温度场。与Argo(array for real-time geostrophic oceanography)温度观测剖面相比，重构温度场能够较为合理地再现海水温度的垂向变化特征，尤其是在温跃层区域，重构结果与实际观测温度廓线能够较好地吻合。本文选取了两个典型的中尺度涡旋个例，利用重构温度场分析了其从生成到衰退的整个演变过程，展示了涡旋引起的温度异常在垂直和水平分布上的动态变化。尤其是在涡旋成熟阶段，温度异常的强度和深度扩展达到最大值，表现出涡旋对海洋温跃层的显著影响。通过分析不同阶段的温度异常分布，研究揭示了冷暖核心与异常区的空间结构的演化特征。结果表明，该方法能够有效利用卫星观测海表数据重构中尺度涡旋的水下温度结构和动态演变特征，将为理解中尺度涡旋在海洋物质和热量输运提供数据支撑。

关键词：变分法卫星海表信息中尺度涡三维温度结构

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低差分模式群时延少模光纤的变分法分析及优化

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物理学报 2022年第9期71卷 158-165页

作者：王健吴重庆北京交通大学发光与光信息技术教育部重点实验室光信息科学与技术研究所北京100044

基于少模光纤的模分复用技术可使传输容量增加数倍,是目前光纤通信系统的研究热点.当复用模式数量较多时,模式之间的串扰可在接收端采用多输入多输出数字信号处理算法解决.差分模式群时延(DMGD,DMGD)越大,算法复杂度越高,为了降低接收... 详细信息

基于少模光纤的模分复用技术可使传输容量增加数倍,是目前光纤通信系统的研究热点.当复用模式数量较多时,模式之间的串扰可在接收端采用多输入多输出数字信号处理算法解决.差分模式群时延(DMGD,DMGD)越大,算法复杂度越高,为了降低接收机的复杂度需要使用低DMGD的少模光纤.本文提出了使用变分法分析任意芯层折射率高于包层的少模光纤,推导出了这类光纤中基模的模斑尺寸、各个模式归一化传播常数、相对于基模的DMGD的解析表达式,以及它们与归一化频率和光纤制造参数的关系.在此基础上,以梯度型少模光纤为研究对象,优化了光纤参数,得到能够传输前6个LP模,在C和L波段|τ_(DMGD)|<15 ps/km的少模光纤的优化参数为:最大芯层折射率与包层折射率之差n_(1)-n_(2)=0.01,纤芯半径a=14μm,折射率分布指数α=1.975.最后讨论了光纤制造误差对DMGD的影响.

关键词：模分复用少模光纤变分法差分模式群时延

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基于变分法评估卫星海面信息对重构三维温盐及声场特性的影响

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海洋学报 2023年第12期45卷 133-144页

作者：张明琪徐永生张庆君张利强向亮郭平杨亮黄超孙晗伟中国科学院海洋研究所山东青岛266071 崂山实验室山东青岛266061 中国空间技术研究院遥感卫星总体部北京100094 中国人民解放军91001部队北京100841 中国科学院大学北京100094 北京无线电测量研究所北京100039

基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重... 详细信息

基于卫星海面观测重构水下三维温盐场并获取声场特性的研究,在军事海洋等领域具有重要的实践应用价值,但其效果不但受到重构方法的影响,而且随所利用的卫星海面观测信息的不同而改变。本研究基于美国海军最新研发的利用变分法的温盐场重构,研究了利用卫星海面高度、海面温度或二者联合数据,及考虑温盐垂向梯度对重构三维温盐及声场特性的影响。结果发现,集合了海表温度、海表高度和温盐垂直梯度3个约束项的重构方案精度最高,其重构温度场和盐度场的平均误差分别为1.08℃、0.11,该方案也能更好地捕捉温盐场的空间特征。通过分析不同方案的空间特征,海面温度主要作用于捕捉混合层以浅区域的温盐特征,这对表面声学层(Sound Layer Depth, SLD)的影响较大;海面高度和温盐场的垂直梯度对混合层以深区域的反演精度都有较高提升,能够影响整个声速剖面的准确性。根据声学特征分析,SST、SSH与温盐垂直梯度同时约束时,SLD以浅声速与HYCOM相差最小,约为1 m/s;没有梯度约束时,SLD与HYCOM相差约为1.5 m/s,未能很好地反映海表面声道特征;表明声道特征对海表温度与梯度约束均较为敏感。

关键词：变分法表面信息梯度约束三维温盐结构声学特征

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浅谈变分法在中学物理竞赛中的应用--以小船渡河问题为例

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物理教学 2025年第4期47卷 53-54,52页

作者：贾文静福建省厦门集美中学福建361021

小船渡河问题是理解运动的合成与分解的一个重要教学案例。竞赛教学中经常有学生提问:如果事先指定小船到达对岸的终点位置,那么小船沿着哪一条路径行驶可使得渡河时间最短?作者尝试用变分法对这个问题给出答案,希望能对竞赛教学有所帮助。

关键词：物理竞赛小船渡河变分法

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基于S变换和变分法的品质因子Q估计方法

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石油地球物理勘探 2022年第1期57卷 82-90,I0004页

作者：许李囡高静怀杨阳高照奇王前西安交通大学信息与通信工程学院陕西西安710049 湖北文理学院数学与统计学院湖北襄阳441053

品质因子Q是定量描述黏弹性衰减的重要参数,准确估计Q值有利于储层识别、烃类检测,还可用于反Q滤波来提高地震资料的分辨率。传统的Q值估计方法包括对数谱比法、中心频率偏移法和峰值频率偏移法等,其中对数谱比法的抗噪性较差,而中心频... 详细信息

品质因子Q是定量描述黏弹性衰减的重要参数,准确估计Q值有利于储层识别、烃类检测,还可用于反Q滤波来提高地震资料的分辨率。传统的Q值估计方法包括对数谱比法、中心频率偏移法和峰值频率偏移法等,其中对数谱比法的抗噪性较差,而中心频率偏移法和峰值频率偏移法则存在依赖地震子波类型的问题。针对这些问题,提出一种基于S变换和变分法提取品质因子Q的方法。首先,通过研究非平稳褶积模型,推导出非平稳地震数据在S变换域的近似表示形式;其次,在近似表示的基础上,建立了关于品质因子Q和地震子波的目标函数,并基于变分法最小化目标函数,得到Q值估计表达式;最后,为了提高该方法的准确性与抗噪性,设计了一种自适应积分区间选择的方案,该方案可根据地震数据的时频谱自动计算积分区域的频率参数。模型算例测试结果表明,所提出的Q值估计方法不依赖于地震子波的类型和窗函数的长度,同时对噪声具有较好的鲁棒性。实际数据计算结果进一步验证了该方法在Q值估计中的有效性。

关键词：地震波衰减 S变换变分法自适应参数选择 Q值估计

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欧拉-伯努利梁平面超大挠性变形问题变分法求解

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南京航空航天大学学报 2023年第1期55卷 67-72页

作者：孔祥森李昊宋雷鹏沈星南京航空航天大学航空学院南京210016 上海卫星工程研究所上海200204

对于欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题,由于其复杂的非线性几何方程,以位移为基本变量进行求解时,通常只能采用如多重打靶、微分求积等数值方法求得梁上离散点的位移值。本文研究了欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题变分法... 详细信息

对于欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题,由于其复杂的非线性几何方程,以位移为基本变量进行求解时,通常只能采用如多重打靶、微分求积等数值方法求得梁上离散点的位移值。本文研究了欧拉-伯努利悬臂梁平面超大挠性变形问题变分法求解理论。通过假设多项式形式的梁的曲率试函数以及常数中心线应变,基于欧拉-伯努利悬臂梁的基本假设,推导出了相互耦合的位移函数的精确表达式,并基于变分法理论和三角函数级数展开,推导出欧拉-伯努利梁的非线性控制方程组。利用迭代法对非线性控制方程组中的未知参数进行求解,最终得到欧拉-伯努利悬臂梁的位移函数的解析表达式。利用有限元计算结果对提出的变分法求解理论进行验证,并分别计算了欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束情况下的大变形。算例表明,基于本文的变分法求解理论,利用6个未知参数,即能够精确预测欧拉-伯努利悬臂梁在自由端集中力及位移约束下的超大挠性变形,该研究成果为欧拉-伯努利悬臂梁的超大变形问题提供了新的求解方法。

关键词：欧拉-伯努利悬臂梁超大挠性变形变分法非线性几何方程

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