几个典型台风路径的同化试验

本文从上海台风所的台风路径统计动力预报模型SD-90出发,利用变分同化方法结合反问题正则化思想和最优控制技巧(而非统计方法),反演出台风所受到的除科氏力以外所有力的合力及台风的初始速度,用实际台风定位资料分析不同的正则化参数及最优控制参数的组合对同化结果的影响,分析不同台风路径特征的拟合效果。该方法具有模式简单、应用资料少、拟合精度高等优点,为台风路径的预报提供了新的思路。     

基于时频分析与分数阶最优控制网络的地震数据噪声压制

在复杂的地表环境,地震勘探采集到的实际地震资料信噪比较低,分辨率较差,接收的噪声能量较强,与有效信号存在频谱的重叠.常规的消噪手段很难在保证有效信号幅值的同时,还兼顾噪声压制的效果.本文采用基于分数阶最优控制(Fractional Optimal Control)理论建立的深度学习神经网络——FOCNet来压制地震数据噪声,并恢复微弱同相轴.不同于传统深度学习网络(DCNN)算法大多为基于经验的网络设计,FOCNet具有坚实的数理基础,它从动态系统的最优控制角度阐述了网络的原理,并采用长期记忆的方式增强了网络的稳定性,提高了系统对噪声的消减能力.针对地震数据有效信号在低频带与噪声重叠严重,且FOCNet对数据中、高频信息保留更好这一情况,本文提出了一种基于理想时频分析与FOCNet相结合的算法(TF-FOCNet)来压制地震噪声,提取有效信号.该算法通过理想时频分析,针对性的提取信噪重叠的低频目标数据成分,并与数据的中、高频成分一起送入网络中进行处理并融合,完成噪声的压制,增强了低频信息的保留能力.模拟及实际的实验结果验证了算法在随机噪声、面波压制及微弱信号恢复上的有效性和优越性.     

多维Benchmark桥梁结构半主动控制策略

随着大跨度桥梁结构的广泛应用,作为生命线工程之一的桥梁结构振动问题备受关注。结构振动控制作为一种新方法,可以有效的减小结构振动响应。半主动控制只需较少的能量调节便可对最优控制力进行跟踪,进而成为研究的热点。传统的最优控制算法（LQR）需要计算复杂的Riccati方程,具有在线计算时间长等缺点。基于最优控制与计算结构力学之间的模拟理论,引入区段混合能的概念,将Riccati方程转化为区段矩阵的求解,采用水平双向布置MR阻尼器的方法对桥梁结构进行振动控制,考虑了桥梁结构3个方向的平动分量和转动分量,基于哈密顿体系提出了LQR半主动控制策略。最后,对Benchmark桥梁结构模型进行了仿真计算,结果表明:提出的LQR半主动控制策略是有效的。     

几个典型台风路径的同化试验

从上海台风所的台风路径统计动力预报模型SD-90出发,利用变分同化方法结合反问题正则化思想和最优控制技巧(而非统计方法),反演出台风所受到的除科氏力以外所有力的合力及台风的初始速度,用实际台风定位资料分析不同的正则化参数及最优控制参数的组合对同化结果的影响,分析不同路径特征台风路径的拟合效果。该方法具有模式简单、应用资料少、拟合精度高等优点,为台风路径的预报提供了新的思路。     

基于分数阶最优控制网络的复杂勘探随机噪声消减方法

在实际勘探记录处理过程中,复杂随机噪声的出现严重影响了有效反射信息的提取,并对资料后续处理带来了不利影响。随着非常规油气资源开发,对勘探记录质量提出了更高的要求,常规方法在处理能力方面需要持续提升。为了解决复杂噪声消减问题,笔者将最优控制网络引入随机噪声消减领域。与传统的单一尺度消噪网络不同,FOC-NET具有分层结构,能够利用不同尺度信息并结合信息融合处理实现地震勘探数据潜在特征的高精度提取,克服了传统去噪网络单一尺度信息提取造成的有效特征损失问题。同时,在面对低信噪比勘探记录和弱反射同相轴时,多尺度特征交互方式同样可以有效提高噪声压制和信号恢复能力。合成记录和实际数据处理结果均表明,即使在低信噪比条件下,FOC-NET仍能有效地抑制随机噪声并准确重构出有效反射信息,极大提升勘探资料的质量。     

水位演算模型及其在水位预报中的应用

将单一河道洪水演算系统视为单输入一单输出系统,基于时间序列分析中的ＡＲＭＡＶ（２,１）模型,应用时间序列分析最优控制理论建立了水位演算模型和水位预报方法。证明若采用水位作变量,则可采用无约束的最优化方法确定参数;若采用水深作变量,则可采用以水量平衡为约束的寻优方法确定参数。本文所建立的水位预报方法用于黄河下游水位预报,得到了满意的预报精度。     

被动及半主动摩擦阻尼器对合肥悲翠电视塔地震反应的 …

摩擦阻尼器是一种构造的耗能减振装置,已应用于国内外多座新建建筑的抗震设计和已建建筑的抗震加固。半主动摩擦阻尼器则通过调整阻尼器的起滑力来改善被动摩擦阻尼器的耗能减振性能。本文研究了被动及半主动摩擦阻尼器对于高耸塔架结构地震反应的减振效果。为满足摩擦阻尼器对高耸塔架结构风振控制的特殊需要,本文建立了合肥电视塔的空间桁架有限元模型和串联多自由度体系模型,并在形成控制力变换矩阵和计算摩擦阻尼器两端的相对     

淄博孝妇河源区地下水资源的开发利用研究

在分析淄博市孝妇河流域源头的南神头－窑广地下水富水区水文地质条件的基础上，应用数值模拟方法建立了该区的地下水流模型，并根据当地的资源需求建立了地下水动态预测模型，研究了可能通过该区出流边界补给下游地区地下水的侧向排泄量。应用系统工程学和运筹学理论，以“开采费用最小”为目标函数，以研究区的需水量及开采井的供水作为约束条件，建立了该区的地下水最优控制模型。通过优化地下水开采布局对出流边界的流量进行了研究，既为富水区的地下水资源利用确定开采方案，又科学地评价地富水区北部边界对下游地区的地下水侧向补给量。     

微种群遗传算法优化结构振动控制

本文将微种群遗传算法应用到结构振动控制中，用遗传算法优化控制器，以解决一类用经典线性反馈控制无法解决的半主动控制的优化问题，该方法提出将非线性控制问题线性化，导出了简化过程，然后利用遗传算法求解，它具有利用微种群遗传算法全局寻优，并且对目标函数的性态要求较少的特点，数值算例表明，本文方法是有效的。     

流体力学参数控制反问题的控制论求解方法

提出一种求解流体力学参数控制反问题的新思路--控制论方法。将流体力学参数控制反问题纳入控制论范畴,提为分布参数系统的最优控制问题,并提出应用计算机辅助优化法实现求解。以一个矩形坝非均质渗透系数反演问题为例,用所提方法进行了求解。研究结果表明,应用控制论方法求解参数控制反问题是合理可行的,是研究反问题的新思路。与其它参数控制反问题求解方法相比,用计算机辅助优化法求解参数控制反问题简单易行,且适应性强,为拓广流体力学参数控制反问题的工程应用提供了可能。