磁致伸缩微位移驱动器性能测试分析

介绍了磁致伸缩微位移驱动器的工作原理,分析了检测方法,设计了使用双频激光干涉仪作为测量基准的测试平台;对该驱动器的位移的输出特性进行了测试,通过拟合处理对测试结果进行数据分析,可提高超磁致伸缩微位移驱动器的线性度和控制精度,使得驱动器性能改善.基于磁致伸缩效应原理研制的微位移驱动器,具有线性好、分辨率高、精度高等优点,经测试,达到了设定的参数指标要求.     

A sequential sparse polynomial chaos expansion using Bayesian regression for geotechnical reliability estimations

Polynomial chaos expansions (PCEs) have been widely employed to estimate failure probabilities in geotechnical engineering. However, PCEs suffer from two deficiencies: (a) PCE coefficients are solved by the least-square minimization method which easily causes overfitting issues; (b) building a high order PCE is often computationally expensive. In order to overcome the aforementioned drawbacks, the Bayesian regression technique is employed to evaluate PCE coefficients, which not only provides a sparse solution but also avoids overfitting. With the aid of the predictive means and variances given by Bayesian analysis, a learning function is proposed to sequentially select the most informative samples that are critical to build a PCE. This sequential learning scheme can highly enhance the computational efficiency of PCEs. Besides, importance sampling (IS) is incorporated into the sequential learning (SL)-PCEs to deal with geotechnical problems with small failure probabilities. The proposed method of SL-PCE-IS is applied to three illustrative examples, which shows that the improved PCE method is more effective and efficient than the common PCEs method, leading to accurate estimations of small failure probabilities using fewer training samples.     

车载组合导航数据处理方法研究

在运用组合导航技术进行车辆定位导航过程中,由于环境、导航设备等因素的干扰,导航数据中会包含有较大误差的野值数据,使得导航结果与实际车辆的行驶轨迹发生较大偏差,从而给人们的日常生活带来不便。一方面,错误的导航信息会给用户增加不必要的麻烦,影响智能交通系统的发展;另一方面也影响组合导航技术的应用和推广。为此,本文提出了对车辆低速和车辆停止时的定位数据进行剔除,利用粗差剔除和多项式拟合等方法对定位数据进行分析处理,提高导航定位的准确性。跑车试验证明该方法可以有效地提高定位精度,满足车载导航的需求。     

应用NASA MERRA再分析资料对一次高原切变线的诊断分析

利用2016年6月29—30日地面及高空常规观测资料、CMORPH融合降水资料以及时空分辨率较高的NASA MERRA 0.625°×0.5°逐3 h再分析资料,对一次高原切变线过程进行了天气动力学诊断分析。运用广义位温、广义湿位涡和涡生参数等诊断量对切变线系统的生成及其降水分布进行分析。结果显示:广义位温等值线梯度大值区与大气水汽的聚集区相对应。切变线降水的发生、发展与广义湿位涡的分布及演变有较好的对应关系,低层大气广义湿位涡的正异常大值对降水发生有一定关联。广义湿位涡正负异常值之间的零线可较好表征高原切变线的位置。广义湿位涡中心强度对切变线生成与发展有一定指示意义。涡生参数可作为高原切变线生成和加强的一个明显前兆信号。     

时空序列预测误差的敏感性试验分析

利用33模Lorenz系统得到的"理想"混沌时空序列,作为时空混沌序列"发生器".通过状态空间重构,建立"场时间序列"局域近似预测模型,对资料空间分辨率,资料的长度、噪音,以及模型的参数选取等因素进行敏感性试验分析,了解时空混沌序列预测中误差产生和增长的一些影响因素.得到以下初步结论:对于理想混沌时空序列(33模Lorenz系统)而言,与系统相适应的资料空间分辨率和较长的资料长度都将会提高预测精度;可预报时效与资料长度之间近似服从指数关系.另外,在建立预测模型时,适当的邻近点数目,以及采用二阶映射关系和迭代法都可以有效地改善预测精度.对于加入噪音的混沌时间序列,通过"场时间序列"的局域近似方法和4阶自回归方法的预测试验的对比表明,前者显示了更强的抗"干扰"能力.以上结论可以有分析地应用于短期气候预测中.     

岩性储集层的混沌识别技术研究

本文从动力学系统原理出发,论述了混沌理论中的李指数法,并从地震剖面上提取李指数,并应用李指数来区分和识别储集层的岩性变化特征和含油气性。计算和应用研究表明,李指数随着相空间维数的增加容易趋于稳定值,这就使它预测地震序列横向变化的可靠性增大,这正是李指数预测岩性和含油气性的一个优越性。成功地应用实例表明,混沌识别技术是岩性储集层的一种有效识别技术,并具有广阔的应用前景。     

地下水位的混沌和多重分形特征演化及其中短期预报意义

采用苏20井记录到的1995年7月1日至1997年6月30日地下水位观测数据作为研究的原始资料,计算并研究了1996年11月9日南黄海 M_S 6.1地震前后地下水位系统混沌吸引子的关联维数D₂、二阶熵K₂和最大Lyapunov指数λ₁,并用推广GP法研究了地震前后系统多重分形的广义维数谱D_q。研究结果表明:地下水位系统为混沌系统,系统的自由度在3~16之间;地震过程中系统有降维减熵现象,震前广义维数谱D_q左半边曲线变陡,因而可被看作为强震前的前兆信息。此结果对今后在预报工作中认识地震前兆观测的非线性动力学特征和利用这些特征进行地震预报具有重要的实用意义。     

Prediction of weather parameters on a very short time scale by an Auto Regressive process for aviation flight planning

Forecasting weather parameters such as temperature and pressure with a reasonable degree of accuracy three hours ahead of the scheduled departure of an aircraft helps economic and efficient planning of aircraft operations. However, these two parameters exhibit a high degree of persistency and have nonstationary mean and variance at sub-periods (i.e. at 0000, 0300, 0600,…, 2100UTC). Hence these series have been standardised (to have mean 0 and variance 1) and thereafter seasonal differenced (lag 8) to achieve almost near stationarity. An attempt has been made to fit the standardised and seasonal differenced series of Chennai (a coastal station) and Trichy (an inland station) airport into an Auto Regressive (AR) process. The model coefficients have been estimated based on adaptive filter algorithm which uses the method of convergence by the steepest descent. The models were tested with an independent data set and diagnostic checks were made on the residual error series. An independent estimation of fractal dimension has also been made in this study to conform the number parameters used in the AR processes. The models contemplated in this study are parsimonious and can be used to forecast surface temperature and pressure.     

基于稀疏表示的地面磁共振信号提取方法

在多孔隙含水层中地面磁共振（surface nuclear magnetic resonance,SNMR）信号呈现多弛豫衰减特性,常规盲源分离方法和单指数拟合方法引起信号严重失真和信息缺失等问题.本文提出了基于稀疏表示的随机噪声背景下多弛豫SNMR信号的提取方法.根据SNMR信号的衰减特征,设计了精确刻画SNMR信号且与随机噪声不相关的离散衰减余弦冗余字典.其次,针对多弛豫SNMR信号稀疏度未知的问题,通过设置合理的残差比阈值控制迭代次数,改进了广义正交匹配追踪（generalized orthogonal matching pursuit,gOMP）算法,使得该方法应用于SNMR信号的提取时,具有更好的自适应性和普适性.再次,鉴于SNMR测量数据为多次独立重复采集的结果,提出了基于数据流的SNMR信号提取策略,在提高算法鲁棒性的同时,保证了信号提取结果的唯一性.最后,通过仿真和实测数据证明了基于gOMP算法的稀疏表示方法可以显著地提升多弛豫SNMR信号的提取质量,降低随机噪声对含水层反演结果的影响,提高SNMR探测能力.     

常Q滞弹性介质地震波动数值模拟——时域本构优化逼近

在地震波动模拟中计入常Q滞弹性阻尼,可有效降低模拟波形的误差.就时域有限差分和有限元模拟而言,常基于广义标准线性体建立阻尼介质的时域本构逼近.广义标准线性体由若干标准线性体并联得到,增加标准线性体个数能有效提高模拟精度,但计算量及计算存储将成倍增长.目前尚未有普适的标准线性体个数优化取值方案.本文基于广义标准线性体参数的非线性优化拟合方法,详细分析了时域本构逼近误差的影响因素,清楚揭示了逼近误差仅取决于频带宽度,与频带上下限取值无关这一特性,阐明了构建具有普适性标准线性体个数优化取值方案的可行性.论证了波形模拟精度主要取决于波传播距离与模拟波长的比值以及标准线性体的个数取值.综合考虑上述两个控制因素,结合在波动正反演问题中广为采纳的波形时频误差衡量准则,对不同Q值介质给出了标准线性体个数优化取值表.进一步,本文提出采用不同个数标准线性体以近似不同Q值的阻尼介质时域本构,解决了以往波动数值模拟中统一采用相同个数标准线性体而导致的计算量及计算存储浪费或模拟精度低下等问题,并基于数值实验验证了这一方法的精度.本文工作对推进滞弹性介质波动数值模拟及其在全波形反演问题中的应用具有理论价值和实践意义.