大阻尼杆振动的广义多辛算法

本文基于Bridges教授建立的多辛算法理论及其Hamilton变分原理,采用广义多辛算法研究了大阻尼杆的阻尼振动特性.引入正交动量后,首先将描述大阻尼杆振动的控制方程降阶为一阶Hamilton近似对称形式,即广义多辛形式;随后采用中点离散方法构造形式广义多辛形式的中点Box广义多辛离散格式;最后通过计算机模拟研究大阻尼杆振动过程中的耗散效应.研究结果表明,本文构造的广义多辛算法不仅能够保持系统守恒型几何性质,同时能够再现系统的耗散效应.     

压电热弹性体混合层合板的响应分析

根据广义Hamilton变分原理推导出了压电热弹性体非齐次的Hamilton正则方程.考虑热平衡方程与导热方程中变量的对偶关系,通过增加正则方程的维数,成功地将非齐次的正则方程转化为能独立求解的压电热弹性体耦合问题的齐次方程.将非齐次方程转化为齐次方程不仅使问题变得大为简化,同时也减少了数值计算的工作量.数值实例研究了温度载荷和力载荷作用下压电热弹性材料四边简支层合板的响应问题,部分算例与相关文献进行了比较.     

膜受迫振动方程的多辛格式及其守恒律

基于Hamilton空间体系的多辛理论研究了膜强迫振动问题.利用Runge-Kutta多辛格式构造了一种9×3点半隐式的多辛离散格式,该格式满足多辛守恒律.数值算例结果表明该多辛离散格式不仅能够有效提高数值计算精度,而且能够保持膜振动系统的局部性质.同时利用多辛格式模拟得到的波形图表明多辛方法具有较好的长时间数值稳定性.     

一类二次KdV类型水波方程的多辛Fourier拟谱方法

二次KdV类型水波方程作为一类重要的非线性方程有着许多广泛的应用前景.本文基于Hamilton系统的多辛理论研究了一类二次KdV类型水波方程的数值解法,利用Fourier拟谱方法构造离散多辛格式的途径,并构造了一种典型的半隐式的多辛格式,该格式满足多辛守恒律.数值算例结果表明该多辛离散格式具有较好的长时间数值稳定性.     

广义Zakharov-Kuznetsov方程的若干能量守恒算法

本文基于哈密尔顿偏微分方程的多辛形式,利用平均值离散梯度构造了若干二维广义Zakharov-Kuznetsov方程的能量守恒算法,包括一个局部能量守恒算法及一个整体能量守恒算法.并证明了在周期边界条件下,两个格式均保持离散整体能量.数值例子验证了方法的有效性及正确性.     

变形Boussinesq方程组的多辛Preissmann格式计算研究

基于Hamilton空间体系的多辛理论,研究了变形Boussinesq方程组的数值解法. 利用Preissman方法构造离散多辛格式的途径,并构造了一种典型的半隐式的多辛格式,该格式满足多辛守恒律. 数值算例结果表明: 该多辛离散格式具有较好的长时间数值稳定性.     

离散零空间算法在机织物仿真中的应用

针对机织物卡尔丹角多体模型维数较高,计算效率不理想的问题,提出采用离散零空间算法降低多体动力学方程维数,减少计算复杂度和约束违约所导致的数值漂移.首先结合离散零空间等效变换消去拉格朗日乘子项,然后进行结点参数化,实现两次系统降维,提高机织物仿真速度.通过KES剪切试验与仿真,验证了上述算法应用的可行性.通过仿真计算复杂度及效率特征指标对比,反映出优化方程的降维优势和计算高效,尤其适用于大型织物仿真.     

基于CUDA的二维泊松方程快速直接求解

二维泊松方程离散化之后可以转化为一个具有特殊格式的块三对角方程的求解问题,通过对这一结构化线性方程组的研究,提出了一个适用于统一计算架构(CUDA)的泊松方程并行算法.该算法通过离散正弦变化,可以将计算任务划分为若干相互独立的部分进行求解,各部分求解完成后再通过一次离散正弦变换即可获得最终解,整个求解过程只需要两次全局通信.结合GPU的硬件特征进行优化之后,该算法相比CPU上的串行算法可以获得10倍以上的加速比.     

考虑随机旅行时间与二维装载约束的越库配送车辆路径优化

面向越库配送模式下二维装载和车辆路径联合优化,考虑现实配送过程的不确定性因素,提出考虑随机旅行时间和二维装载约束的越库配送车辆路径问题.基于蒙特卡洛模拟与场景分析方法,建立以运输成本、车辆固定成本以及时间窗期望惩罚成本之和最小化为目标的带修正随机规划模型.继而根据问题特征,设计改进的自适应禁忌搜索算法和基于禁忌搜索的多重排序最佳适应装箱算法进行求解.其中,改进的自适应禁忌搜索算法在禁忌搜索算法的基础上引入自适应机制,对不同邻域算子进行动态选择,并提出基于移除-修复策略的多样性机制以增强算法的寻优能力.数值实验表明,所提出的模型与方法能够有效求解考虑随机旅行时间和二维装载约束的越库配送车辆路径问题,自适应与多样性机制能一定程度上增强算法的全局搜索能力.     

二维全约束优化算法的研究

从工程实际出发，分析了现有的几何约束求解方法中存在的问题，提出了一种新的二维全约束优化算法。该方法采用自由度优先搜索策略生成有向图，用简单推理和代数方程组综合方法求解，较好地解决了满约束求解和过约束判断问题，大大减少了非线性方程组的规模，使得约束问题的求解得到简化，提高了求解效率。     

A transmission-constrained unit commitment method in power system scheduling

This paper presents a transmission-constrained unit commitment method using a Lagrangian relaxation approach. Based on a DC power flow model, the transmission constraints are formulated as linear constraints. The transmission constraints, as well as the demand and spinning reserve constraints, are relaxed by attaching Lagrange multipliers. A three-phase algorithmic scheme is devised including dual optimization, a feasibility phase and unit decommitment. A large-scale test problem with more than 2200 buses and 2500 transmission lines is tested along with other test problems.     

A heuristic method for simultaneous tower and pattern-free field optimization on solar power systems

A heuristic method for optimizing a solar power tower system is proposed, in which both heliostat field (heliostat locations and number) and the tower (tower height and receiver size) are simultaneously considered.Maximizing the thermal energy collected per unit cost leads to a difficult optimization problem due to its characteristics: it has a nonconvex black-box objective function with computationally expensive evaluation and nonconvex constraints.The proposed method sequentially optimizes the field layout for a given tower configuration and then, the tower design is optimized for the previously obtained field layout. A greedy-based heuristic algorithm is presented to address the heliostat location problem. This algorithm follows a pattern-free method. The only constraints to be considered are the field region and the nonconvex constraints (which allow heliostats to not collide).The absence of a geometrical pattern to design the field and the simultaneous optimization of the field and the tower designs make this approach different from the existing ones. Our method is compared against other proposals in the literature of heliostat field optimization.     

Adaptive time-warped control of molten salt distributed collector solar fields

This paper concerns the temperature control of a new class of distributed collectors solar fields, which employ molten salt as heat transfer fluid (HTF). Distinctive characteristics of these plants are the high operating temperatures, close to the thermal limits of receiver pipes, and the high solidification temperature of HTF. By means of a novel hybrid adaptive control scheme, based on the Unscented Kalman Filter and on a time-warped predictive controller, the HTF temperature can be effectively controlled within prescribed constraints also in presence of uncertainty in model parameters and faults on collectors.     

基于球摆模型的离散变分积分子算法研究

在动力学系统长时间的仿真计算中,力学系统固有的结构将影响到计算精度及稳定性.离散变分积分子能够保持力学系统的能量,动量及辛结构的守恒.结合离散变分原理,通过对系统的拉格朗日函数进行离散化以及求变分和积分的过程,可以得到力学系统的离散变分积分子算法.该算法是一种递归算法,给定初始条件便可得到系统的动力学参数的时间历程.使用该原理可以构造具有完整约束的拉格朗日系统的辛-动量积分子方法.与连续算法相比,离散变分积分子算法能够直接在离散拉格朗日函数的基础上得到姿态与角速度的递推公式,而不需要复杂的迭代计算.本文研究是基于第一类拉格朗日函数的离散变分积分子算法.球摆模型是一个具有完整约束的拉格朗日系统.仿真结果表明,系统的能量值在长时间的仿真中得到保持,且计算的精度与步长的数量级呈现二次方的关系,系统角速度和姿态的仿真结果都符合球摆的运动规律.     

Methods for a network design problem in solar power systems

We consider the problem of minimizing cable connections between a central computer and a field of heliostats in the design of solar power systems. This practical task can be modeled as a p-median problem with additional constraints in a weighted graph. We compare an exact branch-and-bound method with two approximate algorithms. For the latter two methods, estimations of time complexity and accuracy are presented. Computational results are shown which should be useful in the design of such large-scale power systems.     

一种可靠双盲的IP时间隐通道

针对现有的IP时间隐通道需要事前约定IP数据包的时间间隔与传输信息之间的编码方案,不能在收发过程中根据网络的传输质量进行双盲动态调整的问题,提出了一种IP时间隐通道编码方案的双盲动态调整策略。该策略通过细分网络环境,并针对不同网络环境动态选择预设的编码方案,实现了收发双方间编码方案的双盲动态调整。为了验证策略的可靠性,实现了这种可靠双盲的IP时间隐通道。实验结果表明,该策略能够较好地实现收发双方间的双盲动态调整。     

分析结构力学与有限元

分析力学历来是在动力学范围内论述的,结构力学与最优控制模拟关系的共同基础就是分析力学．这表明在结构力学与最优控制理论的架构内也应有分析力学的整套理论．本文就结构力学讲述分析力学,称分析结构力学．保守体系可用Hamilton体系的方法描述,其特点是保辛．保辛给出保守体系结构最重要的特性．有限元法是从结构力学发展的,有限元的单元刚度阵应保持对称性,其实这就是保辛．根据区段单元变形能只与其两端位移有关,就可通过数学分析得到Lagrange括号与Poisson括号,展示了其辛对偶体系、正则方程、正则变换等的内容．