无机盐-恒沸有机水溶液体系相平衡计算

针对无机盐-恒沸有机水溶液体系相平衡问题,提出用Gibbs自由能最小法计算。通过Pitzer理论与NRTL方程相结合来描述体系中各组分的活度系数,建立体系Gibbs自由能的计算模型,从而将相平衡计算转化为有约束的最小化问题,并应用遗传算法求解,进而得到体系平衡时的各相组成。以2个体系的相平衡计算为例,结果表明此方法可行有效,可为无机盐作盐析剂分离恒沸有机水溶液体系这一化工过程建立一定的理论基础和计算依据。     

易挥发弱电解质体系化学及相平衡计算的遗传算法

基于Gibbs自由能最小化原理,提出用遗传算法计算易挥发弱电解质体系化学及相平衡问题。首先建立了易挥发弱电解质体系Gibbs自由能的计算模型,将含化学反应平衡和相平衡计算问题转化为有约束的最优化问题．并应用遗传算法求解；其次在算法实施时提出两点改进,即通过对优化变量采取动态边界的可行域编码方法来处理问题约束和引入反应平衡常数来提高低含量组分的计算精度；最后对两个算例进行了计算。计算表明,本文计算结果与文献值相吻合,并且简单易实施,是这类问题计算的有效方法。     

Na~_,K~+//Cl~-,SO_4~(2-)-H_2O体系25℃溶解度的预测

本文以盐的溶度积为溶解平衡判据,利用HW公式对Na~+,K+//Cl~-,SO_4~(2-)—H_2O体系以及此体系所包括的三元和二元体系25℃的溶解度、水活度进行了计算,结果令人满意。     

关于受限制的部分平衡复杂反应体系组成的计算

对于因动力学原因使某些反应不发生的受限制的复杂反应体系，本文介绍了计算组成的方法，它是在原有元素原子守恒方程组中加入了附加的“元素”，守恒条件，在新的物质守恒方程组和组成非负条件限制下，用自由能最小化方法计算受限制的部分平衡复杂反应体系的组成，根据上述原理编制了通用程序，对氨催化氧化和合成甲醇等受限制的复杂反应体系进行了计算，结果与文献值相符。     

求解非线性方程的人口迁移算法

探讨用人口迁移算法求解非线性方程的方法,该方法把方程求解问题转化为函数优化问题.计算中不需要使用目标函教的导数信息,在MatLab语言环境下实现了该算法,数值实验结果表明该算法的有效性.     

极限与 MatLab

探讨 MatLab在求解极限中的作用,主要是利用 MatLab 做出函数图形,从而借助图形帮助学生直观了解函数在某一点的极限。特别针对一些较为复杂的函数的极限求解,利用 MatLab作图会收到令人满意的效果。     

自由运行结构动态载荷识别的格林函数法

将Green函数法应用于平动自由结构的载荷识别问题.不计刚-柔耦合效应,建立测点的绝对运动加速度和动态激励的卷积关系,Green核函数由整体刚体运动与弹性振动的脉冲响应迭加而成,采用正则化方法求解反卷积问题.对自由梁和组合薄壁结构给出两个算例,以数值仿真结果叠加20%噪声水平的随机噪声模拟实测响应,结果表明,Green函数法能有效地反演复杂平动自由结构的动载荷,正则化方法求解此类问题的稳健性和耐噪性强.文中得到的Green函数法对复杂自由结构体系的动载荷反演具有应用潜力.     

一种支持大规模数据逻辑函数优化的改进选拔算法

选拔算法是两级逻辑综合中求解最小化覆盖的经典方法之一,但在输出变量集合和质立方体集合规模较大的情况下,采用选拔法求最小化覆盖存在空间复杂度高、求解时间长等问题。为此,提出了求解多输出函数最小化覆盖的改进选拔算法。利用相交迭代和局部搜索的思想,分别对选拔法的极值运算和分支处理进行了改进。实验结果表明,在现有计算机资源条件下,该算法为大规模数据条件下逻辑函数的优化提供了一种有效的方法。     

吸热式氮基气氛与钢复杂平衡体系的热力学计算(Ⅱ)

本文用自由能最小化法对吸热式氮基气氛与碳钢间的多元反应复杂平衡体系进行了热力学计算,得到了有关方程式.计算了体系中各组份在不同温度下的平衡组成和碳势,以及不同氮含量时气氛的碳势.结果表明,在一定温度下气氛的碳势随CO_2浓度的增加而减小;在一定CO_2含量时,炉温越高则气氛的碳势越低.此结论与用独立组元法处理得到的结果相符.     

求解六峰值驼背函数优化问题的热力学演化算法

作为计算智能关键技术的演化计算,因其在对复杂和非线性问题的求解中表现出良好的适应性、并行性、鲁棒性等众多优点,受到众多领域专家学者的广泛关注.在综合国内外演化计算研究现状的基础上,基于热力学中的自由能极小化原理,设计了一个全新的热力学演化算法,并通过对于六峰值驼背函数优化问题求解的数值试验,测试了热力学演化算法的优良性能,试验结果表明了热力学演化算法求出的解比一般演化算法求出的解更加接近于全局最优.     

基于动态参数化的二次B样条插值曲线

参数化为构造B样条插值曲线提供了自由度,但在以往的研究中,这些自由度并未得到充分利用．该文给出的二次B样条曲线插值方法充分利用了参数化的自由度,直接利用插值曲线直观的几何约束条件如曲线在数据点处的切向、曲线段的相对高度等进行参数化,使得构造出的插值曲线不仅在两端,而且在中间各段具有预期的几何性质．该文的方法比起以往的参数化方法来,能更直观有效地控制插值曲线的形状．而且,所构造的插值曲线具有局部性质或近似局部性质,即当改变某个数据点的位置时,插值曲线的形状只作局部改变或除局部范围外,曲线形状改变很小或完全不变．不同于以往的插值方法,该文的方法在构造插值曲线的过程中根据曲线的几何约束条件动态地递推确定参数值、节点向量和控制顶点,整个过程不必解方程组,计算简便．该文还给出了相应的算法和应用例子．实验结果表明,该文的方法十分有效．     

机动弹头六自由度运动建模研究

机动弹头的应用是弹道导弹提高突防能力和命中精度的有效选择。为了深人研究机动弹头的制导与控制规律,该文针对机动弹头再人机动飞行的特点,给出了气动控制力和控制力矩的计算模型,并应用六自由度一体化建模理论建立了较为精确的动力学和运动学数学模型,而且基于MATLAB／Simulink对其数学模型进行了转化,建立了可在计算机上实现的数字仿真模型,并给出了部分仿真结果。结果表明,所建立的机动弹头六自由度运动模型能够充分表征其再入机动飞行的特点,为制导和控制系统的六自由度一体化建模与仿真提供了基础和前提。     

Analysis of the energy‐based swing‐up control for the double pendulum on a cart

Designing and analyzing controllers for mechanical systems with underactuation degree (difference between the number of degrees of freedom and that of inputs) greater than one is a challenging problem. In this paper, for the double pendulum on a cart, which has three degrees of freedom and only one control input, we study an unsolved problem of analyzing the energy‐based swing‐up control which aims at controlling the total mechanical energy of the cart‐double‐pendulum system, the velocity and displacement of the cart. Under the energy‐based controller, we show that for all initial states of the cart‐double‐pendulum system, the velocity and displacement of the cart converge to their desired values. Then, by using a property of the mechanical parameters of the double pendulum, we show that if the convergent value of the total mechanical energy is not equal to the potential energy at the up–up equilibrium point, where two links are in the upright position, then the system remains at the up–down, down–up, and down–down equilibrium points, where two links are in the upright–down, down–upright, and down–down positions, respectively. Moreover, we show that each of these three equilibrium points is strictly unstable in the closed‐loop system by showing that the Jacobian matrix valued at each equilibrium point has at least one eigenvalue in the open right half plane. This shows that for all initial states with the exception of a set of Lebesgue measure zero, the total mechanical energy converges to the potential energy at the up–up equilibrium point. This paper provides insight into the energy‐based control approach to mechanical systems with underactuation degree greater than one. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

Thermodynamic assessment of Fe–Ti–S ternary phase diagram

A thermodynamic analysis of the Fe-Ti-S ternary system was performed by incorporating first-principles calculations into the calculation of phase diagrams (CALPHAD) method. To evaluate the Gibbs energy, the Debye-Grüneisen model was applied for some sulfides of the Ti-S binary system. In addition, the cluster expansion and cluster variation methods were used for the solid solution phases in the Ti-S binary and (Fe,Ti)S phases. The calculated Ti-S binary phase diagram showed good agreement with the experimental results. The very low solubility of the Ti solid solution in the Ti-S system, as reported by Murray, agreed well with our calculated results. A binodal phase decomposition of the liquid phase was expected in the S-rich region. The Gibbs energy curve of (Fe,Ti)S between FeS and TiS was found to be convex downward. This is characteristic of an isomorphic solid solution, attributed to the attractive interaction between Fe and Ti in (Fe,Ti)S. The vertical phase diagram between FeS and TiS, obtained using the thermodynamic database, was in good agreement with the experimental results of Mitsui et al. The solubility products of (Fe,Ti)S have been experimentally estimated previously. The calculated solubility product agreed with the experimental value of TiS.     

用理想化学理论对强溶剂化的二元合金系进行活度预测

本文广泛地探讨了利用理想化学理论对强溶剂化的二元合金系进行活度,超额自由能,混合自由能等热力学数据预测的可能性.对15种不同体系进行了计算和预测,它们是:(1)生成单个化合物的二元合金系;(2)生成两个化合物的二元合金系;(3)生成三个化合物的二元合金系;(4)生成四个化合物的二元合金系.本文为从相图获取较多的热力学数据提供了一个有效的方法.当选取合适的模型参数时,计算结果与实验数据吻合很好.     

磁悬浮的控制研究与仿真

单自由度磁悬浮控制研究是研究多自由度磁悬浮基础.首先介绍基于单自由度磁悬浮控制实验系统及其工作原理,并建立数学模型.基于磁悬浮系统数学模型复杂性.主要研究如何更好地控制其悬浮性能.从基本控制方法人手,分别给出各种控制方法下数学模型,利用劳斯判据等方法进行参数整定以及比较各个控制方法仿真结果及其控制效果和对系统产生影响.最后,介绍模糊自整定PID控制方法原理,根据系统特点,设计并利用matlab软件对其进行仿真,其仿真结果说明智能控制方法在此非线性系统控制上具有一定优势,也是今后研究方向.     

中心刚体-柔性梁刚柔耦合动力学模型降阶研究

有限单元法被广泛的采用来描述柔性体的弹性变形,然而有限元节点坐标数目庞大,将会给动力学方程求解带来巨大的计算负担.如何降低柔性体的自由度,是当前柔性多体系统动力学研究的一个重要命题.本文以中心刚体-柔性梁系统为例,采用Krylov方法和模态方法进行降价.然后分别采用有限元全模型、Krylov降阶模型和模态降阶模型,对中心刚体-柔性梁进行刚-柔耦合动力学仿真.仿真结果表明,与采用模态降阶方法相比,采用Krylov模型降阶方法只需要较低的自由度,就可以得到与采用有限元方法完全一致的结果.说明Krylov模型降阶方法能够有效的用于柔性多体系统的模型降价研究.     

货物摆动时横向补给系统高架索的面内振动

考虑了高架索的倾斜角、货物悬挂点张力周期波动等因素的影响,建立了海上横向干货补给高架索系统面内振动的 3 自由度动力学模型. 对模型进行 1 阶 Galerkin 模态截断,对离散后的动力学模型惯性项解耦,得到了高架索面内振动的 3 自由度常微分形式的非线动力学模型. 借助 Mathematica 程序,对系统进行数值分析,研究表明货物摆动会引起高架索和货物大幅横向的振动.     

基于单元模态应变能和剩余模态力的结构损伤识别方法在某塔式桁架中的应用

为快速、准确定位工程结构损伤位置,有效提高工程结构安全性能和使用寿命,以某塔式桁架结构为研究对象,运用单元模态应变能法和剩余模态力法对其进行损伤识别.利用MSC Marc对该桁架完整结构和几种不同损伤程度下的损伤结构进行模态分析,通过MATLAB编程从模态分析结果中提取这些结构的模态参数,计算损伤结构单元模态应变能的变化率和损伤结构各节点自由度对应的剩余模态力,并进行结构损伤识别.结果表明单元模态应变能变化率和剩余模态力是有效和准确的结构损伤标志量.     

“Brownian strings”: Segmenting images withstochastically deformable contours

This paper describes an image segmentation technique in which an arbitrarily shaped contour was deformed stochastically until it fitted around an object of interest. The evolution of the contour was controlled by a simulated annealing process which caused the contour to settle into the global minimum of an image-derived “energy” function. The nonparametric energy function was derived from the statistical properties of previously segmented images, thereby incorporating prior experience. Since the method was based on a state space search for the contour with the best global properties, it was stable in the presence of image errors which confound segmentation techniques based on local criteria, such as connectivity. Unlike “snakes” and other active contour approaches, the new method could handle arbitrarily irregular contours in which each interpixel crack represented an independent degree of freedom. Furthermore, since the contour evolved toward the global minimum of the energy, the method was more suitable for fully automatic applications than the snake algorithm, which frequently has to be reinitialized when the contour becomes trapped in local energy minima. High computational complexity was avoided by efficiently introducing a random local perturbation in a time independent of contour length, providing control over the size of the perturbation, and assuring that resulting shape changes were unbiased. The method was illustrated by using it to find the brain surface in magnetic resonance head images and to track blood vessels in angiograms