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双模态冲压发动机:从宽域性能优化到模态设计

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航空学报 2024年第11期45卷 84-105页

作者：陈军白菡尘万冰黎崎中国空气动力研究与发展中心空天技术研究所高超声速冲压发动机技术重点实验室绵阳621000

航班化航天运输系统的飞行包络宽、飞行任务复杂,要求其冲压发动机具有宽域、高效、推力可调节的运行能力,通过系统级性能优化实现宽域高性能,是双模态冲压发动机研究需要攻克的关键难题。本文回顾了双模态冲压发动机概念提出的背景与... 详细信息

航班化航天运输系统的飞行包络宽、飞行任务复杂,要求其冲压发动机具有宽域、高效、推力可调节的运行能力,通过系统级性能优化实现宽域高性能,是双模态冲压发动机研究需要攻克的关键难题。本文回顾了双模态冲压发动机概念提出的背景与初衷、双模态运行机制认知以及双模态冲压发动机性能优化的探索历程,探讨了热力循环分析与宽域性能优化的关系,建议以实现飞行任务为目标,对双模态冲压发动机的运行模态进行设计,探索“基于设计”的宽域模态控制和受控模态转换技术。根据近年来发展的双模态冲压发动机等效热力过程理论,揭示了宽域性能优化若干条件,提出一个便于实现“受控模态转换”的多设计点固定几何燃烧室宽域运行方案设想。为实现宽域模态控制和受控模态转换技术,未来需建立两大能力,一是基于任务约束定量解决进发匹配以及飞发匹配矛盾、建立飞发一体化的“即时按需设计”能力,二是发展受控燃烧组织技术、建立燃烧系统“即时按需设计”的能力。

关键词：双模态冲压发动机性能优化宽域运行模态设计燃烧组织

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基于增量式Q学习的固定翼无人机跟踪控制性能优化

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控制与决策 2024年第2期39卷 391-400页

作者：赵振根程磊南京航空航天大学自动化学院南京211106

针对固定翼无人机纵向控制的高性能需求,提出一种控制系统性能优化结构.该结构包括一个使系统稳定的标称控制器和一个参与性能优化的增量式控制器.控制系统增量式的实现不会改变原有的控制系统,而是仅对标称控制系统做控制输入的补偿与... 详细信息

针对固定翼无人机纵向控制的高性能需求,提出一种控制系统性能优化结构.该结构包括一个使系统稳定的标称控制器和一个参与性能优化的增量式控制器.控制系统增量式的实现不会改变原有的控制系统,而是仅对标称控制系统做控制输入的补偿与控制性能的优化.基于Q学习理论进行增量式控制器设计,针对状态信息完全可获得的系统,设计一种基于状态反馈的增量式Q学习算法.当状态信息不能完全获得时,利用系统输入、输出和参考信号数据,设计一种基于输出反馈的增量式Q学习算法.两种增量式控制器均是在数据驱动环境下自适应学习增量式控制律,无需提前知道系统动力学模型以及标称控制器的控制增益.此外,证明了增量式Q学习方法在满足持续激励条件的激励噪声下,对Q函数贝尔曼方程的求解没有偏差.最后,通过对F-16飞行器纵向模型实例的仿真验证该方法的有效性.

关键词：强化学习 Q学习增量式控制性能优化跟踪控制无人机

基于PCA/PSO的3T1R并联机构性能优化

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农业机械学报 2024年第6期55卷 404-413页

作者：蒲志新潘玉奇郭建伟程轶白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000

根据少自由度并联机构应用广泛的优点,提出了一种3T1R并联机构,该机构具有构型简单、结构对称、定位精度高等特点,可应用于小范围的精密操作,或者是大范围的搬运、分拣以及喷涂等领域。基于方位特征方程的拓扑分析理论,对该并联机构完... 详细信息

根据少自由度并联机构应用广泛的优点,提出了一种3T1R并联机构,该机构具有构型简单、结构对称、定位精度高等特点,可应用于小范围的精密操作,或者是大范围的搬运、分拣以及喷涂等领域。基于方位特征方程的拓扑分析理论,对该并联机构完成了自由度种类以及数目的分析与验证;基于闭环矢量法完成了运动学模型建立,并通过位置正逆解算例验证了运动学的合理性。基于位置逆解方程利用极限边界搜索法分析了3T1R并联机构可达工作空间;通过速度分析建立了速度雅可比矩阵,并根据该矩阵分析机构的定位精度与可操作度性能指标。利用主成分分析(PCA)与粒子群算法(PSO)对3个性能指标进行优化设计,并对优化结果进行了分析,最终优化后可达工作空间体积从0.2933m3提高到0.4231m3,定位精度误差放大因子从15.5044减小至4.4308,可操作度指数从9.7027减小至1.3996。

关键词：并联机构运动学主成分分析粒子群算法性能优化

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有机工质向心透平气动设计与性能优化研究

动力工程学报 2024年第8期44卷 1181-1188页

作者：卢绪祥宋增刘瑞丁海霞李逸轩长沙理工大学能源与动力工程学院长沙410114

为提升有机工质向心透平的效率与性能,对400 kW有机工质向心透平进行了一维气动设计。在一维气动设计结果的基础上进行建模,并结合三维数值模拟预测了有机工质向心透平在设计工况下的性能。以向心透平等熵效率为目标,采用均匀试验法对... 详细信息

为提升有机工质向心透平的效率与性能,对400 kW有机工质向心透平进行了一维气动设计。在一维气动设计结果的基础上进行建模,并结合三维数值模拟预测了有机工质向心透平在设计工况下的性能。以向心透平等熵效率为目标,采用均匀试验法对动叶轮的子午流道进行优化设计。结果表明:与原始向心透平相比,优化后的向心透平流场压力分布层次更加分明,整体熵增减小,产生的摩擦损失、尾迹损失明显减小,叶片做功能力增大,向心透平内部的流动情况得到了改善,等熵效率由原来的82.33%提高到85.92%,输出功率也增大了18.04 kW。

关键词：向心透平子午流道性能优化均匀试验法数值模拟

基于多绘制管线的大规模并行体绘制性能优化技术

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计算机工程 2024年第8期50卷 207-215页

作者：王华维刘若妍艾志玮曹轶北京应用物理与计算数学研究所计算物理重点实验室北京100088 中物院高性能数值模拟软件中心北京100088

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担... 详细信息

针对数值模拟输出的大规模科学数据,体绘制方法为了刻画复杂物理特征,会进行高密度光线采样,但由此带来了极大的计算开销和数据增量。在国产自主CPU高性能计算机上,由于处理器单核的计算能力低于商业CPU,只能使用更多的处理器核来分担体绘制任务,从而引起了采样数据并行通信的可扩展性瓶颈。为充分利用国产自主CPU高性能计算机来高效完成体绘制任务,针对大规模并行体绘制提出一种基于多绘制管线的性能优化技术,通过多管线、多进程的两级并行模式来降低单条管线的并行规模。在大规模并行体绘制中,该技术将绘制目标图像划分成多个子区域,绘制进程则相应分组,每个进程组独立执行一条绘制管线,以完成图像相应子区域的绘制,最后再收集所有的图像子区域,形成完整图像并输出。实验结果表明,优化后的体绘制算法在国产自主CPU高性能计算机上可以扩展到万核规模,并能有效完成体绘制任务。

关键词：体绘制多管线两级并行并行可扩展性性能优化

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服务器无感知计算系统性能优化技术研究综述

软件学报 2024年

作者：杨光刘杰曲慕子王帅叶丹钟华 1.中国科学院大学 2.中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心 3.计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所) 中国科学院大学中国科学院软件研究所软件工程技术研究开发中心计算机科学国家重点实验室(中国科学院软件研究所)

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务”(FaaS)的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基... 详细信息

服务器无感知计算是新兴的云计算模式,它基于“函数即服务”(FaaS)的范式,以函数为部署和调度的基本单位,为用户提供大规模并行和自动伸缩的函数执行服务,且无需用户管理底层资源.对于用户,服务器无感知计算能够帮助他们摆脱集群底层基础设施管理的负担,专注于业务层的开发和创新;对于服务提供商,服务器无感知计算将应用分解为细粒度的函数,极大的提高了调度效率和资源利用率.显著的优势让服务器无感知计算迅速吸引了业界的注意,然而,服务器无感知计算与传统云计算迥然不同的计算模式以及对任务各方面的严格限制给应用的迁移带来了诸多障碍,各种越来越复杂的任务也对服务器无感知计算的性能提出了越来越高的要求,服务器无感知计算的性能优化成为了一个重要的研究课题.从四个方面对服务器无感知计算系统性能优化技术的相关研究工作进行梳理和综述,并介绍现有的系统实现.首先介绍面向典型任务的优化技术,包括任务适配和针对特定任务的系统优化;第二综述沙箱环境的优化工作,包括沙箱方案和冷启动优化技术,它们是决定函数运行速度的核心;第三概括I/O和通信技术的优化,它们是服务器无感知计算应用程序的主要性能瓶颈,第四简述相关的资源调度技术,包括面向平台和面向用户的调度策略,它们决定着系统的资源利用率和任务的执行效率.最后,总结当前服务器无感知计算性能优化技术所面临的问题和挑战,并展望未来可能的发展方向.

关键词：服务器无感知计算函数即服务云函数云计算性能优化

锂离子电池硬炭负极的储锂机理及储锂性能优化进展

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材料导报 2024年第13期38卷 1-10页

作者：舒琦琪连斐梁陈利张庆堂兰州理工大学石油化工学院兰州730050

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概... 详细信息

硬炭负极因其高比容量、高倍率快充和不析锂无膨胀等特性而具有良好的研究价值和应用前景,其对锂离子电池(LIBs)的性能起到关键作用。近年来,众多学者对硬炭负极展开了大量研究,尤其是硬炭的储锂机理和储锂性能的优化策略。本文首先概述了硬炭的形成过程和储锂机理,为设计高性能硬炭负极提供理论基础和科学依据;其次分别基于生物质和聚合物两类前驱体,综述了硬炭负极在制备工艺、结构调控、形貌设计和杂原子掺杂等改性策略上的最新进展,并提出共轭微孔聚合物硬炭有望作为未来硬炭储锂性能优化的方向之一;最后探讨了硬炭作为LIBs负极面临的挑战和未来的研究方向。

关键词：锂离子电池硬炭负极储锂机理性能优化

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围炉对谈:性能优化的个性与共性

计算物理 2024年第1期41卷 3-8页

作者：莫则尧王龙刘杰谭光明刘伟峰喻之斌翟季冬杨海龙徐小文黄烁刘洁中国工程物理研究院四川绵阳621900 中国工程物理研究院高性能数值模拟软件中心北京1100095 北京华为数字技术有限公司湖南长沙410073 国防科技大学计算机学院北京100086 中国科学院计算技术研究所北京102249 中国石油大学(北京)信息科学与工程学院超级科学软件实验室广东深圳518055 中国科学院深圳先进技术研究院北京100084 清华大学计算机科学与技术系北京100191 北京航空航天大学计算机学院北京100094 北京应用物理与计算数学研究所北京100088

2022年12月12日,第八届高性能计算中间件技术研讨会(HPCMid22)成功召开。HPCMid(会议网址:http://***/***)每年举办一次,面向科学与工程计算数值模拟应用在当前及下一代超级计算机上面临的挑战,围绕高性能计算中间件关键技术,邀请相关... 详细信息

2022年12月12日,第八届高性能计算中间件技术研讨会(HPCMid22)成功召开。HPCMid(会议网址:http://***/***)每年举办一次,面向科学与工程计算数值模拟应用在当前及下一代超级计算机上面临的挑战,围绕高性能计算中间件关键技术,邀请相关学者报告最新研究进展并探讨未来发展趋势。第八届研讨会以“适配新型体系结构的性能优化技术”为主题,聚焦后摩尔时代新型体系结构为科学与工程计算带来的机遇与挑战,探讨新型体系结构下可移植性能优化技术的发展趋势。本届研讨会的专家座谈(Panel Session)环节由莫则尧研究员和徐小文研究员共同主持,邀请了王龙、刘杰、谭光明、刘伟峰、喻之斌5位来自高校、科研院所、企业的专家围绕“性能优化:个性vs共性”这一主题开展了深入的讨论与交流,翟季冬、杨海龙等多位专家也参与了讨论。专家们针对性能优化技术的研究现状与发展趋势、面临的问题与挑战以及人才培养等方面发表了许多有启发性的观点。《计算物理》编辑部特将本次讨论整理后发表,以飨读者。限于篇幅,略有删节。

关键词：高性能计算超级计算机体系结构中间件技术性能优化专家座谈人才培养

基于GPGPU-sim的多kernel场景下GPGPU性能优化实验方法

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实验技术与管理 2024年第7期41卷 87-93页

作者：张军魏继桢沈凡凡谭海何炎祥东华理工大学信息工程学院江西南昌330013 南京审计大学信息工程学院江苏南京211815 武汉大学计算机学院湖北武汉430072

该文介绍了基于GPGPU-sim的多kernel环境下GPGPU性能优化实验方法,旨在为初学者开展多kernenl场景下GPGPU性能优化研究提供实验方法参考,也能为计算机系统结构教学提供案例。文中重点分析讨论了基于GPGPU-sim模拟器、多kernel场景下的... 详细信息

该文介绍了基于GPGPU-sim的多kernel环境下GPGPU性能优化实验方法,旨在为初学者开展多kernenl场景下GPGPU性能优化研究提供实验方法参考,也能为计算机系统结构教学提供案例。文中重点分析讨论了基于GPGPU-sim模拟器、多kernel场景下的一种自适应线程块调度方法的改进思想、实验方法及过程,还对GPGPU的微系统结构、GPGPU-sim模拟器及源代码结构进行了介绍。实验结果表明,该文阐述的实验方法可行,相对于基准方法,该文提出的改进策略可以提升多kernel场景下GPGPU的执行效率。

关键词：多kernel场境 GPGPU GPGPU-sim 性能优化