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基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法

电光与控制 2020年第12期27卷 49-52,89页

作者：王干熊风欧能杰卞磊杨广平南京电子技术研究所南京210039

针对炮位侦察雷达现有的弹道外推算法中远点外推导致的炮位估计误差问题,提出了一种基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法。该算法在传统弹道外推算法的基础上,建立包含弹道系数在内的七维状态向量滤波模型,将正向滤波的终点作为反向... 详细信息

针对炮位侦察雷达现有的弹道外推算法中远点外推导致的炮位估计误差问题,提出了一种基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法。该算法在传统弹道外推算法的基础上,建立包含弹道系数在内的七维状态向量滤波模型,将正向滤波的终点作为反向滤波的起点,实现反向扩展卡尔曼滤波,并从反向滤波的终点开始,利用四阶龙格-库塔方程向弹道起点进行外推。仿真实验结果表明,所提基于反向扩展卡尔曼滤波的弹道外推算法的外推精度相比原算法提高约50%。

关键词：弹道外推算法扩展卡尔曼滤波反向滤波四阶龙格-库塔

分数阶Lorenz系统的吸引子理论及在量化可预报极限中的应用

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分数阶Lorenz系统的吸引子理论及在量化可预报极限中的应用

作者：韦志强兰州大学

学位级别：硕士

在现实中,天气预报与我们的生活息息相关,尽管天气预报的问题非常复杂,但是无论在理论上还是在现实生活中,它都非常值得研究.本文中,我们首先证明了推广的分数阶Lorenz方程全局吸引子的存在性,并发现全局吸引子与参数b无关,且混沌吸引... 详细信息

在现实中,天气预报与我们的生活息息相关,尽管天气预报的问题非常复杂,但是无论在理论上还是在现实生活中,它都非常值得研究.本文中,我们首先证明了推广的分数阶Lorenz方程全局吸引子的存在性,并发现全局吸引子与参数b无关,且混沌吸引子的存在与Rayleigh数ρ也有一定关系.其次,我们推广了四阶龙格-库塔,并做了数值实验,从数值实验结果来看,该方法比预测校正的Adams–Bashforth–Moulton方法速度更快,收敛阶更高.同时在数学软件Matlab的帮助下得到了理论上的数据.最后,我们通过改变分数阶Lorenz63模型各变量导数的阶数以及参数r得到了不同的可用模型,并用运行得到的理论数据画出了不同模型的轨道图、向量（x,y,z）和各变量x,y,z随时间序列的全局吸引子半径演变图以及模型均方根误差随时间序列的演变图,通过分析这些图在理论上推测出不同模型适用的预报情况不同.

关键词： Caputo分数阶导数吸引子全局吸引子半径四阶龙格-库塔均方根误差

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基于弱反馈下光纤放大器的计算机仿真

基于弱反馈下光纤放大器的计算机仿真

作者：孔令芳湖南工业大学

学位级别：硕士

高功率光纤放大器是目前激光领域比较活跃的研究方向之一。光纤放大器在体积、重量、效率、结构等方面比其他固体激光器具有明显的优势,在工业、医疗、科研、军事等领域已展现出极有诱人的应用前景。在工业加工方面,高功率光纤激光在造... 详细信息

高功率光纤放大器是目前激光领域比较活跃的研究方向之一。光纤放大器在体积、重量、效率、结构等方面比其他固体激光器具有明显的优势,在工业、医疗、科研、军事等领域已展现出极有诱人的应用前景。在工业加工方面,高功率光纤激光在造船、汽车制造业这两个领域受到了相当重视。在医学方面,数瓦级的窄带掺镱激光光纤激光可通过自旋偏振氦气,对像肺这样的低密度生物组织进行医学成像。在国防军事领域,由于在体积、光束质量和效率方面的优势,脉冲光纤激光在光电对抗、激光目标指示和激光雷达等应用中具有重要的地位。本文对放大器进行分类,其次对光纤放大器的计算机仿真进行综述。综述表明:①在文献中研究稳态模型的仿真比较广泛;②研究动态模型的仿真已经日趋成为热点。但是基于弱反馈下的掺镱放大器的研究较少。我们对基于弱反馈下掺镱光纤放大器的输出特性已经进行了初步的实验研究,本论文就是要针对实验结果进行理论仿真。首先在理论的基础上建立数学模型,分别从稳态过程与动态过程两个角度进行分析;并且研究了使用的算法:四阶龙格——库塔算法和有限元算法。通过计算机编程分析,考虑连续信号输入时,放大器存在弱反馈的条件下,泵浦功率越高,弱反馈引起的后向放大信号消耗更多上能级粒子数,正向的信号输出功率随着光纤长度的增加而降低;脉冲信号输入时,特别是低占空比的脉冲信号进入光纤中时,在弱反馈的条件下,由于脉冲间隔时间较长,在脉冲间隔的时间内会造成ASE的积累,使得不在信号光波长处产生寄生激射和自脉动。这些仿真结果都很好的验证了实验的结果,为优化实际应用中的放大器器件选择有很好的指导作用。另外对马赫-曾德复合腔激光器在实验的基础上进行理论分析和仿真。在被动控制方案的原理下,实验得到的泄露功率输出特性与已有的理论模拟结果吻合较好,并通过分析泄露功率的输出特性深入研究了复合腔内自组织相干合成机制。对相干组合高功率光纤激光器具有一定的指导意义。

关键词：弱反馈放大器四阶龙格-库塔有限元法

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谐振冲击下钻柱系统动力学特性研究

谐振冲击下钻柱系统动力学特性研究

作者：陈卓东北石油大学

学位级别：硕士

深地油气资源已成为国家重要的战略接替能源,但地层温压环境高、岩石抗钻性强、钻具寿命低造成机械钻速缓慢一直是深地钻探的“卡脖子”关键所在。共振冲击钻井技术是一种极具潜力解决深地钻探提速问题的新型钻井技术,但其钻井提速机理... 详细信息

深地油气资源已成为国家重要的战略接替能源,但地层温压环境高、岩石抗钻性强、钻具寿命低造成机械钻速缓慢一直是深地钻探的“卡脖子”关键所在。共振冲击钻井技术是一种极具潜力解决深地钻探提速问题的新型钻井技术,但其钻井提速机理研究尚不完善。相比于传统旋转钻井,共振冲击钻井由于在轴向上引入简谐动载,使其钻柱系统的动力学特性变得更加复杂,目前已有的钻柱动力学相关研究成果并不适用。因此,本文针对共振冲击钻井技术,通过理论建模和数值仿真相结合的方式,开展谐振冲击下钻柱系统动力学特性研究。论文的主要研究内容与研究成果如下:(1)基于井下钻柱实际受力和运动情况,建立了钻柱系统四自由度物理模型,通过影响系数法推导了钻柱系统数学模型。通过对显式欧拉法、隐式欧拉法、龙格-库塔法等几种常见的数值求解方法对比分析,明确四阶龙格-库塔方法计算精度更高。(2)对钻柱系统四自由度动力学模型进行缩减,建立了钻柱扭转系统单自由度动力学模型,对模型进行无量纲化处理,采用四阶龙格-库塔方法进行求解,研究在无钻进情况下静载幅值、简谐动载幅值、简谐动载频率等参数对钻柱系统扭转方向动力学特性的影响。研究结果表明:简谐动载的引入可以减小所需钻压大小,动载幅值增加会加剧钻柱扭转系统动力学特性复杂程度,动载频率增加可以减缓甚至消除钻柱扭转系统的粘-滑振动。(3)分别基于定切深方法与状态依赖时滞方法建立了钻柱轴-扭耦合系统二自由度动力学模型。采用杜哈梅积分求解定切深模型,研究定切深条件下钻柱系统的位移响应与速度响应特性。采用四阶龙格-库塔方法求解状态依赖时滞模型,研究状态依赖时滞条件下静载幅值、简谐动载幅值、简谐动载频率等参数对钻柱轴-扭耦合系统动力学特性的影响研究结果表明:静载幅值和动载幅值对钻柱系统动力学特性有相似的影响规律,幅值增加会引起系统跳钻、粘滑现象,但动静载组合后和同等大小单独静载作用相比会明显改善钻柱系统运动状态。在一定范围内,动载频率增加也会减少钻柱系统跳钻、粘滑现象,提高钻柱系统钻进效率。通过本文研究,明确了谐振冲击下钻柱系统的动力学特性,揭示了静载、简谐动载等因素对钻柱系统动力学特性的影响规律。进一步弥补了共振冲击钻井技术机理研究的不足,为深井、超深井钻柱动力学研究提供了理论支撑。

关键词：谐振冲击动力学特性数值仿真状态依赖时滞四阶龙格-库塔

舰艇横摇进水过程姿态参数数值求解与实验研究

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中国舰船研究 2014年第4期9卷 44-49页

作者：侯岳鄢凯浦金云海军工程大学动力工程学院湖北武汉430033 海军蚌埠士官学校安徽蚌埠233012

目前在进行破损舰艇进水过程姿态计算的理论和实验研究时,主要还是针对静水情况进行分析,而未考虑舰艇横摇运动下进水过程的姿态计算。基于此,首先以横摇运动的进水过程为研究对象,建立横摇运动微分方程组;然后,在对时间域进行离散化的... 详细信息

目前在进行破损舰艇进水过程姿态计算的理论和实验研究时,主要还是针对静水情况进行分析,而未考虑舰艇横摇运动下进水过程的姿态计算。基于此,首先以横摇运动的进水过程为研究对象,建立横摇运动微分方程组;然后,在对时间域进行离散化的基础上,使用"四阶龙格—库塔"公式建立数值求解算法;最后,对模型及求解算法进行船模实验验证。设计的实验包括3个不同的进水模式,船模实验结果表明了模型和算法的准确性。所建立的模型和算法可直接用于舰艇横摇运动的仿真,并能为横摇过程中的舰艇稳性计算提供支撑。

关键词：横摇进水过程时域模型姿态计算四阶龙格-库塔

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凝析气井井筒温度压力计算新方法

凝析气井井筒温度压力计算新方法

2017年全国天然气学术年会

作者：王博张华涛张丹中石油长庆油田公司苏里格南作业分公司中石油长庆油田公司气田开发处

在气井动态分析和工艺计算中,井筒压力温度是重要的参数。用常规方法计算凝析气井井筒温度压力,未考虑井筒相态变化特征,计算精度难以满足要求。本文基于井筒瞬态温度模型和井筒压力模型,结合凝析气井的气液相平衡闪蒸计算,综合考虑压... 详细信息

在气井动态分析和工艺计算中,井筒压力温度是重要的参数。用常规方法计算凝析气井井筒温度压力,未考虑井筒相态变化特征,计算精度难以满足要求。本文基于井筒瞬态温度模型和井筒压力模型,结合凝析气井的气液相平衡闪蒸计算,综合考虑压力和温度之间的相互影响,建立了凝析气井井筒温度压力耦合模型,应用四阶龙格-库塔算法数值求解。通过苏里格南区凝析气井的实例计算表明,温度压力耦合模型计算结果可靠,可以满足工程要求,对苏里格气田凝析气井的动态分析,具有现实的指导意义。

关键词：凝析气井井筒温度压力耦合模型四阶龙格-库塔苏里格南区

来源： cnki会议评论

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基于MATLAB悬臂梁扰度分析

安徽建筑 2018年第5期24卷 111-112,266页

作者：范玲玲乐腾胜童智能项炳泉张金钟南昌市京东学校江西南昌330029 安徽省建筑科学研究设计院安徽合肥230001 江西科技师范大学建筑工程学院江西南昌330013

文章采用四阶龙格-库塔(经典四阶RK公式)方法,利用MATLAB数学软件对梁关于垂直方向y扰度的微分方程进行近似计算分析,作出悬臂梁扰度图(z-y图),确定出悬臂梁中扰度最大位置在端点转z=2处,求出相对应的最大扰度近似解ymax1(2)=16.48cm。... 详细信息

文章采用四阶龙格-库塔(经典四阶RK公式)方法,利用MATLAB数学软件对梁关于垂直方向y扰度的微分方程进行近似计算分析,作出悬臂梁扰度图(z-y图),确定出悬臂梁中扰度最大位置在端点转z=2处,求出相对应的最大扰度近似解ymax1(2)=16.48cm。近似解与解析法得出的精确解相比较,两者基本吻合,说明MATLAB软件近似求解悬臂梁的扰度是可行的,为工程上悬臂梁结构设计提供了一定参考价值。

关键词：四阶龙格-库塔 MATLAB 悬臂梁扰度近似解精确解