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双重稀疏约束优化问题的一种贪婪单纯形算法

数学物理学报（A辑） 2022年第3期42卷 920-933页

作者：潘庭葳贺素香武汉理工大学理学院数学系武汉430070

鉴于交替最小化方法在求解双重稀疏约束优化问题时需要计算目标函数梯度的Lipschitz常数和构建该问题的L-稳定点时需要借助于Lipschitz条件等方面的不足,该文提出了一种求解该问题的贪婪单纯形算法.刻画了双重稀疏约束优化问题的CW最优... 详细信息

鉴于交替最小化方法在求解双重稀疏约束优化问题时需要计算目标函数梯度的Lipschitz常数和构建该问题的L-稳定点时需要借助于Lipschitz条件等方面的不足,该文提出了一种求解该问题的贪婪单纯形算法.刻画了双重稀疏约束优化问题的CW最优性条件.基于CW最优性条件,具体设计了该算法的迭代步骤,并在较弱的假设条件下,证明了由算法产生的迭代点列全局收敛到问题的CW最优解.

关键词：双重稀疏约束优化问题 CW最优性条件贪婪单纯形算法全局收敛性

Kelvin-Voigt粘弹性流体模型速度校正投影方法研究

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Kelvin-Voigt粘弹性流体模型速度校正投影方法研究

作者：王晴河南理工大学

学位级别：硕士

本文主要研究Kelvin-Voigt粘弹性流体模型的速度校正投影有限元方法和修正特征投影有限元方法.我们考虑如下形式的粘弹性流体方程:(?)其中Ω(?) Rd(d=2,3)是一个二维或三维的凸多边形区域,I=(0,T],u代表流体速度,p表示压力,κ和Re分别... 详细信息

本文主要研究Kelvin-Voigt粘弹性流体模型的速度校正投影有限元方法和修正特征投影有限元方法.我们考虑如下形式的粘弹性流体方程:(?)其中Ω(?) Rd(d=2,3)是一个二维或三维的凸多边形区域,I=(0,T],u代表流体速度,p表示压力,κ和Re分别表示阻滞时间和雷诺数,f是已知的体积力,u0为初始速度.第一章介绍了 Kelvin-Voigt粘弹性流体模型的研究背景,发展概况,投影有限元方法在其他文献中的应用和修正特征投影有限元方法的相关研究以及论文的结构安排.第二章主要介绍文中经常用到的一些不等式和空间,同时给出一些基本引理和算子的定义.第三章主要研究了 Kelvin-Voigt粘弹性流体旋度形式的速度校正投影有限元方法.首先给出理论分析所需要的基本正则性假设,通过时间离散得到离散形式的速度校正投影有限元算法,通过选取适当的检验函数对方程进行理论分析,得到该算法的稳定性和收敛性.最后的数值结果表明,速度校正投影有限元方法是稳定的并且具有最优的收敛阶数.第四章主要对Kelvin-Voigt粘弹性流体方程应用修正的特征投影有限元方法.通过特征线法把时间导数项和对流项化为线性项,并对其进行速度修正得到时间离散和全离散形式算法,接着利用数学归纳进行理论分析,得到算法的时间离散和全离散的稳定性和收敛性.最后通过数值算例,表明我们的数值算法对不同的κ,Re是成立的,同时,该算法的收敛阶也是最优的.

关键词： Kelvin-Voigt粘弹性流体投影有限元方法稳定性分析误差估计

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微网虚拟同步发电机控制关键参数辨识研究

微网虚拟同步发电机控制关键参数辨识研究

作者：曲玉博河南理工大学

学位级别：硕士

随着世界能源危机和环保问题的愈演愈烈,可再生能源发电技术引起了重视。由于可再生能源发电的持续发展,其在电网中的渗透率越来越高,导致电网低惯量、阻尼的状态,同时新能源发电本身具有的波动性和随机性等特点,使得电网稳定性大大降低... 详细信息

随着世界能源危机和环保问题的愈演愈烈,可再生能源发电技术引起了重视。由于可再生能源发电的持续发展,其在电网中的渗透率越来越高,导致电网低惯量、阻尼的状态,同时新能源发电本身具有的波动性和随机性等特点,使得电网稳定性大大降低,频繁出现频率波动的情况。为此,研究人员提出通过并网逆变器模拟同步发电机的特性,使新能源发电具有像同步发电机一样的调频调压特性,该技术就是虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator,VSG)。本文就虚拟同步发电机关键参数影响及辨识展开研究:通过阐述虚拟同步发电机技术的原理建立VSG数学模型,对其有功-频率、无功-电压控制环节进行设计。通过分析不同的VSG建模方法,提出一种能够统一表示定结构VSG的模型,涵盖VSG不同建模方法的特性,为VSG关键参数辨识提供基础。建立统一VSG模型的小信号状态空间模型,分析系统稳定性及关键参数对系统调节性能的影响。对电网频率理想状态下VSG关键参数进行辨识。通过对VSG指令功率施加阶跃扰动,建立VSG输出功率与指令功率之间的小扰动线性化传递函数。通过模拟并网加载实验的方法激励出系统的动态变化,采用多新息随机梯度法在时域基础上辨识出VSG关键参数,仿真验证所提方法的有效性和可行性。对电网频率波动情况下VSG关键参数进行辨识。模拟实际电网的频率波动,考虑有功环的功率滤波器与采集电网频率时所需的锁相环,建立VSG输出功率与电网频率的线性化传递函数。通过分析参数的影响,将系统分为降阶模型和全阶模型,采用多新息随机梯度法并结合逆变器离网负荷扰动及并网频率扰动,辨识出VSG输出的等效惯量与阻尼参数。提出阶跃响应不变法将VSG模型无差离散化,采用粒子群优化算法直接辨识VSG关键参数,仿真验证所提方法的有效性。图47幅,表14个,参考文献82篇。

关键词：虚拟同步发电机惯量阻尼参数辨识多新息随机梯度法粒子群优化算法

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截尾数据下ZZ分布的参数估计

哈尔滨理工大学学报 2020年第1期25卷 149-153页

作者：张国志张宁哈尔滨理工大学应用数学系哈尔滨150080

在可靠性统计中,寿命分布通常有4种:指数分布、韦布尔分布、极值分布、对数正态分布。但在有些实际问题中,一些元件的寿命用上述4种分布来刻画往往与实际相差甚远,这说明该元件寿命分布并不属于熟知的这4种分布。由此给出了一种新型ZZ分... 详细信息

在可靠性统计中,寿命分布通常有4种:指数分布、韦布尔分布、极值分布、对数正态分布。但在有些实际问题中,一些元件的寿命用上述4种分布来刻画往往与实际相差甚远,这说明该元件寿命分布并不属于熟知的这4种分布。由此给出了一种新型ZZ分布,该分布较好地刻画了这类元件的寿命,并在截尾数据下对参数作出最佳线性无偏估计与简单线性无偏估计。为了便于使用附录中给出了估计所需要的数表。

关键词： ZZ分布截尾数据参数估计简单线性无偏估计最佳线性无偏估计

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一维六方准晶板中Lamb波特性研究

河南理工大学学报（自然科学版） 2022年第6期41卷 130-136页

作者：李梁娟张博禹建功张小明河南理工大学数学与信息科学学院河南焦作454000 河南理工大学机械与动力工程学院河南焦作454000

准晶材料结构在制备过程中会出现裂缝、夹杂等缺陷,超声导波具有多模态和频散特性,能够很好识别结构中的微细裂纹等缺陷,但应用超声导波无损检测技术的先决条件是深刻认识结构中导波的传播与衰减特性。基于此,提出一种改进的勒让德多项... 详细信息

准晶材料结构在制备过程中会出现裂缝、夹杂等缺陷,超声导波具有多模态和频散特性,能够很好识别结构中的微细裂纹等缺陷,但应用超声导波无损检测技术的先决条件是深刻认识结构中导波的传播与衰减特性。基于此,提出一种改进的勒让德多项式级数法,无需迭代便能得到Bak模型和弹性/流体动力学模型下波动力学方程的解析解。计算得到一维六方准晶板中Lamb波的频散曲线、声子和相子场位移分布,研究两种模型下声-相耦合效应对波动特性的影响。结果表明:Bak模型中声-相耦合效应对声子模态有微弱影响,对相子模态有显著影响;弹性/流体动力学模型中声-相耦合效应对不传播的相子模态有显著影响,对声子模态没有影响。所得结果为一维六方准晶板的导波无损检测提供了一定的理论基础。

关键词：准晶 Lamb波声-相耦合效应频散曲线位移分布

“项目学习”在幼儿体育中的应用研究——以曲棍球为例

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“项目学习”在幼儿体育中的应用研究——以曲棍球为例

第十二届全国体育科学大会

作者：郭燕胡建平景晨红河南理工大学河南理工大学附属幼儿园

研究背景:幼儿园体育活动对孩子一生健康成长起着至关重要的作用。当前幼儿体育的课程改革现状和幼儿体质健康素质的发展是关系到我国未来人口素质和社会未来发展前途的重要问题。为了促进幼儿动作发展、提高身体素质及核心素养,课题组... 详细信息

研究背景:幼儿园体育活动对孩子一生健康成长起着至关重要的作用。当前幼儿体育的课程改革现状和幼儿体质健康素质的发展是关系到我国未来人口素质和社会未来发展前途的重要问题。为了促进幼儿动作发展、提高身体素质及核心素养,课题组成员长期深入到幼儿园一线进行考察和访谈,得出以下结论:课程内容碎片化、小学化;在日常自主体育活动时发现:幼儿开始运动时存在"跟风现象",中间不断的变换器材,玩两下就扔,还不断的发生争抢事件,运动没耐心、兴趣持续时间短、不投入、不尽兴;课程资源浪费:学校购置大量的运动器材但教学效能难以提升。研究目的:让幼儿学会玩、学会学,感受"学习的快乐"和"快乐的学习"促进幼儿身体健康成长的同时在语言、美术、手工、组织、劳动等方面得到锻炼,真正做到德智体美劳全面发展。实现幼儿体育活动内容从"碎片化"到"整体化"的转变,提高幼儿的运动持久的兴趣性、体育知识的完整性、体育学习的主动性、创新性、吃苦耐劳时意志的坚定性、面对困难时团队合作性、解决问题的综合能力和高阶思维。研究方法:本文运用文献资料、实地考察、行动研究等方法对"项目学习理论""深度学习"进行研究,根据项目学习的理论基础及特征（建构主义理论以学生为中心,强调学生对知识的主动探索、主动发现和对所学知识意义的主动建构。杜威的实用主义理论:可以概括为"教育即生长","教育即生活","教育即经验的不断改造"三个方面）确立教学理念,进行教学内容和方法的选择。以曲棍球项目为中心课程融入其他课程元素进行行动研究,根据美国PBLWorks研究机构提出的,"项目式学习"的七条黄金评价标准,和幼儿教师一起学习,帮助幼儿教师、学校和组织改进、校准和评估他们的曲棍球项目开展的教学实践。实施过程如下:从活动设计到参与对象选取教学素材的获取都来源于幼儿的日常生活。全脑刺激进行学习,集运动、游戏、语言、绘画、手工、音乐、舞蹈、思想品德、科学、艺术设计等多学科课程内容的配合,教师每次开展教学实施过程都要遵循六个阶段学习意识引导:幼儿日常活动中发现问题—研学—互学—展学—延学—评学,采用多维度、系统、全面的曲棍球知识、技能、战术、文化等信息对大脑刺激。在互动环节中,教师要利用必要的学习资源,引导幼儿根据曲棍球开展的具体情况,借助教师或家长的支持和同伴的帮助,通过相互反复激发、反思、评价与修正,逐渐形成新的解决方案,达到对任务的深层理解,获得综合能力的自我发展。大致经历了以下四阶段一、自学与研学阶段——巧妙设计、大胆放手教师班级动员、布置任务,幼儿谈话分享,作业绘画、收集经验二、互学与展学阶段——引导幼儿客服困难、创造环境（一）外人闯入、球滚太远——围栏行动一波三折（迎难而上、主动解决问题）（二）积木太多、手搬太累——群策群力、充满乐趣（批判性思维的自然形成）（三）能力弱者、兴趣降低——区别对待、人尽其才（认识自我、各尽所能）（四）标准提高、寻求帮助（技能探索、情有独钟）三、延学与评学阶段——幼儿花样翻新、科学实施（创新性思维）（一）设计热身游戏、科学有趣、啦啦队形态各异（二）探索相关文化——历史起源、明星轶事;科学系统、精彩分层、（三）组织比赛——技能专研、自我裁判、意志坚强、自我防护四、价值引领——全人品质教育贯穿全过程。整个过程中教师实时进行人生观价值观引导如团队分功合作——情深意重、责任感强研究结果:与幼儿园大班的其他班级对比在体质健康测试成绩方面没有明显的差异,但最为明显的是幼儿饭量增大;出勤率高,因病请假、带药上课的人次减少;午休效果好;语言表达能力和协调能力增强,团队合作能力及团队责任意识增强;运动积极、逐渐形成习惯和爱好,运动能力、身体素质增强,大胆、自信、社会抗挫折及交往能力提高明显,个性品质更加鲜明。对曲棍球的学习情绪与态度的有很大转变,每天期待曲棍球活动,争先恐后的早吃饭、快吃完,去曲棍球场地准备场地器材;幼儿的曲棍球游戏的相关知识、技术、技能比其他班明显要好,且更加系统全面,对曲棍球学习的内容感兴趣、尤其对别人咨询曲棍球的相关内容回答问题的欲望超级强烈、争先恐后、涛涛不绝,学习曲棍球的相关内容时集中注意力的时间较长;曲棍球场地器械的主人翁责任感超强,面对困难的表现出顽强的毅力和耐心与合作探索意识比其他班级有显著的增强。研究结论:以体育项目为中心课程,围绕某一运动项目,融合游戏、语言、绘画、手工、音乐、舞蹈、思想品德、科学、艺术设计等多学科课程内容的配合,展开全脑刺激进行学习,能让幼儿"玩中学"、"做中学""学会学习""学习中充满乐趣"的同时促进体育运动的兴趣激发和爱好的养成,在幼儿动作发展、身体素质的提高及核心素养的形成效果显著,达到"全面育人"、"整体育人"的效果明显,值得进一步推广。

关键词：幼儿体育项目学习曲棍球

来源： cnki会议评论

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复杂网络输出反馈量化同步控制

电机与控制学报 2022年第5期26卷 135-142页

作者：石宇静胡昌敏李善强福建工程学院计算机科学与数学学院福建福州350118 哈尔滨理工大学数学系黑龙江哈尔滨150080

针对复杂网络包含节点较多,且其节点状态测量成本过高的问题,提出复杂网络输出反馈量化同步控制方法。为了减轻信号传输对网络带宽的压力,采用对数量化器对控制输入信号进行量化,并利用范数有界不确定性的方法处理控制量化问题。通过设... 详细信息

针对复杂网络包含节点较多,且其节点状态测量成本过高的问题,提出复杂网络输出反馈量化同步控制方法。为了减轻信号传输对网络带宽的压力,采用对数量化器对控制输入信号进行量化,并利用范数有界不确定性的方法处理控制量化问题。通过设计状态观测器获得网络节点的状态估计值,以此为基础给出了复杂网络的输出反馈量化同步控制器的设计方法。通过求解线性矩阵不等式,可同时获得观测器增益矩阵和控制器增益矩阵。根据Lyapunov稳定性理论,证明了观测误差动态系统以及同步误差动态系统的渐近稳定性。最后,利用蔡氏电路网络的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：复杂网络输出反馈同步控制对数量化器线性矩阵不等式蔡氏电路

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激振器滚动轴承典型故障识别及诊断系统开发

激振器滚动轴承典型故障识别及诊断系统开发

作者：宋松楠河南理工大学

学位级别：硕士

激振器是一种附加在某些机械上用以产生激振力的设备,它被广泛地应用在采矿、冶金、建筑等领域,具有结构简单、安装便捷、工作效率高等特点。但是在复杂恶劣的工作环境中,周期性的载荷冲击会导致激振器发生故障。如果在日常检查中,及时... 详细信息

激振器是一种附加在某些机械上用以产生激振力的设备,它被广泛地应用在采矿、冶金、建筑等领域,具有结构简单、安装便捷、工作效率高等特点。但是在复杂恶劣的工作环境中,周期性的载荷冲击会导致激振器发生故障。如果在日常检查中,及时的发现激振器的故障并加以维护,将会大大减少安全事故的发生。目前,国内外对激振器故障问题的研究较少,本文对激振器的典型故障:滚动轴承裂纹故障,做了理论分析,并建立数学模型,通过Matlab仿真,得到了激振器滚动轴承故障的频谱图。轴承内外圈裂纹故障是造成激振器滚动轴承温度升高,形成“抱死”的主要原因。由于激振器运行时的环境噪声较大,轴承内外圈损伤产生的信号十分微弱,此时的故障信号容易被噪声淹没。对此本文提出了一种基于遗传算法优化Morlet小波滤波器和EMD分解的组合方法。首先,将采集到的激振器滚动轴承振动信号通过由遗传算法优化过的Morlet小波滤波器进行降噪,然后对滤波后的信号进行EMD分解,在得到的包络谱中,可以清楚的找到轴承的故障特征频率。仿真和实验均验证了该方法可以成功提取出激振器滚动轴承的故障特征信息。与VMD方法的对比,也证明了本文方法在强噪声背景干扰下提取轴承故障特征信息的效果更好。文章最后利用Matlab Gui技术建立了较为简便的激振器故障诊断系统,主要对激振器滚动轴承的内外圈裂纹故障进行分析。通过Guide在Gui中添加了多个诊断系统的组成模块,利用底层程序实现激振器数据的分析,并对其故障类型进行判别,最终实现激振器滚动轴承故障的快速识别,故障诊断过程的效率得到提高。

关键词：激振器滚动轴承 Matlab 遗传算法故障诊断

不同变质程度煤制生物气物质及能量代谢过程实验研究

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不同变质程度煤制生物气物质及能量代谢过程实验研究

作者：黄松河南理工大学

学位级别：硕士

为从热效应和电效应探讨煤制生物甲烷过程的生化代谢机理,进一步增强对以煤为底物的生物气产出特征的认识,论文以白音华(BYH)褐煤,马兰(ML)肥煤,沙曲(SQ)焦煤,祁东(QD)贫煤为发酵底物进行生物产气模拟实验。通过阶段性检测发酵过程液相... 详细信息

为从热效应和电效应探讨煤制生物甲烷过程的生化代谢机理,进一步增强对以煤为底物的生物气产出特征的认识,论文以白音华(BYH)褐煤,马兰(ML)肥煤,沙曲(SQ)焦煤,祁东(QD)贫煤为发酵底物进行生物产气模拟实验。通过阶段性检测发酵过程液相参数(p H、COD、氨氮),代谢中间产物以及煤与微生物相互作用释放的热效应,并全程监控煤发酵过程微生物电化学系统中产生的电效应,结合物质代谢和能量代谢来揭示煤厌氧发酵过程的生化代谢机理。结果表明:(1)煤厌氧发酵的生物甲烷产量随煤变质程度的增加而逐渐减少。BYH、ML、SQ、QD煤样的累计产气量分别为152.11μmol/g、122.78μmol/g、80.57μmol/g和73.14μmol/g,且BYH煤样水解速率更快,产气时间早于其他烟煤。(2)四种煤样的比表面积和孔容随煤变质程度的增加均呈现“先减后增”的变化趋势,低变质程度煤有较大的比表面积和孔径供微生物接触,所以体系中生化代谢较活跃。(3)液相产物中烷烃类物质含量最高,其含量与生物甲烷的产出有关,含量在反应末期降至最低;酸类物质(十四烷酸、十八烷酸以及油酸)逐渐消耗,p H逐渐升高;COD含量逐渐减少,氨氮含量先减后增,且随变质程度的提升而增加。(4)阶段性放热量与生物甲烷产量具有相关性,BYH煤样在产气高峰的第九天检测出反应热为32.539 J/g,其余三种烟煤的反应热峰值均在产气的第十二天达到最大,分别为5.949 J/g,5.37 J/g和3.429 J/g。(5)实时检测发酵体系的电压变化以及循环伏安分析结果均说明BYH煤样代谢体系中产电菌的活性或数量更多,并且微生物进行胞外电子转移的能力也越强。(6)BYH煤样产气高峰期古菌菌属以Methanoculleus为主,属于氢营养型产甲烷菌;而SQ煤样则以Methanothrix为主,属于乙酸发酵型产甲烷菌;BYH煤样发酵过程存在Geobacter与Methanosarcina直接电子传递机制,大大增强了Methanosarcina的产甲烷活性,发酵体系的物质代谢速率较快,代谢过程释放的反应热也较大。该研究从发酵体系代谢的反应热效应以及微生物电子传递效应出发,进一步深入研究煤与微生物的生化代谢机理,为丰富微生物增产煤层气理论的内涵提供参考。

关键词：不同变质程度煤生物甲烷物质代谢反应热电子传递