基于准分数阶模型的分数阶Birkhoff动力学及其Lie对称性（英文）

为了探究非保守系统的动力学行为,该文提出并研究基于准分数阶动力学模型的分数阶Birkhoff动力学的Lie对称性和守恒量。准分数阶动力学模型是指基于Riemann-Liouville分数阶积分定义的变分问题、基于按指数律扩展的分数阶积分定义的变分问题和基于按周期函数律拓展的分数阶积分定义的变分问题。首先,建立了基于准分数阶模型的分数阶Pfaff-Birkhoff原理,得到了相应的Birkhoff方程和Lie对称性确定方程。其次,对于基于准分数阶模型的分数阶Birkhoff系统,给出了守恒量的条件和形式,并证明了Lie对称性定理。准分数阶Birkhoff系统与经典Birkhoff系统的Pfaff-Birkhoff原理、Birkhoff方程和Lie对称定理均是该文的特例。最后,给出了若干算例。     

分数阶微分器的实现及其阶次对方法选择的影响

分数阶微分的计算是分析分数阶系统和设计分数阶控制器的一个重要环节,不同方法设计的分数阶微分器其性能不同。为了在应用时选择或设计合适的分数阶微分器,本文总结了时域中14种分数阶微分器的实现方法,同时对它们的性能进行了分析和比较,包括:各种分数阶微分器的阶数对其零极点位置、冲击响应和频率响应的影响。结果表明,采用连分式展开的近似方法要比采用级数展开的近似方法好,其中一阶、二阶和三阶向后有限差分公式在两种方式下都能得到较好的近似结果,Tustin公式和Simpson公式不适宜于级数展开方式。     

一类分数阶薛定谔方程孤立解的对称性研究

在有界环形区域上,研究了一类分数阶薛定谔方程孤立解的对称性问题。首先将分数阶薛定谔方程转化为包含Bessel位势和Riesz位势的积分方程组,然后利用移动平面法和Hardy-Littlewood-Sobolev不等式,证明了当方程边值为常数时,环形区域必为同心球,方程正解是径向对称的,且随着到对称点的距离增大而单调递减。     

分数阶傅里叶变换改进算法在时频分析中的应用

本文对现有分数阶傅立叶变换算法进行改进,并将其应用于非平稳信号时频分析中,从计算速度、计算精度、算法稳定性等角度与现有分数阶傅立叶变换算法进行对比分析,通过算例对比验证改进算法的优势,然后将改进算法应用于非平稳信号时频谱获取,并与基于短时傅立叶变换的时频谱获取方法进行对比,改进算法计算结果稳定,计算速度较快.基于分数阶...     

分数阶阻尼和整数阶阻尼裂纹转子系统振动特性对比研究

在非线性涡动的情况下,把分数阶微积分应用到转子的裂纹故障诊断中,并与传统整数阶阻尼裂纹转子系统的振动特性进行对比分析。仿真结果表明,通过调节分数阶阶次,分数阶阻尼裂纹转子系统能够得到更丰富的反映裂纹故障信息。因此,分数阶微积分能够更好地应用于裂纹转子系统的故障诊断。     

分数阶阻尼在滚动轴承故障诊断中的应用

由于分数阶微积分具有计算精度高和速度快的优势,因此将分数阶微积分的相关理论应用到滚动轴承故障诊断中,建立了分数阶阻尼滚动轴承内圈动力学模型,并利用分数阶傅里叶变换的四阶中心距确定分数阶的最优阶次,分析了分数阶阻尼滚动轴承内圈故障的动力学响应特性。仿真结果表明,随着分数阶阶次的增加,滚动轴承内圈的轴心轨迹由混沌逐渐变为稳定的周期运动;仿真分数阶频谱图更符合实验频谱图。分数阶阻尼模型比整数阶阻尼模型更能反映滚动轴承故障的振动特性,可取得比传统的整数阶阻尼更好的效果。     

高超声速飞行器自抗扰分数阶PID控制器设计(英文)

自抗扰控制器利用跟踪微分器可解决超调量及快速性之间的矛盾,分数阶PID控制器在提高控制品质的同时扩大了被控系统参数的稳定域。结合自抗扰技术及分数阶PID控制器设计了自抗扰分数阶PID控制器,并应用于高超声速飞行器再入姿态控制。仿真结果表明,自抗扰分数阶PID控制器对于高超声速飞行器非线性模型及强外干扰的影响下具有很好的控制效果,并且有较大的稳定域,即针对被控系统参数变化具有更强的鲁棒性。     

基于自适应分数阶微分的SIFT图像配准

针对传统SIFT(Scale Invariant Feature Transform)配准算法中存在的特征点正确匹配率低,配准效果较差的问题,提出了一种新的自适应分数阶SIFT算法用于图像配准。首先根据图像的梯度模值和信息熵构建自适应分数阶的数学模型,自动计算每个像素点的最佳分数阶阶次;其次基于最佳分数阶阶次构造自适应分数阶微分掩模,并将其融入到SIFT算法中,提取到更多精确有效的关键点,从而提高了SIFT算法的精度;在SIFT算法的特征点匹配阶段,进行相似性度量时,增加了余弦相似性约束,解决了欧式距离不能够判定特征向量的空间位置关系的问题,进一步提高特征点匹配的准确率;并使用改进的随机样本一致性算法(Random Sample Consensus,RANSAC)进一步减少误匹配的特征点对;最后根据匹配的特征点对求解空间变换矩阵,从而实现图像配准。验证结果证明:本文算法的匹配精度较高,配准的质量也得到较明显的提升。     

基于非标准Lagrange函数的动力学系统的广义能量积分与Whittaker降阶法

研究基于非标准Lagrange函数的动力学系统的广义能量积分和Whittaker降阶方法。首先,基于指数Lagrange函数和Lagrange函数幂函数两类非标准Lagrange函数,定义了相应的Hamilton作用量,建立了该系统的Hamilton原理,给出了系统的Lagrange方程。其次,利用系统的Lagrange方程,建立了基于非标准Lagrange函数的广义能量积分存在的条件及形式。然后,将著名的Whittaker降阶法加以推广,得到了基于非标准Lagrange函数的动力学系统的Whittaker方程。最后,以算例验证了本文结果。     

一种简便的模型降阶处理方法

基于大系统理论听集结法，提出了一种简便的动力学模型降阶处理方法。文中针对系统不同的动力学特性，存在相对快变量，存在小量及一般情况，通过选择适当的集结阵和作线性变换处理，分别推导了出相应的降阶模型。分析了该三种降阶模型的降阶精度和适应范围，并通过对某一实际模型进行降阶处理，说明本所提出的三种降阶模型的某一种作为原高阶系统的简化模型是可行的。同一般模态集结法相比，本文所提出的模型降阶方法简便许多，它一     

基于次分数布朗运动的欧式回望期权定价

基于次分数布朗运动模型研究浮动执行价格型欧式回望期权定价问题.首先,基于次分数布朗运动建立次分数Black-Scholes定价模型,并构造投资组合,结合次分数伊藤公式建立浮动执行价格型欧式回望期权满足的偏微分方程.其次,结合该期权满足的边界条件,将此方程转化为经典的热传导方程,利用泊松公式求出价格显示解.最后,以钢钒P...     

分数阶导数蠕变模型及在FLAC3D中的数值实现

分数阶导数元件是一种具有一定物理意义和对变形规律精确描述的物理模型,本研究通过FLAC3D自带Burger模型和FISH语言,实现了分数阶导数蠕变模型在岩土工程计算分析中常用差分计算软件中的应用,该应用成果对于分数阶导数元件的数值模拟研究具有重要的参考价值和意义。     

非保守动力学的Herglotz广义变分原理的研究进展（英文）

综述非保守动力学系统的Herglotz广义变分原理及其对称性与守恒量研究的最新进展。以Lagrange力学、Hamilton力学和Birkhoff力学作为研究框架,介绍其Herglotz广义变分原理、Herglotz型动力学方程、Noether对称性与守恒量,以及对时滞动力学、分数阶动力学、时间尺度动力学的推广,并提出若干问题作为未来研究的建议。     

风力机叶片非定常气动力降阶模型方法

基于计算流体力学(Comptational fluid dynamic,CFD)的非定常气动力降阶模型方法,建立起叶段振动状态下的非定常气动力模型,用来模拟叶片变形与气流耦合作用下的附加非定常气动力,实现了叶段在旋转过程中的非定常气动特性建模。通过与CFD结果的校验,验证了方法的可行性,分析了模型对阶跃幅值、风速及振动频率等参数变化的敏感性,然后将方法推广至多叶段模型,并结合结构动力学方程给出多叶段模型的气动弹性响应历程。     

航空发动机控制器降阶方法

研究了状态空间模型的降阶方法,介绍了平衡截取降阶方法,提出最小二乘降阶方法.根据降阶前后系统应具有相同的输出,采用最小二乘法计算出降阶后系统的模型参数.以状态空间形式的某航空发动机控制器为降阶示例,采用以上两种方法进行了降阶研究,结果表明所提出的最小二乘法具有更优的性能.     

非平稳信号滤波降噪方法研究

飞行器振动环境复杂多变,具有典型的非平稳特征,因此需要采用时频分析手段对非平稳信号分析处理。针对此问题,本文提出一种基于分数阶傅里叶变换(FRFT)的非平稳信号滤波降噪方法,通过对比证明,对于一般非平稳信号的滤波降噪,分数阶傅里叶变换方法优于傅里叶变换方法。对于线性调频信号的滤波降噪分析,分数阶傅里叶变换方法明显优于一般滤波降噪方法。     

基于Volterra级数的非定常气动力降阶模型

为了满足气动伺服弹性分析与综合的需要,优化了一种基于Volterra级数的非线性非定常气动力降阶模型。通过CFD技术计算出的广义非定常气动力阶跃响应辨识出Volterra核,应用特征系统实现算法建立非定常气动力的状态空间模型,并将该模型应用于气动弹性计算。用气动弹性标准模型AGARD 445.6机翼对该降阶模型做了验证,结果表明这种方法可以快速准确地求解气动弹性问题。     

基于主导能量最优逼近的模型降阶方法

本文从能量最优逼近的角度论述了一种新的模型降阶方法。首先根据系统输出的主导能量分布确定系统的主导极点,以此确定降阶模型的维数和分母系数;然后按照使系统主导能量与降阶模型主导能量之差为极小的最优准则,同时通过选择“能量因子”的数值来确定降阶模型的分子系数,从而获得连续系统和离散系统均可适用的统一降阶模式。本文提出的模型降阶方法,可以确保降阶模型的稳定性,具有良好的暂态和稳态拟合精度,并且简便实用。本中举倒说明了这一模型降阶方法的应用,并与其他模型降阶方法进行了对比,结果是令人满意的。     

基于Krylov子空间的直升机降阶控制器设计

目前直升机控制器的阶数往往较高,在保证闭环性能的情况下,如何尽可能地降低控制器阶数是亟待解决的问题。本文将一种基于Krylov子空间的控制器降阶方法应用于直升机模型的控制器,不仅设计出的降阶控制器能够完全符合闭环系统要求;而且该方法不需要解Lyapunov方程和使用工具箱,大大地减小了计算量。仿真结果也表明了此方法的有效性和实用性。     

直升机增稳系统的平衡降阶法

介绍了平衡化降阶理论的思想特点,并在此基础上研究了加权平衡化降阶法.最后,将这一方法用于某直升机的增稳系统降阶问题,取得了令人满意的结果.