不稳定状态（共10篇）
不稳定状态 篇1
0前言
在医疗仪器的维修过程中,我们经常会遇到仪器运行状态时好时坏,其故障现象时而出现时而又自动消失的现象。这类故障我们俗称为软性故障。究其产生的原因,一般不外乎几种情况:(1)电路板、元器件及接插件接触不良;(2)阻容件变质或工作于临界状态;(3)CMOS集成电路或晶体三极管等元器件性能变坏;(4)干扰信号影响。这类故障如不及时排除,最终总会发展成永久性故障。
1 接插不良
软性故障中,大量医疗仪器设备由于插槽、接插件、连接线接插不良产生的故障是最常见的。可以先检查相关的电路板和各个插件是否接触良好。此类故障大多在接插良好后即可排除,仪器工作恢复正常。
例如:我院CT操作台辅助监示器图像时有时无,无图像时用示波器监测无输入视频信号。转而监测计算机柜亦无视频信号输出,初步确定为计算机图像重建后视频输出部分故障,或视频输出接触不好。关掉电源,重新插好电路板及电缆线插座,故障排除。由此可知计算机控制柜各印刷电路板是好的,仅接触不良而已。
又如,我院508型血压、血氧、脉搏、心电四参数监护仪突然出现血压、血氧参数显示时有时无故障,而心电、脉搏参数及图形显示正常。这台监护仪没有电路原理图及任何技术资料。幸好我院有两台该型号监护仪,每台监护仪有四块印刷电路板,经比较,故障出在计算机控制板上。据现象分析,心电及脉搏参数显示正常,说明计算机CPU芯片及某些附属电路及接口电路工作正常。故障可能出在该板上固化程序EPROM芯片或随机存储器芯片上,可以将两机相应集成电路芯片调换试一试。在拔下故障板的EPROM芯片后,发现EPROM 27128芯片的P29脚弯曲在IC插座的内侧,根本就没插进插槽中去。起初可能接触良好,长期使用中由于机械振动等原因,开始接触不良,上述故障出现。校正P29引脚,插好此芯片,故障即排除。
2 阻容件变质或工作于临界状态
对于一些精密、智能化医疗仪器的维修来说,阻容件的变质和损坏是一个比较容易忽视的问题,需要维修者在仪器电路原理的基础上认真分析,找出症结。
例如,我院MA-4210型尿液分析仪光电检测平台下的定位光电开关损坏。在更换光电开关以后,故障排除,可是检测值时准时不准。由故障现象可判定机械运行及控制系统、光电检测系统及计算机系统均无问题,问题应出在数据采集及处理系统。由于没有电路原理图,根据实际电路分析,尿液样品的光电检测信号经前置放大,压频变换,传送到8253定时器判定脉宽,其输出信号再送微处理器处理,结果由微型打印机输出。更换微处理器及8253芯片,没发现问题;经检查,光敏元件没问题;前置放大器也是好的。最后检查,问题出在压频变换器上。用示波器观察压频变换器输出有时无振荡波形,证明故障就在此级。拔下压频变换器芯片8824,在面包试验板上搭出压频变换器电路,工作正常。将此芯片插回电路板上,则不能正常工作,说明芯片本身没问题,是外围电路故障。仔细检查,印刷电路板无问题,各电阻值无变化。更换振荡电容,故障排除。原来是此陶瓷电容器内部引线接触不良,致使压控振荡器时而振荡,时而停振,即出现了上述现象。
3 CMOS集成电路或晶体三极管等元器件性能变坏
由于CMOS数字集成电路所用电源范围宽,耗电省,输入噪声容限高等优点,许多大型设备的数控部分都用到CMOS数字集成电路。但是由于CMOS数字集成电路又比较“娇”气,当输入电平超出电源电压0.2V,或输入电平低于地电位0.2V时都可能引起电路芯片的损坏。由于电源电路滤波不净,或是设备附近有强干扰源,而电路本身又屏蔽不好;或者是由于某种原因输入端产生寄生振荡,干扰信号叠加在电源电平上,都可能造成CMOS数字电路芯片的损坏。
一个常见的现象是:由于上述原因,CMOS数字集成电路芯片受损而并未彻底损坏,其逻辑功能有时还基本正确,CMOS数字电路带病工作。随着电路芯片性能越来越坏,其逻辑功能出现紊乱,就表现为设备的工作状态时好时坏。
例如,我院的东芝X光机床身起倒操纵失灵,时好时坏。经检查,当故障现象出现时,在床控电路部分A02板上有输入信号而无正确输出,故障确定在A02板上。依据床控起倒信号流通途径循序检查,最终发现A02板上一块施密特与非门芯片CD4093工作不正常。当CMOS与非门CD4093输入为零电平时,输出应接近电源电压+15V。而此芯片实际输出却为+8.9V,处于CMOS数字电路的噪声容限的不定区内,其下一级则误将其作为低电平输入信号了。当此芯片工作状态不稳定,输出电平高低波动时,下一级时而将其作为高电平,时而将其作为低电平,就表现为整机工作状态时好时坏,故障时有时无。
X光机的这种软性故障在CMOS数字集成电路控制的系统中比较多见。
4 干扰信号影响
由于干扰信号叠加在输入控制信号上造成软性故障的例子不多见,主要存在于X光机、加速器、CT等一些高电压,强放电的大型仪器中。例如,我院TOSHIBA(东芝)X光机出现有时工作正常,有时曝光不足的现象。检查控制电路,观察为曝光计时不准,曝光时间为零。检查中发现:将高压初级供电断开后,其手动曝光计时准确;高压初级电源接上后,检查自动曝光控制回路,其积分电位未上升时,便停止曝光;检查计时器电路时发现,曝光相关的控制线上均有毛刺状脉冲,进一步检查发现高压发生器内部有放电现象,原来是高压发生器次级接线已断开,产生放电现象,干扰了计时电路工作。
对于软性故障的检修,一般应在其故障现象稳定下来时才便于检查。
参考文献
[1]邓元庆,等.数字电路与系统设计[M].西安:西安电子科技大学出版社,2003.
[2]喻洪流,等.医院设备管理与维修[M].南京:东南大学出版社,2008.
[3]杜丽春.CT机故障产生的原因及检修方法[J].实用医学影像杂志,2007,(1):58-60.
“伯雷托最优”状态不存在 篇2
人民币汇率之争的一个重要根源是贸易争端。普遍认为，调整人民币汇率，对减少所谓的“贸易赤字”和“贸易摩擦”有立竿见影的功效。这实际上是一个貌似理所当然的问题。那究竟为什么会有贸易争端？调整汇率真有助于消除贸易争端吗？要对问题建立一个清晰的观念，必须从最基本的例子入手。
首先，世界上没有不公平的买卖。任何买卖，都是自愿的，否则就不是买卖，而是掠夺或者偷窃了。我们考察任何一宗买卖，不能主观地说是哪一方赚了还是亏了，而是应该一般化地认为他们取得了双赢。买卖双方发生交易，是因为他们对用来交易的物品的“估价”不同、从而取长补短、各得所需的缘故。
中国人之所以用八亿件衬衫跟欧洲人换一架大型客机，根本原因是中国人认为合算、欧洲人也同样认为合算。让中国那些制造八亿件衬衫的工人改行造飞机，他们造不出这么好的飞机；而让欧洲那些造飞机的工人改行制造衬衫，他们也造不出那么多的衬衫。
接着我们问：既然每一宗贸易都是自愿的，也就是平等交换的，那么为什么出现所谓的“贸易赤字”问题呢？这是因为虽然每宗交易的“货币价值”是相等的，但“物品数量”并不相等的缘故。这跟乘客与出租车司机、以及出租车司机与加油站的关系是一样的。
我们每个乘客和出租车司机的关系，都存在所谓的“贸易逆差”的问题，即我们总是购买出租车的服务，他们总是赚我们的钱，而我们从来不赚出租车司机的钱；出租车司机也从来不向乘客购买任何服务或商品。所以，交易虽然是“等值”的，但并不“等质”。
可这要紧吗？不要紧。从乘客的角度讲，乘客不可能只消费不生产。乘客都有自己的工作和收入来源，向社会提供各种各样的服务；而司机也不可能只赚钱不消费，他至少总是不断地到加油站加油，才能维持他对乘客提供的服务。
这是说，整个经济体中，虽然任何两个人或两个国家之间往往会出现“贸易逆差”，但全局而言，每个人或每个国家的贸易往来都是平衡的。没有只赚不花的，也没有只花不赚的，问题只是跟谁发生交易、以及发生交易的迟早而已。
这几年，美国人的确买了很多中国货。这值得大惊小怪吗？完全不必。美国不可能只消费不生产。美国必定向其它国家出口了货物和服务，才得以支撑对中国货物的消费；同样，中国也向其它国家购买了物品和服务，而且将来也会向美国索取物品或服务。退一万步讲，要是美国人确实可以做到只消费、不生产，那美国人何必恐慌？
要知道，经济学家常说交易双方是自愿的，是双赢的。这没错，但他们还说了第三句话，即交易往往会使得第三方受损。经济学上所说的“伯雷托最优”状态—即交易后双方得益、且没有任何第三方受损的状态—是几乎不会出现的。也就是说，任何自愿的交易背后，几乎总是能够找到一些不同程度受损害的人。
以中美贸易为例，当中国向美国出口价廉物美的货物时，在中国的劳动者和美国消费者都得益的同时，原来向美国消费者提供商品的生产者受损了。关于“贸易赤字”的抱怨正是来自这些受损的第三方，而不断制造“贸易不公”借口的人也是他们，逼迫其政府来跟中国政府谈判的还是他们。
不稳定状态 篇3
问题描述及预备知识:
考虑不确定非线性切换系统
其中σ:[0, +∞) →I={1, 2LN}为切换规则, 是右连续的分段常值函数。x∈Rn是状态, d∈Rm为扰动输入, f i (⋅) , pi (⋅) 是已知的光滑函数, gi (⋅) 光滑且非奇异, δi (⋅) 是未知的光滑函数且满足:
ei是正实数, i∈I。
引理1考虑非线性切换系统
其中:x∈Rn是状态, d∈Rm为扰动输入, fi:Rn×Rm→R是关于x的局部Lipchitz函数, σ:[0, +∞) →I={1, 2LN}是右连续的分段常值函数.如果存在一组连续可微的正定函数iV (x) , i∈I和K∞类函数α1, α2与γ, 并且存在常数µ≥1, λ>0, 对∀x∈Rn, d∈Rm和∀p, q∈I满足:
若切换规则满足平均驻留时间, 则系统 (3) 关于d是输入对状态稳定的.
主要结果:
定理1对于系统 (1) , 存在一组连续可微的正定函数iV (x) , i∈I, 和K∞类函数α1, α2与ρ, 以及常数µ≥1, λ>0, 对∀x∈Rn, d∈Rm和∀p, q∈I满足:
则存在状态反馈控制器
在满足平均驻留时间的切换规则下, 闭环系统 (1) 关于d是输入对状态稳定的。
将iu的表达式代入上式得:
当时, 对于系统 (1) 的每一个子系统在
取并且切换规则满足平均驻留时间, 因此由引理1可得此结论成立。
摘要：本文针对一类含有结构不确定的非线性切换系统基于平均驻留时间的方法设计状态反馈控制器使得闭环系统是输入对状态稳定的。
关键词：非线性切换系统,不确定性,平均驻留时间,输入对状态稳定
参考文献
[1]张霞, 高岩, 夏尊铨.切换线性系统稳定性研究进展.控制与决策.Vol.25, No.10, Oct.2010.
[2]L.Vu*, D.Chatterjee, D.Liberzon.Input-to-state stability ofswitched systems and switching adaptive control.Automatica 43 (2007) 639-646.
[3]向峥嵘, 向伟铭, 陈庆伟.一类含扰动的非线性切换系统稳定性分析.控制与决策.Vol.23, No.1, 2008.
显卡升级驱动不稳定 篇4
当在Windows XP中更新硬件的驱动程序时，可能会出现驱动程序没有通过Windows徽标测试的提示，并让你选择是继续安装还是停止安装。如果不想让此提示出现，可以进入系统属性对话框中的“硬件”选项卡下，单击“驱动程序签名”按钮，在出现的“驱动程序签名选项”窗口中选择“忽略”，并勾选“将这个操作作为系统默认值应用”选项，最后点击“确定”即可。
显卡升级驱动不稳定
问：一台计算机使用ATi Radeon 9800显卡，最近在玩游戏时提示“显卡的驱动程序陈旧”。我在网上下载了最新版本的显卡驱动程序，但是升级显卡驱程时，Windows XP操作系统提示“升级后系统可能不稳定”，请问这怎么办？（读者 许湛 邮件提问）
答：其实，这种提示一般是不需要理会的。首先，如果你觉得你的老版显卡驱动程序使用正常的话，就不需要理会游戏的提示，继续运行游戏，只要不影响游戏的进程，就可以继续使用你原来的显卡驱动程序，而不用更新升级显卡驱动。此外，一般升级显卡驱动程序，都会提示“升级驱动程序会造成系统不稳定”。这是Windows的程式化提示，所以用户不必理会。
新鼠标与计算机不兼容
问：我的USB接口鼠标，安装了附带的驱动程序后，Windows XP每次启动后都提示“发现新硬件，请安装驱动程序”，请问如何解决？（读者 王元 电话提问）
答：该问题可能是由于鼠标兼容性造成的，你可以通过以下方法尝试解决。首先，卸载该鼠标驱动程序，使用Windows XP操作系统默认的驱动程序，看问题是否还出现；其次，更换连接该鼠标的USB接口；再次，使用USB转PS2转换接头，将鼠标接入计算机的PS2接口，看问题是否能够解决。
投影机过滤网很重要
问：投影机的过滤网在清洗过程中损坏，请问投影机可以不使用过滤网，或用普通的海绵代替过滤网使用吗？（读者 除夕 邮件提问）
答：首先，过滤网对于投影机而言是必须的，因为投影机工作过程中会产生静电，很容易吸附周围灰尘，如果在没有过滤网的情况下使用投影机，灰尘直接进入投影机，不但影响投影机显示效果，甚至会引起机器内部故障。
投影机过滤网使用的材质很多，其中最为常见的就是海绵，过滤网海绵是特制的，比一般海绵弹性要好很多。此外，由于投影机在工作状态下内部温度很高，特制海绵需要具有防火、阻燃、耐高温等特性。一般投影机会随机附送备用过滤网，即使没有也可以到经营相应品牌的投影机商家处进行购买。
键盘按键“错乱”
问：我的笔记本最近出现按键错乱问题，比如：按J、K、L变成了数字1、2、3等，再按其他什么键盘也没有作用，关闭数字键也不行，我该怎么办？（读者 chenchen83 论坛提问）
答：问题应该是由于数字键错误造成的。你可以通过“屏幕键盘”关闭数字小键盘。单击“开始”菜单，选择“程序→附件→辅助工具→屏幕键盘”，启动“屏幕键盘”，用鼠标单击右侧“nlk”按钮，问题就可以解决。如果确认数字键盘不能开关了，建议去笔记本维修站检查一下键盘。
A780如何实现“混合交火”
问：我想使用梅捷 A780+主板和AMD HD3400显卡组成“混合交火”，请问应该如何设置？（读者 王涛 电话提问）
答：梅捷 A780+主板使用AMD 780G+SB700芯片组，完全支持混合交火技术。你只需将独立的AMD HD3400显卡插入主板，然后将LCD模拟接口与板载显卡接口连接，启动计算机，进入Windows XP操作系统，安装主板和显卡驱动程序。单击桌面空白处，选择“属性”，在“显示 属性”窗口，单击“设置”选项卡，单击“高级”按钮，打开“通用即插即用监视器和ATI RadeonHD 3200 Graphics属性”窗口，单击“catalyst(R) control center”选项卡，选择中间“ati catalyst(R) control center”按钮，打开“CCC设置管理界面”。勾选“Enable CrossFire”选项后，单击“Apply”键，无需重启可以实现混合交火。
激光头有“单双”之分
问：听朋友说DVD光驱有单激光头和双激光头之分，请问如果购买，选择哪种性能更好？（读者 susan 邮件提问）
不稳定状态 篇5
关键词：不稳定型心绞痛,心理干预,心率变异性,焦虑自评量表
不稳定型心绞痛 (unstable angina pain, UAP) 是由于冠状动脉内有不稳定的粥样斑块而继发病理改变, 使局部心肌血流量明显下降。它具有不稳定性, 因而最易在临床治愈后发生各种更为严重的心脏事件。UAP病人还常出现以焦虑为常见症状的心理应激反应[1,2]。随着对心理因素与心血管疾病相关性的研究进展, 心理干预显现了越来越重要的作用, 现将收集的103例临床病例回顾性分析如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
选择2004年5月—2006年4月于本院住院的UAP病人103例。其中男68例, 女35例, 年龄28岁～73岁, 平均63岁。病人均有不同程度的焦虑症状, 分为干预组 (52例) 和对照组 (51例) , 两组病人年龄、性别、文化程度、焦虑程度、心脏功能方面差异均无统计学意义。剔除有精神病史、严重智能障碍、认知功能障碍以及不能配合心理检测和治疗的病人, 排除严重心功能不全、先天性心肌病者。
1.2 UAP的诊断标准
按中华医学会心血管病学会2000年《不稳定型心绞痛诊断和建议》中的标准。心绞痛的分级采用加拿大心血管协会的分级标准 (CCSC) [3]。
1.3 心脏事件标准
包括临床治疗痊愈后因心绞痛恶化的再次住院、急性心肌梗死发生、心源性死亡等, 列为治疗后再发的心脏事件。所有UAP病人出院后随访6个月, 在小于6个月内的观察终点事件为因心绞痛恶化再次住院、急性心肌梗死和心源性死亡。
1.4 方法
两组均采用一般常规治疗, 干预组在此基础上进行心理干预, 由有经验的主管护师实施, 每次进行心理治疗20 min～30 min, 1次/日～3次/日。其内容包括:一般性心理治疗、个别心理指导、身心放松训练法、集体心理治疗、家庭及社会支持治疗。用Zung编制的焦虑自评量表 (SAS) 进行焦虑评估[4]。以住院14 d为1个疗程。
1.5 心率变异性 (heart rate variability, HRV) 测算法
每例进行1次24 h动态心电图 (Holter) 记录检测, 采用美国Brentwood 8800型动态心电图仪, 同时进行HRV时域及频域分析。观察指标有:连续24 h内正常RR 间期的标准差 (SDNN) , 每5 min正常RR间期标准差的平均值 (SDANN) , 相邻正常RR间期差的均方根 (rMSSD) , 相邻RR间期差值超过50 ms的心搏数占总心搏数的百分比 (PNN50) , 总频带0 Hz～0.50 Hz (TP) , 低频带 (LF) 0.04 Hz～0.15 Hz, 高频带 (HF) 0.15 Hz～0.40 Hz, 低频带与高频带的比值 (LF/HF) , 正常值为3.6±0.7。频域分析经分析系统计算机处理, 将心电信号进行快速傅里叶转换 (FFT) , 计算功率谱 (ms2/Hz) 。HRV分析参照中华心血管病杂志编委会心率变异性对策专题组推荐的方法与指标进行[5]。
1.6 统计学处理
组间比较采用 t 检验和χ2检验。
2 结 果
2.1 两组住院2周后SAS得分比较 (见表1)
2.2 心理干预HRV测算各参数比较 (见表2)
2.3 两组总心脏事件发生情况
干预组6例 (6/52) , 对照组14例 (14/51) , 差异有统计学意义 (χ2=4.17, P<0.05) 。
3 讨 论
心血管疾病的发病因素包括生物、心理和社会因素。紧张而持久的生活、工作压力可促成UAP的发生[6]。UAP又会造成焦虑等情绪障碍, 加重焦虑程度, 形成恶性循环。可见对UAP给予心理干预是必要的, 它可以有效地降低SAS值, 使病人血浆肾上腺素及去甲肾上腺素水平显著下降, 临床症状及心电图显著好转[7]。与本研究结果相一致。
心率变异是指逐次心动周期之间的时间变异数。心率并不绝对规则, 通过测量连续正常QRS波群之间的变异数, 即可了解HRV。它含有神经体液因素对心血管调节的信息, 具有相当广泛的临床意义。在生理状态下, 心跳的节律受着窦房结自律性的控制, 而窦房结又接受交感神经 (SNS) 和迷走神经 (PNS) 的双重支配[7]。窦房结的自律性通过SNS和PNS不断受到中枢、压力反射和呼吸活动等作用的影响, 致正常心脏每搏间期再一定范围内变动。HRV可持续长时间测定各RR期间的变异程度。由此计算出的单一数值即包括SNS和PNS两种影响。它反映了心脏自主神经系统的调节功能。HRV的大小实质上是反映神经体液因素对窦房结的调节作用, 也就是反映SNS活性和PNS活性及其平衡协调的关系。HRV成为反映交感-副交感神经张力及其平衡的重要指标。一般认为, SDNN、rMSSD、PNN50和LF主要反映迷走神经对心脏的作用[8,9]。从表2中可见, 随着心理干预的介入, SDNN、rMSSD及PNN50均增大, LF/HF减少 (P<0.05或P<0.01) , LF反映SNS和PSN的活动, HF反映PSN的活动[10], 在本组UAP病人从被干预前SNS活动占优势出现了SDNN、rMSSD及PNN50均减少而LF/HF增大。国内文献已有报道, AMI病人中HRV的降低预示着心脏事件的增加[5]。心理干预结果说明, 心理干预对SNS和PSN在UAP的失衡有逆转的作用, 从而有效地降低心脏事件的发生。
参考文献
[1]杨菊贤.心理行为因素与心血管疾病的发生发展[J].心血管康复医学杂志, 2003, 12 (增) :493.
[2]梁志坚, 沈渔村, 赵友文, 等.冠心病住院病人心理反应特点及影响因素[J].中国心理卫生杂志, 1995, 9 (2) :67-69.
[3]中华医学会心血管病学会, 中华心血管病杂志编辑委员会.不稳定性心绞痛诊断和建议[J].中华心血管病杂志, 2000, 28 (6) :409-412.
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[5]中华心血管病杂志编委会心率变异性对策专题组.心率变异性检测临床应用的建议[J].中华心血管病杂志, 1998, 26:252-255.
[6]Steptoe A, Kunz-Ebrecht S, Dwen N, et al.Socio-economic statusandstress-related biological responses over the working day[J].Psycho-som Med, 2003, 65 (3) :461-470.
[7]陈建平, 顾卫平, 卢尔滨, 等.冠心病病人情绪障碍调查[J].中国心理卫生杂志, 1997, 11 (3) :143-144.
[8]白梅, 郭春风, 王红宇.心率变异指标在预测高血压病病人预后中的作用[J].中华心血管病杂志, 1995, 23 (1) :45-47.
[9]杨华, 陈忠培.心率变异判断心血管疾病预后的新方法[J].临床心血管病杂志, 1996, 12 (1) :57-58.
南水北调京石段稳定调度状态分析 篇6
南水北调中线干线京石段工程起点为石家庄古运河枢纽进口, 终点为北京市团城湖, 渠线总长307.44km。渠线总长227.39km, 其中建筑物长26.34km, 渠道长201.05km, 采用明渠自流输水方式;北京段从北拒马河中支南开始, 途径房山区、丰台区, 至总干渠终点团城湖, 总长80.05km, 采用管涵输水方式。为缓解首都北京水资源短缺, 自2008年9月至今京石段工程已4次向北京市应急供水, 累计入京水量超过15亿m3。
其中第4次通水实测流量数据较为充足 (放水河节制闸、坟庄河节制闸、北拒马河节制闸、沙河引水闸等4座水闸有实测流量资料) , 故本次研究选取第4次通水上述4闸数据进行稳态调度分析研究。
1 分析方法简介
1.1 最小二乘法
最小二乘法 (又称最小平方法) 是一种较基本的回归方法。它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配。利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据, 并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小[1]。
一般的最小二乘逼近定义为:对于给定的一组数据 (xi, f (xi) ) (i=0, 1, …, m) , 要求在函数类中找到一个函数y=S* (x) , 使误差平方和:取得极小值。
为使问题的提法更具有一般性, 通常把最小二乘法中考虑加权平方和, 即:
当是关于点集{xi} (i=0, 1, …, m) 的带权正交函数组时, 解为:
1.2 神经网络法
神经网络近年来兴起的研究热点, 其具有逼近非线性函数的能力, 它是基于映射网络存在理论。在神经网络中最广泛应用的信息处理运算是数学映射, 给定一个输入向量X, 网络应该产生一个输出向量Y=ψ (X) , 网络的基本特征是从复杂的高维数据中提取和识别必要的参数。影射网络存在理论认为, 只要处理单元是一个输入变量的任意连续递增函数或是几个变量的总和, 则一个输入向量X可以映射成任意输出函数Y=ψ (X) [2]。
神经网络算法基于最小均方差准则, 由计算正向输出和误差反向传播组成。通过由比较网络的实际输出与期望输出来不断地调节网络权值, 直至收敛为止。网络中每个节点的输入输出存在如下非线性关系
式中:Opi为模式P输至网络节点j的输出;Wji为节点i到j的连接权;θj为节点j的阀值。
式中, δpj为j节点上一层节点k的误差;Wkj为节点j到其上一层节点k的连接权。
从以上公式可以得出, 通过误差反向传播, 调整权值, 最终的输出就会接近所要求的期望值, 这个过程称为训练。当达到所要求的误差时, 就认为网络已经能在某种程度上近似表示输入与输出的关系。
也就是说, 用含有隐含层的神经网络能拟合许多任意复杂的连续函数, 回归分析的实质就是在抽样数据的基础上进行曲线拟合。如果对训练好的网络输入新的数据, 输出的结果就是对此曲线新的点结果的预测。所以, 用神经网络可以进行有关的曲线回归分析, 也可以用已回归好即训练好的结果去预测新的样本[3]。
1.3 回归效果分析
最小二乘法作为传统回归方法, 对于多元回归计算的计算量过大, 随着变量数目的增加, 计算量剧增, 并且要相互比较的回归曲线也剧增, 选择一条最优回归曲线较难。根据本次研究现有资料, 淹没系数与流量系数均不能通过资料直接查得数据, 闸孔出流的淹没系数只能通过查相应关系曲线或表获得, 这样就使得最小二乘法率定的结果会出现误差。
由于淹没系数反应的是下游水深对过闸水流的淹没影响程度, 采用人工神经网络法建模时, 在输入层数据矩阵中加入闸后水位, 通过学习训练能够在网络内部建立样本隐含的复杂结构, 避开了淹没系数不能准确确定这一问题, 使得分析结果更为准确, 考虑相关参数更为全面。在最小二乘法分析无法给出满意解时, 神经网络将是一种全新的选择。
结合现有数据, 本次报告采用上述2种算法分别对各闸流量系数进行率定, 并对计算结果进行比较分析, 下面列举放水河节制闸率定成果。
2 流量系数分析
受闸门控制的水位~流量系数关系, 可以通过观测其上下游水位、闸孔开启高度及宽度, 运用水力学公式来推求。在水力学理论公式中, 上游水头要涉及行进流速水头, 这里采用实测流量来率定流量系数, 由于流量系数是水位的某种形式的函数, 先对推流公式中的系数加以率定, 并再据以推算流量, 可不计入行进流速水头。
由堰流和孔流的特点可知, 对于具有闸门控制的同一渠道, 堰流和孔流可以相互转化。这种水流的转化条件与闸孔的相对开度和闸前水头有关, 根据实验, 堰流和闸孔出流的判别条件如下[4]:当闸底坎为平顶型时:, 为孔流;, 为堰流。当闸底坎为曲线形型时:, 为孔流;, 为堰流。根据样本中数据判别如下, 坟庄河、放水河、北拒马河节制闸为平顶型孔流;沙河引水闸为曲线型孔流。
2.1 最小二乘法求解
由于每组数据对应的淹没系数不一致, 导致率定流量系数时计算过于繁琐复杂, 现将淹没系数σs、流量系数μ拟合为一个未知数m, 称为拟合流量系数 (即孔口淹没出流流量系数) 。回归方程转化为一元问题求解。求解m后, 再通过查孔流淹没系数表查得每组数据对应的淹没系数σs, 最终求得孔口自由出流流量系数μ。经查表可得:放水河节制闸淹没系数σs=0.65;坟庄河节制闸淹没系数σs=0.55;北拒马河节制闸淹没系数σs=0.35~0.85;沙河引水闸淹没系数σs=1。
断面的流量资料以及与流量系数相关的开度e、闸前水头H、宽度b等均可在资料中查得。选择第4次通水沙河引水闸、坟庄河节制闸、放水河节制闸、北拒马河节制闸1个月的通水数据作为样本。
闸孔出流流量计算公式:
式中:Q为计算流量 (m3/s) ;σs为淹没系数;μ为流量系数;b为闸孔净宽 (m) ;e为开度 (m) ;H为闸前水头 (m) 。
经计算可列出如下各项系数关系表, 见表1。
2.2 神经网络法求解
与流量系数相关联的数据有闸前水头、闸后水头、空口净宽、闸门开度, 则输入层神经元个数为4, 输出层神经元为1, 选取n个样本:
其中Xi={xi1, xi2, xi3, xi4}, i=1, 2, …, n。xik表示第i个样本中第k个参数所代表的流量强度k=1, 2, 3, 4。yi为第i个样本中的实测流量。
输入层神经元4个, 为闸门开度、闸前水头、闸后水头、空口净宽, 输出层神经元1个, 为实测流量, 将所有数据进行归一化处理。取BP神经网络梯度下降法学习算法学习效率为α=0.5, 训练精度取0.01, 训练次数为2000。对上述神经网络模型进行网络训练, 训练结果如下:
放水河节制闸隐含层设为3层时精度为:0.015441;4层时精度为:0.015376;5层时精度为:0.015378。故隐含层选取精度最小的4层隐含层。
各闸门输入、输出权矩阵如表2。
2.3 合理性评价
流量系数与各相关影响因子的回归分析, 建立回归方程仅仅是一种假定, 是否符合实际情况就必须对率定系数的结果进行检验。从已知数据中随机找10次测量数据, 用上述最小二乘法推求的流量系数以及神经网络法求出的权矩阵求解计算流量, 再与实测流量对比, 求出相对误差。
经计算各组样本中, 平均误差均不到3%, 误差小于5%[6]的样本比例分别为:最小二乘法数据:70%、100%、100%、60%;神经网络法数据:80%、100%、100%、100%。从以上计算及相关统计参数可以很明显的看出, 用神经网络回归得出的数据相比最小二乘法的要好些, 并且计算的流量很接近原始测量数据。但回归分析的效果好坏要综合来看, 比如考虑相关参数的全面性, 计算量的大小, 回归方程的直观性, 回归数据统计效果等[7], 下面就从这几个方面进行对比分析。
2.3.1 相关参数的全面性
最小二乘法中, 率定的拟合流量系数中有2项:淹没系数、流量系数, 淹没系数是反应下游水深对于过闸水流的淹没影响程度, 由于每组数据的开度-闸后水位-上下游水位差差别较小, 淹没系数表中精度有限, 使得人工读数误差加大。而神经网络法在输入层数据函数中加入了闸后水位这一项, 在网络内部建立样本的复杂结构, 考虑影响流量的参数更为全面, 回归出的数据精度更高。
2.3.2 计算量
最小二乘法等传统回归方法, 计算量的大小会随着变量个数的增加而呈指数形式增加, 而神经网络法回归分析时, 较多的计算量都花费在训练上。对于本次回归分析, 由于变量较少, 最小二乘法的计算量不是很大, 求解的精度达到了相应要求, 所以神经网络的优越性不是很显著。
2.3.3 回归方程的直观性
从回归方程的直观性来看, 最小二乘法求出的回归方程比较直观, 而用神经网络不能求出回归方程。最小二乘法等一般回归方法是以求解回归方程为目的, 本次分析研究中, 先建立了闸孔出流的数学模型, 根据此模型和样本数据进行下一步的计算。而神经网络是通过学习来逼近目标函数, 它把信息记忆在相关联的连接权上, 当误差达到一定要求时, 就形成了输入和输出之间的一定程度上的近似对应关系。
2.3.4 回归数据统计效果
最小二乘法是对目标函数的一种近似求解, 是一种用数学模型去近似表达输入输出的某种关系。对于模型的选取要求较严格。神经网络是对目标函数的逼近, 只要网络结构合理, 训练效果好, 回归出的数据精度相比最小二乘法要高, 从本次计算数据上也证明了这一点。
3 总结
通过运用最小二乘法、神经网络法这2种回归方法分析京石段第4次通水放水河节制闸、坟庄河节制闸、北拒马河节制闸、沙河引水闸数据, 可得出闸门开启程度、流量系数与水头具有相应的函数关系。应用最小二乘法推算出的流量系数, 为闸孔自由出流的淹没系数, 而查表得出的淹没系数会使误差加大。而神经网络在输入层数据矩阵中有闸孔开度、闸前水位、闸后水位和孔口净宽4项, 考虑影响因素更全面, 输入层数据矩阵为实测流量。
其中个别点误差较大, 是由于仪器、检测条件、环境等因素的限制, 对于实测流量的测量不可能无限精确, 测量值与客观存在的真实值之间总会存在着一定的差异, 这是不可避免的。由于京石段运行年数有限, 实测数据并不充足, 相信在日后数据更充足情况下计算的数据会更具备参考价值。
摘要：为了为南水北调中线工程实现全线通水后的正常调度提供有益技术支撑和经验借鉴, 本文基于20082013年底南水北调中线干线京石段工程已经完成的4次向北京输水任务的相关资料, 通过回归分析、人工神经网络等方法确立了渠道在恒定流情况下, 开度、上、下游水位与流量3者的关系, 并对2种方法所得结论进行了对比。
关键词：南水北调京石段,稳定状态,最小二乘法,神经网络,流量系数
参考文献
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[6]尚松浩.水资源系统分析方法及应用[M].清华大学出版社, 2007.
不同情绪状态下动作稳定性的研究 篇7
关键词：情绪,动作,稳定性
一、前言
在体育运动过程中, 动作的稳定性直接决定着技术完成的效果, 在比赛过程中, 技术动作完成不顺畅, 进而影响整体战术的发挥和比赛结果, 故动作技术的稳定性在实际的运动、训练和比赛中显得尤为重要;在当前的体育运动项目中, 大部分项目都需要上肢动作完成, 而手臂动作的稳定性就显得更加重要, 当前对手臂动作稳定性的研究较少, 现有研究表明, 手动作稳定性与许多运动项目运动员的技术水平有着紧密联系。本研究尝试研究在不同情绪状态下, 被试大学生的手臂动作稳定性, 揭示在不同情绪状态下手臂动作稳定性的特点及规律, 丰富情绪心理学的理论内容, 为体育运动实践提供在不同情绪状态下动作技能的内在规律。
二、研究对象与方法
1. 研究对象。
随机选取温州大学体育学院11体本30名大学生, 将被试随机分成三组:悲伤组、愉快组和平静组, 每组10人, 年龄21.06±1.86, 学生均为身体指标合格、心理健康。
2.研究方法。
采用文献资料法、情绪诱导法、测量法和数理统计法对不同情绪状态下动作稳定性进行研究。
3. 情绪诱导材料。
本研究在查阅国内外有关学者在相关情绪诱导研究中的情绪诱导视频材料, 经过问询有关专家的基础上, 最终选取《暖春》电影中能够引起让人悲伤的片段;选取《倒霉熊》动画片能够让人引起愉快的片段;平静组最终选取一个风景欣赏的视频材料;以上视频诱导材料时间都控制在4分30秒以内, 以避免时间过长引起被试的反感和不适。上述情绪诱导视频在本研究的预实验中, 证实情绪诱导效果较好, 故可以作为本研究的情绪诱导材料。
4. 情绪自评量表。
本研究在大量查阅国内外使用有关情绪自评量表的研究, 结合课题的实际情况和现实需要, 自行设计了情绪自评量表, 本量表包括常用的7个方面的情绪, 即悲伤、愉快、恐惧、愤怒、惊奇、厌恶和平静情绪, 被试自评等级为5个等级, 用数字1、2、3、4、5分别代表“几乎没有”、“有一些”、“比较强烈”、“强烈”、“非常强烈”。
5. 手动作稳定性的测试方法。
手动作稳定性采用华东师范大学生产的九洞仪仪器进行测试, 主试记录被试最后通过的洞号, 以被试通过的最后洞号的直径倒数乘以2作为手动作稳定性的评定指标。
三、研究结果与分析
1. 情绪诱导前后的情绪自评情况对比分析。
情绪诱导前被试情绪自评情况的平均值和标准差见表1, 将情绪诱导前三个级别的情绪自评情况做单因素方差分析, 结果表明三组被试的情绪等级之间不存在显著差异, P>0.05。
当被试观看完情绪诱导视频后, 情绪自评量情况的平均值和标准差见表2, 由表2中的数据可以得出, 愉快组被试平均愉悦程度为4.51, 处于较高程度的愉悦情况;悲伤组被试平均悲伤程度为4.62, 也处于较高程度的哀伤情况;平静组被试平均平静程度是2.89, 处于平静状态。悲伤组的被试全部选的都是悲伤情绪体验, 愉快组的被试全部选的都是愉快情绪体验, 而平静组的被试全部选的都是平静情绪体验。
分别对三组被试的情绪自评情况的情绪诱导前后的结果进行配对样本T检验, 结果显示, 悲伤组被试情绪诱导后的情绪等级显著高于情绪诱导前, t (9) =-7.86, P<0.001;愉快组被试情绪诱导后的情绪等级显著高于前t (9) =-6.54, P<0.001;平静组被试的情绪诱导前测和后测情绪等级差异不显著t (9) =0.75, P>0.05。以上研究结果表明, 情绪诱导的结果是非常有效的。
2. 情绪诱导前后的手动作稳定性异分析。
情绪诱导前被试手动作稳定性的平均数和标准差见表3, 以手动作稳定性为因变量, 情绪组为自变量, 做单因素方差分析, 结果显示, 三组被试的手动作稳定性不存在显著差, P>0.05。
看完情绪诱导视频后, 三组被试情绪诱导后手动作稳定性的平均值和标准差见表4, 分别对三组被试的手动作稳定性的情绪诱导前后的结果进行配对样本T检验, 结果显示, 悲伤组被试情绪诱导前后的手动作稳定性呈非常显著性差 (P<0.001) 且情绪诱导后的手动作稳定性显著低于情绪诱导前, 表明悲伤情绪对被试的手动作稳定性起到的是负面的消极影响。愉快组被试情绪诱导前后的手动作稳定性呈显著性差 (P<0.01) 且情绪诱导后的手动作稳定性高于情绪诱导前, 表明愉快情绪对被试的手动作稳定性起到的是正面的积极影响。平静组被试情绪诱导前后的手动作稳定性没有显著性差 (P>0.05) , 表明平静情绪对被试的手动作稳定性没有影响。
四、结论
1.情绪诱导前后情绪差异对比, 悲伤组情绪和愉快组情绪都出现了显著性差异, 悲伤组情绪较情绪诱导前悲伤程度增加, 愉快组情绪较情绪诱导前愉快程度增加;而平静组情绪较情绪诱导前未出现显著性差异。
2.情绪诱导前后手动作稳定性差异对比, 悲伤组和愉快组手动作稳定性都呈现显著性差异, 悲伤组手动作稳定性较情绪诱导前降低, 愉快组手动作稳定性较情绪诱导前提高, 表明悲伤情绪使人手动作稳定性降低而愉快情绪使人手动作稳定性提高;平静组情绪诱导前后手动作稳定性没有显著性差异。
参考文献
[1]王深.手臂动作稳定性与唤醒水平、特质焦虑等关系的再探[J].福建体育科技, 2003, (8) :8-26.
不稳定状态 篇8
区域稳定控制是确保电力系统安全稳定运行的重要手段[1,2]。控制决策的实现方式一般分为3类:①离线预决策,实时匹配;②在线预决策,实时匹配;③实时计算,实时控制。无论何种方式,控制策略表都是控制的基本依据,稳定控制装置是策略实施的主体,运行方式的识别、扰动状态的判别以及策略搜索、匹配和实施是稳定控制装置的核心内容。
整个稳定控制工程中,控制策略是相对易变的部分。运行部门要经常根据电网运行方式和结构的变化进行稳定分析计算和策略表的更新,稳定控制装置的策略搜索软件也要进行相应的二次开发,稳定控制系统能否按照既定策略正确实施控制,其关键是稳定控制装置中的策略搜索匹配软件流程是否正确、逻辑是否严密,这通常都会涉及大量的编程、测试和验证工作,系统越复杂,问题就越突出[3]。
区域电网安全稳定控装置部署完成后,二次开发工作主要集中在以下2个方面:①策略表的制定。利用电力系统专业工具对电网进行仿真和稳定分析计算,预想多种可能的故障场景,包括运行方式、断面潮流和故障状态等,反复验证稳定控制措施如切机、切负荷或解列等对维护电网稳定的效果,并得到最终的控制策略表。②策略表搜索匹配软件的编制和测试。策略表搜索匹配是根据既定的策略表编写稳定控制装置软件,该软件通过对故障场景的识别,对照策略表的相应条目进行搜索和匹配,获得对应的控制措施并实施,软件编制完成后,研发、工程和用户要进行一系列测试,发现软件中的漏洞并进行修改,现场投运前还要按照策略表进行最后测试。稳定控制工程实施过程中,策略表若需修改或调整,上述过程就要重新进行,而策略表的修订在整个工程中时有发生,随着电力系统规模的扩大、策略复杂性的提高以及投运装置数量的增加,稳定控制工程的二次开发工作面临巨大的挑战。
文献[4,5]针对上述问题进行了有益的探讨。文献[4]提出一种以树状结构形式存放控制策略表的方法,该方法将安全稳定控制策略表分解为接线方式、潮流方式、故障信息、保护动作信息和控制策略5种基本策略元素,每一种策略元素均用一条逻辑表达式表述,并将各策略元素间的关系用树表示,实现了一种有代表性的策略表存储格式。文献[5]提出一种在稳定控制装置中进行策略搜索的方法,将运行方式的确定、策略表的搜索、控制措施的出口3个部分统一考虑,将各种稳定控制系统的不同要求用流程和表格的形式表达,分别使用流程指令和表格结构描述,使其转化成统一的格式,实现了一种控制策略的标准化搜索方案。
研究表明,稳定控制策略表的内容虽然千变万化,但其表述有固定的模式,其核心内容可以抽象为一系列状态、事件、状态迁移、动作等元素的集合,非常适合用有限状态机(FSM)相关理论进行处理,将策略表的存储和搜索用统一的数学模型表达。
本文通过对稳定控制策略实现特征的分析,提出一种以FSM原理为基础的控制策略搜索模型,形成策略表与策略搜索匹配过程统一的数学表达式,实现策略表与搜索匹配软件的解耦,从而可以极大地提高稳定控制工程实施的整体效率。
1 控制策略分析
如前所述,稳定控制策略内容的表述有固定的模式,可以尝试从FSM模型出发,研究稳定控制策略与FSM之间的对应关系,梳理策略实施流程,寻求稳定控制策略的FSM模型表达。
FSM一般可归纳为现态、事件、动作、次态4个要素。这样的归纳,主要是出于对FSM的内在因果关系的考虑。现态和事件是因,动作和次态是果。现态是指当前所处的状态。 事件又称为条件,当一个条件被满足,将会触发一个动作,或者执行一次状态的迁移。 动作是指条件满足后执行的动作,动作执行完毕后,可以迁移到新的状态,也可以仍保持原状态,动作不是必需的,当条件满足后,也可以不执行任何动作,直接迁移到新状态,次态是指条件满足后要迁往的新状态。次态是相对于现态而言的,次态一旦被激活,就转变成为新的现态。
传统上,稳定控制策略一般包括系统运行方式、故障场景、控制策略3项基本要素。稳定控制装置在具体编程过程中要实现策略的搜索、匹配和实施,从FSM模型的角度观察,稳定控制策略的实现过程可以看做是由一系列现态、事件、动作和次态组成。运行方式、断面潮流、开关位置等系统运行状态可以归类为现态,某个故障场景例如短路、跳闸等可以表示为事件,策略的执行例如切机、切负荷可以表示为动作,故障或策略执行导致的系统运行方式变化可以表示为次态。可以看出,稳定控制策略的基本内容与FSM的基本要素有内在关联,可以尝试通过FSM模型得到稳定控制策略统一的数学表达,第3节将给出详细、严格的对应关系。
2FSM
FSM又称有限状态自动机,是表示有限个状态以及在这些状态之间的转移和动作等行为的数学模型。FSM是一种概念性机器,能采取某种操作来响应一个外部事件。具体采取的操作不仅取决于接收到的事件,还取决于各个事件相对发生的顺序。之所以能做到这一点,是因为FSM能跟踪一个内部状态,会在收到事件后进行更新。为某一个事件而响应的动作不仅取决于事件本身,还取决于FSM的内部状态。另外,采取的动作还会决定并更新FSM的状态。这样,任何逻辑都可以建模成一系列事件和状态的组合。因此,FSM被广泛应用于计算机、通信、数字逻辑设计、软件工程等领域。
在实际应用中,FSM根据是否使用输入信号分为Moore型和Mealy型2类。Moore型FSM的输出信号仅与当前状态有关,即可以把Moore型FSM的输出看成是当前状态的函数。Mealy型FSM的输出信号不仅与当前状态有关,而且与所有的输入信号有关,即可以把Mealy型FSM的输出看成是当前状态和所有输入信号的函数[6,7]。
Mealy 型FSM是一个6元组,用M表示为:
式中:S为状态有限集合,S={s0,s1,…,sn},s0为初始状态;Σ为输入符号的有限集合,Σ={σ0,σ1,…,σn};Λ为输出符号的有限集合,Λ={λ0,λ1,…,λn};T 为转移函数,SΣ→S;G为输出函数,SΣ→Λ。
上述6元组包含了一组状态集、一个初始状态、一组输入符号集、一组输出符号集、一个映射输入符号和当前状态到下一状态的转移函数的计算模型和输出函数的计算模型。
T的每个元素可以表示为一个5元组,即
式中:t1为T的初始状态;t2为目标状态;t3为来自Σ的输入事件(可以为空);t4为监护条件和输入时间参数等约束;t5为转换执行的动作。
G也可以做类似的表述。当输入符号串后,模型随即进入初始状态,要改变到新的状态,依赖于转移函数。在FSM中,会有许多变量、多重初始状态、基于没有输入符号的转换,或者指定符号和状态的多个转换,指派给接收状态(识别者)的一个或多个状态等很多与事件、转换或状态关联的动作。
显然,稳定控制策略的实现过程也是由一系列现态、事件、动作和次态组成,可以在FSM模型中找到一一对应的映射关系。事实上,任何具有确定因果律的控制系统,其逻辑关系都可以用FSM来描述。
3 映射关系的建立和模型的实现
3.1 映射关系的建立
传统的稳定控制策略搜索软件的流程基本上遵循事先设定的一系列逻辑关系和标准流程,从头到尾顺序执行,文献[4,5]提出的实现方法就是这种面向流程的传统应用程序的典型例子。
本文提出的按照FSM原理建立的策略搜索软件模型是由事件驱动的,在特定状态下采取特定的动作,转换至新的状态或回归初始状态。该方法将策略表和搜索软件用统一的数学模型表达,这种模型与实际系统的动态过程更接近,物理概念更清晰,特别适合用面向对象的编程方法实现。建立映射关系的步骤如下。
1)分析稳定控制策略表的相关内容,将其按照FSM模型元素进行分类。
2)建立稳定控制策略表与式(1)表述的Mealy型FSM模型之间的映射关系,如表1所示。
3)形成策略表与搜索匹配过程的Mealy型FSM模型,其表达式如下:
式中:m1为运行状态集;m2为当前运行状态集;m3为扰动事件集;m4为控制措施集; m5为状态迁移函数;m6为策略搜索函数。
3.2 模型的实现
式(3)模型中表述的策略表内容可以归为3类:①运行状态,表示FSM的各种状态;②扰动事件和控制措施,是FSM的输入、输出;③状态迁移和策略搜索,是策略匹配的过程和FSM的动作。
下面以一条典型的控制策略为例加以说明。某电压等级联络线甲、乙双回运行(S),发生故障(f)单回线跳开导致另外一回线过载(s),需切除丙厂机组x台,丁站负荷y MW。上述策略表内容代入式(3)得:
运行状态、扰动事件和控制措施{S,s},{s},{f},{x,y}是静态内容,策略表形成后就相对固定,表达和处理较为简单,而搜索控制措施的匹配过程{sf→S}, {sf →{x,y}}是动态内容,需要根据扰动输入结合当前运行方式给出控制措施,这部分处理较为复杂,是工作量大且容易出错的环节。
通过FSM模型的表述可以看出,{S,s},{s},{f},{x,y}成为{sf→S}和{sf→{x,y}}输入、输出,实现了策略内容与搜索匹配的解耦。在实际软件编制过程中,采用面向对象技术,将{S,s},{s},{f},{x,y}等内容以抽象类的形式表达,各种同类异构的策略表条目都可通过对象的实例化完成。{sf→S},{sf →{x,y}}的实现原来是一项复杂的工作,传统方式下,这部分编码由人工完成,任务繁重且易出错,逻辑测试和代码寻查非常繁琐。但是,由于FSM的广泛应用,已经形成完整的理论体系和一系列强大的设计工具,可以通过可视化界面完成FSM设计,有的商用设计工具可以直接生成优化的C代码,并可自动完成各种复杂逻辑的测试和校验工作,确保形成的代码不仅逻辑严密而且执行高效。将生成的代码封装成函数形式移植到稳定控制装置的程序中,就完成了软件开发工作。上述设计工具也可专门定制开发,针对性会更好。
采用FSM工具设计策略时,首先创建一个名为System的工程,然后创建名为Table1的策略项,再根据策略表内容设计出各种状态、事件和动作,以及相应的参数、输入和输出,如图1所示。图中:状态1表示甲乙双回线运行;状态2表示一回线故障跳闸,另一回线运行;状态3表示单回线过载运行。单回线故障导致系统状态从状态1迁移到状态2,单回运行过载后系统状态2迁移到状态3;采取切机切负荷动作后,系统从状态3迁移到状态2;故障后若有重合,则系统状态会返回到状态1。
运行Project选项中的Validator功能可以完成FSM的验证,运行Code Generate功能可以生成C代码和头文件,对代码稍加整理,再嵌入到稳定控制主程序中进行调整,就完成了代码开发,可进入实际装置的策略验证和测试环节。
4 效果验证
用传统编程方式处理上述策略,需要先绘制流程图或逻辑框图,然后编写代码并进行调试,整个过程一般需要2.5 h,而采用FSM设计工具,整个过程仅需要0.5 h。此外,还有一个更大的好处,就是将文字描述的策略变成简洁直观的图形表达,策略过程一目了然,完成了状态图便完成了核心代码的编写。特别是在策略调整和修改过程中,FSM设计更具优势。传统方式下,首先要修改逻辑框图,讨论和检查后再进行编码,有时即使框图的逻辑设计正确,但编码环节仍会产生错误;而采用FSM开发的核心逻辑,只要状态图设计正确并通过自动验证,就能保证代码逻辑的正确性。FSM设计工具还提供了完善的归档和管理功能,便于工程维护。显然,用FSM设计工具完成策略搜索和匹配,无论是编程效率还是代码的管理都有质的提升,从而提升了整个稳定控制工程的实施效率和质量。
5 结语
以FSM原理为基础形成的标准化稳定控制装置的策略搜索匹配状态机模型,物理概念清晰,逻辑关系明确,表达形式简洁,与实际系统的动态过程十分吻合,实现了策略表与搜索匹配的解耦,便于软件的编制和测试,减少了稳定控制工程的二次开发工作量,从而极大地提高工程实施的整体效率。
此外,专门开发的根据FSM模型实现稳定控制策略搜索匹配的可视化软件或列写状态方程直接生成代码的工具与基于故障场景的稳定控制测试系统一起,逐步形成完整的稳定控制工程开发和测试的工具链,同时也为稳定控制装置的标准化设计研究提供了理论依据和技术支撑。
参考文献
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社交为什么不稳定？ 篇9
在社交网络里，年轻人是最难搞定的一个群体—Facebook的创始人扎克伯格恐怕是最明白这一点的人。作为一个社交平台，Facebook如今已经拥有了12.8亿的月活跃用户，市值也高达1600多亿美元，但扎克伯格还是要时刻担心自己搞不懂年轻人，他在此前的财报会议上也承认Facebook年轻人群的活跃用户数正在下跌，被新的社交应用分流出去了。
年轻人并不是不喜欢社交了，而是被新的社交应用吸引了，比如Snapchat和Pinterest这样的产品。这就是社交网络中的难题—即使是Facebook这么强大的公司也对新一代的年轻人无能为力。为了维持对年轻人的吸引力，扎克伯格只能选择收购，先后以10亿美元和190亿美元收购了Instagram和WhatsApp。
相对于其他网络应用，社交产品的崛起显得格外频繁。最近，Pinterest宣布融资2亿美元，公司估值达到50亿美元。而Snapchat此前更是拒绝了Facebook高达30亿美元的收购报价。那么，社交产品为什么会有如此高的不稳定性呢？
年轻人 年轻人本来就是一个需求多变的群体，网络和智能设备更加放大了这种特性。80后和90后这样的分类已经很难覆盖如今年轻人的不同特征。像Facebook和Twitter这样的“老”社交公司很难理解新一代年轻人的社交喜好。30岁的扎克伯格之前在公司内部主导开发了一款类似Snapchat的产品Poke，但这款产品以失败告终。只有年轻人才了解年轻人，这就是社交产品不稳定的关键所在。
创业成本低 对于一个新的社交创业公司来说，最重要的是想法，而不是技术和资金。比如Secret就只是个十几个人的小公司，而WhatsApp的团队也只有50多人。相对来说，要和Google、亚马逊、微软这样的公司竞争就需要比较高的技术和资金门槛。创业成本低，但是成功后回报巨大，这某种程度上也吸引了更多的创业者投入到社交领域中来。
成年人 社交网络通常会有巨大的规模效应，比如Facebook的成功很重要的一点就是其不断扩张的规模，最终让自己成为了一个数据量最大、最方便的关系网络。但社交网络的规模也会带来一个负面的挤出效应—年轻人总是躲避成年人。首先，人人都在用会让年轻人觉得不够酷；另外，年轻人并不喜欢和成年人（尤其是父母）在社交网络上关联太多，那样会减少太多自由的空间。
十年以前，Facebook的成功正是从吸引年轻人开始的。那时候，Facebook毫无疑问代表着一种新的社交潮流，给年轻人的社交带来了极大的自由度和广度。但手头没钱的年轻人却并不是商业化的理想用户，随着网络效应和商业化的需求，Facebook需要不断吸引成年人加入进来。
如今拥有了12.8亿月活跃用户的Facebook已经成为了互联网中的一个基础服务，也在商业上获得了巨大的成功，但Facebook已经无法引领社交的潮流了。对于Facebook来说，网络效应和引领潮流并不是可以兼得的。这并不意味着Facebook走上了一条错误的道路，扎克伯格实际上已经带领这家公司做了最应该做的事情，而且从长远来看，Facebook也是社交网络中最具有稳定性的一个公司。
钻孔咬合桩受力状态及稳定性研究 篇10
关键词：钻孔咬合桩,基坑维护结构,稳定性能
1 引言
钻孔咬合桩是指平面布置的排桩间相邻桩相互咬合 (桩圆周相嵌) 而形成的钢筋混凝土“桩墙”, 它用作构筑物的深基坑支护结构。由于其桩体相交咬合, 与传统钻孔灌注桩加止水帷幕的结构形式相比, 既省去了桩体背后的止水帷幕, 又可以明显提升防水效果, 造价也有所降低。目前经过大量的工程实践, 钻孔咬合桩在国内已成为一项十分成熟的支护结构施工技术, 在地铁、道路下穿线、高层建筑物等城市构筑物的深基坑工程中已广泛推广, 特别适用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地层。本文结合岳阳市政建设某立交桥工程案例进行阐述。
2 钻孔咬合桩施工工艺与特点
钻孔咬合桩采用机械钻孔施工, 施工主要采用“套管钻机结合超缓凝型混凝土”方案, 桩的排列方式为一根素混凝土桩 (A桩) 和一根钢筋混凝土桩 (B桩) 间隔, 先施工A桩后施工B桩, A桩混凝土采用超缓凝型混凝土, 要求在A桩凝型混凝土初凝之前完成B桩的施工, B桩施工时利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土, 实现咬合。 (钻孔咬合桩平面图见图1所示)
2.1 工艺流程
导墙施工→套管钻机就位对中→吊放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土, 套管逐节钻进→测量孔深, 清除孔底虚土→B桩吊放钢筋笼→吊放混凝土导管→灌注混凝土→测定混凝土面→桩机移位
2.2 关键技术
钻孔咬合桩关键施工技术是成桩精度控制, 而咬合桩成桩精度控制和超缓凝混凝土缓凝时间控制是决定桩问能否有效咬合的关键因素。如成桩精度控制不好, 则相邻桩不能正常咬合;如果先序施工桩缓凝时间控制不好, 则后序桩在成桩时将无法切割前序桩。因此, 成桩精度控制和超缓凝混凝土超缓凝时间控制是咬合桩施工中的关键技术。成桩精度控制包括: (1) 孔口定位偏差及垂直度的确定; (2) 孔口定位偏差控制; (3) 垂直度控制。
2.2.1 孔口定位偏差及垂直度确定
孔口定位偏差的允许值可按表1确定。
孔口定位偏差及垂直度的确定:一一般咬合厚度0和最小咬合厚度 (50mm) 由设计单位给定。为了确保所选定的孔口偏差和垂直度能满足桩间最小咬合厚度的要求, 需对初步选定的孔口偏差和垂直度按下式进行验算:a-2 (kh+δ) ≥50
式中:h为桩长;k为桩身垂直度;δ为孔口定位偏差。
2.2.2 孔口定位偏差控制
利用定位导墙精确安放第一节套管来控制孔口成孔精度。桩顶上部混凝土导墙上定位孔直径一般比桩径大20～40mm, 钻机就位后, 将第一节套管插入定位孔并调整, 尽量使套管与定位孔之间空隙保持均匀。
2.2.3 垂直度控制
成孔垂直度控制包括3方面内容:
⑴套管顺直度检查和校正。
套管顺直度偏差控制在0.1%～0.2%;
⑵成孔过程垂直度监测与检查。
采用经纬仪或线锤;
⑶纠偏。
成孔过程中如发现垂直度偏差过大, 必须及时进行纠偏调整。
2.2.4 超缓凝混凝土指标确定及配制要点
在咬合桩施工过程中, B桩混凝土早凝会造成A桩无法成桩或垂直度无法保证。一般情况下, 先序施工的B桩混凝土初凝时间需控制在60h左右, 而60h超缓凝混凝土技术目前尚无标准可循, 初凝时间和坍落度较难控制。超缓凝混凝土设计和质量控制在咬合桩施工中起着重要的作用, 尤其是缓凝时间和坍落度的控制对咬合桩施工至关重要。
3 钻孔咬合桩设计计算
钻孔咬合桩并无相关规范程序, 所以在实际工程中不同的设计单位提出的计算模型可能存在一定差异, 但是在设计计算中应该充分主意抗变性, 抗弯性以及配筋桩与素混凝土桩混凝土的材料差异产生的系数因素。基于上述原则, 本文借鉴地下连续墙、SMW (劲性水泥土墙) 工法桩等围护结构的计算模型, 对钻孔咬合桩围护结构提出刚度等代地下连续墙的设计计算方法。
3.1 桩内力计算
3.1.1 反弯点位置计算
因咬合桩上土压力零点位置与弯矩零点位置很接近, 假设反弯点位于开挖面以下y处, 则有:
γ1kpiУ=γ2ka (H+У)
整理得У=γ2kaH/γ1kpiУ
式中:
γ1, γ2———基坑内外土层的容重加权平均值:
H———开挖深度:
ka———主动土压力系数;
kpi———大后的被动土压力系数。
3.1.2 咬合桩的最小入土深度计算
由等值梁BG求算桩的入土深度, 取∑M=0,
则Qbx=1/6[kpγ1 (У+х) -γ2ka (H+У+х) ]х2
由上式求得х后。可得桩的最小入土深度为:
T0=У+х
3.2 稳定性研究
稳定性验算是咬合桩设计计算的重要环节, 主要包括整体稳定性分析、抗倾覆稳定性分析、基底抗隆起稳定性分析。
3.2.1 整体性分析
整体稳定性一般采用土层的圆弧滑动面进行计算, 不同于边坡验算的是, 由于受支撑的影响, 圆弧滑动面的圆心位于坑壁面上方, 靠坑内侧附近考虑支撑作用时, 可不进行整体稳定性验算, 当无支撑或者不考虑支撑作用时, 可通过下式验算:
式中, ci为第i条土的粘聚力;li为第i条土的圆弧长度;qi为第i条土的地面荷载;γ1为第i条土的重力密度, 水面以下取浮容重;bi为第i条土的宽度;hi为第i条土的高度;αi为第i条土弧线中心点切线与水平线的夹角;βi为第i条土的内摩擦角;K为抗滑稳定安全系数, 按规范及地区经验取值, 一般取1.1～1.5。
3.2.2 抗倾覆稳定性分析
抗倾覆稳定性, 是验算最下面支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡的指标, 按下式计算:
kQ=Mrc/Moc
式中, kQ为抗倾覆安全系数。根据基坑重要性取值, Mrc为抗倾覆力矩, 取开挖面以下桩内侧入土深度范围内的土压力对最下一道支撑点的力矩:Moc为倾覆力矩, 取最下一道支撑点以下桩外侧入土压力对支撑点的力矩。
2.2.3基底抗隆起稳定性分析
基坑底部是否会在开挖过程中产生隆起现象, 主要取决于土质条件、埋入深度、尺寸和形状等因素对于砂性土一般较少发生隆起现象, 对于粘性土则将结构底平面作为求极限承载力的基准面, 可由以下公式求抗隆起安全系数:
K3=γ2TNq+cNc/γ1 (T+H) +Q
式中, γ1, γ2分别为基坑内、外土层的容重加权平均值;c为桩底处地基土的粘聚力;Q为坑外地面荷载;H为开挖深度;T为桩入土深度;NqM均为地基承载力系数;K为抗隆起安全系数, 根据基坑重要性取值。
4 工程实例
4.1 工程概况与分析
岳阳市琵琶王立交桥市政建设工程, 桥体上部结构采用预应力砼箱梁, 下部结构桥墩采用桩柱式桥墩, 桥台采用钻孔咬合桩基础。在综合考虑水文地质与工程条件、变形控制要求、工程造价等因素的基础上, 桥位处开挖深度为7.0m, 采用1.2m的钻孔灌注咬合桩, 桩的嵌固深度为14.5m。作为围护结构, 按素混凝土桩、配筋桩间隔布置考虑, 桩长20m, 竖向设置两道钢筋混凝土支撑, 坑底以下5m土层采用裙边加固。
4.2 设计计算
素混凝土桩采用C20混凝土, 弹性模量为25500MPa;配筋桩及等代地下连续墙采用C30混凝土, 弹性模量为30000MPa。按上述计算公式带入得:
配筋桩惯性矩=35096000000mm4
素混凝土桩惯性矩=22347668648.4mm4
等代地下连续墙的厚度=1334mm
采用同济启明星基坑分析软件检验, 其中, 最大水平位移为12mm, 弯矩范围为-110.25～452.1kN.m, 剪力范围为-127.2～185.1kN.m。
从计算结果可以看出, 基坑变形满足一级基坑的变形控制要求。
5 结语
钻孔咬合桩作为一种深基坑新型围护结构型式, 在经济性和环保性上具有较为突出的优势, 故在基坑支护和桥梁基础工程中前景广阔。因此对钻孔咬合桩关键施工技术的研究与工程实际经验总结具有发展性意义。
参考文献
[1]JGJ 120—99, 建筑基坑支护技术规程[S]
[2]陈小平.基础工程设计与分析[M].北京:中国建筑工业出版社.2005