分析建模（共12篇）
分析建模 篇1
目前数据库技术常用的数据模型有三种:层次模型、网状模型、关系模型。关系模型是指用二维表结构来表示实体及实体间联系的数据模型。
一、关系数据建模的基础
(一) 概念模型。
概念模型是对现实世界的实体、属性及联系等信息的描述形式。概念模型不依赖计算机与DBMS, 是现实世界的真实全面反映, 是现实世界的一个中间层次。信息有交叉的, 有重复, 如何管理好这些信息呢?比较好的方法是根据信息的内在联系, 设计出概念模型, 再将概念模型转换成DBMS能管理的关系模型。
(二) 概念模型的描述方法。
概念模型是对现实世界的建模, 概念模型应当能够全面、准确地描述现实世界中的基本概念。概念模型的表示方法很多, 其中最著名、最实用的方法是P.P.S.Chen于1976年提出的实体-联系方法 (Entity-Relationship Approach) , 简称E-R方法。该方法用E-R图来描述现实世界的概念模型。E-R方法也称E-R模型, 它将现实世界的信息结构统一地用实体、属性, 以及实体之间的联系来描述。这里主要分析实体间的联系, 两个实体之间的联系可以分为下列3种。
1. 一对一联系 (1:1) 。
是指第一实体集合中的每个实体最多只与第二实体集合中的一个实体相联系, 反之亦然, 此即为一对一联系。例如, 一位班主任管理一个班级, 一个班级设一位班主任。则“班主任”与“班级”是一对一联系。
2. 一对多联系 (1:N) 。
是指第一实体集合中的每个实体与第二实体集合中的N个实体相联系, 而第二实体集合中的每个实体最多只与第一实体集中的一个实体相联系, 此即为一对多联系。两个实体集合反过来说就是多对一联系 (N:1) 。例如, 一名学生分配到一个班级, 一个班级可以容纳多名学生。则“班级”与“学生”是一对多的联系。反过来说“学生”与“班级”就是多对一联系
3. 多对多联系 (M:N) 。
是指第一实体集合中的每个实体与第二实体集合中的N个实体相联系, 而第二实体集合中的每个实体与第一实体集合中的M个实体相联系, 此即为多对多联系。例如, 一名学生可以选修多门课程, 一门课程可以被多名学生选修。则“学生”与“课程”是多对多的联系。
概念模型的描述方法采用E-R图, 或者说是E-R模型, E-R模型的图形使用见表1。
(三) 描述概念模型的步骤。
1. 确定实体。
仔细阅读现实数据处理的需求规范, 并列出所有潜在的实体类型, 这些是建模的对象。最好从大量实体开始, 如果有必要, 先不丢失冗余实体。
2. 除去重复的实体。
确保两个实体是不同的实体类型, 但不要将系统作为实体类型。
3. 列出每个实体的属性。
检查实体的属性是否确实需要, 如果它们是另一个实体的属性, 把它们从该实体的属性列表中删除。
4. 标记主属性。
选定唯一能确定实体集合中每一个实体的属性为主属性。
5. 定义联系。
确定实体之间的联系类型为 (1:1, 1:N, M:N) 之一。
以上步骤, 难点是前3步, 换句话说就是如何确定实体和属性。事实上, 在现实世界中具体的应用环境常常对实体和属性已经作了大体的自然划分, 可以先从这里出发定义E-R图, 然后再进行必要的调整。在调整中遵循的一条原则是:现实世界的事物能作为属性对待的, 尽量作为属性对待。本来, 实体和属性之间并没有形式上可以截然划分的界限, 但可以给出一个准则:作为“属性”, 不能再具有需要描述的性质。
二、关系数据的建模
(一) 关系模型。
关系模型是指用二维表结构来表示实体及实体间联系的数据模型。在关系模型中, 实体及实体间的联系都是用关系来表示的。
1. 关系。
一个关系就是一张二维表。每个关系都有一个关系名。
2.关系模式。
关系模式是指对关系的描述。其格式为:关系名 (属性名1, 属性名2, ……, 属性名n) 。
3.记录。
二维表中的行称为记录。每行是一条记录, 一条记录就是一个具体的实体或联系。
4.字段。
二维表中的列 (属性) 称为字段。每列是一个属性, 每个属性都有一个属性名, 也称字段名。
5.域。
字段取值的范围。
6.主码。
主码就是实体的主属性 (或称关键字) , 能唯一的标识记录。
7. 外部关键字。
外部关键字也简称外码, 是指一个二维表中的某个属性是另一个二维表的联系字段, 其在本表中可以是主码, 也可以不是。
8. 关系间的联系。
在关系模型中, 关系间的联系 (即实体间的联系) , 也可以通过一个关系 (二维表格) 来表示。
(二) 概念模型向关系模型的转换。
关系模型的逻辑结构是一组关系模式的集合, E-R图则是由实体、属性以及联系三个要素组成的, 所以将E-R图转换为关系模型实际上是将实体集、属性以及联系转换为关系模式, 这种转换一般遵循如下原则。
1. 实体的转换规则。
概念模型中的一个实体转换为一个关系模式, 实体的属性就是关系的属性, 实体的主属性就是关系的主码。
2. 实体间联系的转换规则。
一是1:1联系的转换方法。一个1:1联系可以转换为一个独立的关系模式, 也可以与联系的任意一端实体所对应的关系模式合并。二是1:N (或N:1) 联系的转换方法。一个1:N联系可以转换为一个独立的关系模式, 也可以与联系的任意N端实体所对应的关系模式合并。三是M:N联系的转换方法。一个M:N联系及联系的属性只能转换为一个独立的关系模式。
三、结语
数据库系统是计算机科学的一个重要分支, 在信息管理中起着重要的作用。随着计算机在各个领域的广泛应用, 建立一个满足各级部门信息处理要求的行之有效的信息系统, 已成为企业或组织生存和发展的一个重要条件。因此, 数据库中的数据必须具有一定的结构, 这种结构用数据模型来表示。数据模型是数据库系统的核心和基础, 任何一种数据库管理系统 (DBMS) 都是基于某种数据模型的。
摘要：本文采用E-R图直观地描述现实世界的实体、属性及联系等信息, 建立数据处理的概念模型, 在概念模型的基础上分析关系数据的建模, 以适应关系数据库管理系统的应用, 概念模型转换为关系模型的方法很多, 同一概念模型不同的转换方法得出关系模型不同, 但分析比较会得出好的结论。
关键词：关系数据,概念建模,数据分析
参考文献
[1].穆红涛.基于协作学习的高职数据库技术课程教学设计[J].科技教育创新·中国科技信息, 2008
[2].陈尧妃, 陈焕通, 张翔.高职数据库课程项目化教学的实践探索[J].福建电脑, 2008
[3].罗耀军, 李湘林.数据库应用技术项目教程[M].北京:电子工业出版社, 2011
分析建模 篇2
1.因子分析(Factor Analysis)
因子分析的基本目的就是用少数几个因子去描述许多指标或因素之间的联系，即将相关比较密切的几个变量归在同一类中，每一类变量就成为一个因子（之所以称其为因子，是因为它是不可观测的，即不是具体的变量），以较少的几个因子反映原资料的大部分信息。
运用这种研究技术，我们可以方便地找出影响消费者购买、消费以及满意度的主要因素是哪些，以及它们的影响力（权重）运用这种研究技术，我们还可以为市场细分做前期分析。
2.主成分分析
主成分分析主要是作为一种探索性的技术，在分析者进行多元数据分析之前，用主成分分析来分析数据，让自己对数据有一个大致的了解是非常重要的。主成分分析一般很少单独使用：a，了解数据。(screening the data),b,和cluster analysis一起使用，c，和判别分析一起使用，比如当变量很多，个案数不多，直接使用判别分析可能无解，这时候可以使用主成份发对变量简化。（reduce dimensionality）d,在多元回归中，主成分分析可以帮助判断是否存在共线性（条件指数），还可以用来处理共线性。
主成分分析和因子分析的区别
1、因子分析中是把变量表示成各因子的线性组合，而主成分分析中则是把主成分表示成个变量的线性组合。
2、主成分分析的重点在于解释个变量的总方差，而因子分析则把重点放在解释各变量之间的协方差。
3、主成分分析中不需要有假设(assumptions),因子分析则需要一些假设。因子分析的假设包括：各个共同因子之间不相关，特殊因子（specific factor）之间也不相关，共同因子和特殊因子之间也不相关。
4、主成分分析中，当给定的协方差矩阵或者相关矩阵的特征值是唯一的时候，的主成分一般是独特的；而因子分析中因子不是独特的，可以旋转得到不同的因子。
5、在因子分析中，因子个数需要分析者指定（spss根据一定的条件自动设定，只要是特征值大于1的因子进入分析），而指定的因子数量不同而结果不同。在主成分分析中，成分的数量是一定的，一般有几个变量就有几个主成分。
和主成分分析相比，由于因子分析可以使用旋转技术帮助解释因子，在解释方面更加有优势。大致说来，当需要寻找潜在的因子，并对这些因子进行解释的时候，更加倾向于使用因子分析，并且借助旋转技术帮助更好解释。而如果想把现有的变量变成少数几个新的变量（新的变量几乎带有原来所有变量的信息）来进入后续的分析，则可以使用主成分分析。当然，这中情况也可以使用因子得分做到。所以这中区分不是绝对的。
总得来说，主成分分析主要是作为一种探索性的技术，在分析者进行多元数据分析之前，用主成分分析来分析数据，让自己对数据有一个大致的了解是非常重要的。主成分分析一般很少单独使用：a，了解数据。(screening the data),b,和cluster analysis一起使用，c，和判别分析一起使用，比如当变量很多，个案数不多，直接使用判别分析可能无解，这时候可以使用主成份发对变量简化。（reduce dimensionality）d,在多元回归中，主成分分析可以帮助判断是否存在共线性（条件指数），还可以用来处理共线性。
在算法上，主成分分析和因子分析很类似，不过，在因子分析中所采用的协方差矩阵的对角元素不在是变量的方差，而是和变量对应的共同度（变量方差中被各因子所解释的部分）。
3.聚类分析(Cluster Analysis)
聚类分析是直接比较各事物之间的性质，将性质相近的归为一类，将性质差别较大的归入不同的类的分析技术。
在市场研究领域，聚类分析主要应用方面是帮助我们寻找目标消费群体，运用这项研究技术，我们可以划分出产品的细分市场，并且可以描述出各细分市场的人群特征，以便于客户可以有针对性的对目标消费群体施加影响，合理地开展工作。
4.判别分析(Discriminatory Analysis)
判别分析(Discriminatory Analysis)的任务是根据已掌握的1批分类明确的样品，建立较好的判别函数，使产生错判的事例最少，进而对给定的1个新样品，判断它来自哪个总体。
根据资料的性质，分为定性资料的判别分析和定量资料的判别分析；采用不同的判别准则，又有费歇、贝叶斯、距离等判别方法。
费歇（FISHER）判别思想是投影，使多维问题简化为一维问题来处理。选择一个适当的投影轴,使所有的样品点都投影到这个轴上得到一个投影值。对这个投影轴的方向的要求是：使每一类内的投影值所形成的类内离差尽可能小，而不同类间的投影值所形成的类间离差尽可能大。
贝叶斯（BAYES）判别思想是根据先验概率求出后验概率，并依据后验概率分布作出统计推断。所谓先验概率,就是用概率来描述人们事先对所研究的对象的认识的程度；所谓后验概率，就是根据具体资料、先验概率、特定的判别规则所计算出来的概率。它是对先验概率修正后的结果。
距离判别思想是根据各样品与各母体之间的距离远近作出判别。即根据资料建立关于各母体的距离判别函数式，将各样品数据逐一代入计算，得出各样品与各母体之间的距离值，判样品属于距离值最小的那个母体。5.对应分析(Correspondence Analysis)
对应分析是一种用来研究变量与变量之间联系紧密程度的研究技术。
运用这种研究技术，我们可以获取有关消费者对产品品牌定位方面的图形，从而帮助您及时调整营销策略，以便使产品品牌在消费者中能树立起正确的形象。
这种研究技术还可以用于检验广告或市场推广活动的效果，我们可以通过对比广告播出前或市场推广活动前与广告播出后或市场推广活动后消费者对产品的不同认知图来看出广告或市场推广活动是否成功的向消费者传达了需要传达的信息。
6.典型相关分析
典型相关分析是分析两组随机变量间线性密切程度的统计方法，是两变量间线性相关分析的拓广。各组随机变量中既可有定量随机变量，也可有定性随机变
量(分析时须F6说明为定性变量)。本法还可以用于分析高维列联表各边际变量的线性关系。注意：
1．严格地说，一个典型相关系数描述的只是一对典型变量之间的相关，而不是两个变量组之间的相关。而各对典型变量之间构成的多维典型相关才共同揭示了两个观测变量组之间的相关形式。
2．典型相关模型的基本假设和数据要求
要求两组变量之间为线性关系，即每对典型变量之间为线性关系；
每个典型变量与本组所有观测变量的关系也是线性关系。如果不是线性关系，可先线性化：如经济水平和收入水平与其他一些社会发展水之间并不是线性关系，可先取对数。即log经济水平，log收入水平。3．典型相关模型的基本假设和数据要求
所有观测变量为定量数据。同时也可将定性数据按照一定形式设为虚拟变量后，再放入典型相关模型中进行分析。
7.多维尺度分析(Multi-dimension Analysis)
多维尺度分析(Multi-dimension Analysis)是市场研究的一种有力手段，它可以通过低维空间（通常是二维空间）展示多个研究对象（比如品牌）之间的联系，利用平面距离来反映研究对象之间的相似程度。由于多维尺度分析法通常是基于研究对象之间的相似性（距离）的，只要获得了两个研究对象之间的距离矩阵，我们就可以通过相应统计软件做出他们的相似性知觉图。
在实际应用中，距离矩阵的获得主要有两种方法：一种是采用直接的相似性评价，先所有评价对象进行两两组合，然后要求被访者所有的这些组合间进行直接相似性评价，这种方法我们称之为直接评价法；另一种为间接评价法，由研究人员根据事先经验，找出影响人们评价研究对象相似性的主要属性，然后对每个研究对象，让被访者对这些属性进行逐一评价，最后将所有属性作为多维空间的坐标，通过距离变换计算对象之间的距离。
多维尺度分析的主要思路是利用对被访者对研究对象的分组，来反映被访者对研究对象相似性的感知，这种方法具有一定直观合理性。同时该方法实施方便，调查中被访者负担较小，很容易得到理解接受。当然，该方法的不足之处是牺牲了个体距离矩阵，由于每个被访者个体的距离矩阵只包含1与0两种取值，相对较为粗糙，个体距离矩阵的分析显得比较勉强。但这一点是完全可以接受的，因为对大多数研究而言，我们并不需要知道每一个体的空间知觉图。
多元统计分析是统计学中内容十分丰富、应用范围极为广泛的一个分支。在自然科学和社会科学的许多学科中，研究者都有可能需要分析处理有多个变量的数据的问题。能否从表面上看起来杂乱无章的数据中发现和提炼出规律性的结论，不仅对所研究的专业领域要有很好的训练，而且要掌握必要的统计分析工具。对实际领域中的研究者和高等院校的研究生来说，要学习掌握多元统计分析的各种模型和方法，手头有一本好的、有长久价值的参考书是非常必要的。这样一本书应该满足以下条件：首先，它应该是“浅入深出”的，也就是说，既可供初学者入门，又能使有较深基础的人受益。其次，它应该是既侧重于应用，又兼顾必要的推理论证，使学习者既能学到“如何”做，而且在一定程度上了解“为什么”这样做。
最后，它应该是内涵丰富、全面的，不仅要基本包括各种在实际中常用的多元统计分析方法，而且还要对现代统计学的最新思想和进展有所介绍、交代。因子分析
主成分分析通过线性组合将原变量综合成几个主成分，用较少的综合指标来代替原来较多的指标(变量)。在多变量分析中，某些变量间往往存在相关性。是什么原因使变量间有关联呢？是否存在不能直接观测到的、但影响可观测变量变化的公共因子？因子分析(Factor Analysis)就是寻找这些公共因子的模型分析方法，它是在主成分的基础上构筑若干意义较为明确的公因子，以它们为框架分解原变量，以此考察原变量间的联系与区别。
例如，随着年龄的增长，儿童的身高、体重会随着变化，具有一定的相关性，身高和体重之间为何会有相关性呢？因为存在着一个同时支配或影响着身高与体重的生长因子。那么，我们能否通过对多个变量的相关系数矩阵的研究，找出同时影响或支配所有变量的共性因子呢？因子分析就是从大量的数据中“由表及里”、“去粗取精”，寻找影响或支配变量的多变量统计方法。
可以说，因子分析是主成分分析的推广，也是一种把多个变量化为少数几个综合变量的多变量分析方法，其目的是用有限个不可观测的隐变量来解释原始变量之间的相关关系。
因子分析主要用于：
1、减少分析变量个数；
2、通过对变量间相关关系探测，将原始变量进行分类。即将相关性高的变量分为一组，用共性因子代替该组变量。
1.因子分析模型
因子分析法是从研究变量内部相关的依赖关系出发，把一些具有错综复杂关系的变量归结为少数几个综合因子的一种多变量统计分析方法。它的基本思想是将观测变量进行分类，将相关性较高，即联系比较紧密的分在同一类中，而不同类变量之间的相关性则较低，那么每一类变量实际上就代表了一个基本结构，即公共因子。对于所研究的问题就是试图用最少个数的不可测的所谓公共因子的线性函数与特殊因子之和来描述原来观测的每一分量。
因子分析模型描述如下：
（1）X =(x1，x2，…，xp)￠是可观测随机向量，均值向量E(X)=0，协方差阵Cov(X)=∑，且协方差阵∑与相关矩阵R相等（只要将变量标准化即可实现）。
（2）F =(F1，F2，…，Fm)￠（m
（3）e =(e1，e2，…，ep)￠与F相互独立,且E(e)=0, e的协方差阵∑是对角阵，即各分量e之间是相互独立的，则模型：
x1 = a11F1+ a12F2 +…+a1mFm + e1
x2 = a21F1+a22F2 +…+a2mFm + e2
………
xp = ap1F1+ ap2F2 +…+apmFm + ep
称为因子分析模型，由于该模型是针对变量进行的，各因子又是正交的，所以也称为R型正交因子模型。
其矩阵形式为:
x =AF + e.其中：
x=，A=，F=，e=
这里，（1）m ￡ p；
（2）Cov(F,e)=0，即F和e是不相关的；
（3）D(F)= Im，即F1,F2,…,Fm不相关且方差均为1；
D(e)=，即e1,e2,…,ep不相关，且方差不同。
我们把F称为X的公共因子或潜因子，矩阵A称为因子载荷矩阵，e 称为X的特殊因子。
A =(aij)，aij为因子载荷。数学上可以证明，因子载荷aij就是第i变量与第j因子的相关系数，反映了第i变量在第j因子上的重要性。
2.模型的统计意义
模型中F1，F2，…，Fm叫做主因子或公共因子，它们是在各个原观测变量的表达式中都共同出现的因子，是相互独立的不可观测的理论变量。公共因子的含义，必须结合具体问题的实际意义而定。e1，e2，…，ep叫做特殊因子，是向量x的分量xi(i=1,2,…,p)所特有的因子，各特殊因子之间以及特殊因子与所有
公共因子之间都是相互独立的。模型中载荷矩阵A中的元素(aij)是为因子载荷。因子载荷aij是xi与Fj的协方差，也是xi与Fj的相关系数，它表示xi依赖Fj的程度。可将aij看作第i个变量在第j公共因子上的权，aij的绝对值越大(|aij|￡1)，表明xi与Fj的相依程度越大，或称公共因子Fj对于xi的载荷量越大。为了得到因子分析结果的经济解释，因子载荷矩阵A中有两个统计量十分重要，即变量共同度和公共因子的方差贡献。
因子载荷矩阵A中第i行元素之平方和记为hi2，称为变量xi的共同度。它是全部公共因子对xi的方差所做出的贡献，反映了全部公共因子对变量xi的影响。hi2大表明x的第i个分量xi对于F的每一分量F1，F2，…，Fm的共同依赖程度大。
将因子载荷矩阵A的第j列(j =1,2,…,m)的各元素的平方和记为gj2，称为公共因子Fj对x的方差贡献。gj2就表示第j个公共因子Fj对于x的每一分量xi(i=1,2,…,p)所提供方差的总和，它是衡量公共因子相对重要性的指标。gj2越大，表明公共因子Fj对x的贡献越大,或者说对x的影响和作用就越大。如果将因子载荷矩阵A的所有gj2(j =1,2,…,m)都计算出来，使其按照大小排序，就可以依此提炼出最有影响力的公共因子。
3.因子旋转
建立因子分析模型的目的不仅是找出主因子，更重要的是知道每个主因子的意义，以便对实际问题进行分析。如果求出主因子解后，各个主因子的典型代表变量不很突出，还需要进行因子旋转，通过适当的旋转得到比较满意的主因子。
旋转的方法有很多，正交旋转(orthogonal rotation)和斜交旋转(oblique rotation)是因子旋转的两类方法。最常用的方法是最大方差正交旋转法(Varimax)。进行因子旋转，就是要使因子载荷矩阵中因子载荷的平方值向0和1两个方向分化，使大的载荷更大，小的载荷更小。因子旋转过程中，如果因子对应轴相互正交，则称为正交旋转；如果因子对应轴相互间不是正交的，则称为斜交旋转。常用的斜交旋转方法有Promax法等。
4.因子得分
因子分析模型建立后，还有一个重要的作用是应用因子分析模型去评价每个样品在整个模型中的地位，即进行综合评价。例如地区经济发展的因子分析模型建立后，我们希望知道每个地区经济发展的情况，把区域经济划分归类，哪些地区发展较快，哪些中等发达，哪些较慢等。这时需要将公共因子用变量的线性组合来表示，也即由地区经济的各项指标值来估计它的因子得分。
设公共因子F由变量x表示的线性组合为:
Fj = uj1 xj1+ uj2 xj2+…+ujpxjp
j=1,2,…,m
该式称为因子得分函数，由它来计算每个样品的公共因子得分。若取m=2，则将每个样品的p个变量代入上式即可算出每个样品的因子得分F1和F2，并将其在平面上做因子得分散点图，进而对样品进行分类或对原始数据进行更深入的研究。
但因子得分函数中方程的个数m小于变量的个数p，所以并不能精确计算出因子得分，只能对因子得分进行估计。估计因子得分的方法较多，常用的有回归估计法，Bartlett估计法，Thomson估计法。
（1）回归估计法
F = X b = X(X ￠X)-1A￠ = XR-1A￠
(这里R为相关阵，且R = X ￠X)。
（2）Bartlett估计法
Bartlett估计因子得分可由最小二乘法或极大似然法导出。
F = [(W-1/2A)￠ W-1/2A]-1(W-1/2A)￠ W-1/2X =(A￠W-1A)-1A￠W-1X
（3）Thomson估计法
在回归估计法中，实际上是忽略特殊因子的作用，取R = X ￠X，若考虑特殊因子的作，此时R = X ￠X＋W，于是有：
F = XR-1A￠ = X(X ￠X＋W)-1A￠
这就是Thomson估计的因子得分，使用矩阵求逆算法(参考线性代数文献)可以将其转换为：
F = XR-1A￠ = X(I+A￠W-1A)-1W-1A￠
5.因子分析的步骤
因子分析的核心问题有两个：一是如何构造因子变量；二是如何对因子变量进行命名解释。因此，因子分析的基本步骤和解决思路就是围绕这两个核心问题展开的。
（i）因子分析常常有以下四个基本步骤：
（1）确认待分析的原变量是否适合作因子分析。
（2）构造因子变量。
（3）利用旋转方法使因子变量更具有可解释性。
（4）计算因子变量得分。
（ii）因子分析的计算过程：
（1）将原始数据标准化，以消除变量间在数量级和量纲上的不同。
（2）求标准化数据的相关矩阵；
（3）求相关矩阵的特征值和特征向量；
（4）计算方差贡献率与累积方差贡献率；
（5）确定因子：
设F1，F2，…, Fp为p个因子，其中前m个因子包含的数据信息总量（即其累积贡献率）不低于80%时，可取前m个因子来反映原评价指标；
（6）因子旋转：
若所得的m个因子无法确定或其实际意义不是很明显，这时需将因子进行旋转以获得较为明显的实际含义。
（7）用原指标的线性组合来求各因子得分：
采用回归估计法，Bartlett估计法或Thomson估计法计算因子得分。
（8）综合得分
以各因子的方差贡献率为权，由各因子的线性组合得到综合评价指标函数。
F =(w1F1+w2F2+…+wmFm)／(w1+w2+…+wm)
此处wi为旋转前或旋转后因子的方差贡献率。
（9）得分排序：利用综合得分可以得到得分名次。
在采用多元统计分析技术进行数据处理、建立宏观或微观系统模型时，需要研究以下几个方面的问题：
· 简化系统结构，探讨系统内核。可采用主成分分析、因子分析、对应分析等方法，在众多因素中找出各个变量最佳的子集合，从子集合所包含的信息描述多变量的系统结果及各个因子对系统的影响。“从树木看森林”，抓住主要矛盾，把握主要矛盾的主要方面，舍弃次要因素，以简化系统的结构，认识系统的内核。
· 构造预测模型，进行预报控制。在自然和社会科学领域的科研与生产中，探索多变量系统运动的客观规律及其与外部环境的关系，进行预测预报，以实现对系统的最优控制，是应用多元统计分析技术的主要目的。在多元分析中，用于预报控制的模型有两大类。一类是预测预报模型，通常采用多元线性回归或逐步回归分析、判别分析、双重筛选逐步回归分析等建模技术。另一类是描述性模型，通常采用聚类分析的建模技术。
· 进行数值分类，构造分类模式。在多变量系统的分析中，往往需要将系统性质相似的事物或现象归为一类。以便找出它们之间的联系和内在规律性。过去许多研究多是按单因素进行定性处理，以致处理结果反映不出系统的总的特征。进行数值分类，构造分类模式一般采用聚类分析和判别分析技术。
带电插拔技术建模分析 篇3
前言
带电插拔(Hot Plug)指电子设备在带电运行状态下，将板卡从相应的槽位上拔出或插入的操作。带电插拔技术主要应用于设备需要不间断运行的场合，在设备带电运行状态下完成相应的扩容、升级、维护等操作。典型应用于磁盘冗余阵列（RAID）、主控机柜（PLC）、网络设备（ROUTER）等。带电插拔技术对现代大、中型电子设备的可靠性设计非常重要。
在现代大、中型电子设备中，生产、监控过程的连续性要求设备的维护、扩容等操作不能影响正常运行。因此带电插拔技术在大、中型电子设备中是必不可少的。目前小型电子设备中大量普及的即插即用概念也非常倚重带电插拔技术。该技术的实现，对硬件设计甚至软件设计都提出了较高的要求。
带电插拔技术的基本要求是：板卡在带电插拔操作中不能对工作中的设备和本板卡产生不可抑制的影响，包括系统重启，其它板卡损坏、重启，背板和本板损坏等，甚至要求不产生信号冲突，接口芯片不产生积累性电损伤等。
板卡插入主机时，主机已经处于稳定的工作状态，所有容性负载均已充电。而待插的板卡是不带电的，板卡上的容性负载没有充电。在热插入过程中，待插板卡上的电容瞬间充电。这个充电过程将在插入的瞬间从系统电源吸纳大量的电流，导致系统电压瞬间跌落，影响其它板卡的正常运行。在电源线接触的瞬间，系统电源的输出电阻和待插板卡的电容组成RC充电通道，由于电源的输出电阻很小，浪涌电流非常大。在拔出板卡的过程中，板卡上的旁路电容放电，和背板之间形成一个低阻通道，也会产生瞬间大电流。浪涌电流携带大量的能量，会毁坏接口器件、连接器和金属连线。
如何避免带电插拔带来的不利影响呢？我们尝试建立带电插拔电路模型，通过电路模型模拟带电插拔瞬间的电路特征，找到能够避免带电插拔不利影响的一些基本原则。
带电插拔电路模型的建立
带电插拔技术是随着大规模CMOS工艺器件的运用而发展起来的，所以我们也针对大规模使用的CMOS工艺器件建立带电插拔电路模型。CMOS工艺器件的基本构件是开关管和反相器，反相器扩展成各种基本逻辑门，进而形成相应的逻辑电路。当前运用较广的是双阱工艺COMS器件。其剖面示意图如图1 所示。
根据半导体知识可知，P+/N+结的单向导通性可以等效为一个二极管,分析双阱CMOS工艺器件的剖面图,我们可以得到CMOS工艺器件的输出、输入管脚的等效电路模型，模型如图2所示。其中R1、R2为限流电阻，D1、D2、D3、D4组成保护电路（防止ESD和过电压），保护芯片内部电路。
根据实际的带电插拔过程，带电插拔电路模型的建立基于以下3条基本假设：
1、带电插拔时，插拔端口两端的接口器件都是CMOS工艺器件。
2、电源、地和信号线在带电插拔过程中接触的先后顺序是随机的。
3、信号线上的逻辑电平在插拔过程中的电平状态也是随机的。
根据上述3条假设我们得到如图3所示电路模型，其中板卡1为待插拔板卡，板卡2为已处于正常工作状态的板卡，C1、C2表示板卡上的充电电容，R1、R2表示板卡的负载。图中我们仅以待插拔板卡上接口芯片的输出管脚为例描述带电插拔时的充电过程。
带电插拔电路模型分析
根据模型建立的前提条件，实际插拔过程中可能出现6种状态。状态1：电源、信号线首先接触，地最后接触，信号线电平为低电平（L），充电电压为VCC－L,浪涌电流对C1充电，充电电流流经路径如图3中带箭头的折线所示。由于充电电压较大，U2和D2的负载很大，浪涌电流很容易损伤接口器件。状态2：电源、信号线首先接触，地最后接触，信号线电平为高电平（H）,充电电压为VCC－H,充电电流的流经路径和状态1是一样的，但是由于充电电压相对较小，所以危害也相对较小。附表分别表示了6种状态下带电插拔电路模型的电路特征。
其中状态1、2、4可能会引起器件损伤。对于状态5、6，如果器件在上电后，不能保证输出为三态，还是可能引起信号冲突；若待插板卡容性负载较大，瞬间充电电流还是会很大，仍可能引起背板电压波动。
表中状态3、5、6所标注的情况，在带电插拔过程引起器件损伤的可能性较小，因为在这几种情况中，要么瞬间充电电压较小，要么在瞬间充电过程中，接口芯片的负载较小，没有浪涌电流经过保护二极管。
经过上面的分析，为了减少带电插拔对接口器件的损害，我们总结出如下几条较为普遍的原则：
1、采用带电插拔保护电路（电源缓启电路）。从上述定性分析中，我们可以发现，解决带电插拔不利影响的根本措施是减少浪涌电流，浪涌电流是由于待插板卡的容性负载在上电瞬间充电引起的。由公式：I=C(dv/dt)可知，上电时间直接决定了浪涌电流的大小。在一般的带电插拔过程中，充电电压相当于一个阶越激励，dv/dt极大。所以如果我们采用电源缓启电路，减小dv/dt的值，就可以非常有效地减少浪涌电流的值，从而最大程度地减少带电插拔带来的负面影响。
2、保证地、信号线、电源（电压值由低到高）的依次上电顺序。板卡和主机电源连接的插座采用带电插拔专用插座（地线插针比电源插针长），它从机械结构上保证了地、信号线和电源之间的上电顺序。
3、采用IOFF功能的接口器件，阻断D1、D3充电通道，排除信号线电平对插拔的不利影响。
4、接口器件具有PU3S功能，同时控制使能端，使器件在上电后，输出管脚处于高阻状态，避免信号线冲突。
带电插拔保护电路
下面我们详细介绍缓启电路的工作原理和电路中各个关键器件参数之间的关系，为不同场合的实际应用提供参考。图4为实际中经常使用的缓启电路。
缓启电路的一些应用要点如下：
保险丝F1的作用是限制最大电流，一般采用慢融保险丝，保险丝的额定电流是板卡最大工作电流的2~3倍。
插入瞬间，电源电压首先对电容C1充电，当Q1的栅源电压达到开启电压时，Q1的源漏极间开始导通，利用MOSFET器件在可调电阻区的转移特性（输入栅源电压和输出源漏极电流之间近似线性关系），随着C1电容的充电，Q1的栅源电压提高，源漏极间电流按一定的斜率缓慢增大，从而达到缓启的目的。同理，拔出时，C1和R1组成放电回路，通过控制栅源电压的下降速率来达到缓慢掉电，减少振荡的目的。充电常数τ=(R1/R2)C1,放电常数τ=R1R2。通过调整阻容器件的参数可以改变带电插拔保护电路的上电、掉电时间。
R3电阻可以吸收振荡能量，防止Q1发生自激振荡。
当MOSFET漏极接有差模电感（用于电压转换）时，掉电时会产生一个瞬间的反向高电压。这个瞬间高电压通过反向二极管D2泄放。
Q1后面的电容C2主要起到滤波作用，在实际电路中，一般采用П型滤波电路，滤除电源纹波，改善电源质量。
对上述电路采用PSpice工具仿真，得到如图5所示的上电波形，通过调整R1、R2、C3的参数可以改变缓启时间，以适应实际使用的需要。其中垂直上升线条表示＋5V系统电压，缓慢上升线条表示经过带电插拔保护电路获得的Vcc板卡电压。
图6所示带电插拔保护电路中，关键外围器件是MOSFET，MOSFET器件的最大饱和电流应该是板卡最大工作电流的1.5～2倍，最大工作电流可以根据板卡供电电压和功率计算。
带电插拔保护电路由于控制了带电插拔过程中板卡的上电速率，限制了板卡容性负载充电电流，避免了这个浪涌电流给系统带来的系统电源波动、器件毁坏、连接器打火等问题。但是由于缓启电路缓启时间较长，信号线可能会在电源有效前接触，引起信号线干扰。电源缓启只能抑制瞬态电流，在某些接口器件使用不当或地线结构不合理的情况下仍然有可能烧毁器件，这应该引起我们的注意。
结束语
关于旧楼加装电梯建模分析 篇4
我国“十二五”规划明确该阶段是深入实践科学发展观、全面落实十七大提出的新的发展要求的五年规划, 也是承诺实现联合国千年发展目标的五年规划。目前我国已迈入老龄化国家行列, 面对着诸多旧建筑物住着很多“九九三八六一”和“四零五零六零”部队的情况, 旧楼加装电梯成了很多家庭和社会迫切的需求, 它为方便旧城区居民出行、增加住房供给从而缓解房价压力、增加商机和就业、减轻社会成本就起着承接作用。目前旧楼加装电梯的主要有四种井道加装方式有:
(1) 传统钢筋混凝土井道;
(2) 钢结构井道;
(3) 钢结构观光井道;
(4) 独立井道+连接廊桥, 而为节省空间和美观着想普遍也有采用无机房型曳引电梯。
下面就一工程实例谈一下普遍采用的钢筋混凝土井道加装方法, 其余如此类推。
一、误区分析
目前, 很多加电梯楼结构计算都只是考虑加装电梯部分的框架计算情况, 也就是电梯筒或框架的配筋了事。例如看到标明标准层四周框梁配筋有两对边同样配筋的图纸基本可断定只考虑加装电梯部分的框架计算情况。由于大部分加装电梯的框架是和原建筑物通过植筋连接在一起, 而植筋技术是被证明等同于钢筋搭接连接, 因此要求加装电梯的框架和原建筑物协调晃动, 不仅周期、结构阻尼比、刚重比等都要求一致, 再者在地震作用下产生的弯矩可能比竖向荷载作用下产生的弯矩大很多, 柱端弯矩更是受地震弯矩控制, 对于柱脚基础形式, 也要求和原建筑物一致;再有若加装电梯的框架梁只布置在连接层处, 遇到连接层在半层处也就出现错层的框架梁, 计算程序会误认为设备恒载的梁间荷也在错层梁处 (通过复杂空间结构建模及分析可看得到) , 导致机房层处配筋减少, 出现机房层破裂情况发生 (这是很多电梯机房所出现的情况) , 且框架点不在楼层内, 容易形成竖向荷载和地震共同作用, 压屈失稳, 也有必要做成“强柱弱梁”形式, 否则将严重危及电梯的使用安全。
二、算例分析
某八层宿舍主体为现浇混凝土框架结构, 七度抗震设防, 框架抗震等级为二级, 基本风压为0.70kN/m, 地面粗糙度为B类, 宿舍主要采用正交主次梁板楼盖。结构主要平面布置见 (图1) 。
宿舍上部结构首层以上框架混凝土设计强度等级均为C20, 拟加装630kg规格电梯, 电梯机房恒载要求为6kN/m2, 框架混凝土设计强度等级均为C30, 四根柱子截面分别300×300和400×400, 四根框梁截面均为250×400, 钢筋采用I、II级钢筋, 外墙及梯间墙采用180mm厚粘土砖, 内墙采用120mm, 电梯房砌体采用轻质砖填充 (见图2) 。
由于电梯井道几乎呈正方形布置, 若不参与整楼的运算, 只是在电梯井道旁边加原建筑物的部分构件 (如上例的两小构造柱) , 因施工时连接梁 (仅长600mm) 采取植筋入原建筑物, 整个模型得出的内力分布图成对称分布是不稀奇的事情, 至多电梯井门口处框梁减少一点配筋, 事实上因电梯井框架植筋入原建筑物, 在抗震时就会出现如图3整体震动情况。图4是两种建模所得的位移角震型图, 表明了分体单独电梯井建模与原震动模型拟合较差。
从图上分析, 由于轴柱400×400比C轴柱300×300更大, 刚度也就较大, 在短跨度梁 (跨高比3~6) , 由迭代算法的传递原理可知轴框梁所需刚度必稍大于轴梁;其次, 电梯出口处框梁相对于外侧的框梁更靠近于建筑物质心, 和轴两连梁植筋入原建筑物, 在受偶然偏心地震时框架较框架受力更大一些, 也更易形成“强梁弱柱”, 在水平地震作用下轴梁刚度 (配筋) 大于轴梁也不成立。图4、图5是采取与原建筑物楼层相同标高处建电梯井框架梁的结果, 避免了机房层建荷载时错层处理的误区和因错层要“强柱弱梁”处理的措施, 它很明显表明了该层的南北两条框梁的大小弯矩的正确性。
因此, 遇到建筑物加电梯井图纸是梁配筋少于梁的情况就必须问明设计方法是联体还是分体建模计算结构, 以免发生设计错误。如果是分体单独电梯井建模计算, 建模有如水塔设计, 在与原建筑物连接处就必须设抗震缝或作耗能杆连 (短) 梁处理以抵抗原建筑物的变形, 虽建模较简单, 但有抗震缝 (《建筑抗震设计规范》GB50011-2010第6.1.4条规定框架结构缝宽最小为100mm) 或连 (短) 梁 (根据《钢筋混凝土高层建筑结构设计与施工规程》第417条规定:“在内力与位移计算中, 所有构件均可采用弹性刚度, 在框架—剪力墙结构中, 连梁的刚度可予以折减, 折减系数不应小于0.55。”) , 计算机程序一般取连梁刚度折减0.7, 由此进一步削减其受地震作用的影响进而影响抗弯 (拉) 筋配置, 在地震作用下短梁的塑性变形是以剪切变形为主, 剪切破坏引起的斜裂缝, 会随着持续的地震振动而逐步延伸和加宽, 震后也基本不闭合, 正如同墙体的剪切裂缝原理;如桥梁抵抗风能一样, 杆件的弯曲耗能比剪切耗能大得多, 如将连 (短) 梁设为耗能构件, 从耗能效果上看, 消耗的地震能量较小;从破坏形态上看, 为脆性破坏, 故将连 (短) 梁作为耗能构件, 现实意义不大;再者单独电梯井建模还容易忽略电梯井梯屋的鞭端效应, 导致顶层框架刚度不足。
笔者曾遇到加电梯井道时施工队误将电梯轨道锚固梁当做框梁, 而将该层高一半处的框梁去掉的情况, 后经发现问及施工队时回答是他们在广州市别的地方都同样做法, 在笔者坚持砸掉重做 (混凝土凝固时间不足2小时) 方恢复原设计意图, 这也是结构施工中容易犯的误区, 但有一圈框架梁 (梁高400) 因其梁底在锚固圈梁 (梁高400, 配筋和框架梁一样) 顶面处而省掉, 根据SATWE计算规则该锚固圈梁可等效于其上紧挨贴的框架梁, 该做法也是允许的。
结语
结构建模是结构设计中最重要的一环, 需要扎实的理论知识功底, 灵活创新的思维和严肃认真审慎负责的工作态度, 在熟悉理解各种结构参数的意义基础上 (如防止侧向结构刚度突变观其层间位移角θ和应在质量偶然偏心的条件下来考察结构楼层位移比, 并以楼层扭转位移比1.2为界判别偶然偏心和双向地震计算) , 必要时使用多模块共同验算, 同时加深对当前房屋建筑结构设计中常见问题的认识与判断, 对自身不断提高的处理结构能力具有重要的积极意义。
摘要：本文对原有建筑物加装电梯进行调查分析, 提出通常设计者所会犯的结构建模错误, 进而改善电梯的土建结构安全以致结构设计方面的安全。
关键词：原有建筑物,加装电梯,结构建模
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改性碳沥青组分分析及建模 篇5
改性碳沥青组分分析及建模
由于来源不同,焦油、煤沥青,石油沥青的.成分有较大差异,改性沥青的产品质最如何控制,将成为工业化生产中一个瓶颈.为解决这一问题,本文根据四组分分析法,将焦油、煤沥青、石油沥青以及改性碳沥青进行组分划分,得到改性碳沥青的四组分比例.对组分含量分析过程进行建模,经试验验证,由模型得到的四组分比例与试验测得的四组分含量之间的误差在0.1～0.4%范围内,可满足工业生产需求.
作 者：李其祥 向东栋 柏红学 作者单位：李其祥,向东栋(武汉科技大学,湖北省煤转化与新型碳材料重点实验室,湖北武汉,430081)柏红学(武汉高川科技开发有限公司,湖北武汉,430083)
刊 名：中国科技博览 英文刊名：CHINA SCIENCE AND TECHNOLOGY REVIEW 年，卷(期)： “”(21) 分类号：P 关键词：改性碳沥青 四组分 建摸风险投资的退出机制与建模分析 篇6
风险投资活动最早出现于美国，主要以新技术或新产品迅速占领市场的发明者或是新技术开发者所组成的技术密集型企业为投资对象。风险投资是一种投融资机制，具有以下特点：(1)高风险高收益。(2)投资周期较长，属于中长期投资。(3)投资过程高度专业化与程序化。(4)投资方式表现为渐进式的投资。在风险企业的种子阶段、创业阶段投资额较少，当公司进入扩张和成熟阶段，所需资金较多，风险相对降低。(5)企业家的素质要求较高。(6)融资为首的投资与融资的组合。风险投资是一种买方金融，风险投资家以所筹集资金购买创业企业的资产，获取资产增殖的差价。(7)收益实现的最佳形式是风险企业股票上市(IPO方式)。风险投资家不在于追求风险企业的分红，而是所持股权出售后的资本利得。
2 风险投资退出的基本原因及其必要性
风险投资的特点表明其根本目的是在恰当时机退出企业，获取高额收益。风险投资不是为了掌握公司控制权和持有企业股权进行长期经营，只是为了获取高回报。正常情况下，风险投资很少长期滞留在一个成熟企业中，它在扶持企业发展到成熟阶段后，一定选择适当的时机退出。这是因为：
2.1风险投资是以投资高新技术项目为主
它追求的是高额投资利润。而高利润必然伴随着高风险，以高新技术开发为主的风险企业一旦发展到成熟阶段，其投资回报率将由于风险的降低表现为常规利润，而常规利润已不是风险投资家追逐的目标。同时，处于成熟阶段的企业已经可以吸引非风险投资跟进，因此风险投资家便有可能及时将风险企业交给以投资风险较小的常规企业为主的投资银行等新的投资者。
2.2风险投资的运作目标
风险投资的运作以追求在资本流动中释放风险和收回成本及高额投资回报为目标分期或阶段性投资以及循环投资是风险投资的一个重要特征。在资本放大的情况下，风险资金不能适时退出就不能从事新的投资。
2.3基金制的风险投资组织形态
一家风险投资公司往往同时管理几个风险投资基金。风险投资家在募集到一只基金并管理运作3-5年后，将继续募集新的风险投资基金。当一个基金存续期届满时，新的基金开始设立并进行风险投资的运作，由此形成风险资金在时序上和空间上的不断投资循环。
2.4当被投资的风险企业进入成熟阶段后
成熟的技术往往会使技术壁垒在同业竞争中不断消除，随着竞争者的大量加入，拥有高新技术的风险企业的垄断利润逐渐消失。因此，这也迫使风险投资在企业成熟阶段必须及时退出，去寻找新的高新技术项目，进行新的风险投资。
3 风险投资的退出机制及其模式选择
风险投资的退出机制是风险投资运作过程中一个重要的组成部分，它关系到整个风险投资的成功与否。风险投资的退出机制有四种：在二板市场(也称创业板)上首次公开发行股票上市、风险企业或创业家股份回购、风险企业被收购和风险企业清算。企业进入股市的“门槛”相对较低是二板市场的主要特点。风险企业在二板市场上首次公开发行股票上市(IPO)是风险投资的最佳退出方式。因为公开发行股票上市将使风险投资家所持有的风险企业股票的价值大幅升值。据美国风险投资业的统计，风险投资的各种退出方式的年平均回报率为：破产清算为0，回购和并购为14.9％，而IPO则平均在30％-60％之间。但IPO也存在着缺点，对于其投资回报率要受到风险企业业务与盈利能力时间因素以及其他微观因素的影响，并且只有在投资回报率界于某个范围时，风险投资才能采取这种退出方式。同时，风险企业的上市是一件非常困难的事，大多数企业会选择在企业成熟阶段后期上市，这时企业风险已大大降低，其股票也容易被二板市场和投资者接受。
4 IP0退出方式的影响因素分析及建模设想
通过IP0方式实现退出是众多风险投资家梦寐以求的结局，于是lPO颇高的投资回报率就成为风险投资家最关心的问题。本模型重点从风险企业的内部因素进行分析，分析了风险企业业务和盈利能力、时间因素及一些微观因素对投资回报率的影响，并对其他外部因素做了限制。
4.1风险企业业务和盈利能力增长
在风险企业选IP0方式时，要选择合适的股票承销商，而同时股票的承销商一般要看该企业是否有30％-50％的业务和盈利能力增长，才会协助上市。所以这方面的因素就成为影响是否选择IPO方式的重要因素。在这里主要以销售净利率、总资产收益率来衡量企业的盈利能力。销售净利率(以变量x来代表)主要指；争利润与销售收入；争额之比，是企业销售的最终获利能力指标。该比率越高，说明企业的获利能力越强，在风险投资家眼中，这一比率越高，一方面表明企业的获利能力越强，另一方面更能吸引后期风险基金的进入，这些都将促进企业的成长，为风险投资家带来更高的收益率，因此它与投资回报率成正比。总资产收益率(以变量y代表)是利润总额与总资产年平均余额之比，反映了企业综合利用资产的效率。总资产收益率越高，说明企业在不断发展，规模在不断扩大，利润在不断增长即投资回报率也在不断增长。但有时随着股本扩张，总资产收益率会下降，而投资回报率却出现增长状况的例外。用总资产周转率(以变量z来代表)来衡量风险企业的经营能力，它是主营业务收入与平均资产总额的比率，它与投资回报率也成正比，因此该比率越高，一方面可以昭示公司的经营管理能力，另一方面可以吸引外部投资者以及广大股东的眼光，不断地投资与支持公司的股票，以促进公司的進一步发展。
4.2时间因素
(1)投资基金进入风险企业的时间(以变量T代表)。统计表明，在5年期内，基金成立的时间越早，其回报率越高。根据金融理论，投资于早期市场的基金由于市场风险很高，其投资回报率要比投资于后期市场及利用平衡投资策略的公司要高。很明显，投资于那些不得不开发产品和市场的高科技公司要比投资于收购一家生产成熟产品和已开发市场的公司冒险很多。这一点在实践中也得到了证明：投资于早期市场基金的回报率比投资于后期市场基金以及进行平衡投资的基金的回报率要高一些，后期基金的回报率最低。
(2)IPO时要选择合适的股票发行时机。在股市的上涨时期，如果风险企业为市场的热门行业，新上市的股票会受到投资者的热烈吹捧，股票的发行则会出现供不应求的现象，这时可以采取溢价发行，这样给风险投资家带来的投资回报率就会成倍的增
加。相反，在股市的下跌时期，新上市的股票可能无人问津，即使是折价发行，股票也很難发行出去。这样投资回报率就会偏低。这一时间因素以平均市盈率的变动率来表示。
4.3其他一些微观因素
(1)基金规模(以变量M代表)。小规模基金(小于2500万美元)和大型基金(超过1亿美元)的回报率都比中型基金(2500万美元至1亿美元)要高，这可能是因为成功地进行风险投资的关键是知识，而一家基金的知识依赖于其资源，尤其是专家人员。小型基金资源有限，所以其集中投资于较窄的领域，他们只专注于一些他们擅长的交易(如早期的计算机公司)：而大型基金则专家资源丰富，所以他们能够成功地执行大范围的投资策略并进一步拓展其资源，中小基金由于其竞争战略先天的弱点，所得的回报率也最低。
(2)优秀的风险投资家素质。风险投资家是否具备增值潜力是风险企业成败的关键。首先，他们的非凡魄力与超强魅力可以吸引关键的管理者。其次，他们还具备高超的产业技能。只有具有丰富的技术辅导经验和洞悉相关产业的风险投资家才能对商业计划及其目标和各种设想的真实性进行客观的预测。再次，他们可以设计一整套的企业激励机制，尽量避免由信息不对称所造成的委托代理现象。最后，他们还能招徕顾客。一个具有市场开发经验的风险投资家能够起到“面向顾客，发掘潜力”的作用，可以创建企业的信誉度。这里是以风险投资家的综合绩效N来衡量其综合素质的，事实证明，此项指标越高，投资回报率越高。
4.4调整因素
在影响风险企业公开上市的投资回报率中还存在一些其他外部因素，如宏观经济环境、证券市场发达程度以及法律制度架构对风险投资的回报率也有重要影响，这些外部因素以误差项u来代表，作为调整因素。
4.5投资回报率
投资回报率(以表示)是指随着风险企业的发展而带来的收益与原始投资基金的比率，这一比率的最大化在某种程度上代表了风险投资企业整个投资组合收益的最大化。在高科技企业的发展过程中，他们必须时时面临较大的管理风险、技术风险、市场风险与经营风险，受制于这些因素，在某一特定的时点企业的投资回报率表现为，当低于时，企业必须放弃IPO方式而选择其他方式；另一方面，一旦选择了IPO方式，I也并不是无限增长的，随着公司的发展，其可能表现为常规利润或者低于常规利润，所以投资回报率也不可能超过。对于、由于风险投资涉及软件、建筑业、工业制成品与商业服务等行业，所以它们在不同的行业中表现为不同的数值。综上所述，我们得到；
I=f(x.y.z.M.T.N.u)
I：投资回报率
x：销售净利率
y：总资产收益率
z：总资产周转率
M：基金规模
u：外部影响因素
T：投资基金进入风险企业的时间
N：风险投资家的综合绩效：平均市盈率变动率，代表股票发行时机
该模型只是一个概念上的模型，基本上涵盖了IPO退出所要考虑的主要因素，理论界有关退出建模求解验证的研究还不多见，所以本模型今后还需要进一步细化，使其具有可操作性，这也是今后研究的重点和方向。
3dsMax建模活动原型分析 篇7
关键词：3ds Max,建模活动,原型创拟,创建步骤
0 引言
随着社会发展的不断深入, 影视及动漫行业得到了快速的发展, 通过全方位多角度的分析与研究得知, 相关作品在现今社会中并不能完全满足人们及市场的实际需求, 还存在很多方面的缺陷和不足, 造成这一现状的主要原因可概括为两个方面:其一, 创作人员并不能熟练掌握3ds Max软件的相关技能。其二, 在3ds Max建模的过程中缺乏完善的指引。为此, 相关部门还需从实际的角度入手, 分析主要存在的问题, 进而从根本上完成构建3ds Max建模活动原型, 促进事业的全面发展。
1 3ds Max建模活动原型创拟
在学习和了解3ds Max软件时, 构建模型方面内容一直以来都是学习的重点和难度, 通常情况下, 一般会运用心理模拟的方式完成原型创设工作, 具体步骤主要为:功能确定、结构研究以及二者结合。其中, 功能确定实际上就是根据此类活动对周边环境构成的实际影响进行确定和研究, 结构研究则是对活动的基本组成以及各类元素之间具有的特点关系进行针对性的研究, 从而总结3ds Max建模活动原型创拟的主要内容。
从实际的角度讲, 3ds Max建模的根本就是在一段时间内实现指定的建模任务, 想要建模发挥出最佳的效果, 仅靠基础的美术功底显然是远远不够的, 还要充分掌握3ds Max软件的相关技巧。3ds Max建模活动涉及到的要素多而杂, 而且要素之间还存在十分紧密的联系, 因此, 想要确保建模活动的完成质量, 首先应结合实际要求对整个建模过程进行全面的审视, 然后, 根据审视结果和自身的理解, 对活动进行初步的构思, 以此为基础进一步完善设计活动。完成设计方案之后, 还需进行整合, 最终完成基础模型的构建工作。简单而言, 3ds Max建模实质上就是审视、初步构思、编制设计方案及后期制作的过程, 每一个环节都至关重要, 只有良好地处理各个环节之间的关系, 才可以得到令人满意的模型, 完成高品质的创拟工作。
2 3ds Max建模活动原型的创建步骤
3ds Max建模活动原型的创建主要可分为三个步骤:分别为构思、设计和制作。
2.1 建模活动原型的构思
3ds Max建模过程中, 所生成的对应模型一般会以实体的形式向创建人员进行展示, 创建人员通过记忆将这些模型深深的存储在自己的脑海中, 如果按照心理模拟的法则来进行阐述, 此类3ds Max建模活动当中包含的初步构思行为实施分析之后, 可基本明确这种行为操作原型, 不仅包含定向回忆, 还涉及到组织等方面的内容。定向回忆是指在建模活动正常运行的基础上, 提取的各种类型具有一定价值的数据或者是信息, 同时在一定条件下, 对这些数据和信息进行筛选, 将有实际价值的信息进行存储, 并运用特有的手段将其以图式的形式表达出来。组织方面则是在上述图式产生的基础上, 将各种图式进行组合, 从而生成总体, 该环节往往需要创建者具备超群的想象力, 将原本散乱无序的图式进行有机整合, 直至形成符合实际要求的3ds Max模型。然而, 仅仅完成建模还是不够的, 在建模之前, 应明确3ds Max建模的根本意义和标准, 充分考虑动画作品的实际所需, 从而更好体现出模型的创作意图。
2.2 建模活动原型的设计
在3ds Max建模的设计环节中, 相关设计人员不仅要具备想象的能力, 还要掌握数据和信息的分析和判断能力, 不仅如此, 设计人员还需要具有全面的美术知识, 可以熟练应用美术知识, 了解场景布置及设计方面的基本要求和内容, 设计是建模的灵魂和核心, 设计人员必须具备极高的专业素质和业务水平, 完成3ds Max建模的高品质设计。首先, 设计人员应在充分明确建模意图的基础上绘制多张草图, 全面发挥自身的想象能力, 初步筛选工作结束以后, 结合筛选结果的具体内容绘制最终设计图式, 在绘制过程中需要对图式的结构给予高度的重视和关注。另外, 结合心理模拟法的相关内容, 综合分析建模活动的设计任务, 从而得到准确的操作原型, 原型中不仅包括先前介绍的定向回忆和组织, 还包含了角色设计方面的内容, 然而, 设计环节的定向回忆与构思环节存在一定的差异, 在完成构思的前提下, 提取各类信息, 设计环节的定向回忆所包含的内容更加广泛, 不仅有不同类型的数据信息, 还涵盖了3ds Max各元素间的环境, 另外, 还能在一定条件下完成场景设计内容的提取, 最终以图式的形式体现出来。而设计环节中的组织并没有与构思环节存在差异, 都是在定向回忆的基础上, 将生成的图式进行整合, 进而形成整体, 设计方面的组织包含了场景设计环节的基本内容。在针对角色进行设计时, 需按照时下主流元素及个人爱好完成构想, 构想结束以后, 深入分析角色的实际结构, 寻求可以凸显其独特个性的方法, 为效果图的制作奠定良好基础。
2.3 建模活动原型的制作
3ds Max建模活动原型的制作其实就是在充分利用现有知识和资源的前提下, 将前期准备工作所积累和总结的数据和信息在相关制作软件的基础上进行制作。故此对于3ds Max建模活动原型的制作环节而言, 熟练的操作制作软件是十分关键一环。另外, 制作过程是构思和设计工作的最终考核, 在制作过程中, 应结合实际情况总结各方面技巧, 由于3ds Max建模活动原型的制作也涉及到心理模拟法, 所以也可以在一定条件下得到操作原型。从3ds Max建模的整个活动讲, 定向回忆具有最多的出现次数, 同时具有十分关键的作用, 对于制作环节而言, 定向回忆的根本内容就是在确定3ds Max模型基本结构的前期下, 完成数据信息的提取任务, 数据信息的内容主要为模型制作, 包括推理知识、建模方法等方面。由此可见, 3ds Max模型的制作过程需要多种技巧的支持, 现有的数据信息虽然重要, 但并不是制作过程的全部, 3ds Max建模活动原型的制作人员还需具备多种制作技巧, 从而完善模型的制作环节, 为3ds Max动画作品的制作提供有利资源。
3 结语
综上所述, 3ds Max建模是一项复杂而又系统的工程, 对相应研究人员的多方面素质都是一种全新的挑战和考验, 不但需要掌握高超的专业知识和实践技能, 还要善于创新, 具有个性化的想象能力, 这些因素都将直接决定作品的实际效果。就目前来看, 无论从作品场景还是具体角色的角度, 都不能让人满意, 与预期所想还存在较大的差距, 无法适应市场及社会的高速发展, 这就需要3ds Max建模活动积极创新, 结合现阶段实际所需, 与时俱进地对自身进行优化和整改, 从而为社会和人们创建更为优秀的作品, 促进市场的全面发展。
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收获机组作业时间分析与建模 篇8
农业机器选型问题作为机器系统优化的内容之一,一直受到国内外学者的高度重视。Massimo Lazzari( 1996) 等人利用遗传算法的相关理论,建立了数学模型对农业机器系统进行优化[1]。Nanseki( 1998) 综合考虑了多方面因素设计了一个专家决策模型,通过输入农机参数和作物生产过程参数,最后输出优化的作物总产量、总收入、总成本及种植面积等[2]。Takeshi Ttoh( 2002) 等人指出线性规划的一些不足之处,提出一个不确定规划模型[3]。 丹麦专家Henning T.Sogaard等( 2004 ) 开发了一个非线性规划模型,该模型以成本( 包括固定成本和可变成本等) 最低为原则选择最优的农业机械系统,模型输入为种植期限和地块面积等,模型的输出是每台拖拉机的功率、机器的大小和机器数量[4]。虽然现有的农业机器选型方法均将定性与定量相结合,但是针对典型作业机组缺乏针对性和科学性,不能定量指导不同地块条件下农机选型问题。本文研究作业时间利用率随地块条件( 面积、长度、宽度、地块间距离) 变化规律的相关研究未见报道。
在测试收获机组作业时间消耗试验中发现,收获机组在作业过程中的时间消耗项目多且出现频率不一。为了明确各类时间消耗项目对作业机组时间利用率的影响,选择收获机组在整个作业季内的作业来研究。分析不同地块条件下的3 种卸粮方式( 单侧卸粮、双侧卸粮、满箱卸粮) 在作业过程中的时间构成,分别建立纯作业时间、卸粮时间、转弯时间、卸粮前准备时间、卸粮后准备进地时间、停车时间等时间项目数学模型,建立整个作业季节收获机组时间利用率随地块条件变化规律的数学模型。
1 机组时间利用率概念
农业机组的时间利用率与许多因素有关,如作业速度、机器的结构形式、工作可靠性及与之协调工作的有关设备等[5]。时间利用率分为纯工作小时、作业小时、班次,以及标定单位功率时间利用率。本研究一个作业季( 多班次) 时间利用率,是农业机组在一个作业季节内纯作业时间与总作业时间的比值[6],则有
式中K —收获机组的作业季时间利用率;
Tz—收获季节的纯作业时间;
Tb—收获季节的总作业时间。
结合地块条件及实际作业特点,联合收获机在作业过程中可采取单侧卸粮、双侧卸粮和满箱卸粮。单侧卸粮是接粮车只在地块一侧等待接粮,机组只在地块一侧卸粮; 双侧卸粮是机组可以在地块两侧卸粮;满箱卸粮即机组粮箱装满时即卸粮,接粮车可以到地块里接粮。考虑到实际生产过程中卸粮方式会受到地理条件、道路条件、技术水平、收获时间和机器装备等条件的限制,3 种卸粮方式都可能采用。因此,本文分别针对这三种卸粮方式分析机组作业时间构成并建立数学模型。
2 收获机组作业时间构成及其模型的建立
收获机组完成作业任务的总时间等于试验测得的各时间项目数值之和,各类时间项目数值等于不同地块的相应时间数值之和[7,11]。据上述原理,结合试验测试数据可建立收获机组在一个作业季的各时间消耗项目计算模型,进而建立收获机组在整个作业季的时间利用率模型。则有
式中Tbi—总作业时间;
Tzi—纯作业时间;
Tubi—准备卸粮时间;
Tui—卸粮时间;
Tuai—准备进地作业时间;
Tti—转弯时间;
Tyi—地块转移时间;
Tsi—停车时间( 包括故障时间,加油时间等) 。
2. 1 收获机组纯作业时间模型
收获机组的纯作业时间是各不同地块的纯作业时间之和。收获机组完成第i块地消耗的纯作业时间是收获机组在第i地块完成ni个行程所需要的时间,有
对于一块地进行分析,机组完成一个行程作业要经过进出地头的加速或减速和机组在作业速度稳定后的时间。试验时分别测取每行程0 ~ 10m和10 ~110m的时间值,在进行剔除异常数值等相关数据处理后求得平均时间值。因此,机组完成一个行程的纯作业时间计算模型为
式中tzi—第i地块单个行程的纯作业时间( s) ;
Li—第i地块的长度( m) ;
—机组在0~10m的加速或减速时间(s);
—机组在匀速作业100m的时间(s)。
机组完成一块地作业时的作业行程数是地块宽度与机组作业幅宽之比,由于比值可能是小数,即取整后剩余地块宽度小于机组的作业幅度。这种情况下,机组仍需走一个行程才能完成剩余作业任务。所以,该比值需向上取整,有
式中ni—收获机组完成整块地时的作业行程数量;
Wi—第i地块宽度( m) ;
Bi—收获机组作业幅宽( m) 。
2. 2 收获机组卸粮及相关时间项目计算模型
机组完成第i块地作业时的卸粮总时间Tui等于单次卸粮时间tui与卸粮次数mui之积。而卸粮准备时间tubi是为正确完成卸粮任务对收获机或接粮车的位置进行调整所需要的时间,卸粮后准备进地时间tuai是机组卸粮后调整收获机组进地作业所需要的时间。因此,卸粮准备时间和卸粮后准备作业时间所发生的次数( mubi和muai) 与卸粮次数mui相等,即
式中—第i块地单次卸粮测取的平均卸粮准备时间(s);
—第i块地单次卸粮测取的平均卸粮时间(s);
—第i块地单次卸粮测取的平均卸粮后准备进地时间(s)。
卸粮次数mui计算模型推导如下: 收获机组的卸粮次数mui是作业第i块地的作业行程数ni与一次卸粮对应的行程数的比值,且向上取整。
1) 单侧卸粮时,由于道路等条件限制,收获机组机组只能在收获地块一侧进行卸粮,机组至少需要往返作业一次才可能卸粮,故一次卸粮对应的行程数为收获作业的最大距离Lmax与2 倍的地块长度Li的比值。根据实际卸粮要求,行程数为正整数,故向下取整。收获机组在第i地块作业时卸粮次数为
2) 双侧卸粮时,由于收获机组在地块两侧均可卸粮,故一次卸粮对应的作业行程数为收获作业的最大距离Lmax与地块长度Li的比值,且向下取整。收获机组在第i块地作业时卸粮次数为
3) 满箱卸粮时,收获机组卸粮位置不受地块条件限制,作业机组在满箱时即卸粮,故一次卸粮对应的行程数为收获作业的最大距离Lmax与地块长度Li的比值。收获机组在第i块地作业时卸粮次数为
设Lmax为收获机组卸空粮箱后作业至粮箱满箱时所经过的最大距离,则有
式中ρ —大豆堆积密度( kg /m3) ;
V0—机组粮箱容积( m3) ;
y —作业地块收获粮食产量( kg / hm2) 。
2. 3 其他时间项目的计算模型
1) 转弯时间的计算模型。收获机组在第i块地的总转弯时间Tti为转弯平均时间tti与转弯次数mti的乘积,即
每一个行程都会有一次转弯,即
2) 地块转移时间的计算模型。由于每作业一个地块有一次地块转移,且每次地块转移时间都是不定的,在整个作业季内,其时间模型为
其中,tyi代表收获机组从第i地块转移到第( i +1) 地块的转移时间。
3) 停止时间的计算模型。由于停止时间出现频率不固定,每次停歇时间长短也不相等。在整个作业季内,其时间模型为
其中,tsi代表在第i地块上工作时,机组停止工作的时间。
3 不同卸粮方式的收获机组时间利用率模型
设在整个作业季内,联合收获机作业n个地块。同时已知地块的长度Li和宽度Wi,收获机组的幅宽B。根据以上各式,得整个作业季节时间利用率为
当采用单侧卸粮时,有
当采用双侧卸粮时,有
当采用满箱卸粮时,有
式(17)~式(19)为收获机组在不同卸粮方式下的时间利用率随地块条件的变化规律模型。
由上述模型可知:在某一卸粮方式下,收获机组的时间利用率随地块长度或宽度的增大而增大;同时,可得不同卸粮方式的收获机组在卸粮之前的田间作业行程数不同,导致时间利用率不同。在单侧卸粮方式下,当收获机组粮箱剩余容积不足以支撑下两个行程收获作业收获量时,则导致机组粮箱没有满箱就卸粮,降低了粮箱容积利用率,增加了卸粮次数,使时间利用率降低。该卸粮方式适用于在实际中只有一侧交通便利或接粮车仅有一台的情况;双侧卸粮要求地块两头交通便利且要有足够数量接粮车,除去这两点要求,双侧卸粮在3种卸粮方式中有较明显的优势;满箱卸粮对接粮车灵活性要求较高,会增加接粮车的油耗,经济性较差,但卸粮次数最少,收获机组时间利用率较高。
4 实例分析
在收获机组时间利用率随地块条件变化规律的研究中,选择约翰迪尔JD9660 联合收获机组进行大豆收获作业来进一步研究不同卸粮方式对时间利用率的影响。为了方便研究,设作业季为10 天,分别用不同的卸粮方式来收获大豆并测取相关时间值。对得到的相关时间数据进行异常值处理后,根据式( 3) ~式( 15) 得到相应的时间项目计算模型。
设地块长度为200 ~ 1 200m( 步长为200m) ,面积为0. 5 ~ 10hm2( 步长为0. 5hm2) 。JD9660 的幅宽为7. 7m,功率为224k W,粮箱容积为10. 91m3。根据试验测试数据,由式( 17) ~ 式( 19) 得收获机组在3 种不同卸粮方式下的时间利用率随地块条件的变化规律,如图1 ~ 图3 所示。
由图1 ~ 图3 可知: 在不同卸粮方式下,收获机组的时间利用率随地块条件的变化曲线是不同的,故卸粮方式的不同对收获机组的时间利用率有影响。收获机组在满箱卸粮作业方式下的时间利用率最大,双侧次之,单侧最小。同时可知,收获机组的时间利用率随地块条件的变化而有显著变化,且随地块长度的增大而增大,随地块面积的增大而增大。
5 结论
通过对农业机组作业时间项目的研究,确定了典型联合收获机作业时间构成。结合试验结果及实际作业情况,分别针对单侧卸粮、双侧卸粮、满箱卸粮建立了典型联合收获机组纯作业时间、转弯时间、卸粮时间、停止时间和地块转移时间等时间项目的计算模型,从而建立了收获机组时间利用率随地块条件变化的数学模型,为作业机组时间利用率随地块条件改变的变化规律的计算提供了理论依据。通过对JD9660的进一步研究,得到该收获机组的时间利用率与卸粮方式有关,即满箱卸粮方式的时间利用率最大,双侧卸粮次之,单侧卸粮最小; 同时得到收获机组时间利用率随地块面积的增大而增大,随地块长度的增大而增大。
摘要：收获作业是粮食生产过程关键环节之一,选择适宜的收获机械适时完成收获作业是粮食丰产丰收的重要保障,因此提高农业收获机组效率已成为收获作业的重要组成部分。依据收获机组实际作业测得数据进行分析,明确了典型联合收获机作业时间项目构成,建立了纯作业、转弯、卸粮等各个时间项目的数学计算模型。针对3种卸粮方式—单侧卸粮、双侧卸粮、满箱卸粮分别建立数学模型,对3种不同的卸粮方式时间利用率进行了分析比较,同时选择约翰迪尔9660进行试验研究。
关键词：收获机组,时间利用率,地块条件,模型
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挤压过程能耗分析及建模仿真 篇9
挤压机为挤压工艺生产线上关键的设备, 其运行功率高, 且受到挤压过程工艺要求和机器本身动力形式的限制, 造成能耗损失严重, 挤压效率低, 一个挤压周期的工作效率在60%左右, 损失能量转化为热能。挤压机的能耗主要发生在挤压过程阶段, 该阶段持续时间长, 实现铝锭挤压成铝制品的转化过程。挤压机的动力系统为液压传动方式, 能耗损失主要是液压系统的功率损失。目前针对挤压机的节能研究包括挤压机设备的节能改造、挤压工艺的参数优化及提高挤压制品成材率等[1], 对挤压过程做能耗分析及建模仿真研究比较少。
本文将从挤压机液压系统原理的角度, 对挤压过程能耗进行理论分析, 并借助AMESim仿真软件做仿真与优化研究。
1 挤压过程能耗建模
1.1 挤压过程液压系统原理
挤压过程的液压系统原理简图如图1所示, 系统采用交流异步电机+柱塞变量泵的动力及流量控制形式[2], 采用二通插装阀控制系统油路。挤压缸由两个辅助缸和一个主缸组成, 各活塞杆末端固定并连接挤压杆, 辅助油缸的主要功能是完成主缸的快速前进、后退动作, 而主缸负责挤压前进动作, 挤压过程阶段指的是挤压前进过程。挤压之前, 主缸先充液, 挤压过程开启主缸进阀、顺序阀和主缸进回油阀, 泄压阀限制挤压过程的工作压力, 实现过载保护。
1.主缸2.辅助油缸3.挤压杆4.充液阀5.主缸进阀6.泄压阀7.主缸退阀8.主缸进回油阀9.顺序阀10.主缸退回油阀11.三相异步电机12.柱塞变量泵13.安全阀
1.2 挤压过程能耗分析
系统共有三次能量转化:首先电机通电, 将电能转化为机械能;然后通过联轴装置, 驱动液压泵运转将机械能转换为液压能, 输出高压油;最后挤压油缸将液压能转化为机械能进行挤压做功。其中液压控制系统考虑动力元件、执行元件及控制元件的能量的传输、转化和损失, 损失主要包括机械摩擦损失、容积损失、溢流损失、局部压力损失、动能势能损失等。能量流向如图2所示。
重点研究关键的能耗元件:柱塞变量泵、插装阀、挤压缸[3], 并根据液压系统的输入输出能耗、损失能耗的关系, 建立系统的能耗平衡方程:
Ppi、Pco、ΔPh:液压系统的输入、输出、损失功率
ΔPp、ΔPv、ΔPc:变量泵、阀块、挤压缸的功率损失
2 耗能元件能耗分析
2.1 柱塞变量泵能耗分析
柱塞变量泵的总效率主要包括容积效率和机械效率[4]。机械效率主要表现为三部分的损失:一是因泵内部件之间相对运动引起的库伦摩擦转矩损失Tps, 包括配流副滑动摩擦转矩、滑靴副滑动摩擦转矩、球铰副之间滑动摩擦转矩等;二是因轴承滚动摩擦产生的力矩损失Tpr;三是因泵内油液粘性阻尼引起的转矩损失Tpv。容积效率是由于工作过程中泵的高压腔油液泄漏到低压腔中, 主要的泄漏形式有泵柱塞副泄漏损失qpp、滑靴副泄漏损失qps、配流副泄漏损失qpv、容积压缩损失qpc。柱塞变量泵的能耗关系如下:
功率损失ΔPp公式如下:
qpa、qpt:泵的实际流量、理论流量
Tpi、Tpa:泵的电机供给转矩、输入转矩
2.2 阀块能耗分析
插装阀通过调节阀芯和阀套之间的相对移动, 改变阀口的流通截面积来控制主油路的油液流动方向, 功率损失主要表现为局部压力损失, 当油液进入阀口, 在阀芯处的过流面积迅速变小, 形成压差, 消耗能量。因压差造成的功率损失可用以下公式表示。
其中, ΔpA为阀口压差, qv A为流经主阀口的流量
2.3 挤压缸能耗分析
挤压缸挤压工作时, 高压油进入挤压油缸无杆腔推动活塞, 克服金属形变应力做功[5]。输入功率Pci, 功率损失ΔPc主要有活塞杆与活塞缸之间的机械摩擦损失Pcf、因缸内泄漏形成的容积损失Pck以及活塞杆运动造成的动能势能损失Pcr, 挤压缸的输出为Pco。
挤压缸的功率平衡方程:
3 AMESim建模与仿真
3.1 挤压过程液压系统建模仿真
进入AMESim环境, 草图模式下调用系统提供的液压库、机械库、液压元件设计库和信号库, 搭建仿真模型, 针对上文提及的柱塞变量泵、挤压缸、插装阀块和油路的能耗使用与功率损失进行HCD设计, 并选择最简子模型。挤压过程的液压控制系统模型如图3所示。
3.2 柱塞变量泵仿真模型
泵体为斜盘式轴向柱塞变量泵, 主要包括配流盘、柱塞容腔、斜盘柱塞连接器和斜盘控制器三部分[6], 单柱塞流量模型如图4所示。其中配流盘的四个端口分别表示进油口、出油口、柱塞油口和缸体转角, 其进出油口分别与配流盘的高低压腔相连, 缸体转动一周, 柱塞完成一次吸油和排油。柱塞容腔由柱塞、液压容腔和泄漏口组成, 一端连接柱塞油口, 另一端连接斜盘柱塞连接器。斜盘柱塞连接器的传动轴惯性输入端连接电机, 当缸体转动, 连接器能够驱动柱塞往复运动, 并根据输出转角实现吸油和排油功能。斜盘控制器连接斜盘柱塞连接器的斜盘惯性输入端, 可用于调节斜盘倾角, 控制泵的排量。
考虑泵体的容积损失, 包括柱塞副泄漏、滑靴副泄漏, 考虑油液的压缩性, 即可得到容积压缩损失, 各柱塞的配流副泄漏之和在泵体出口处表示, 泵体的机械损失由带阻尼的旋转负荷扭矩模型表示, 变量泵的参数如表1所示。
3.3 挤压缸仿真模型
利用AMESim的HCD库和信号库, 根据挤压缸的结构原理与功率损失建立挤压缸模型[4,5,6,7], 分别考虑活塞杆与活塞缸之间的机械摩擦、辅助油缸的内泄漏、活塞杆运动的动能势能以及负载, 设置各元件的参数如表2所示。其中的负载通过工业现场采集数据得到。
3.4 插装阀仿真模型
插装阀包括阀体和阀座, 通过HCD库进行设计[8], 考虑阀的局部压力损失, 各元件参数信息如表3所示。
3.5 仿真结果验证
设置仿真时间为69 s, 通信间隔时间为0.01 s, 运行并查看仿真结果, 得到挤压过程的挤压速度曲线, 通过后处理, 得到挤压过程的各耗能元件的功率特性曲线, 为了验证模型的有效性, 仿真结果与实验数据进行对比, 如图5、6所示, 仿真与实际的挤压完成时间分别为63 s和66 s, 挤压的完成时间基本一致;由于仿真考虑的比较理想化, 仿真的速度和电机输入功率虽然存在误差, 但曲线的总体趋势相差不大, 可进一步分析模型的能耗情况。
3.6 能耗分析
根据能耗平衡方程 (1) 和 (2) , 对液压系统仿真模型的耗能元件进行能耗分析:包括变量泵和挤压缸的输出能耗, 如图7损所示;变量泵的损失能耗、进油阀的局部压力损失能耗、泄压阀的溢流损失能耗、挤压缸损失能耗, 如图8所示。
根据上文的仿真结果, 可以清晰地反映了挤压过程的各耗能元件的能量消耗和损失情况, 通过进一步计算, 可知总能耗为1.17 k Wh, 挤压缸输出的有用功占总能耗的71.2%, 能量损失最大的是溢流损失占17.1%, 变量泵的能耗损失占9.15%, 挤压缸的能耗损失占2.1%, 其他损失占0.45%。
4 结语
对挤压过程的工作原理与液压系统能耗进行分析, 在AMESim平台上建立系统仿真模型, 验证了模型的正确性。并得到挤压过程耗能元件的能耗曲线, 量化了能耗分布, 得出挤溢流能耗损失是造成挤压效率不高的主要原因, 可以降低泄压阀溢流量或者采用蓄势器回收损失的能量;其次是变量泵的效率不高, 可以采用其他的变流量传动方式降低系统能耗, 该研究方法和仿真结果对挤压机节能研究具有一定的理论依据。
摘要：铝挤压工艺能耗高、热量损失严重, 挤压机的工作效率不高是主要因素, 以10 MN铝挤压机为研究对象, 针对挤压过程液压系统进行能耗建模:分析系统的能量传输、能量转换及能量消耗, 总结出关键的耗能元件, 并给出相应的理论能耗公式;利用AMESim软件建立仿真模型, 证明了模型的正确性, 分析了挤压过程各元件的能耗曲线, 结果表明溢流损失是主要的能量损失方式, 这对于挤压机的节能优化具有理论指导意义。
关键词：挤压机,能耗模型,液压系统,AMESim
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微机保护动作逻辑建模与动态分析 篇10
国际上对混杂系统的研究在应用方面已经取得一些进展,利用混杂系统理论来研究电力系统动态描述、分析及控制等问题方兴未艾。在混杂系统或混杂控制系统的研究中,自动机理论的发展最为广泛[1,2,3]。Petri网模型可视为有限自动机的扩展,Petri 网的标识规则更善于处理系统的复杂过程,且能对混杂系统内部的冲突进行建模[4,5,6]。在微机保护逻辑中,由于时间元件的存在,使其成为既具有连续变量动态行为,又具有离散事件变量动态行为以及这2种行为相互的作用,但由于保护逻辑在时间尺度上的动态行为并不复杂,这里认为它是一种“准混杂系统”。另一方面,基于图形化平台实现数据信息可视化分析是电力上层应用系统的发展趋势[7,8,9]。但遗憾的是,目前用于逻辑图绘制和保护上层分析软件只有逻辑量显示作用,没有微机保护所需要的逻辑动作透明化的分析功能。因此,有必要开发一种能够满足微机保护逻辑动作的动态分析软件系统。
本文提出基于可编程赋时Petri网(PTPN——programmable timed Petri nets)保护动作逻辑分析系统,可提供图形化平台,实现面向保护动作逻辑的过程仿真与分析,可满足继电保护事故分析、故障回放、保护调试等方面的要求。
1 基于PTPN的保护逻辑模型及其数据结构和算法
Petri网N=(P,T,I,O)用于描述电力系统离散事件的逻辑动态行为时,其中:库所P表示电力系统模式集合;变迁T为电力系统事件集合;输入弧I为连接库所与变迁的弧,表示当前运行模式与将要发生事件之间的关系;输出弧O为连接变迁与库所的弧,表示当前发生的事件与下一个系统模式之间的关系。在实际中,一个事件的发生往往需要一个时间过程,所以定义有时间概念的Petri网为PTPN[6]。设PTPN变迁t触发的时间区间为[τ0, τf],该区间成为变迁的持续时间。在持续时间内,Petri网的标识保持不变,只有当变迁触发完成时刻τf,Petri 网的标识才发生变化。根据不同的时间作用性质,可分成多种PTPN,其中Melin的PTPN对每个变迁定义一对非负的实数,表示变迁使能后的最早发生时间和最晚发生时间,这一点符合保护逻辑中常用的3种时间元件的特性。
保护逻辑中逻辑元件的动态取决于所规定的逻辑特性,用非线性时变微分代数方程来描述:
式中:wr为状态变量;ur为逻辑元件的输入;sr为动作定值(主要针对时间元件);fr描述逻辑元件的物理动态特性;gr表示逻辑元件动作的约束函数;输出zr由函数hr产生。
本文将微机继电保护动作逻辑准混杂模型表示为一个6元组:N,X,lP,lT,lI,lO。其中元素lP:P→l,lT:T→l,lI:I→l,lO:O→l分别表示Petri网的库所、变迁、输入弧和输出弧到逻辑命题的合式公式的映射,l为所有合式公式的集合[10], N为普通Petri网。X={x1,x2,…,xs} 为局部时钟集合,元素xi的状态Ji(t)可表示为:
式中:
对于延时元件可实现如下:
式中:utime为输入状态;τset为设定的时间常数。
模型又分为2个层次:一是Petri 网描述的逻辑层,二是局部时钟X描述的连续动态层。逻辑层的切换由约束函数lP,lT,lI,lO确定。以判断振荡停息的判据lI(Oscill,SStabRet)为例:6种相别的Ⅲ段阻抗元件、判断静态稳定破坏的A相电流元件和辅助零序电流启动元件连续 4.5 s 返回。lI(Oscill,SStabRet)定义为:
lI(Oscill,SStabRet)=(Zm> ZⅢ)∩(IA < IJW)∩
(I0 < I0QD)∩(t> Treturn=4.5) (6)
表示为PTPN形式如图1所示。
变迁T14使能后的等待发生时间为Treturn。本文的库所表示各种逻辑量。用库所中的托肯指明各个元件的状态。这样利用变迁节点的触发机制,就能够描述和研究保护逻辑的动态行为。变迁集合T={逻辑与,逻辑或,逻辑非,时间延迟}。
2 保护逻辑图元件库
保护动作逻辑图形绘制的关键是建立包含逻辑元件图形和属性数据的逻辑图元库。矢量图形文件中的图形元素即图元称为对象,每个对象都是一个自成一体的实体,具有颜色、形状、轮廓、大小和屏幕位置等属性。可以在维持原有清晰度和弯曲度的同时,多次移动和改变它的属性。基于上述特性,本文以矢量图形作为逻辑图显示模块的绘图形式。
绘制逻辑图所需要的图元主要包括:逻辑输入(主要指启动元件、方向元件等)、逻辑输出、与门、或门、非门、时间元件、逻辑直线等。软件中把它们各自封装,为了进行逻辑运算,又将这些图元分为库所类和变迁类,保护逻辑元件库总体框架见图2。
在编辑模型时,一旦调用图形,该图形所描述的数学模型,包括输入、输出以及输入与输出之间的逻辑关系便自动产生。
3 通用化微机保护逻辑分析平台
微机保护装置往往配置了一系列的主后备保护,对应每一类保护功能有其相应的动作逻辑,并要求在进行逻辑分析时能有图形化的显示平台。本文提出的动作逻辑图形化平台各模块间的关系如图3所示。
3.1 通信与逻辑数据处理模块
目前微机保护装置可存储一定量的故障报告、启动报告等,考虑到录波文件中逻辑量信息一般按位保存,平台首先将逻辑量记录部分从具有标准COMTRADE格式的故障报告中分离,然后将按位表示的逻辑量还原为便于程序处理的动态数组形式。
3.2 逻辑图动态显示
抽取逻辑量记录以后,一方面可以进行动态分析,下文详述;另一方面,可以在逻辑图上动态显示各个时刻逻辑量的变化情况,逻辑图中对于逻辑量的2种不同状态,相应地用不同的颜色表示,不仅可以纵向观察不同时刻各逻辑量的状态,在横向上,同一时刻各逻辑量之间的关系也一目了然,较好地解决了传统的基于折线显示逻辑量的不足。
由于受普通绘图软件绘图范围的限制,以方向纵联保护为例,一般按逻辑关系分为保护未启动逻辑、启动后逻辑及出口跳闸逻辑等模块,分别绘制逻辑图,各成一张,这给整体逻辑分析带来不便。而本平台可以在很大范围内设置滚动范围以便把保护逻辑集中反映到一张图上,既实现每个图元的无级缩放,又可以全图缩放,形象地展示保护的启动、动作、出口、返回的整个逻辑处理过程。
3.3 逻辑图动态分析主要算法流程
动态分析系统的整体算法流程如图4所示:遍历每一个输入节点,将输入节点的值送入到它所连接的元件的输入端,若此时输入个数满足该元件设定个数,则调用该元件的PTPN功能函数计算该元件的输出端的值,再将该输出端的值送入它的下一个连接元件并判断下一个元件的输入是否满足条件,如此循环,直到输出节点。若此时不满足元件输入条件,则遍历下一个输入节点。
4 微机保护逻辑内部动态仿真分析与模型验证
以距离保护中振荡闭锁开放判据为例,逻辑图和对应的Petri网模型如图5所示,该逻辑图包括了各种逻辑元件:输入输出、延时动作瞬时返回时间元件、瞬时动作延时返回时间元件、与门、或门、非门、软压板。以条件“非全相振闭开放”、“静稳破坏元件动作”、“保护启动”作为输入进行逻辑仿真分析。其中T1,T2为两个时间元件,P为库所,T为变迁,实心圆表示托肯。
图6~图8列出了动态仿真过程中的关键画面,因为时间继电器T1和T2存在延时或展宽,所以输入“非全相振闭开放”,无延时产生输出“振荡闭锁开放”(不考虑零序Ⅲ段时间),如图6所示。软件中还有按照式(5)设计的计时系统。
需要说明的是,在系统上显示的图6~图8是一个动态过程,图中所示仅为其中关键的3步。
本平台还可分析所有可能的输入对应的输出情况,限于篇幅,如图9显示了部分可能的输入和对应的输出逻辑,其中,输入端分别表示图5中的5个输入。输出端中, “1”表示振荡闭锁开放,“0”表示不开放。
5 结语
随着计算机技术的广泛应用以及相关自动化软件的成功研发,保护功能配置、定值整定等传统保护管理工作已经实现了相当高的自动化水平。但是如何实现保护动作逻辑关系等的透明化,却仍停留在一个较低的水准。本文实现的保护动作逻辑动态模型针对保护故障分析、故障回放以及保护调试等应用场合的功能需求,可实现逻辑关系的动态显示和分析,只需在所开发的软件中绘制保护逻辑,即可按照要求进行保护逻辑的动态显示和仿真,便利、直观。
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刍议计算机网络安全分析建模 篇11
【关键词】计算机；建模；网络安全
随着信息技术的快速发展，计算机的应用范围日益广泛。在网络技术的支撑下计算机在人们生活中所起的作用越来越大，同时面临的网络安全问题也日益严峻。当前在互联网快速发展的同时，病毒蠕虫、黑客攻击以及拒绝服务等事件严重影响到了计算机的网络安全。网络安全形势日益严峻，加强对网络安全的研究变得十分重要。
计算机网络安全建模是保证计算机网络安全的重要措施。通过分析建模能够实现对计算机网络的有效保护。分析建模的最终目的是要实现对系统最大限度的保护。先找出漏洞，而后再建模并修复，最后经过验证后应用到实际网络中。这是计算机网络安全模型建模的基本步骤。
一、计算机网络安全属性
计算机网络安全属性包含多个内容，了解计算机网络安全属性是进行建模的重要前提。只有充分掌握计算机网络的安全属性才能够研究出合理的模型。通常情况下计算机网络安全属性包含系统设备、网络权限、计算机弱点、安全需求以及主体连接关系建模等。
系统设备，计算机网络本身是通过各种不同功能的主机组合起来形成的。路由器、服务器、防火墙以及个人计算机是其中主要设备。我们对网络安全属性的考察是必须要了解这些主机设备的操作系统、弱点信息以及端口信息等内容。网络系统中可以分为不同类别的访问权限。Root、Suspuser，User、Access是其中主要的几种访问权限。计算机弱点主要指的是计算机软件编码配置过程中出现的错误。有些恶意攻击者就利用这些错误来对网络系统进行访问。主体连接关系建模。主体连接关系建模主要是通过TCP/IP协议构建起来的。靠这种协议构建起来的网络连接能够达到基本目的，但同时也非常容易出现差错。这是我们需要高度重视的一个问题。安全需求是网络系统在安全性、机密性等方面的要求。
二、计算机网络安全建模分析
所谓计算机网络安全建模就是要结合上文中提到的网络安全属性的各项内容，对安全需求、系统设备、主体连接关系、计算机网络弱点以及访问权限等内容来进行建模。
安全需求建模。在对计算机网络安全需求进行建模之前，首先要了解安全策略这一重要概念。所谓安全策略主要指的是某主体对某一客体是否具有访问权限。强制访问控制策略、特定策略、自主访问控制策略是安全策略的主要内容。等级分析是安全需求建模的又一项重要内容。计算机网络安全可以分为多个不同的安全等级。针对网络系统安全等级的划分主要是通过机密性、可用性以及完整性来进行划分的，通常情况下按照机密性就可以把安全等级划分为C1到C8八个等级。这八个安全等级之间是相互独立，同时又相互关联的。它们可以用来单独评价，同时又可以相互补充。
（一）系统漏洞
木马程序以及后门程序是当前影响计算机网络安全性能的重要问题。针对这些问题，工作人员可以通过安全需求类型分析和等级分析来对其进行有针对性的分析。
（二）访问权限建模
正如上文所述，网络系统中的访问权限可以分为多个等级。等级不同，所包含的权限也就不同。最高的权限是一切资源，一个普通系统用户一般能拥有自己特定的资源；还有一种是低于管理者权限，但同时又比普通用户权限更多的；最后一种就是匿名访问计算机系统的来宾。对访问权限进行科学设计并建模是提升网络安全水平的重要措施。
（三）系统设备建模
在计算机网络系统中，网络主机通常是只有一个地址。针对不同实体可以通过MAC地址、IP地址以及主机名等来进行标记。设计过程中可以把网络设备看做是一个集合，集合中的每个元素代表其中一个实体设备。主机在网络中则可以用（hosti、d，os，svcs，vuls）表示。这几个指标分别指的是网络主机的标示符、操作系统类型、版本号、服务列表以及弱点列表。
（四）网络弱点建模
针对网络弱点的建模，工作人员可以把已经找到的弱点设为一个集合。在集合中的每个元素则可以代表单个弱点。再进行弱点数据库分析之后，就可以通过（BID，NAME、OS、DATE，Ppre，Pcon，AC）多元组来描述。这些指标分别代表着不同含义。针对弱点复杂性主要是通过近似变量来进行秒速的。在以上这些指标中Ppre和Pcon，这两个是需要我们予以高度重视的。
（五）主体链接关系建模
针对主体链接关系的建模主要是通过TCP/IP协议来实现的。针对网络系统中的各种主机设备可以通过TCP（UDP）-端口号-服务类型-应用程序名称，这种序列来进行表示。针对主机间的连接噶U型你则通常通过（Hsrc，Hdst，protocols）三元组来进行表示。这三者主要指的是源主机、目标主机以及两者之间的连接关系。
三、网络安全模型存在的问题
当前在已有网络安全模型中存在着不少问题，不能反映网络设备在网络中的地位，在对计算机弱点进行描述过程中只是通过弱点编号来实现，在描述应用层和传输层的连接关系的时候存在重復，对网络设备的描述也只是考虑到了主机，而没有全面考虑到其他设备。这些问题的出现使得计算机网络安全形势堪忧。
在今后工作过程中，工作人员要在已有的网络安全模型的基础上来对其进行逐步改进。要适当引入网络设备的安全性、攻击者利用弱点进行攻击成功的复杂性。攻击者权限等级细化等要素来最终使得网络安全模型能够在计算机网络安全评估量化分析、网络攻击概率分析以及网络攻击图生成过程中实现有效地复杂度控制。通过这样的措施就可以有效提升网络系统的安全性能。
在计算机技术和网络技术快速发展的今天，计算机网络安全形势也日益严峻。利用计算机弱点来攻击网络已经成为影响网络安全的重要因素。在今后应该不断加强对计算机网络安全技术的研究，要掌握网络系统的安全属性并结合这些属性来进行建模。最后是要逐步改进模型，使得模型能够实现有效地复杂度控制。
参考文献
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加工中心的虚拟建模仿真分析 篇12
1 虚拟加工中心仿真系统
数据机床中的一个部分就是加工中心,而我们常说的数控机床指的就是机床中装有数控系统,针对数控加强过程,主要是以制造为中心,是当今虚拟制造中非常重要的一部分,主要利用虚拟现实技术和仿真技术,建立出来的几何模型需要具备加工零件毛坯和夹具以及刀具等,随后快速运算所建立的几何模型。其技术主要是利用真实的感图形进行显示,显示出加工中心的零件模型和夹具模型以及刀具模型,对于模拟零件的实际加工过程进行有效地利用。
针对整个加工中心主要是由四个模块组成,建立虚拟加工中心建模和刀具库,设计出NC代码编译器;家农历出毛坯模型;对加工中心仿真进行有效的模拟;还包括加工中心的显示和毛坯的显示以及加工过程的有效显示。
2 虚拟加工中心的几何建模
完整的铣削加工中心结构,结构比较复杂,但是其结构和功能都是比较独立的,其部件组成的数量也是相对来说比较固定的。针对虚拟模型,需要将加工中心的具体形状特征和功能特征进行有效的表达,需要针对具体的床身、立柱、主轴等进行建模,一些具体的部件和仿真没有什么实际联系,因此不需要对其进行考虑,这些具体的部件例如电气系统和保护罩以及排屑系统等等。
针对虚拟数据加工中心的实际几何模型,主要是由机床、底座以及各种运动组件形成,利用Pro/E进行建模,随后将其导出来,建立人格标准的三维数据格式,在虚拟系统当中,可以将STL文件直接读取出来,随后再进行加工装配,形成虚拟数控的加工中心。对加工中心的结构进行有效的探索,主要的组成部件主要是由具有运动特征的对象和静止对象组成的。
3 虚拟毛坯模型的建立
针对毛坯模型的建立,就是通过加工过程,一种具体几何仿真,对毛坯进行离散的过程,需要利用优化离散矢量模型。使曲面在具体的一个坐标平面当中,具有投影面的包围盒,对于离散精度要严格的遵循,进行均匀的划分,可以划分成具体的网格。以离散网格点的法矢方向为基础,使其可以和原曲面进行有效的相交,进行有效的求交,在原曲面上,将这些具体的离散网格点的实际高度值求出来,对于原曲面的是高度值的离散点,可以被称作Z-MAP点。以这些实际的Z-MAP点,形成的三维包络体,建立出具体的毛坯体。在曲率变化比较大的地方,可以在其网格边上,将非均匀的离散网格点进行添加。利用将离散矢量进行优化的方法,在局部需要加密的网格边点上进行处理,这样一来,数据的存储量也会得到有效的减少,大大改善了仿真的速度和精度。
4 虚拟加工的关键技术
4.1 几何建模技术。
在单个零件的几何模型方面,其基础就是CSG和B-Rep的结合,针对建模方法中比较简洁和易行的方法,就是平扫和回转法,在主要特征和参数造型方面,很多商用的CAD/CAM软件,还有很多的开源的CAD内核代码,具有比较成熟的零件几何建模。在机械设备方面,因此机械设备是比较复杂的,对其主要的装配关系进行表示,需要利用合适的模型。对装配体中的组成元件的相互关系进行表示,主要是利用两种方法:关联矩阵和存储间间的配合。前一种方法可以存储更多的信息,可以产生浮点数,对误差进行有效的累积,自身具有良好的通用性,对于任何一种具体的装配关系都可以进行表示。后者这种方法,会存储比较少的信息,还比较精确,主要是对已知的装配关系进行有效的表示,自身具有很大的限制性。因此前一种方法应用的更加普遍。
针对当前的数控机床的几何表示,缺乏一定的标准模型,数控机床自身具有其结构特点,因此其结合模型要对于其加工过程的快速显示进行有效的适应,对其器主要运动需要进行描述,建立出具体的运动模型,还要针对数控机床出现的几何误差,建立出具体的模型。
4.2 数控代码翻译。
针对数控代码翻译,就是在数控加工程序中,对工艺过程中的各种各样的操作和运动特征进行具体的描述。在计算机中,对于虚拟数控机床的加工过程进行有效的实现,正确的翻译NC代码,在虚拟翻译器的加工系统中,其核心模块就是NC代码翻译器。对于虚拟机床的动作和状态进行有效的智慧,机床任何一种动作和状态,NC代码翻译器都可以进行有效控制。我国数控图形编程和实体的显示技术不断发展,因此我国更是迫切需求NC代码翻译器,虚拟加工系统中的关键技术就是NC代码翻译。
NC代码翻译器需要具备NC代码检错和翻译的技能,针对检错技能,就是以数控系统的编程规定,还有数据加工的相关常识为基础,针对NC代码,进行有关语意、语法的分析,将NC代码中语法错误和逻辑错误等检查出来。通过实际检错的阶段,可以将未被检查出来的错误做出来,进入翻译阶段。而翻译阶段,就是在NC代码中将有关机床部件的相关信息和动作进行提取,按照实际的位移和速度的实际变化,经过实际划分,可以分成一系列的时间片段,将各个时间段的机床坐标的位移计算出来,使机床模型可以进行实际运动。
结束语
利用加工中心虚拟建模的方法,可以将传统上道具的不足进行有效的改善,传统的上刀具轨迹显示法只能在二维平面上使用,具有很大的局限性,真实感不足,会出现刀具和工件的过多干涉的现象,这些缺点还是比较难去发现的,在大型复杂工件中,试切法是比较复杂的,其实际周期也比较长,其实际成本也比较高,利用加工中心虚拟建模的方式,使加工中心的有效工时和使用寿命得到有效的提高。
参考文献
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