牛顿迭代

摘要： 针对水声信道复杂多变和离散傅里叶变换带来的栅栏效应问题,提出了一种简单有效的基于频域牛顿迭代的水声频率估计算法。算法利用离散傅里叶变换粗估计接收信号频率,将粗估计值作为牛顿迭代的初始值进行两次迭代,极大弥补栅栏效应造成的估计误差,最终实现精确的水声频率估计。良好的仿真(发射频率9kHz,采样频率120kHz)、水箱试验(发射频率10kHz,采样频率120kHz,收发节点间水平距离0.4m)和海上试验(静止试验和漂浮试验均发射8组不同频率的单频信号,初始频率7kHz,终止频率14kHz,间隔为1kHz,采样频率120kHz,静止试验收发节点水平距离500m,漂浮时收发节点初始距离700m)结果均验证了所提算法的有效性。

摘要： 光伏组件5参数模型是一个非线性方程,简化并改进迭代算法,对于提高光伏阵列仿真模型计算速度具有较强的应用意义。而一个快速、精准的光伏阵列仿真模型嵌入到下位机中,对光伏阵列故障检测、故障诊断具有重要作用。实验证明,所提出的基于改进牛顿算法的光伏组件5参数模型求解方法,在1 s钟之内即可仿真出光伏阵列I-V曲线,具有响应速度快、仿真精准度高等优点。

摘要： 针对滚插刀具加工啮合参数的设计及其精度影响问题,基于无隙共轭原理,对齿轮滚插加工过程的啮合参数进行了迭代计算和精度策略分析,提出了一种滚插刀的仿真模型和安装方法。首先,基于空间交错轴的螺旋齿轮啮合基本原理,对滚插加工过程进行了仿真,对其优势进行了研究分析;然后,通过理论推导了滚插啮合参数迭代式,设计求解了其安装参数,并利用VERICUT建立了滚插刀具加工安装模型,求解了滚插加工啮合参数;最后,研究了迭代过程的精度问题,设计了迭代优化算法,搭建了滚插啮合参数设计平台和滚插加工模拟实验台。研究结果表明:采用迭代优化算法可以快速有效地计算滚插啮合参数,其迭代时间可缩短16.19%,计算精度可提高100倍以上。上述结果验证了滚插加工仿真模型和安装方法的有效性。

摘要： ALOHA算法是一种被广泛采用的射频识别(RFID)标签防碰撞算法,要提高它的识别效率,算法帧长必须根据标签数量自适应调整,因此标签数量估计的准确性十分重要.针对已有标签估计方案存在的误差大问题,提出一种基于牛顿迭代法的标签数量估计算法(NIATE).首先,根据标签数量与帧长的数量关系确定一个调节因子;其次,研究标签识别过程中成功时隙占总时隙比例,得到调节因子与所占比例的关系;最后利用牛顿迭代法求解得出准确的标签数量.仿真结果表明,NIATE算法在不同标签数量情况下,相比现有主流算法具有较好的自适应能力,标签估计平均误差更小,从而减少了识别所有标签所需的总时隙数,提高了系统吞吐率.

摘要： 近年来,非线性方程组问题越来越多的出现在科学与工程计算领域中。例如机器学习、人工智能、金融计算、石油地质探测、卫星轨道预测等各个领域都涉及到了非线性方程组求解的问题,如何有效快速的求解各类非线性方程组问题受到人们的普遍关注。其中牛顿迭代是求解非线性方程(组)的一个重要方法。本文首先利用布谷鸟搜索算法得到初值,然后利用牛顿迭代法求解非线性方程组。理论分析了这些格式的收敛阶。最后给出一些数值算例对三种迭代格式进行了分析比较,验证了理论并分析了结论。

摘要： 针对月面应急上升问题,研究了一种显式自适应制导方法.根据极大值原理,推导建立了5个约束条件下最大能量入轨的两点边值问题.设计了一种双层迭代求解策略,内层通过牛顿迭代求解最大能量入轨的两点边值问题,外层通过调整时间使得速度满足目标速度.在外层迭代中,设计了一种时间迭代调整策略;在内层求解两点边值问题中,根据任务中推力方向变化规律,设计一种协态变量主矢量初值的选取策略.仿真结果表明,设计的制导律能可靠收敛,目标参数装订简单,可适应共面上升任务和异面上升任务.在存在秒耗量和比冲偏差的情况下,仍具有较高的制导精度.

摘要： 在电力系统中的风能、太阳能等新型能源的频率随时间变化条件下,针对现有测频技术精度不高、计算复杂、误差大等问题,该文提出了时变频率测量的高精度算法.基于紧邻(相角相差2π)两个过零点之间的相位关系,推算出时变频率测量算法的关系表达式,而且利用牛顿插值多项式、牛顿迭代算法进行精确计算紧邻过零点之间的周期值.最后对提出的这种算法用MATLAB进行仿真,仿真结果表明此算法在信号中含有噪声、直流分量、高次谐波以及频率波动等条件下,都可以获得很高的测量精度,并且此算法的计算量小、时间短、测量的频率范围宽、适用于嵌入式装置中.

摘要： 针对固体运载火箭发动机能量不可控及喷管控制精度有限导致的关机点轨道参数精度较低问题,提出一种基于修正牛顿迭代的固体运载火箭末修级入轨制导方法.首先,直接建立目标轨道参数与制导变量的非线性方程.然后,通过引入修正系数矩阵并采用牛顿迭代方法保证偏导矩阵范数逐次递减,提高了制导精度及迭代收敛性.仿真结果表明所提方法相对闭路制导,轨道半长轴偏差平均降低101.2 m、1 km以内入轨概率提高8.52％,工程适用性较强.

摘要： 同杆双回线间存在较强电磁耦合,特别是零序互感大,使得单间隔配置的线路接地距离保护的故障定位误差较大.现有不直接采集邻线电压电流,而是估算邻线零序电流的方法,不能从根本上消除邻线零序互感的影响,接地距离保护的故障定位误差难以进一步降低.为此,提出了一种基于牛顿迭代思想的同杆双回线单相接地故障定位方法.该方法利用牛顿迭代法来提高相邻回线零序电流的估算精度,仅利用单回线电气量就能准确地完成接地距离保护的故障定位.数字仿真结果表明,所提算法在迭代过程中收敛速度快,仅利用单回线电气量就可以消除零序互感的影响,提高了单间隔配置线路接地距离保护的故障定位性能.

摘要： 针对月面应急上升问题,研究了一种显式自适应制导方法。根据极大值原理,推导建立了5个约束条件下最大能量入轨的两点边值问题。设计了一种双层迭代求解策略,内层通过牛顿迭代求解最大能量入轨的两点边值问题,外层通过调整时间使得速度满足目标速度。在外层迭代中,设计了一种时间迭代调整策略;在内层求解两点边值问题中,根据任务中推力方向变化规律,设计一种协态变量主矢量初值的选取策略。仿真结果表明,设计的制导律能可靠收敛,目标参数装订简单,可适应共面上升任务和异面上升任务。在存在秒耗量和比冲偏差的情况下,仍具有较高的制导精度。

摘要： 本文提出了一种求解流场问题的新方法——牛顿迭代有限元方法.文中,作者详细介绍了该方法的基本思想与求解步骤.由于不可压圆柱绕流存在解析解.因此,作者应用该方法对圆柱绕流的不可压流场进行计算,获得与理论解相当吻合的数值解,证明该方法的初步应用是成功的;作者还应用该方法进行了低马赫数翼型绕流的计算,得到了与变分有限元完全一致的计算结果.

摘要： 运用牛顿迭代和半隐式格式相结合的数值算法，采用相场法数值模拟了水的溃坝问题和水下气泡的上升变形过程，计算结果与文献结果一致，验证了数值算法的正确性。进一步模拟微重力环境下悬浮熔融硅液滴的流动、变形过程，结果显示液滴从初始时刻的长条状逐渐收缩，液滴上下部分各分布着反向旋转的一对涡胞，然后液滴又逐渐变为长条状，涡胞增加为上下各四个，沿纵向排列。这些结果表明本文提出的数值算法能够模拟高密度比、高粘度比金属液滴的流动变形过程，为进一步开展这方面的数值计算提供了有效的途径。

摘要： 基于微机集群系统分布式体系结构特点,研究了三维三相黑油模型软件的并行化方法,提出了基于牛顿迭代的解曲面预估方法、全局加速方法,实现三维三相黑油模型的整体并行.通过牛顿迭代加速、系统集成等优化措施,有效地实现了微机集群系统的三维三相黑油模型的并行软件,实际油藏问题的并行效率测试表明,采用微机集群系统8个CPU时,其并行效率均保持在60﹪以上;32个CPU以内可保证并行加速比的正增长;200万节点规模的实际油藏问题的模拟时效为2.5 h,效果显著.该技术可以有效地指导油藏数值模拟软件的并行化研究,指导基于微机集群系统的并行化研究.

摘要： 本文提出一种基于牛顿迭代的正弦信号频率估计算法,该算法通过粗搜索和精估计两个步骤实现频率估计的实时性和高精度的统一.仿真结果表明,该方法精确度高,运算量小,具有广阔的应用前景.

摘要： 实时子结构试验是由拟动力试验发展而来的一种新型混合试验方法,数值积分方法是实时子结构试验非常重要的组成部分。逐步积分方法分为显式方法和隐式方法,显式方法通常是有条件稳定的,很难应用到多自由度复杂结构的试验中去；隐式积分方法通常是无条件稳定性的,但是需要迭代求解运动方程。等效力控制方法通过反馈控制代替数值迭代过程求解运动方程。等效力控制效果除了与作动器性能有关外,还与其反馈控制数值特性有关。本文将等效力与选代方法进行了对比研究。针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度；当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。

摘要： 实时子结构试验是由拟动力试验发展而来的一种新型混合试验方法,数值积分方法是实时子结构试验非常重要的组成部分。逐步积分方法分为显式方法和隐式方法,显式方法通常是有条件稳定的,很难应用到多自由度复杂结构的试验中去；隐式积分方法通常是无条件稳定性的,但是需要迭代求解运动方程。等效力控制方法通过反馈控制代替数值迭代过程求解运动方程。等效力控制效果除了与作动器性能有关外,还与其反馈控制数值特性有关。本文将等效力与选代方法进行了对比研究。针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度；当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。

摘要： 实时子结构试验是由拟动力试验发展而来的一种新型混合试验方法,数值积分方法是实时子结构试验非常重要的组成部分。逐步积分方法分为显式方法和隐式方法,显式方法通常是有条件稳定的,很难应用到多自由度复杂结构的试验中去；隐式积分方法通常是无条件稳定性的,但是需要迭代求解运动方程。等效力控制方法通过反馈控制代替数值迭代过程求解运动方程。等效力控制效果除了与作动器性能有关外,还与其反馈控制数值特性有关。本文将等效力与选代方法进行了对比研究。针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度；当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。

摘要： 实时子结构试验是由拟动力试验发展而来的一种新型混合试验方法,数值积分方法是实时子结构试验非常重要的组成部分。逐步积分方法分为显式方法和隐式方法,显式方法通常是有条件稳定的,很难应用到多自由度复杂结构的试验中去；隐式积分方法通常是无条件稳定性的,但是需要迭代求解运动方程。等效力控制方法通过反馈控制代替数值迭代过程求解运动方程。等效力控制效果除了与作动器性能有关外,还与其反馈控制数值特性有关。本文将等效力与选代方法进行了对比研究。针对位移相关型试件,采用Shing迭代和等效力控制方法的实时子结构试验进行数值模拟,对比研究两种方法的精度。结果表明,当试验子结构为线弹性试件时,两种方法都有很好的精度；当试验子结构为非线性弹性试件时,等效力控制方法的精度要好于Shing迭代法。

摘要： 本发明公开了一种基于牛顿迭代思想的Lambert变轨问题改进求解方法。步骤1：计算转移角θ、辅助变量c和辅助变量s；步骤2：根据步骤1的转移角和辅助变量，确定轨道形状；步骤3：当Δt＞Δtp时，则转移轨道为椭圆轨道，并求解；步骤4：当Δt＜Δtp时，则转移轨道为双曲线轨道，并求解；步骤5：当Δt＝Δtp时，则转移轨道为抛物线轨道，并求解；步骤6：将步骤3‑5中的将Lambert变轨问题解析方程表示成圆锥曲线半长轴的函数，计算圆锥曲线半通径；步骤7：计算变轨点速度和交汇点速度；步骤8：证明基于牛顿迭代思想的Lambert变轨问题改进求解方法的高效准确性。本发明为了提高航天器交会中的Lambert变轨问题的求解速度。

摘要： 本发明属于疏浚工程技术领域，提出了一种基于牛顿迭代法的抓斗挖泥船精挖控制方法，包括以下步骤：步骤1，安装角度传感器、抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器、变排量泵和运算计算机；步骤2，基于抓斗升降绞车和抓斗开闭绞车编码器和臂架角度传感器，计算当前时刻抓斗升降滑轮高度、开闭滑轮高度和斗齿高度；步骤3，基于牛顿迭代法，求解抓斗平挖运动控制方程，计算t+1时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置；步骤4，基于下一时刻抓斗升降滑轮和开闭滑轮应该到达的位置，计算升降绞车和开闭绞车转速；根据升降绞车和开闭绞车转速控制泵排量，驱动相应绞车达到目标转速。本发明提高了抓斗挖掘精度，节省了疏浚工作的工程量。

摘要： 本发明属于无线通信技术领域，公开了一种时变信道下基于牛顿(Newton)迭代法的MIMO检测算法的改进方法。大规模MIMO作为5G的关键技术之一，相较于传统的单天线系统具有高信息传输速率、高可靠性、高频谱利用率的优势，是5G系统中最具发展潜力的技术之一。在大规模MIMO系统中，信号检测是决定系统可靠性的关键技术，也是难点之一，传统的MIMO检测算法普遍存在计算复杂度高、收敛速度慢的弊端。本发明在传统牛顿迭代算法的基础上，考虑到信道的时变特性，提出一种矩阵逆跟踪检测方法。本发明通过利用信道在时域上的相关特性，对MMSE滤波矩阵进行跟踪，在每个采样点仅进行一次牛顿迭代运算，如此，既可以提高算法收敛速度，又可以降低计算复杂度。

摘要： 本发明公开了基于牛顿迭代法的香蕉采摘机器人逆运动学计算方法，包括以下步骤：根据采摘机器人的机械结构建立采摘执行器中香蕉果柄夹持件的位置和姿态与各自由度的正运动学模型；基于牛顿迭代算法根据香蕉果柄夹持件的目标位置和姿态求得满足设定精度的逆运动学解。本发明根据采摘机器人的正运动学模型和几何关系求得底座转角θ、末端转角的逆运动学解析解，再由采摘机器人的正运动学模型构造水平位移x和垂直位移z满足的方程组，并求出其雅可比矩阵的逆矩阵，然后采用牛顿迭代算法根据果柄夹持机构的目标位置和姿态求得满足设定精度的水平位移x和垂直位移z的逆运动学解，精度高、实时性较好。

摘要： 本发明公开了一种基于牛顿迭代法的DVL误差标定方法及系统，其包括：步骤1，构建DVL误差损失函数f(Φ，δ)；步骤2，通过牛顿迭代法逼近损失极小值点获得Φ和δ的最优估计值，其具体包括：步骤21，令X＝[Φ，δ]，将所述非线性优化函数f(X)进行在初始点二阶泰勒展开；步骤22，根据所述步骤21二阶泰勒展开后的结果，确定迭代方程：步骤23，给定初始值通过i次迭代，求出每次迭代中不同的海森矩阵A(X)及其逆矩阵，从而得到Xi，如果Xi小于预设值，或者迭代次数达到设定的最大值，则Xi作为最优解，停止迭代；否则返回方程(3)继续迭代运行。

摘要： 本发明提供了一种基于牛顿迭代算法的PH中和过程模型辨识方法，包括以下步骤：步骤1)构建PH中和过程分数阶Hammerstein CAR模型，根据所构建的系统模型获取PH中和过程的辨识模型；步骤2)构建牛顿迭代算法的辨识流程。本发明的有益效果为：使用本发明的牛顿迭代算法的PH值中和过程模型辨识方法进行的参数辨识结果可以看出，该方法的辨识精度较高，输出的参数估计误差较小；同时，也说明本辨识方法对于本PH中和过程模型有较好的适用性。

摘要： 本发明提供了一种基于牛顿迭代法的混合尺寸单元电路布局设计方法，首先对多倍行高单元预处理成单倍行高子单元，并放置到最近的与电源线匹配的行上，然后对所有单元建立网络流模型，对其进行扩散，避免局部拥挤，接着将合法化问题表述为一个凸二次规划问题，并将二次规划问题等价地转换成线性互补问题，然后将线性互补问题等价地表示成广义绝对值方程，利用牛顿迭代法求解，最后将多倍行高标准单元进行复原并放置到行中的可放置位上，并对余下的非法单元进行处理。与现有技术相比，本发明通过牛顿迭代法对与合法化问题等价的广义绝对值方程进行求解，无需考虑参数的设置，避免了因参数选取不当而无法有效求解的局限，本发明能够有效加快迭代过程的收敛速度，并快速得到合法化问题的高质量邻域解。

摘要： 本发明公开了一种基于代数式牛顿迭代的UWB TOF定位方法，步骤为：S1：利用TOF双向测距法进行测距，以基站为圆心，基站到标签距离为半径的圆的交点即为标签的坐标，得到TOF‑LOS定位方程；S2：针对在大噪声环境或者标签位于基站外或边缘的情况，采用TOF加权质心算法得到标签的初始粗定位置；S3：将步骤S2中得到的初始粗定位置代入牛顿迭代公式，采用牛顿迭代法优化求解定位方程得到优化后的定位方程，从而获得最终的标签位置。该UWB TOF定位方法中采用加权质心算法得到标签的粗位置作为非线性方程的初始值；解决了大噪声环境下或者标签位于基站外或边缘时非线性定位方程无法求解，从而难以实现标签定位的问题。

摘要： 本发明公开了一种基于牛顿迭代和椭球拟合的传感器校准方法和系统，该方法包括：根据传感器测量误差，建立传感器误差模型；构造得到惯性传感器代价函数模型；并，基于牛顿迭代法，对惯性传感器代价函数模型进行求解，得到惯性传感器最优校准参数；构造得到磁力传感器测量数据椭球误差模型；并，基于椭球拟合法，对磁力传感器测量数据椭球误差模型进行求解，得到磁力传感器最优校准参数；根据求解得到的惯性传感器最优校准参数和磁力传感器最优校准参数分别对惯性传感器和磁力传感器进行校准。本发明可同步校准加速度计、陀螺仪、磁力计三种传感器，降低了校准成本，简化了校准流程，并具有良好的校准精度。

摘要： 本发明提供了一种基于RBF神经网络改进牛顿迭代算法的正向运动学分析方法，包括以下步骤：S1、通过闭环矢量法在绝对坐标系下建立混联抛光机构的杆长公式，求得运动学逆解方程和非线性方程组；S2、选取RBF神经网络中心，随机选取采样点作为训练数据；S3、将神经网络训练得到的估计值作为迭代初值通过正运动学方程进行迭代计算，直至精度满足输出结果。本发明利用RBF神经网络训练的预测值作为牛顿迭代的迭代初值进行迭代求解，既可以避免RBF神经网络因为训练样本数量不够而导致的精度不足，又可以避免牛顿迭代法对迭代初值的依赖性。