矩阵运算

摘要： 中子发生器电源性能直接影响中子管产额稳定性,文中针对中子发生器电源PID控制存在的噪声敏感、超调量大等问题,在PLC系统中设计一种基于卡尔曼滤波的PID控制方法。利用PLC中的行优先顺序,以浮点型数据格式存储卡尔曼滤波器中的矩阵,采用PLC中的四则运算基本指令进行卡尔曼滤波器的矩阵运算,通过多次嵌套调用矩阵运算子程序实现PID控制参数的卡尔曼滤波。最后,将文中方法应用于中子发生器的电源控制,通过对比实验以验证其有效性。测试结果表明,在PLC中基于卡尔曼滤波进行PID控制能够有效地滤除噪声,减少超调量,控制效果得到明显改善。通过进一步优化,文中设计方法可应用于中子发生器、液面高度、温度、气压等多种PLC控制系统。

摘要： 配电网的传统潮流算法主要是基于前推回代法,当综合考虑谐波和三相不平衡等电能质量问题时,算法复杂度激增,难以扩展新模型,且当电源类型出现转换时算法收敛性欠佳。基于牛顿-拉夫逊法三相基波潮流和三相谐波导纳网络,提出一种综合考虑电能质量问题、适用于各种网络结构的配电网三相潮流范型算法。综合运用矩阵内积、矩阵索引、关联矩阵等矩阵变换运算,构建三相谐波导纳矩阵和牛顿-拉夫逊法三相基波潮流矩阵的高效生成和随机访问方法;在此基础上,结合变压器等模型实现三相谐波导纳矩阵的结构性更新,建立一种灵活高效的三相谐波潮流算法。在IEEE 14节点系统上利用OpenDSS对所提算法的准确性与有效性进行验证;在IEEE 123节点系统上将所提算法与传统前推回代法进行对比,验证了所提算法提升效率和处理环网的能力。

摘要： 因县域内10 kV线路长、分支线多、各段线路型号差异较大,速断定值无法准确设置,造成线路故障时,分段开关无法准确动作,扩大了停电范围。介绍了配网自动化系统的组成框架,对目前配网自动化系统中故障定位隔离存在的问题进行了阐述,并给出了基于馈线终端(FTU)纵联差动的故障定位隔离方案和基于矩阵运算的故障定位隔离方案,所述方案能够充分发挥FTU与集控主站的负荷监控和高速通信功能,实现配网故障准确定位、快速隔离,缩小线路停电范围,保障非故障区域电力的正常供应,提升了配电网线路的运行管理水平。

摘要： 反应堆压力容器(RPV)是核安全一级部件,在设计阶段需要进行含假想裂纹的断裂力学安全性能评估,并且在运行过程中若发生超出设计运行压力-温度限值曲线(P-T曲线)时,也需要进行含假想裂纹的断裂力学安全性能评估。基于Ansys软件自身的APDL语言开发了RPV辐照脆化评估专用参数化(插件)模块,专用模块集成了模型基本信息输入、温度场计算、应力场计算、断裂参量计算、依据RCC-M规范进行安全评估等方面的分析能力。专用模块规范了计算过程,避免了人因干扰,可满足工程上的快速、准确的安全评估要求。验证结果表明,参数化专用模块的分析结果与某核电厂原设计报告中相关瞬态的分析结果偏差均可控制在3%左右。

摘要： 环境减灾二号A/B卫星高光谱成像仪采用大面阵帧转移CCD作为成像和存储介质,以满足其高性能成像需求。然而,帧转移型CCD的Smear效应会造成干涉图像累积误差,导致干涉信息不准确,进而引起目标反演光谱失真。为了消除Smear效应影响,传统方法常利用行间信息迭代运算进行校正,导致计算耗时随着探测器面阵变大而增加。文章根据Smear效应产生的机理,推导出一种基于矩阵运算的Smear效应快速校正模型,并通过图形处理器(GPU)并行运算进行加速,以达到高效消除Smear效应的目的。试验结果表明:文章提出的方法能够很好地校正Smear效应引起的误差,同时利用GPU加速后计算速度是传统校正方法的632.4倍。

摘要： 针对直升机旋翼/机体耦合动力学建模中,小角度线性简化带来的计算精度下降以及适用范围缩小等问题,在计算桨叶速度及加速度时,基于矩阵运算,保留了运动的非线性。对不同机体运动幅值和频率情况下的小角度线性简化对桨叶速度的影响进行了仿真分析,结果发现,随着机体运动幅值的增加,线性简化影响越来越大,滚转幅值15°时,简化带来的误差超过5%;俯仰幅值15°时,简化带来的误差超过6%,且随着机体运动频率的减小,误差越来越大。对不同桨距的情况进行仿真,结果表明,所建模型可以很好地模拟直升机的动态响应,采用该模型可进行直升机旋翼/机体耦合动态响应仿真分析。

摘要： 现代动物育种学已经涉及了多门学科知识和技术手段,综合了经济学、畜牧学、计算机科学、统计学及分子生物学等学科专业知识。由于计算机科学的飞速发展,复杂的矩阵运算及数据分析过程不再是一个大的障碍,许多算法得以在实际育种中被广泛应用。目前,普遍认为在进行多性状选择的过程中,综合选择指数法仍是高效率的选种方法之一。综合指数法考虑了各方面的影响因素,通过引入性状经济加权值而将经济效益纳入选种过程中,并且计算过程并不繁琐、简单易行。

摘要： 汉诺塔(Tower of Hanoi)问题源于印度一个古老传说,据此做成了益智游戏,蕴含大量的数学思想与方法.本文采用矩阵描述汉诺塔状态和圆盘移动过程,将圆盘从一个位置移动到另一个位置转化为矩阵的加法,进而构造由若干可能状态矩阵组成的图的邻接矩阵,计算其幂矩阵,由此很方便地求得完成汉诺塔游戏的所有可能的圆盘移动方案,求解过程简单,含义清晰,易于理解和实现.

摘要： 矩阵知识是线性代数的重要内容,但矩阵知识往往比较抽象,不好理解和把握.通过多视角的分析讲解,使矩阵知识和其他相关知识联系起来,可以降低部分矩阵运算的难度,拓宽学生解题的思路,加深学生的理解和记忆.

摘要： 针对协同过滤推荐算法的冷启动和数据稀疏问题,提出一种结合LDA和用户特征的协同过滤算法.利用基于吉布斯采样的LDA主题模型生成项目-主题隶属概率矩阵,通过矩阵运算构造用户-主题评分数据,设计结合夹角余弦法的用户相似性计算方案,从概率角度论证方案处理稀疏数据的有效性;针对用户特征信息结合海明距离进行编码,设计冷启动用户相似性评价方案,提高冷启动用户相似性评价的合理性.基于MovieLens数据集的实验结果表明,所提算法在面临数据稀疏和冷启动问题时均有较好推荐效果,在最近邻个数较少时有较好表现.

摘要： 可检索加密支持对加密数据的检索,同时可以保护数据的隐私.但是如何防范非可信的云服务提供者可能会为了节约计算资源和带宽只执行部分的检索操作或篡改、删除一些加密数据,从而返回部分或错误的检索结果,这是可检索加密需要解决的问题.因此,提出一种可验证的支持模糊检索的加密算法VFREA(Verifiable Fuzzy Retrieval Encryption Algorithm).通过向量和矩阵运算,VFREA实现了对加密数据的模糊检索,并通过应用RSA累加器和基于挑战响应的检索验证方法使用户可以对检索结果的正确性进行验证.安全分析证明VFREA提供隐私安全和可验证安全;性能分析和实验结果表明VFREA是有效的和可行的.

摘要： 针对MUSIC算法在DSP实现中矩阵特征值计算和复数矩阵运算复杂的问题,本文把复矩阵转换为实矩阵并利用一种QR变换法计算特征值.该方法是一种迭代方法,在每次迭代计算的过程中,若次对角线元素小于设置精度就可以把它看作零,将矩阵分割为不可约赫申伯格矩阵(Hessen berg)即上H矩阵,以便逐步降低主子阵的阶数,从而减少计算量.此外本文针对定点DSP进行优化,对数据进行整型处理再进行运算,减少计算时间.最后本文对毫米波雷达实测数据在DSP和MATLAB中进行运算对比,运算结果证明了本文所提优化算法的有效性和实用性.

摘要： 分子器件中的第一性原理输运计算比普通的密度泛函计算要慢很多,其最根本原因在于密度矩阵计算方法的不同.本文将GPU加速应用于第一性原理的输运计算,重点实现相关矩阵运算的加速.测试结果表明,在单次迭代中,对于较大的体系,相对于调用MKL库,密度矩阵的运算速度在单个Tesla M2090可以提高一个数量级以上,在Tesla K20m上则可以提高20倍以上,从而取得了很好的加速效果,而且体系越大,加速效果越好.

摘要： 现代航天器上多装有柔性部件，如太阳电池翼.柔性探测臂等，柔性部件的振动对航天器的姿态产生影响，因而姿态仿真不能仅考虑航天器的刚体特性，需同时考虑有重要影响的柔性部件。本文提出一种刚柔耦合仿真分析的方法：采用有限元软件Patran计算柔性部件的模态信息，使用动力学软件ADAMS建立卫星刚体模型，并将柔性部件模态特性导入刚体模型，通过多体动力学仿真实现刚柔耦合分析，仿真计算时采用Matlab进行矩阵运算.

摘要： 本文分析和总结了三维场景中漫游操作各种方式及其算法实现,提出了一种基于矩阵运算的自动漫游方法,并对特殊情况进行了处理。实验表明,该方法具有一定的实用性。

摘要： 分析和总结了三维场景中漫游操作各种方式及其算法实现，提出了一种基于矩阵运算的自动漫游方法，并对特殊情况进行了处理。实验表明，该方法具有一定的实用性。

摘要： 文章介绍了一种能快速进行矩阵多种运算的计算器,考虑到高阶矩阵存储量和运算都特别大,本文讨论了矩阵的存储方法,并介绍几种矩阵运算的新方法,减少了存储量和运算量。

摘要： 空间信号到达角估计是阵列信号处理中的一个基本的问题,其中MUSIC算法(多重信号分类)是基于特征空间的超分辨方位角估计算法.提出一种在多核DSP(TMS320C6678)上MUSIC算法的实现与优化方法,在实现过程中,通过对矩阵基本运算进行优化并对MUSIC算法进行8个核的拓展,有效提高了算法实现的速度和处理的数据量.

摘要： 空间信号到达角估计是阵列信号处理中的一个基本的问题,其中MUSIC算法(多重信号分类)是基于特征空间的超分辨方位角估计算法.提出一种在多核DSP(TMS320C6678)上MUSIC算法的实现与优化方法,在实现过程中,通过对矩阵基本运算进行优化并对MUSIC算法进行8个核的拓展,有效提高了算法实现的速度和处理的数据量.

摘要： 空间信号到达角估计是阵列信号处理中的一个基本的问题,其中MUSIC算法(多重信号分类)是基于特征空间的超分辨方位角估计算法.提出一种在多核DSP(TMS320C6678)上MUSIC算法的实现与优化方法,在实现过程中,通过对矩阵基本运算进行优化并对MUSIC算法进行8个核的拓展,有效提高了算法实现的速度和处理的数据量.

摘要： 本发明公开了一种光电混合非相干复值矩阵运算处理器及复值矩阵运算方法，属于集成光计算领域，包括：电子控制单元、波分复用单元、光学复值矩阵运算单元、以及数据采集单元；光学复值矩阵运算单元含可调谐阵列，其中编码有传输矩阵，编码了输入向量的混合光信号输入后被分为功率相等的多路信号并分别耦合至各行谐振器件中，完成非负实数域的复值矩阵运算；按元素正、负将运算拆分为两个矩阵运算再相减，实现全实数域矩阵运算；通过实部和虚部分离将矩阵运算拆分为四个矩阵运算和两次电学加减，实现复值矩阵运算；通过矩阵分块实现大规模复值矩阵运算，并实现信号变换。本发明能构建光电混合、基于非相干架构、可实现大规模复值矩阵运算的处理器。

摘要： 本发明公开了一种忆阻存内矢量矩阵运算器及运算方法，包括：输入拆分单元、十进制乘法单元和外部累加单元；其中，十进制乘法单元有多个，且均包括忆阻器阵列；各十进制乘法单元并行连接；输入拆分单元的输出端分别与各十进制乘法单元的输入端相连，各十进制乘法单元的输出端均与外部累加单元的输入端相连。通过对输入的浮点数矢量和浮点数矩阵中的浮点数按位进行拆分，实现对浮点数的高精度映射，可以在没有精度损失的前提下执行浮点数的矢量‑矩阵运算，有效的降低忆阻器件非理想效应对计算结果的影响，实现浮点数的高精度计算。另外，由于采用十进制映射的方式，本发明所需的器件数量较少，电路面积开销也较小。

摘要： 本发明涉及电路设计技术领域，公开了一种基于模拟矩阵运算单元的卷积运算及其应用，所述卷积运算将卷积核经过转换拼接成P个长度为Q的横向量，并映射到模拟矩阵运算单元中，输入特征图按照滑动窗口进行切分转换成N个长度为Q的横向量，在脉冲波下，依次将N个长度为Q的横向量映射到向量中，同时输出N个长度为P的运算结果经采样保持器得到完整的卷积结果输出。本发明有效提高了卷积计算的速率，减少了功耗和电路面积，具有高度计算并行性，大大提高了计算的密度和效率，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。

摘要： 本发明公开了一种基于Matlab矩阵运算的潮流计算导纳矩阵计算方法，完全采用矩阵运算计算导纳矩阵，包括以下步骤：读支路原始数据数组；形成有向支路的首末节点号数组I0和J0；计算支路π形等值电路串联支路导纳数组Y

摘要： 本发明提供一种矩阵运算装置与矩阵运算方法。所述矩阵运算装置包括存储单元、第一选择电路、乘法器数组、第二选择电路以及累加器数组。当以第一矩阵为稀疏矩阵时，根据非零索引表的任一笔数据的行索引i与列索引j，第一选择电路从第一矩阵提取第一元素值，以及将第一元素值提供给乘法器数组的对应列中的每一个乘法器的第一输入端。第一选择电路根据行索引i从第二矩阵的对应列提取多个第二元素值，以及将这些第二元素值提供给乘法器数组的对应列中的乘法器的第二输入端。第二选择电路根据列索引j从累加器数组的多个列中选择一个经选列，以及将在乘法器数组的所述对应列中的乘法器的输出传输给累加器数组的所述经选列中累加器的输入端。

摘要： 本发明公开了一种光电混合非相干复值矩阵运算处理器及复值矩阵运算方法，属于集成光计算领域，包括：电子控制单元、波分复用单元、光学复值矩阵运算单元、以及数据采集单元；光学复值矩阵运算单元含可调谐阵列，其中编码有传输矩阵，编码了输入向量的混合光信号输入后被分为功率相等的多路信号并分别耦合至各行谐振器件中，完成非负实数域的复值矩阵运算；按元素正、负将运算拆分为两个矩阵运算再相减，实现全实数域矩阵运算；通过实部和虚部分离将矩阵运算拆分为四个矩阵运算和两次电学加减，实现复值矩阵运算；通过矩阵分块实现大规模复值矩阵运算，并实现信号变换。本发明能构建光电混合、基于非相干架构、可实现大规模复值矩阵运算的处理器。

摘要： 本申请实施例公开了一种矩阵运算方法、运算装置以及处理器，用于在矩阵运算过程中，提高其运算效率，降低其运算功耗，节约其运算资源。该方法应用于运算装置中，该运算装置包括至少一个运算模块，每一个运算模块中包括(M*N)个运算单元，并且每一个运算模块中的(M*N)个运算单元排列成M行N列的二维矩阵阵列，M和N分别为大于或等于2的整数，矩阵运算方法包括：根据矩阵运算指令中携带的待运算矩阵的地址得到子矩阵的地址，子矩阵为切分待运算矩阵得到的M行N列的二维矩阵；根据子矩阵的地址读取子矩阵的矩阵元素至运算模块中，一个运算模块对应一个子矩阵；根据矩阵运算指令控制运算模块对子矩阵进行矩阵运算，得到矩阵运算结果。

摘要： 一种用于矩阵运算的乘法器阵列和用于卷积运算的乘法器阵列,用于将卷积核矩阵与待卷积矩阵进行卷积计算以获取卷积矩阵的乘法器阵列,包括编码器、查找表LUT、乘法器矩阵。其中，编码器先依次对卷积核矩阵的元素的部分积进行编码以获取部分积查找表，并存储至查找表LUT中。乘法器矩阵包括多个乘法单元，每个乘法单元对待卷积矩阵中的一个元素进行拆分，并将拆分获取的多个拆分单元输入给查找表LUT以获取对应的编码值，再将从查找表LUT中获取的多个编码值求和，最后将每个乘法单元获取的和累加以作为卷积矩阵的一个元素。由于采用LUT查表法乘法器代替用于卷积计算的乘加单元，将乘法计算转化为加法计算，可以大大降低乘法器阵列电路的面积和功耗。

摘要： 本发明公开了一种忆阻存内矢量矩阵运算器及运算方法，包括：输入拆分单元、十进制乘法单元和外部累加单元；其中，十进制乘法单元有多个，且均包括忆阻器阵列；各十进制乘法单元并行连接；输入拆分单元的输出端分别与各十进制乘法单元的输入端相连，各十进制乘法单元的输出端均与外部累加单元的输入端相连。通过对输入的浮点数矢量和浮点数矩阵中的浮点数按位进行拆分，实现对浮点数的高精度映射，可以在没有精度损失的前提下执行浮点数的矢量‑矩阵运算，有效的降低忆阻器件非理想效应对计算结果的影响，实现浮点数的高精度计算。另外，由于采用十进制映射的方式，本发明所需的器件数量较少，电路面积开销也较小。

摘要： 本发明涉及电路设计技术领域，公开了一种基于模拟矩阵运算单元的卷积运算及其应用，所述卷积运算将卷积核经过转换拼接成P个长度为Q的横向量，并映射到模拟矩阵运算单元中，输入特征图按照滑动窗口进行切分转换成N个长度为Q的横向量，在脉冲波下，依次将N个长度为Q的横向量映射到向量中，同时输出N个长度为P的运算结果经采样保持器得到完整的卷积结果输出。本发明有效提高了卷积计算的速率，减少了功耗和电路面积，具有高度计算并行性，大大提高了计算的密度和效率，具有较高的实用价值和广泛的应用前景。