蒙特卡洛法

摘要： 针对传统蒙特卡洛法计算辐射传输耗时问题,提出了一种改进蒙特卡洛方法,通过比例迭代累加法来求解反射及散射能量,从而大幅减少了计算时间.引入直接评价方法,以包含参与性介质的密闭系统(方形和圆形为例)为例,分析了网格密度、发射能束数及物性参数对改进蒙特卡洛法计算精度的影响.当光学厚度为0.005时,采用改进蒙特卡洛方法求得方腔及圆形腔的表面微元辐射通量的相对均方根误差值分别为0.002 5及0.002 3,而采用传统蒙特卡洛方法时对应误差分别为0.008 0及0.003 7.可见,相同计算条件下,改进蒙特卡洛方法对辐射换热问题具有更高的精度.进一步研究了追踪能束数对计算误差的影响规律,给出了计算误差与追踪能束数拟合关系式,为计算该类问题的能束数选取提供了支撑.

摘要： 机械手臂作为机器人实现抓取任务的主要执行机构,其合理化结构设计、运动学模型构建及可达空间问题一直是研究热点。基于机械手臂构型特点,采用改进的D-H法创建了机械手臂正运动学模型,通过齐次坐标变换推导出末端机械手的位置矩阵,并通过理论计算与仿真结果对比验证了所建模型的准确性;利用蒙特卡洛法对末端机械手工作空间进行模拟,得到末端机械手工作空间点云图及工作边界;利用convhull凸包函数处理边界点云,生成一个较为准确的包络空间进而计算该工作空间体积大小;在此基础上,进一步分析得到机械手臂结构参数对其工作空间体积的影响规律,为后续机械手臂结构参数优化、运动控制和轨迹规划等提供了参考。

摘要： 为了实现对激光扩散片扩散角进行自动、高效、精准的测量,建立了激光扩散角自动检测系统。并对影响测量精度的参数进行研究,从而获得最优化测试结果。首先,运用应用光学知识分析扩散理论,再通过蒙特卡洛法建立数学模型。其次,通过控制变量法,建立影响参数与测量精度的联系,明确不同影响因素与测量精度的相互作用规律。最后根据相互作用规律,获得最优化的测试结果。实验结果表明:在最佳检测条件下,扩散角度测量精度为0.02°,单次测量时长小于3 min。基本满足激光扩散角检测的稳定可靠、精度高、高效率等要求。

摘要： 为评估超空泡鱼雷等直航鱼雷的作战效能,明确其命中概率尤为重要。文中提出直航鱼雷的脱靶量解析形式,直观地揭示了鱼雷距离目标最近时的散布规律,同时考虑水面目标几何尺寸以及鱼雷毁伤半径,建立了鱼雷命中目标的判定模型。进一步分析了从对目标探测到命中目标的直航鱼雷攻击全过程,提取出过程中的误差来源,并采用基于蒙特卡洛的统计方法对超空泡鱼雷命中概率进行评估。通过仿真试验分析了初始雷目距离、初始目标舷角和目标航速对命中概率的影响。结果表明,超空泡鱼雷最佳射距在5 km以内,在初始目标舷角为20°~150°之间具有更高的命中概率,对低速目标的攻击优势主要体现在大舷角范围内。

摘要： 本文采用蒙特卡洛法对电感耦合等离子体质谱仪(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry,ICP-MS)测量小麦中金属含量的不确定度进行评定。该方法首先根据实际测量过程建立误差模型,然后利用实际测量数据计算得出各输入量的分布概率,并利用Matlab软件生成伪随机数的方式模拟各输入量的分布概率,最后得到用ICP-MS测得的小麦中金属含量的估计值、标准不确定度和95%分布区间。

摘要： 光伏电源接入低压配电网会对其电压带来风险,且多个光伏之间存在的相关性对配网的影响不可忽视。为此,首先分析了低压三相配电网的电流注入法潮流计算模型,其次建模研究了光伏和负荷的随机特性以及光伏的相关性,接着对光伏出力随机变量进行解耦,得到由独立标准正态分布生成相关光伏出力分布的方法。然后提出了电压幅值和三相电压不平衡的风险严重度函数,并建立了基于条件风险价值的配网电压风险评估指标体系和基于蒙特卡洛概率潮流仿真的评估方法。最后通过算例仿真验证了本文所提指标和方法的优势。

摘要： 为定量研究单目机器视觉测量机械零件长度、角度、直线度和平行度的精度问题,提出一种机器视觉精度可靠性建模与分析方法。该模型综合考虑外界光照、随机噪声、待测物体与观测台夹角、相机畸变和边缘检测算法对单目机器视觉测量精度的影响,采用蒙特卡洛法并结合常用的边缘检测算法模拟不同工况下单目机器视觉测量机械零件长度、角度、直线度和平行度。将实验结果与模拟结果比较得到:长度误差、角度误差、直线度公差和平行度公差分别相差0.22μm、0.0073°、0.0022 mm和0.0319 mm,验证了该方法的有效性。

摘要： 针对ISO 21254中1 on 1损伤阈值测试结果的测量不确定度评估需求,系统性分析测量结果不确定度的主要影响因素。采用公式法分析评定能量密度的测量不确定度以及损伤概率的测量不确定度分量。采用蒙特卡洛方法分析了线性拟合引入的测量不确定度,并对比分析了线性拟合过程中不同残差模型对损伤概率、能量密度线性拟合结果的影响。分析表明,在线性拟合过程中,基于损伤概率、能量密度误差的最小二乘法残差模型抗误差性能最好,可有效降低损伤概率误差及能量密度误差对损伤阈值测量结果影响。采用ISO 21254推荐的方法和蒙特卡洛方法处理同一损伤测试实验数据,结果对比表明ISO 21254方法获得的阈值测量不确定度偏小、阈值测量结果偏大,实际测试过程中容易高估样品损伤阈值。

摘要： 为解决传统边坡稳定性分析需要明确岩土参数定值的困难,针对湖南省某高速公路红砂岩边坡开展了考虑参数不确定性的可靠性分析,首先对边坡沿线范围内的风化红砂岩样品进行了抗剪强度参数统计分析,建立了正态分布模型,并基于此开展了利用蒙特卡洛法和罗森布鲁斯法的边坡可靠性分析,研究了支护前后可靠性指标的变化规律,并将可靠性方法分析结果与传统定值方法进行了对比。研究表明:红砂岩的抗剪强度具有明显的不确定性,这是由矿物成分、含水率等因素的不均匀所造成的,黏聚力和内摩擦角都具有正态分布的特征;根据蒙特卡洛法,支护前红砂岩边坡失效概率P_(f)=22.6%,处于欠稳定状态,与现场出现失稳的情况相符,进行支护后,边坡失效概率P_(f)=4.6%,表明支护后边坡处于稳定状态,出现失稳的概率很小,而支护后采用罗森布鲁斯法计算得出失效概率P_(f)=6.3%,偏于保守。

摘要： 试验测试是研究制冷剂在水平管内流动沸腾换热的重要手段,测量不确定度评定是评估试验台测试精度的必要环节。本文首先介绍水平管内沸腾换热试验台及数据处理方法,然后以R410A在7.94mm(管外径)管内的沸腾换热测试为例,基于蒙特卡洛法对管内沸腾换热系数测量不确定度进行分析。结果表明,测试段进出水温度、测试段漏热系数和管外换热系数的误差是影响管内沸腾换热系数测量不确定度的主要因素,这些因素的影响程度与测试段水流量有关。为了减小测量不确定度,测试段水流量应随制冷剂质量流速的变化而变化,合适的水流量应使管外热阻占比不超过30%,且进出水温差不低于1.5K,管外换热系数误差的合理值应在10%~15%之间。

摘要： 如何利用多元性能退化数据对高可靠及长寿命的产品进行可靠性评估是目前需要迫切解决的问题.本文提出基于维纳过程和蒙特卡洛法的多元性能退化产品可靠性评估方法,采用维纳过程对产品的性能退化数据进行建模,评估产品性能退化特征量的参数超差时间.考虑到产品具有多个性能退化特征量,采用蒙特卡洛方法对产品多个性能退化特征量进行综合评估,获得多元性能退化产品的寿命分布模型,从而实现产品的可靠性评估.以某型石英挠性加速度计为例开展应用,评估结果和试验结果误差较小,验证了该方法的准确性.

摘要： 本文模拟研究了高炉直吹管前壁面温度与高炉回旋区的联系,提出了通过测量直吹管前壁面温度间接测量高炉回旋区温度.介绍了蒙特卡洛法求解辐射传热,并建立高炉回旋区辐射传热模型进行模拟,获得并分析了回旋区辐射能在直吹管前壁面的分布.通过直吹管前壁面能量守恒,仅考虑辐射和导热建立正向求解直吹管前壁面温度计算模型,已知回旋区参数(温度,吸收系数,散射系数)可较好的求解得到直吹管前壁面温度分布.为了进一步研究直吹管壁面温度与回旋区各参数关系,以回旋区各参数为变量,结果表明仅回旋区温度对直吹管前壁面产生较大的影响.回旋区弥散介质的吸收系数和散射系数对直吹管前壁面几乎没有影响.因此,结果表明直吹管前壁面温度变化可真实的反应回旋区温度.

摘要： 考虑影响边坡稳定性的主要因素强度参数c、ψ的不确定性,以蒙特卡洛法计算结果作为可靠性分析的基准解,在极限平衡法理论框架下开展不同可靠性评价方法之间的对比研究.采用c、ψ为基本随机变量建立二次多项式响应面,以重构功能函数,并结合一次可靠度法和蒙特卡洛法进行边坡可靠性分析.通过对均质边坡的圆弧滑动破坏、非均质边坡的非圆弧滑动破坏、三峡库区谭家坪滑坡破坏这3个案例的可靠性分析结果对比得出:1)二次多项式响应面法原理简单,对于隐式功能函数,有较好的计算精度和求解效率,适用于可靠性分析的近似计算,特别是在参数服从正态分布的情况下,能够达到很高的精度;2)求解响应面时应优先采用Spencer法、MorgensternPrice法,对圆弧滑动面边坡,也可以选用简化Bishop法.

摘要： 调查分析了部队当前计量实践中在测量不确定度评定方面的现状.介绍了蒙特卡洛法的发展背景,以及用该方法评定测量不确定度的思想及方法步骤.分析比较了蒙特卡洛法与GUM法的不同以及蒙特卡洛法用于军事计量体系时具有的优势.指出了在军事计量体系中推广用蒙特卡洛法评定测量不确定度的必要性,对推广进行了可行性分析,并提出了实际推广的具体措施建议.

摘要： 为量化城市居民出行效用,对多因素影响下的城市居民出行时间价值调查的精细化设计方法进行了研究.首先确定了不同出行方式(含换乘)的成本构成,包括时间成本与费用成本.将出行距离划分成短、中、长3种,基于武汉市路网现状,并考虑未来交通模式的发展,确定各种交通方式的可用性与各类成本的取值水平.区别于传统的正交设计方法,采用蒙特卡洛模拟的最优设计方法,基于受访者家庭拥车特征,生成8种由各类出行方式带来的不同成本组合的情景库.最终根据受访者基础信息调查的日常出行距离、出行目的、家庭拥车特征,在对应的情景库中按照相应的调查表抽取逻辑,组合生成最终的调查问卷.为时间价值调查提供了一套新的行之有效的问卷设计方案,并成功运用于时间价值调查App的开发.

摘要： 堆积体边坡广泛存在水利工程建设中,该种边坡的稳定性对工程项目的可行性和安全运行具有极大的影响.由于堆积体形成原因多样,造成其组成成分复杂,组成物质具有典型的随机性,岩土体参数具有变异性,使该种类型边坡的稳定性可靠度分析存在一定不确定性.本文基于概率理论,采用K-S检验方法对岩土体参数的分布类型进行检验,避免了传统人为设定岩土体参数分布类型所产生的误差,并在此基础上采用蒙特卡洛方法,对K-S检验和人为设定的岩土体参数分布进行抽样,获得目标函数,从而获得堆积体的安全系数和可靠度指标.通过将两种参数分布获得的岩土体可靠度指标进行对比,证明K-S检验法与蒙特卡罗方法结合进行的稳定性可靠度分析能够有效提高计算精度.

摘要： 等待信息提示是呼叫中心为了避免排队顾客对自己等待状态不可知的缺陷,通过语音提示的方式提醒顾客当前队列的排队情况,从而顾客可以选择后续行为的方法.目前,等待信息提示已经成为呼叫中心改善系统拥挤的性价比最高的方法之一,它通过提醒作用消除呼叫中心这类典型的"看不见队列系统"的不确定性,从而改善顾客耐心时间及行为变化.然而,如何充分考虑顾客行为的影响,有效地构造呼叫排队系统模型,进行等待时间的预测及提示已经成为学术界的研究难点.近年来,流体近似方法常用来描述考虑顾客行为因素的高负荷排队系统的一阶性能指标,该方法可以避免排队模型冗长的推导过程,可以简洁且快速的获得排队系统的性能表达.rn 本文的研究则是利用一类确定型的流体近似方法,克服排队系统复杂的背景建模要素,针对单技能多服务台呼叫中心的服务系统,从排队心理学角度出发,结合随机过程理论,考虑顾客等待过程中的顾客耐心变化,以及顾客放弃与重拨行为的特点,突破性地对该机制下的呼叫中心排队系统进行构造及分析,并提出了基于蒙特卡洛法的模型求解算法.进一步地,通过仿真技术对比验证了构建与求解方法的有效性与实用性.通过数值实验分析，可以得出：无论是否考虑顾客重拨行为的等待提示排队系统，当系统的坐席人员规模与系统负荷较大时，确定型流体方法的性能误差值较小，包含顾客直接退出率，中途放弃率及重拨率，即该结果表明流体方法近似效果较好。

摘要： 针对传统火力分配方法存在的不足以及现代火炮的特点,研究了炮兵连火力分配的模型与算法.描述了火炮连火力分配模型,探讨了求解思路.在求解思路基础上,介绍了3种火力分配模式.分析了利用蒙特卡洛仿真方法和黄金分割法搜索得到火炮最优的火力分配方案的算法.结合实例验证了模型和算法的正确性.

摘要： 针对传统火力分配方法存在的不足以及现代火炮的特点,研究了炮兵连火力分配的模型与算法.描述了火炮连火力分配模型,探讨了求解思路.在求解思路基础上,介绍了3种火力分配模式.分析了利用蒙特卡洛仿真方法和黄金分割法搜索得到火炮最优的火力分配方案的算法.结合实例验证了模型和算法的正确性.

摘要： 针对传统火力分配方法存在的不足以及现代火炮的特点,研究了炮兵连火力分配的模型与算法.描述了火炮连火力分配模型,探讨了求解思路.在求解思路基础上,介绍了3种火力分配模式.分析了利用蒙特卡洛仿真方法和黄金分割法搜索得到火炮最优的火力分配方案的算法.结合实例验证了模型和算法的正确性.

摘要： 一种基于蒙特卡洛法的装配位姿测量精度预评估方法，对移动装置插接或对接固定装置的评估，在仿真环境下进行大部件相对位姿测量时，包括目标点测量、关键点解算与相对位姿解算；步骤一、将移动装置与固定装置放置在同一轨道上，并且将移动装置移动到距离固定装置设定距离，在移动装置和固定装置之间的侧面，放置一激光跟踪仪；激光跟踪仪内部有一个测距传感器和两个测角传感器；本发明为解决大部件数字化装配中位姿测量精度预评估问题，设计一种装配位姿测量仿真方法，通过数字化测量系统仿真模型、位姿仿真测量和装配位姿评估对大部件装配的数字化测量过程进行仿真模拟，评估位姿测量精度是否满足装配需求。

摘要： 本发明涉及一种基于序贯蒙特卡洛法的有源配电网可靠性评估方法及系统。首先，本发明基于序贯蒙特卡洛的需按时间顺序进行抽样的思想，提出了用于同步抽样配电网电力设备与分布式电源的两种同步比较标号S和D；其次，利用设定的同步比较标号S和D，对配电设备与分布式电源同步模拟，可以计及某配电系统元件故障时分布式电源可能处于的全部状态变化情况。本发明方法在进行有源配电网的可靠性评估时，使对分布式电源的状态抽样也遵循序贯蒙特卡洛思想，评估过程更贴合实际，减少了人为的设定与干预。

摘要： 本发明提供了一种基于深度神经网络和蒙特卡洛法的机床热误差模型可靠度计算方法，属于数控机床热误差补偿领域。该方法首先根据机床热特性参数的概率分布和热误差模型，生成一组用于训练深度神经网络的数据；然后基于深度置信网络构建深度神经网络，并应用训练数据对其进行训练；接着根据机床热特性参数的概率分布得出一组随机抽样数据，并以该组随机抽样作为输入，应用训练好的深度神经网络得出输出；最后基于蒙特卡洛法计算机床热误差模型的可靠度。对于既没有明确的解析表达式，也很难得出代替多项式的机床热误差模型，通过本方法，可定量分析热特性参数变化对机床热误差模型预测效果的影响，对热误差模型的长期预测效果做出预估。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡洛法的储能容量优化方法、装置和系统，所述方法包括获取分时段电价、单位容量电池价格和单位容量逆变器价格，基于蒙特卡洛方法抽取负载日负荷曲线；根据所述的多个抽取后的负载日负荷曲线，分别以单位储能容量的收益最优为目标，计算出对应的储能装置总容量，将多个计算结果的平均值；作为最终优化储能容量。本实施例可以根据负载的随机波动性，能更好地对储能容量规划，提高储能装置的经济性。

摘要： 本发明公开一种基于蒙特卡洛法的飞行控制系统鲁棒性评估方法，步骤一：初始化；步骤二：计算最小仿真次数；步骤三：建立误差模型，进行参数抽样；步骤四：进行仿真并保存仿真时域数据；步骤五：计算每个状态量的标准差和均值；步骤六：将仿真结果与相应标准进行对比，判断状态量是否稳定；步骤七：计算各状态量在蒙特卡洛仿真下的稳定频率；步骤八：基于层次分析法，求纵向稳定评估指标值。步骤九：基于层次分析法，求取航向/滚转稳定性综合指标值；步骤十：得出结论。该方法实现了系统基于多参数的鲁棒性评估，简化了系统分析过程，且评估结果具有综合性、多元性；优化了系统鲁棒性的评估方式，便于飞行控制系统的比较和参数设计。

摘要： 本发明提供了一种基于蒙特卡洛法的射频消融快速仿真方法及系统，根据影像信息对计算域进行聚类预处理，构建约化仿真模型，对电物理场耦合计算进行合理简化，使用有限差分法对热物理场进行计算，迭代进行快速的热/电物理场耦合计算；基于CUDA使用GPU硬件加速仿真计算过程中的模型构建和数值计算过程。本发明实现了高低精度混合的体素网格建模，缓解了传统建模方式导致的计算量冗余的问题；实现了对具有对称性、等价性位置的自动归约，自动化地将不需要计算的区域排除出计算域，减少了计算量；对电场计算进行了合理简化，结合GPU硬件加速，实现了快速的电场计算；实现了电/热耦合场的加速运算，提供了实时的手术区域温度场计算。

摘要： 基于蒙特卡洛法的电热水器短期负荷预测方法及系统，首先根据水温的动态模型和电热水器热水温度变化范围建立电热水器的功率模型；然后，基于统计数据，采用蒙特卡洛法构建电热水器的开关模型；其次，分析电热水器工作参数特性，确定其概率分布；最后，综合功率模型，开关模型和工作参数数据，建立电热水器集群模型，实现短期负荷预测。本发明基于蒙特卡洛法根据构建的单台电热水器的功率模型，开关模型及工作参数概率分布情况建立电热水器集群模型，易于实现并且相比于BP神经网络本方法预测精度更高，具有一定的优越性。

摘要： 本申请提出基于蒙特卡洛法的超短期功率预测数据的修正方法及系统，其中，所述修正方法包括：获取预设时段内风电场对应的原始超短期功率预测数据、实发功率数据及超短期功率预测数据修正模型；利用蒙特卡洛法确定所述超短期功率预测数据修正模型对应的修正系数；基于所述原始超短期功率预测数据、所述实发功率数据及所述修正系数求解所述超短期功率预测数据修正模型，得到所述原始超短期功率预测数据对应的修正后的超短期功率预测数据。本申请提出的技术方案，利用蒙特卡洛法确定修正系数，并基于所述修正系数对原始超短期功率预测数据进行修正，进而提高了超短期功率预测数据的精度。

摘要： 本公开涉及生物技术领域，提供了基于蒙特卡洛法的转基因作物成分检测方法及装置。该方法包括：若根据实时荧光PCR检测结果判断待测样品集为混杂有复合品系的混杂样品集，待测样品集包括多个待测样品，则对混杂样品集进行单样品多靶点检测，得到每一个待测样品对应的多靶点检测结果；根据多靶点检测结果，确定混杂样品集中的复合品系对应的单一品系之间的品系分布阈值；基于蒙特卡洛法对混杂样品集进行品系分布分析，得到混杂样品集中的品系分布图；根据品系分布阈值和品系分布图，确定并输出混杂样品集中的复合品系占比超过半数的概率值。本公开可实现对混杂转基因样品的复合性状检测/监测，可更好地保障转基因作物的安全性。

摘要： 本发明公开了一种基于蒙特卡洛法的梁结构固有频率和振型计算方法，该计算方法包括如下步骤：步骤一,设定初始参数；步骤二，选择合适的函数类型，随机生成初始模态函数；步骤三，求解体系的动能、应变能和固有频率；步骤四，校验所得结果是否满足收敛条件；步骤五，得到体系的固有频率和模态函数。该发明计算方法可根据使用者所期望的计算精度和时间成本自由控制计算误差限，以获得最合适的结果；利用MATLAB编程实现了蒙特卡洛法对梁结构的固有频率和振型曲线计算过程，可以快速准确得到计算结果，效果显著。