28196.自然風(fēng)場信號的非線性特性分析

1、國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（612713216080205161401303）高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（高等學(xué)校博士學(xué)科點(diǎn)專項(xiàng)科研基金項(xiàng)目（20120032110068）天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（天津市科技支撐計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目（14ZCZDSF00025）天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（天津市應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目（13JCYBJC17500）自然風(fēng)場信號的非線性特性分析自然風(fēng)場信號的非線性特性分析Nonlineara

2、cteristicsAnalysisofNaturalWindSignal學(xué)科專業(yè)：檢測技術(shù)與自動(dòng)化裝置研究生：吳展協(xié)指導(dǎo)教師：曾明副教授天津大學(xué)電氣與自動(dòng)化工程學(xué)院二零一四年十二月中文摘要中文摘要當(dāng)前城市人口密度越來越大，城市管線也越來越密集，加之大規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)的急劇增多，極易發(fā)生大范圍毒害氣體泄漏事故。因此，迫切需要開展毒害氣體泄漏源快速定位的應(yīng)用基礎(chǔ)研究。風(fēng)是毒害氣體的主要載體，對自然風(fēng)場變化規(guī)律的準(zhǔn)確解讀，一方面將有助于我們設(shè)計(jì)

3、更高效的氣體泄漏源尋蹤算法；另一方面將對尋蹤算法的參數(shù)優(yōu)化提供重要線索。為此，本文從非線性及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)角度對自然風(fēng)場的空間分布差異及流動(dòng)特性進(jìn)行解讀，主要工作如下：一、利用不同視距的有限穿越可視圖算法對加噪前后的Lenz時(shí)間序列進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)，并通過分析所得網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)指標(biāo)探討視距對于有限穿越可視圖抗噪能力的影響。結(jié)果表明，對于不含突變的Lenz時(shí)間序列，視距無法提高有限穿越可視圖算法的抗噪能力。但是對于含突變的Lenz時(shí)間序列，視距可以充分提高

4、有限穿越可視圖算法的抗噪能力。二、利用網(wǎng)絡(luò)模體頻數(shù)對水平及豎直方向上的風(fēng)速及風(fēng)向時(shí)間序列進(jìn)行復(fù)雜性分析。結(jié)果表明，豎直平面上風(fēng)速信號的復(fù)雜性高于水平平面上的風(fēng)速信號，水平平面與豎直平面內(nèi)的風(fēng)向信號的復(fù)雜性沒有明顯區(qū)別。在對風(fēng)速及風(fēng)向時(shí)間序列的復(fù)雜性進(jìn)行對比分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，雖然所有風(fēng)速與風(fēng)向信號的復(fù)雜性并沒有明顯區(qū)別，水平平面上的風(fēng)速與風(fēng)向信號的復(fù)雜性也沒有明顯區(qū)別，但是在豎直平面上，風(fēng)速時(shí)間序列的復(fù)雜性高于風(fēng)向時(shí)間序列。三、利用排序遞歸圖及

5、遞歸定量分析方法對室內(nèi)外風(fēng)速及風(fēng)向時(shí)間序列進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，室內(nèi)外風(fēng)速時(shí)間序列的排序遞歸圖及遞歸特征量有明顯區(qū)別，且室內(nèi)風(fēng)速時(shí)間序列的復(fù)雜性高于室外風(fēng)速時(shí)間序列。然而，室內(nèi)外風(fēng)向時(shí)間序列的排序遞歸圖及遞歸特征量并沒有明顯差別，即室內(nèi)外風(fēng)向時(shí)間序列的復(fù)雜性沒有明顯區(qū)別。四、首先對域重新標(biāo)度分析法與消除趨勢波動(dòng)法這兩種分形維數(shù)計(jì)算方法的抗噪能力進(jìn)行對比分析。然后，利用抗噪能力較高的消除趨勢波動(dòng)法計(jì)算采樣頻率為1Hz、2Hz、4.2Hz