文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › SHEPWM实现方法及其在D_STATCOM中的应用

SHEPWM实现方法及其在D_STATCOM中的应用

SHEPWM实现方法及其在D_STATCOM中的应用
SHEPWM实现方法及其在D_STATCOM中的应用

第33卷第4期2011年04月武 汉 工 程 大 学 学 报

J. Wuhan Inst. T ech.Vo l.33 N o.4

Apr. 2011

收稿日期:2010-09-29

作者简介:刘义亭(1985-),男,湖北襄樊人,硕士研究生.研究方向:自动控制与电力电子应用技术.

指导教师:文小玲,女,教授,硕士,硕士研究生指导教师.研究方向:自动控制与电力电子应用.

文章编号:1674-2869(2011)04-0073-04

SHEPWM 实现方法及其在D STATCOM 中的应用

刘义亭1

,文小玲1

,夏亦冰2

,王 欣1

,陈孜卓1

,孙 谋1

,黄文慧

1

(1.武汉工程大学电气信息学院,湖北武汉430074;2.武汉纺织大学机电工程学院,湖北武汉430074)

摘 要:特定谐波消除SHEP WM 具有通过开关时刻的优化选择消除选定频次谐波的特点.本文采用了一种较为精确SH EPWM 开关角初始值的计算方法,将计算出的结果作为M A T L A B 函数fso lve 的迭代初值求出a 相控制脉冲的开关角,并根据三相对称的特点获得b 、c 相控制脉冲的开关角.在M A T L A B/SIM U L IN K 中建立SH EPWM 仿真模型,并将其应用于直接电压控制的配电网静止同步补偿器(D ST A T CO M )系统中.结果表明,该系统既能较好地维持D ST A T COM 接入电网公共连接点电压的稳定又能有效消除逆变器输出电压的低次谐波含量.

关键词:特定谐波消除脉宽调制;配电网静止同步补偿器;直接电压控制

中图分类号:T M 343 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1674 2869.2011.04.019

0 引 言

特定谐波消除脉宽调制(SH EPWM )技术由美国密苏里大学的H.S.Petel 和R.G.H oft 于1973年提出[1].SH EPWM 通过开关时刻的优化选择在消除选定的低次谐波的同时还具有以下显著的优点[2]

:开关频率相同时,可以产生最优的输出电压波形;改善波形质量、减小直流侧电流纹波;波形质量相同时,可以得到最低的开关频率,降低开关损耗,提高转换效率;可以通过调制得到较高的基波电压幅值等.本文对SH EPWM 的原理进行了详细的分析,采用了较为精确的开关角初始值计算方法,将计算出的初始值作为MAT LAB 函数fso lve 的迭代初值求出a 相控制脉冲的开关角,并根据三相对称的特点获得b 、c 相控制脉冲.最后在M ATLAB/SIM U LINK 中建立SH EPWM 仿真模型,并将其应用于直接电压控制的D ST ATCOM 系统中,以稳定D ST ATCOM 接入电网公共连接点处的电压.

1 D ST A T COM 直接电压控制系统

组成原理

D ST ATCOM 作为配电网中 用户电力 的重要设备,可以在电网连接点处提供快速的电压和无功调节,既能改善配电网供电质量,提高线路的功率因数、减少线损,又可保护电网不受谐波、电

压闪变和电压不对称之类的污染[3 4].其接入电网的等效电路如图1所示,其中配电系统采用戴维南等效电路表示

[5]

.

图1 D ST A T CO M 接入系统的等效电路Fig.1 Equivalent circuit of D ST AT CO M

设三相电网电压对称,选择同步旋转坐标系的d 轴与公共连接点(PCC )电压矢量u Pcc 重合,并设电压矢量的模为u,在两相同步旋转坐标中,根据瞬时功率平衡原理[5],可推导出下式:

e d =R

f i d -w L f i q +u (1)e q =R f i q +w L f i d

(2)

式(1)、(2)实现了在dq 0坐标系中电流i d 、i q

到e d 、e q 的转换.如果以i d 、i q 作为指令电流,那么e d 、e q 就是要输出的指令电压.且将e d 和e q 作为调制信号产生SH EPWM 驱动信号.

2 SH EPWM 数学模型

如图2所示为两电平三相桥式逆变电路a 相电压波形.为了消除偶次谐波,应使电压波形在[0,2 ]内以 为点对点对称,即镜对称;为了消除谐波中的

74 武汉工程大学学报第33卷

余弦项,简化计算,应使电压波形在[0, ]内,以

2

成轴对称[6]

.图2的波形是1/4周期对称的,能够独立

控制的有 1至 11共11个开关角的时刻.将图2所示电压波形进行傅里叶级数分解可得

u(wt)=

n=1,3,5

a n sin nw t

(3)

式(3)中

a n =4

2

u(wt )sin nw td w t =

2U d

n (-1+2 11

k=1

(-1)k+1co s n k

)图2 a 相电压波形

F ig.2 T he vo ltag e w avefo rm o f phase a

通常在三相对称电路的线电压中,线电压所含的3的整数倍次谐波相互抵消,因此只需考虑消除5、7、11次等谐波.在本文中需要消除5,7,11,13,

17,19,23,25,29,31次谐波,所以根据需要首先确定基波分量的幅值 1,再令 2至 11等于0,就可按式(4)建立11个方程,并联立求解得a 1至a 11.

2a 1U d =4 [1+2 N

i=1

(-1)i+1

cos (

i )]=M a k =2U d

k [1+2 N i =1

(-1)i+1cos (k i )]=0

(4)

式(4)中,k =6n 1(n =1,2, )为谐波次数, i 为1/4周期内的第i 个开关角,M 为基波电压与直流侧电压之比.N 为消除谐波的个数加1.

3 SH EPWM 的实现方法

开关角的初值确定、开关角的计算和三相脉冲的产生是SH EPWM 的设计难点.采用文献[7]中提出的初值计算方法.计算公式为

1=60/(N +1)

j = j -1+k 1 120/(N +1) j +1= j +k 2 120/(N +1)

(5)

式(5)中,j =2,4,6, ,N -1,N 为奇数,且为开关角的个数;k 1、k 2为间距系数;k 1>k 2且k 1+k 2=1.

k 1=[100+(N +t)]/200k 2=[100-(N +t)]/200

(6)t =5

N <30030 N <80-N +20

80 N

(7)

开关角的实现步骤为:将M 从0到1.2每

0.05为一段,

每段取段首的值为该段值;将每段的M 写入方程(4)中,并用MAT LAB 的fsolve 指令求出不同M 对应的开关角;将求出的开关角用分段的方式存储在SIM ULINK 的Embedded M AT LAB Edito r 模块中.

用上述方法求出a 相PWM 控制脉冲后,根据三相对称原则即可求出b 、c 相PWM 控制脉冲.图3所示为基于M ATLAB /SIMULINK 的SHEPWM

图3 SH EPW M 仿真模型

F ig.3 T he simulatio n mo del of SH EPWEM

第4期刘义亭,等:SH EP WM 实现方法及其在D ST A T CO M 中的应用75

仿真模型.由此模型可获得三相两电平逆变器的6路PWM 控制脉冲信号.当N =11、M =0.80时的逆变器

输出线电压波形及其频谱分析如图4所示.结果表明除5次谐波与基波的幅值相比接近0 8%,其它次数的谐波幅值与基波的幅值比均接近于零,总谐波含量为1.22%.谐波的消除效果较为理想.

图4 N =11、M =0.8时的逆变器输出电压波形Fig.4 T he output vo ltag e o f the invert er w hen N

is 11and M is 0.8

4 SH EPWM 应用实例及对比分析

为了研究SH EPWM 的效果,采用文献[8]中的仿真参数,负载在0.5s 时由感性负载变为容性负载.将正弦波脉宽调制(SPWM )和SH EPWM

应用于直接电压控制的D ST AT COM 系统中,得到的部分仿真结果如图5和图6所示.图5(a)和(b)分别为采用SH EPWM 和SPWM 方法时D ST ATCOM 系统的公共连接点电压波形;图6(a)和(b)分别为采用SPWM 和SH EPWM 方式时D ST AT COM 的直流侧电压波形.从图5可以看出在0.5s 时,公共点电压发生变化,经0.05s 调节后电压基本保持不变,但采用SH EPWM 方法时公共连接点电压更稳定.从图6可以看出,采用SH EPWM 方法时,直流侧电压能始终在270V 上下波动,容性负载时的波动幅度较感性负载时小得多;采用SPWM 方法时,负载变动时,直流侧电压基本在360V 上下波动.

由图5和图6比较可知,运用SPWM 和

SH EPWM,D ST ATCOM 系统直流侧电容电压

和公共点电压都可以维持恒定.但运用SH EPWM 脉冲发生器时,公共点电压更稳定.

图5 D ST A T COM 的公共连接点电压波形F ig.5

PCC (point of commo n coupling )bus vo ltag e of the D ST A T COM

图6 D ST A T COM 的直流侧电压波形Fig.6 DC link vo ltag e of the D ST A T CO M

图7(a )和(b)分别为采用SH EPWM 和SPWM 脉冲产生方法时,D STAT COM 交流侧输出线电压的谐波频谱.由图7(a)可见,当采用SH EPWM 方法时,D STAT COM 输出线电压基

本没有31次以内的谐波(包括31次谐波),50次以内谐波含量为35.09%;当采用SPWM 方法时,50次以内的谐波含量为43.61%;因此,从D ST ATCOM 输出线电压谐波性能看,SH EPWM 比SPWM 好.

76 武汉工程大学学报第33卷

图7 D ST A T COM 逆变器输出线电压谐波频谱Fig.7 P hase to phase voltag e harmo nic spectr um of the

D ST AT CO M

5 结 语

上述设计的SH EPWM 具有响应速度快、残余谐波含量少、电压利用率高等优点.将设计的SH EPWM 模型应用于直接电压控制D STATCOM 系统中,仿真结果表明整个系统能够较好地维持公共连接点电压和直流侧电容电压的恒定.当系统负载发生变化时能够较快速地做出

响应.因此本文设计的SH EPWM 为特定谐波消除技术在实际STAT COM 等电力电子系统中的应用提供了一定的参考价值.参考文献:

[1] 张文义,杨乐民,佟为明,等.特定消谐式变频器的研

究[J].电力电子技术,2002,36(4):53-55.

[2] 张艳莉,费万民,吕征宇,等.三电平逆变器

SHEP WM 方法及其应用研究[J].电工技术学报,2004,19(1):16-20.

[3] 崔士杰,汪建华.基于M A T L AB 的单相全控整流电

路功率因数测定[J].武汉工程大学学报,2010,32(1):90-93.

[4] 文小玲,尹项根.三电平ST A T COM 的建模和仿真

分析[J].武汉工程大学学报,2008,30(1):87-90.[5] 唐杰,罗安,盘宏斌,等.基于瞬时功率平衡和负序前

馈控制的DST A T CO M 电压控制策略方法[J].高压

电器,2008,44(5):392-394.

[6] 王兆安,黄俊.电力电子技术[M ].北京:机械工业出

版社,2007:154-155.

[7] 刘磊,魏玲,翟庆志.特定消谐技术开关角计算方法

的研究[J].电气应用,2007,26(6):55-58.[8] Wo ei luen Chen,

Y uan Y ih Hsu.

Direct Output

V olt age Contro l of a Static Sy nchr onus Compensato r U sing Cur rent Senso rless d q V ector Based Pow er Balancing

Scheme

[C ]//T ransmission

and Distr ibution Co nfer ence and Ex position.IEEE,

Ko yu,2003:545-549.

Research on implementation method and application

to D STATCOM of SHEPWM

LIU Y i ting 1,W EN Xiao ling 1,XIA Y i bing 2,W ANG Xin 1,C HEN Zi zhu o 1,SU N Mou 1,HU ANG W en hu i 1

(1.Scho ol of Electr ical and Info rmatio n,Wuhan Institute of T echnolog y,Wuhan 430074,China;2.Electr omechanical Eng ineering Co llege,Wuhan T ex tile U niver sity,Wuhan 430074,China)

Abstract:SH EPWM has the advantage of eliminating the selective har monics by optimizing sw itching

tim e sequence.In this paper,an accurate m ethod is used to calculate the initiate value of sw itching ang les.A t first,sw itching ang le values of the phase a are o btained by use of MAT LAB function fsolv e .T hen,sw itching angle values of the phase b and c can be g ot acco rding to the characteristic of three phase sy mmetry.At last,the SH EPWM sim ulation m odel based on M AT LAB/SIMU LIN K is established and applied to the dir ect v oltage control D STAT COM sy stem.Simulation results show that the system can not o nly stabilize the voltage at the PCC (point o f comm on coupling )bus but also effectively eliminate the selective low harm onics of the inv erter s output v oltag e.Key words:SH EPWM ;D ST ATCOM ;direct vo ltag e co ntro l

本文编辑:陈小平

蒙特卡罗方法的应用【文献综述】

文献综述 信息与计算科学 蒙特卡罗方法的应用 在解决实际问题的时候, 为了模拟某一过程, 产生各种概率分布的随机变量和对于那些由于计算过于复杂而难以得到解析解或者根本没有解析解的问题, 我们应该怎么办? 蒙特·卡罗是一种十分有效的求出数值解的方法. 蒙特卡罗法( monte-carlo method )简称M -C 法 通过构造概率模型并对它进行随机试验来解算数学问题的方法. 以计算函数的定积分()()1 0I f x d x =?, ()01f x ≤≤为例, 首先构造一个概率模型: 取一个边长分别为和-的矩形, 并在矩形内随机投点M , 假设随机点均匀地落在整个矩形之内, 当点的掷点数N 充分大时, 则落在图中阴影区内的随机点数与投点总数N 之比M N 就近似等于积分值I . 蒙特卡罗法历史悠久. 1773年法国G.-L.L.von 布丰曾通过随机投针试验来确定圆周率π的近似值, 这就是应用这个方法的最早例子. 蒙特卡罗是摩纳哥著名赌城, 1945年 J.von 诺伊曼等人用它来命名此法, 沿用至今. 数字计算机的发展为大规模的随机试验提供了有效工具, 遂使蒙特卡罗法得到广泛应用. 在连续系统和离散事件系统的仿真中, 通常构造一个和系统特性相近似的概率模型, 并对它进行随机试验, 因此蒙特卡罗法也是系统仿真方法之一. 蒙特卡罗法的步骤是: 构造实际问题的概率模型; ②根据概率模型的特点, 设计和使用降低方差的各类方法, 加速试验的收敛; ③给出概率模型中各种不同分布随机变量的抽样方法; ④统计试验结果, 给出问题的解和精度估计. 概率模型用概率统计的方法对实际问题或系统作出的一种数学描述. 例如对离散事件系统中临时实体的到达时间、永久实体的服务时间的描述(见离散事件系统仿真方法)就是采用概率模型. 虽然由这些模型所确定的到达时间、服务时间可能与具体某一段时间内实际到达时间、服务时间有出入, 但它是通过多次统计获得的结果, 所以从概率分布的规律来说还是相符的. 概率模型不仅可用来描述本身就具有随机特性的问题或系统, 也可用来描述一个确定型问题. 例如参数寻优中的随机搜索法(见动力学系统参数寻优)就是将参数最优化问题构造为一个概率模型, 然后用随机投点、统计分析的方法来进行搜索.

常见几种教学方法

常见几种教学方法 教学是指导学生学习的一种活动。教学所使用的各式方法是达成教学目标的「手段」,或言「媒介」。教师不仅运用适当的技术去刺激鼓励指导学生的思考和自动学习,亦应视学生的学习兴趣需要、能力和教材的内容,甚至教学的环境等,来决定采用的教学方法。l主张教师决定选择任何一种教学方法时,要考虑几个事实:课程目标,学生年龄,课程内容,教具设备,学生教育背景和时间分配 〖演讲法〗 「演讲法」是被最多教师采用的方法,也是一种传统的教学方法。事实上,大概任何一门课程都离不开讲述。有人认为演讲法太过平淡,而且也难提供学生回应的机会。其实,没有任何一种教学法是绝对的最好或不好。演讲法若彼使用得当,仍然是有许多优点的,譬如说:可以节省教学的时间;可以说明一些原则;可以叙述一些事实;可以解释一些概念,或造成某种态度或理想;同时也能使一些辅助的实物教材更加生动及有趣。 演讲法的缺失主要是在于「单向教学」的问题,教师不易掌握学生对教材的接受情况与了解的程度,同时也容易发生「注人式」教学的危险。因此,当教师在使用演讲法之时,应当配合其它一些可以使学生参与的方法来使用,譬如:讨论、问问题、要求作回应等等。教师可以预备一个精简的演讲纲要给学生来配合他的讲述,也可利用黑板、投影机。幻灯机、图片、挂图等,作为视觉与听觉之辅助教具与教材,使讲述更为生动。 目光的接触、音调、手势,以及一些合宜的身体语言等等也是必要的辅助;例证、故事也有必要恰当地配合在讲述之中;合宜、适当的幽默也能帮助教师将讲述的材料更生动地表达出来。太过冗长的讲述,有可能会失去学生的注意力(尤其是儿童。儿童听讲的注意力约十至二十分钟;成人的听讲住意力约三十至四十分锺),因此,教师所讲的话也得切合学生的年龄、知识程度与经验,并多用具体的说明,少用抽象的描写。 长时间的演讲,要分段落,中间插入讨论问题,以引起学生的思考和注意,并考查学生的了解程度。有时教师因为没有将完善的纲要或内容预备妥当,结果所讲述的话语呈现散漫与无组织的情形,甚至也有遗漏重要材料或叙述离题的偏差情况。讲述也不可忽略启发学生的思想,并要把握学生对教材的兴趣与领悟情况。 教学的重点并不完全在于将一大堆的知识或材料倾倒(注入)给学生。学生积极、热切地参与在教与学的过程中是非常重要的。让学生多有运用手及脑的机会是有益处的。对年纪稍大一点的学生而言,愈给他们参与的机会,就学习得愈好。〖问题教学法〗 问题教学法就是利用系统的步骤,指导学生解决问题,藉以增进学生的知识,培养学生的思考能力。问题教学法最适用于「重述」「关联」和「实现」的三个学习阶层。教师必须认真地去设计各种问题,以使学生达到有兴趣集中学习注意力去思考和参与讨论等的目的。 教师设计问题要注意避免的是:太过简单即可作答的「是」或「非」的问题;太过抽象学生不能把握与理解的问题;超出学生认知与理解程度的问题;

磁场的测定(霍尔效应法)汇总

霍尔效应及其应用实验(FB510A 型霍尔效应组合实验仪) (亥姆霍兹线圈、螺线管线圈) 实 验 讲 义 长春禹衡时代光电科技有限公司

实验一 霍尔效应及其应用 置于磁场中的载流体,如果电流方向与磁场垂直,则在垂直于电流和磁场的方向会产生一附加的横向电场,这个现象是霍普金斯大学研究生霍尔于1879年发现的,后被称为霍尔效应。如今霍尔效应不但是测定半导体材料电学参数的主要手段,而且利用该效应制成的霍尔器件已广泛用于非电量的电测量、自动控制和信息处理等方面。在工业生产要求自动检测和控制的今天,作为敏感元件之一的霍尔器件,将有更广泛的应用前景。掌握这一富有实用性的实验,对日后的工作将有益处。 【实验目的】 1.了解霍尔效应实验原理以及有关霍尔器件对材料要求的知识。 2.学习用“对称测量法”消除副效应的影响,测量试样的S H I ~V 和M H I ~V 曲线。 3.确定试样的导电类型。 【实验原理】 1.霍尔效应: 霍尔效应从本质上讲是运动的带电粒子在磁场中受洛仑兹力作用而引起的偏转。当带电粒子(电子或空穴)被约束在固体材料中,这种偏转就导致在垂直电流和磁场方向上产生正负电荷的聚积,从而形成附加的横向电场,即霍尔电场H E 。如图1所示的半导体试样,若在X 方向通以电流S I ,在Z 方向加磁场B ,则在Y 方向即试样A A '- 电极两侧就开始聚集异号电荷而产生相应的附加电场。电场的指向取决于试样的导电类型。对图1(a )所示的N 型试样,霍尔电场逆Y 方向,(b )的P 型试样则沿Y 方向。即有 ) (P 0)Y (E )(N 0)Y (E H H 型型?>?< 显然,霍尔电场H E 是阻止载流子继续向侧面偏移,当载流子所受的横向电场力H E e ?与洛仑兹力B v e ??相等,样品两侧电荷的积累就达到动态平衡,故有

浅析蒙特卡洛方法原理及应用

浅析蒙特卡洛方法原理及应用 于希明 (英才学院1236103班测控技术与仪器专业6120110304) 摘要:本文概述了蒙特卡洛方法产生的历史及基本原理,介绍了蒙特卡洛方法的最初应用——蒲丰投针问题求圆周率,并介绍了蒙特卡洛方法在数学及生活中的一些简单应用,最后总结了蒙特卡洛方法的特点。 关键词:蒙特卡洛方法蒲丰投针生活应用 蒙特卡洛方法(Monte Carlo method),也称统计模拟方法,是二十世纪四十年代中期由于科学技术的发展和电子计算机的发明,而被提出的一种以概率统计理论为指导的一类非常重要的数值计算方法。它是以概率统计理论为基础, 依据大数定律( 样本均值代替总体均值) , 利用电子计算机数字模拟技术, 解决一些很难直接用数学运算求解或用其他方法不能解决的复杂问题的一种近似计算法。蒙特卡洛方法在金融工程学,宏观经济学,计算物理学(如粒子输运计算、量子热力学计算、空气动力学计算)等领域应用广泛。 一、蒙特卡洛方法的产生及原理 蒙特卡洛方法于20世纪40年代美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”计划的成员S.M.乌拉姆和J.冯·诺伊曼首先提出。数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法,为它蒙上了一层神秘色彩。在这之前,蒙特卡洛方法就已经存在。1777年,法国数学家蒲丰(Georges Louis Leclere de Buffon,1707—1788)提出用投针实验的方法求圆周率π。这被认为是蒙特卡洛方法的起源。 其基本原理如下:由概率定义知,某事件的概率可以用大量试验中该事件发生的频率来估算,当样本容量足够大时,可以认为该事件的发生频率即为其概率。因此,可以先对影响其可靠度的随机变量进行大量的随机抽样,然后把这些抽样值一组一组地代入功能函数式,确定结构是否失效,最后从中求得结构的失效概率。蒙特卡洛法正是基于此思路进行分析的。 设有统计独立的随机变量Xi(i=1,2,3,…,k),其对应的概率密度函数分别为fx1,fx2,…,fxk,功能函数式为Z=g(x1,x2,…,xk)。首先根据各随机变量的相应分布,产生N组随机数x1,x2,…,xk值,计算功能函数值Zi=g(x1,x2,…,xk)(i=1,2,…,N),若其中有L组随机数对应的功能函数值Zi≤0,则当N→∞时,根据伯努利大数定理及正态随机变量的特性有:结构失效概率,可靠指标。 二、蒲丰投针问题 作为蒙特卡洛方法的最初应用, 是解决蒲丰投针问题。1777 年, 法国数学家蒲丰提出利用投针实验求解圆周率的问题。设平面上等距离( 如为2a) 画有一些平行线, 将一根长度为2l( l< a) 的针任意投掷到平面上, 针与任一平行线相交的频率为p 。针的位置可以用针的中心坐标x 和针与平行线的夹角θ来决定。任意方向投针, 便意味着x与θ可以任意取一值, 只是0≤x ≤a, 0≤θ≤π。那么, 投针与任意平行线相交的条件为x ≤ l sinθ。相交频率p 便可用下式求

蒙特卡洛方法

蒙特卡洛方法 1、蒙特卡洛方法的由来 蒙特卡罗分析法(Monte Carlo method),又称为统计模拟法,是一种采用随机抽样(Random Sampling)统计来估算结果的计算方法。由于计算结果的精确度很大程度上取决于抽取样本的数量,一般需要大量的样本数据,因此在没有计算机的时代并没有受到重视。 第二次世界大战时期,美国曼哈顿原子弹计划的主要科学家之一,匈牙利美藉数学家约翰·冯·诺伊曼(现代电子计算机创始人之一)在研究物质裂变时中子扩散的实验中采用了随机抽样统计的手法,因为当时随机数的想法来自掷色子及轮盘等赌博用具,因此他采用摩洛哥著名赌城蒙特卡罗来命名这种计算方法,为这种算法增加了一层神秘色彩。 蒙特卡罗方法提出的初衷是用于物理数值模拟问题, 后来随着计算机的快速发展, 这一方法很快在函数值极小化、计算几何、组合计数等方面得到应用, 于是它作为一种独立的方法被提出来, 并发展成为一门新兴的计算科学, 属于计算数学的一个分支。如今MC方法已是求解科学、工程和科学技术领域大量应用问题的常用数值方法。 2、蒙特卡洛方法的核心—随机数 蒙特卡洛方法的基本理论就是通过对大量的随机数样本进行统计分析,从而得到我们所需要的变量。因此蒙特卡洛方法的核心就是随机数,只有样本中的随机数具有随机性,所得到的变量值才具有可信性和科学性。

在连续型随机变量的分布中, 最基本的分布是[0, 1]区间上的均匀分布, 也称单位均匀分布。由该分布抽取的简单子样ξ1,ξ2ξ3……称为随机数序列, 其中每一个体称为随机数, 有时称为标准随机数或真随机数, 独立性和均匀性是其必备的两个特点。真随机数是数学上的抽象, 真随机数序列是不可预计的, 因而也不可能重复产生两个相同的真随机数序列。真随机数只能用某些随机物理过程来产生, 如放射性衰变、电子设备的热噪音、宇宙射线的触发时间等。 实际使用的随机数通常都是采用某些数学公式产生的,称为伪随机数。真随机数只是一种数学的理想化概念,实际中我们所接触到的和使用的都是伪随机数。要把伪随机数当成真随机数来使用, 必须要通过随机数的一系列的统计检验。 无论伪随机数用什么方法产生,它的局限性都在于这些随机数总是一个有限长的循环集合, 而且序列偏差的上确界达到最大值。所以若能产生低偏差的确定性序列是很有用的,产生的序列应该具有这样的性质, 即任意长的子序列都能均匀地填充函数空间。 人们已经产生了若干种满足这个要求的序列,如Halton序列、Faure序列、Sobol序列和Niederreiter序列等。称这些序列为拟随机数序列。伪随机序列是为了模拟随机性, 而拟随机序列更致力于均匀性。 3、蒙特卡洛方法的原理 当问题可以抽象为某个确定的数学问题时,应当首先建立一个恰当的概率模型,即确定某个随机事件A或随机变量X,使得待求的解等

重点小学科学基本教学指导方法

一、小学科学课程的性质以及基本理念 (一)课程性质 小学科学课程是以培养科学素养为宗旨的科学启蒙课程。科学素养的形成是长期的,早期的科学教育将对一个人科学素养的形成具有决定性的作用。承担科学启蒙任务的这门课程,将细心呵护儿童与生俱来的好奇心,培养他们对科学的兴趣和求知欲,引领他们学习与周围世界有关的科学知识,帮助他们体验科学活动的过程 科学学习要以探究为核心。探究既是科学学习的目标,又是科学学习的方式。亲身经历以探究为主的学习活动是学生学习科学的主要途径。科学课程应向学生提供充分的科学探究机会,使他们在像科学家那样进行科学探究的过程中,体验学习科学的乐趣,增长科学探究能力,获取科学知识,形成尊重事实、善于质疑的科学态度,了解科学发展的历史。但也需要明确,探究不是惟一的学习模式,在科学学习中,灵活和综合运用各种教学方式和策略都是必要的。 科学课程的内容要满足社会和学生双方面的需要。应选择贴近儿童生活的、符

合现代科学技术发展趋势的、适应社会发展需要的和有利于为他们的人生建造知识大厦永久基础最必需的内容。这些内容需加强科学各领域之间的有机联系,强调知识、能力和情感态度与价值观的整合。 科学课程应具有开放性。这种开放性表现为课程在学习内容、活动组织、作业与练习、评价等方面应该给教师、学生提供选择的机会和创新的空间,使得课程可以在最大程度上满足不同地区、不同经验背景的学生学习科学的需要。这种开放性还表现为,要引导学生利用广泛存在于学校、家庭、社会、大自然、网络和各种媒体中的多种资源进行科学学习,将学生的科学学习置于广阔的背景之中,帮助他们 ”这一 (三)现状之三:科学课难评价 我们看到这样的教学现象:课堂上热热闹闹,掌声笑声都能听得到,气氛热烈又踊跃,有时一次探究活动下来,学生什么结果都没有得到。这是不是一节好课呢?该如何看待教学目标的达成度呢?我们老师又迷茫了。 三、确定教学方法的原则 方法是在任何一个领域中的行为方式,是用来达到某种目的的手段的总和,是

关于进一步加强教学方法和教学手段改革的指导性意见

关于进一步加强教学方法和教学手段改革的指导性意见 教学方法和教学手段改革是高职教学改革的重要方面,是培养学生实践能力、创造能力、就业能力和创业能力的有效举措,是提高教学质量、提升办学水平的重要途径。为切实推进我院教学方法和教学手段的改革,现提出如下意见: 一、指导思想和原则 (一)教学方法和手段改革主要针对以往教学中“粉笔加黑板、填鸭式”的单一教学方法和教学手段,以提高教学效率,使教学活动更有利于高职院校学生培养目标实现为目的。 (二)开展教学方法和手段改革关键是要更新教学思想。高等职业教育的教学内容突出基础理论知识的应用和实践能力的培养,基础理论教学以应用为目的,以必需、够用为度,以讲清概念、强化应用为教学重点;专业课教学强调针对性和实用性,培养学生的动手能力和操作技能。我们倡导“教为主导,学为主体”的观念,要求各位教师根据课程的性质和学生的特点,对“学生自学、教师讲授、讨论与练习、实习与实训”等教学环节进行精心设计,紧紧抓住教学质量这条生命线,开展和深化教学方法与教学手段改革,充分发挥学生学习的积极性和主动性,争取教学效果的最优化,不断提高人才培养质量。 (三)教学方法和手段的改革和创新,要在注重教学实效的基础上进行。教学方法和手段直接为教学目标、教学计划的实施服务,改

革教学方法和手段是为了更好、更有效地实现教学目标和教学计划。任课教师要根据具体的教学内容和授课对象的个体差异,采用科学合理的教学方法与教学手段。切忌为改革而改革,不搞一刀切,不搞形式主义。 二、改革的主要内容 (一)教学方法的改革 教学方法是指在一定教学思想指导下,教师和学生为实现教学目的,传授和掌握教学内容,利用一定教学手段,师生相互作用的活动方式。教学方法作为一种方法体系既包括教师教的方法,也包括学生学的方法。教学方法是教的方法与学的方法的有机结合与统一,而不仅仅是教师教的方法。 使用教学方法目的是达成一定的教学目标及教学任务。也就是教学方法是完成教学目标的手段,采用什么样的教学方法依据教学的目标和内容而定。教学方法的施动者既包括教师,也包括学生。教师使用或设计某种类型的教学方法,在具体的课堂教学中,还要求学生的配合才能算真正使用了某种教学方法。 1、树立“教为主导,学为主体”的观念,开展教学方法的改革。传统的教学方法以教师传授知识、技能为宗旨,教师向学生系统传授知识,大多采用的是“填鸭式”、“满堂灌”教学,学生处于被动接受知识的地位。教学方法改革要树立“教为主导,学为主体”的观念,着眼于体现学生的主体性,克服“填鸭式”、“满堂灌”教学方法的弊端,强调学生是学习的主人,强调教学是教与学的双边活动,强调教

现代设计方法3000字总结

现代设计方法 现代设计方法是随着当代科学技术的飞速发展和计算机技术的广泛应用而在设计领域发展起来的一门新兴的多元交叉学科。以满足市场产品的质量、性能、时间、成本、价格综合效益最优为目的,以计算机辅助设计技术为主体,以知识为依托,以多种科学方法及技术为手段,研究、改进、创造产品和工艺等活动过程所用到的技术和知识群体的总称。 现代设计方法有:并行设计、虚拟设计、绿色设计、可靠性设计、智能优化设计、计算机辅助设计、动态设计、模块化设计、计算机仿真设计、人机学设计、摩擦学设计、反求设计、疲劳设计。 一、并行设计 并行设计是一种对产品及其相关过程(包括设计制造过程和相关的支持过程)进行并行和集成设计的系统化工作模式。强调产品开发人员一开始就考虑产品从概念设计到消亡的整个生命周期里的所有相关因素的影响,把一切可能产生的错误、矛盾和冲突尽可能及早地发现和解决,以缩短产品开发周期、降低产品成本、提高产品质量。 二、虚拟设计 在达到产品并行的目的以后,为了使产品一次设计成功,减少反复,往往会采用仿真技术,而对机电产品模型的建立和仿真又属于是虚拟设计的范畴。所谓的虚拟制造(也叫拟实制造)指的是利用仿真技术、信息技术、计算机技术和现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,发现制造过程中可能出现的问题,在真实制造以前,解决这些问题,以缩减产品上市的时间,降低产品开发、制造成本,并提高产品的市场竞争力。 三、绿色设计 绿色设计是指以环境资源保护为核心概念的设计过程,其基本思想就是在设计阶段就将环境因素和预防污染的措施纳人产品设计之中,将环境性能作为产品的设计目标和出发点,力求使产品对环境的影响为最小。 产品设计的基本流程为:市场调研--草图构思--方案设计。 四、可靠性设计 机电产品的可靠性设计可定义为:产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力。可靠性设计是以概率论为数学基础,从统计学的角度去观察偶然事件,并从偶然事件中找出其某些必然发生的规律,而这些规律一般反映了在随机变量与随机变量发生的可能性(概率)之间的关系。用来描述这种关系的模型很多,如正态分布模型、指数分布模和威尔分布模型。 五、智能优化设计 随着与机电一体化相关技术不断的发展,以及机电一体化技术的广泛使用,我们面临的将是越来越复杂的机电系统。解决复杂系统的出路在于使用智能优化的设计手段。智能优化设计突破了传统的优化设计的局限,它更强调人工智能在优化设计中的作用。智能优化设计应该以计算机为实现手段,与控制论、信息论、决策论相结合,使现代机电产品具有自学习、自组织、自适应的能力,其创造性在于借助三维图形,智能化软件和多媒体工具等对产品进行开发设计。 六、计算机辅助设计 机械计算机辅助设计(机械CAD)技术,是在一定的计算机辅助设计平台上,对所设计的机械零、部件,输入要达到的技术参数,由计算机进行强度,刚度,稳定性校核,然后输出标准的机械图纸,简化了大量人工计算及绘图,效率比人工提高几十倍甚至更多。 七、动态设计 动态设计法是在计算参数难以准确确定、设计理论和方法带有经验性和类比性时,根据施工

实验五 地磁场测定

实验五 地磁场测定 一.概述 地磁场作为一种天然磁源,在军事、航空、航海、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。本仪器采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场的重要参量,通过实验可以掌握磁阻传感器定标以及测量地磁场水平分量与磁倾角的方法,了解测量弱磁场的一种重要手段与实验方法,本仪器与其她地磁场实验仪(如正切电流计测地磁场实验仪)相比具有以下优点: 1.实验转盘经过精心设计,可自由转动,方便地调节水平与铅直。内转盘相隔 180,具有两组游标,这样既提高了测量精度,又消除了偏心差。 2.新型磁阻传感器的灵敏度高达50V/T,分辨率可达8710~10--T,稳定性好。用本仪器做实验,便于学生掌握新型传感器定标,及用磁阻传感器测量弱磁场的方法,测量地磁场参量准确度高; 3.本仪器不仅可测地磁场水平分量,而且能测出地磁场的大小与方向,这就是正切电流计等地磁场实验仪所不能达到的。 本仪器可用于高校、中专的基础物理实验、综合性设计性物理实验及演示实验。 二.仪器技术要求 1.磁阻传感器 工作电压 6V,灵敏度50V/T 2.亥姆霍兹线圈 单只线圈匝数N=500匝,半径10cm 、 3.直流恒流源 输出电流0—200、0mA 连续可调 4.直流电压表 量程0—19、99mV ,分辨率0、01mV

5.测量地磁场水平分量不确定度小于3% 6.测量磁倾角不确定度小于3% 7.仪器的工作电压AC 220±10V 三.仪器外型

FD-HMC-2型 磁阻传感器与地磁场实验仪 (以下实验讲义与实验结果由复旦大学物理实验教学中心提供) 一.简介 地磁场的数值比较小,约510-T 量级,但在直流磁场测量,特别就是弱磁场测量中,往往需要知道其数值,并设法消除其影响,地磁场作为一种天然磁源,在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量与垂直分量;测量地磁场的磁倾角,从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小,灵敏度高、易安装,因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。 二.实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属,当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时,电阻几乎不随外加磁场变化;当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时,此类金属的电阻减小,这就就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维与三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺,将铁镍合金薄膜附着在硅片上,如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 与电流I 方向间的夹角θ,具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ (1) 其中∥ρ、⊥ρ分别就是电流I 平行于M 与垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带

蒙特卡罗方法(MC)

蒙特卡罗方法(MC) 蒙特卡罗(Monte Carlo)方法: 蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,又称随机抽样或统计试验方法,属于计算数学的一个分支,它是在本世纪四十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。 传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程,很难得到满意的结果,而蒙特卡罗方法由于能够真实地模拟实际物理过程,故解决问题与实际非常符合,可以得到很圆满的结果。这也是我们采用该方法的原因。 蒙特卡罗方法的基本原理及思想如下: 当所要求解的问题是某种事件出现的概率,或者是某个随机变量的期望值时,它们可以通过某种“试验”的方法,得到这种事件出现的频率,或者这个随机变数的平均值,并 用它们作为问题的解。这就是蒙特卡罗方法的基本思想。蒙特卡罗方法通过抓住事物运动的几何数量和几何特征,利用数学方法来加以模拟,即进行一种数字模拟实验。它是以一个概率模型为基础,按照这个模型所描绘的过程,通过模拟实验的结果,作为问题的近似解。可以把蒙特卡罗解题归结为三个主要步骤:构造或描述概率过程;实现从已知概率分布抽样;建立各种估计量。 蒙特卡罗解题三个主要步骤: 构造或描述概率过程: 对于本身就具有随机性质的问题,如粒子输运问题,主要是正确描述和模拟这个概率过程,对于本来不是随机性质的确定性问题,比如计算定积分,就必须事先构造一个人为的概率过程,它的某些参量正好是所要求问题的解。即要将不具有随机性质的问题转化为随机性质的问题。 实现从已知概率分布抽样: 构造了概率模型以后,由于各种概率模型都可以看作是由各种各样的概率分布构成的,因此产生已知概率分布的随机变量(或随机向量),就成为实现蒙特卡罗方法模拟实验的基本手段,这也是蒙特卡罗方法被称为随机抽样的原因。最简单、最基本、最重要的一个概率分布是(0,1)上的均匀分布(或称矩形分布)。随机数就是具有这种均匀分布的随机变量。随机数序列就是具有这种分布的总体的一个简单子样,也就是一个具有这种分布的相互独立的随机变数序列。产生随机数的问题,就是从这个分布的抽样问题。在计算机上,可以用物理方法产生随机数,但价格昂贵,不能重复,使用不便。另一种方法是用数学递推公式产生。这样产生的序列,与真正的随机数序列不同,所以称为伪随机数,或伪随机数序列。不过,经过多种统计检验表明,它与真正的随机数,或随机数序列具有相近的性质,因此可把它作为真正的随机数来使用。由已知分布随机抽样有各种方法,与从(0,1)上均匀分布抽样不同,这些方法都是借助于随机序列来实现的,也就是说,都是以产生随机数为前提的。由此可见,随机数是我们实现蒙特卡罗模拟的基本工具。 建立各种估计量: 一般说来,构造了概率模型并能从中抽样后,即实现模拟实验后,我们就要确定一个随机变量,作为所要求的问题的解,我们称它为无偏估计。建立各种估计量,相当于对模拟实验的结果进行考察和登记,从中得到问题的解。 例如:检验产品的正品率问题,我们可以用1表示正品,0表示次品,于是对每个产品检验可以定义如下的随机变数Ti,作为正品率的估计量: 于是,在N次实验后,正品个数为:

会计专业教学方法指导

会计专业教学方法指导 第一部分教法改革及教学指导内容 1、目前中等职业教育会计专业教学现状 尽管中职会计专业的目标是培养高素质的中初级应用型会计技术人才和管理人才,但从目前的教学效果看,培养出的人才,在实践技能方面与社会需求相差甚远。原因主要有以下几个方面: (一)会计教育观念、教育思想尚未转变。在会计教育观念、教育思想上,没有完全脱离应试教育模式,过度的重视会计知识的灌输,强调会计知识的理论性。面对接受直接会计经验为目的,强调按照职业活动体系来组织会计教学强调会计知识的实践性、需求性和应用性,重视培养学生的会计操作能力等方面还不能完全适应。 (二)课程设置没有充分体现职业教育特点,在会计课程的教学计划上仍偏重理论性教学,实践性教学课时数偏低。理论教学的任务是传授从事相应职业所需要的最实际、最基本的知识,能为技能教学提供必要的理论基础,以够用为度。 (三)在会计实践技能的训练方式上,学校配有专业的会计模拟实验室。即按着教学进度计划,首先进行理论知识的系统学习,然后期中、期末或基础理论全部学习完毕后,利用一段时间在教室或模拟实验室完成所谓的实践技能训练,造成会计专业理论与会计实际严重脱节。 (四)教师的实践经验缺乏。教师队伍的现状使会计专业的实践性教学难以收到预期的效果。目前中等职业学校教师大部分从学校到学校,没有实际工作经历,本身动手能力不强,熟练的操作技能也就谈不上,对学生只有“纸上谈兵”传授一些课本上的理论知识。 2、改进中职会计专业教学的建议 (一)加强会计专业师资队伍建设提高中职会计专业教师的理论水平。会计教学质量的高低在很大程度上取决于教师的素质和业务水平。当前的情况是,大多数中职会计专业教师是从学校毕业后直接任教,实践能力较为薄弱,影响了教学效果。因此,综合提高中职会计专业教师的实践水平,是提高会计教学水平的关键。可以有计划,有步骤地鼓励教师到企业去实习,建立教师实践基地。 (二)加强学习方法指导在课堂教学中应注重学法指导,培养学生阅读,分析思考,运用已学知识等能力。比如,可以由教师限定阅读内容提出问题,或者学生带着问题阅读,或者阅读后让学生相互讨论教师加以总结引导等方式,达到让学生掌握和运用知识的目的。对于一些容易混淆的经济业务,如商业票据,可先让同学们讨论、分析、比较,最后教师参与,从而让学生分清区别和联系,正确处理经济业务。对学生记忆方法的指导,一是将教材中抽象说法具体形象化;二是将难记的概念进行分解,在理解基础上记忆。

实验五 地磁场测定

实验五 地磁场测定 一.概述 地磁场作为一种天然磁源,在军事、航空、航海、工业、医学、探矿等科研中有着重要用途。本仪器采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场的重要参量,通过实验可以掌握磁阻传感器定标以及测量地磁场水平分量和磁倾角的方法,了解测量弱磁场的一种重要手段和实验方法,本仪器与其他地磁场实验仪(如正切电流计测地磁场实验仪)相比具有以下优点: 1.实验转盘经过精心设计,可自由转动,方便地调节水平和铅直。内转盘相隔ο180,具有两组游标,这样既提高了测量精度,又消除了偏心差。 2.新型磁阻传感器的灵敏度高达50V/T ,分辨率可达8710~10--T ,稳定性好。用本仪器做实验,便于学生掌握新型传感器定标,及用磁阻传感器测量弱磁场的方法,测量地磁场参量准确度高; 3.本仪器不仅可测地磁场水平分量,而且能测出地磁场的大小与方向,这是正切电流计等地磁场实验仪所不能达到的。 本仪器可用于高校、中专的基础物理实验、综合性设计性物理实验及演示实验。 二.仪器技术要求 1.磁阻传感器 工作电压 6V ,灵敏度50V/T 2.亥姆霍兹线圈 单只线圈匝数N=500匝,半径10cm. 3.直流恒流源 输出电流0—200.0mA 连续可调 4.直流电压表 量程0—19.99mV ,分辨率0.01mV

5.测量地磁场水平分量不确定度小于3% 6.测量磁倾角不确定度小于3% 7.仪器的工作电压AC 220±10V 三.仪器外型

FD-HMC-2型 磁阻传感器与地磁场实验仪 (以下实验讲义和实验结果由复旦大学物理实验教学中心提供) 一.简介 地磁场的数值比较小,约510-T 量级,但在直流磁场测量,特别是弱磁场测量中,往往需要知道其数值,并设法消除其影响,地磁场作为一种天然磁源,在军事、工业、医学、探矿等科研中也有着重要用途。本实验采用新型坡莫合金磁阻传感器测量地磁场磁感应强度及地磁场磁感应强度的水平分量和垂直分量;测量地磁场的磁倾角,从而掌握磁阻传感器的特性及测量地磁场的一种重要方法。由于磁阻传感器体积小,灵敏度高、易安装,因而在弱磁场测量方面有广泛应用前景。 二.实验原理 物质在磁场中电阻率发生变化的现象称为磁阻效应。对于铁、钴、镍及其合金等磁性金属,当外加磁场平行于磁体内部磁化方向时,电阻几乎不随外加磁场变化;当外加磁场偏离金属的内部磁化方向时,此类金属的电阻减小,这就是强磁金属的各向异性磁阻效应。 HMC1021Z 型磁阻传感器由长而薄的坡莫合金(铁镍合金)制成一维磁阻微电路集成芯片(二维和三维磁阻传感器可以测量二维或三维磁场)。它利用通常的半导体工艺,将铁镍合金薄膜附着在硅片上,如图1所示。薄膜的电阻率)(θρ依赖于磁化强度M 和电流I 方向间的夹角θ,具有以下关系式 θρρρθρ2cos )()(⊥⊥-+=∥ (1) 其中∥ρ、⊥ρ分别是电流I 平行于M 和垂直于M 时的电阻率。当沿着铁镍合金带的

蒙特卡罗方法及应用实验讲义2016资料

蒙特卡罗方法及应用 实验讲义 东华理工大学核工系 2016.8

实验一 蒙特卡罗方法基本思想 一、实验目的 1、了解蒙特卡罗方法方法的基本思想; 2、掌握蒙特卡罗方法计算面积、体积的方法; 3、掌握由已知分布的随机抽样方法。 二、实验原理 Monte Carlo 方法,又称统计模拟方法或计算机随机模拟方法,是一种基于“随机数”进行数值模拟的方法,一种采用统计抽样理论近似求解物理或数学问题的方法。 如待求量可以表述成某些特征量的期望值、某些事件出现的概率或两者的函数形式,那么可采用蒙特卡罗方法求解。在求解某些特征量的期望值或某些事件出现的概率时,必须构建合符实际的数学模型。例如采用蒙特卡罗方法计算某函数所围面积时,构建的数学模型是构造一已知面积的可均匀抽样区域,在该区域投点,由伯努利定理大数定理可知,进入待求区域投点的频率依概率1收敛于该事件出现的概率(面积之比)。 由已知分布的随机抽样方法指的是由已知分布的总体中抽取简单子样。具体方法很多,详见教材第三章。 三、实验内容 1、安装所需计算工具(MATLAB 、fortran 、C++等); 2、学习使用rand(m,n)、unifrnd(a,b,m,n)函数 3、求解下列问题: 3.0、蒲丰氏投针求圆周率。 3.1、给定曲线y =2 – x 2 和曲线y 3 = x 2,曲线的交点为:P 1( – 1,1 )、P 2( 1,1 )。曲线围成平面有限区域,用蒙特卡罗方法计算区域面积; 3.2 、计算1z z ?≥??≤??所围体积 其中{(,,)|11,11,02}x y z x y z Ω=-≤≤-≤≤≤≤。 4、对以下已知分布进行随机抽样:

蒙特卡罗方法学习总结

图1-1 蒙特卡罗方法学习总结 核工程与核技术2014级3班张振华20144530317 一、蒙特卡罗方法概述 1.1蒙特卡罗方法的基本思想 1.1.1基本思想 蒙特卡罗方的基本思想就是,当所求问题的解是某个事件的概率,或者是某个随机变量的数学期望,或者是与概率、数学期望有关的量时,通过某种试验方法,得出该事件发生的频率,或者该随机变量若干个具体观察值的算术平均值,通过它得到问题的解。 1.1.2计算机模拟打靶游戏 为了能更为深刻地理解蒙特卡罗方法的基本思想,我们学习了蒲丰氏问题和打靶游戏两大经典例子。下面主要对打靶游戏进行剖析、计算机模拟(MATLAB 程序)。 设某射击运动员的弹着点分布如表1-1 所示, 首先用一维数轴刻画出已知该运动员的弹 着点的分布如图1-1所示。研究打靶游戏,我 们不用考察子弹的运动轨迹,只需研究每次“扣动扳机”后的子弹弹着点。每一环数对应唯一确定的概率,且注意到概率分布函数有单调不减和归一化的性质。首先我们产生一个在(0,1)上均匀分布的随机数(模拟扣动扳机),然后将该随机数代表的点投到P 轴上(模拟子弹射向靶上的一个确定点),得到对应的环数(即子弹的弹着点),模拟打靶完成。反复进行N 次试验,统计出试验结果的样本均值。样本均值应当等于数学期望值,但允许存在一定的偏差,即理论计算值应该约等于模拟试验结果。 clear all;clc; N=100000;s=0; for n=1:N %step 4.重复N 次打靶游戏试验

x=rand(); %step 1.产生在(0,1)上均匀分布的随机数if(x<=0.1) %step 2.若随机数落在(0.0,0.1)上,则代表弹着点在7环g=7; s=s+g; %step 3.统计总环数elseif(x<=0.2) %step 2.若随机数落在(0.1,0.2)上,则代表弹着点在8环g=8;s=s+g; elseif(x<=0.5) %step 2.若随机数落在(0.2,0.5)上,则代表弹着点在9环g=9;s=s+g; else %step 2.若随机数落在(0.5,1.0)上,则代表弹着点在10环 g=10;s=s+g; end end gn_th=7*0.1+8*0.1+9*0.3+10*0.5; %step 5.计算、输出理论值fprintf('理论值:%f\n',gn_th); gn=s/N; %step 6.计算、输出试验结果 fprintf('试验结果:%f\n',gn);1.2蒙特卡罗方法的收敛性与误差 1.2.1收敛性 由大数定律可知,应用蒙特卡罗方法求近似解,当随机变量Z 的简单子样数N 趋向于无穷大(N 充分大)时,其均值依概率收敛于它的数学期望。 1.2.2误差 由中心极限定理可知,近似值与真值的误差为N Z E Z N αλ<-)(?。式中的αλ的值可以根据给出的置信水平,查阅标准正态分布表来确定。 1.2.3收敛性与误差的关系 在一般情况下,求具有有限r 阶原点矩()∞

《教师教学方法应用指导》读后感

《教师教学方法应用指导》读后感 《教师教学方法应用指导》读后感 《教师教学 方法应用指导》读后 感 师者,传道授业解惑也。而教师在这个过程中,要针对不同的对象和特点,不同的目的和要求,采取不同的态度,选择不同的教学方法,这就是我们常说的因材施教,而要想做到这点,就必须要了解和认识一定的教学方法,而且还要学会灵活运用这些教学方法。那么何为教学方法?我们又该如何选择这些教学方法呢? 一般来说,教学方法是为实现既定的教学目标,在教学过程中师生共同活动时所采用的一系列办法和措施。其实,每位教师在教学过程中都会不自觉地用到各种方法,像论述教学法、练习教学法等等,除了这两种常用的教学方法以外,还有演示教学法、讨论教学法、角色扮演教学法、问题教学法等等。任何一种教学方法,既有优点,也有缺点,以我们常用的讲述教学法为例,它有以下几个优点:第一:操作简单、方便,只要教师对学科知识有较多的了解并事先准备充分的教学标榜,就可能随时随地加以运用。

从现有的学科教学来说,它也适合大多数学 科,大多数情况下的教学。第二:经济、省时,它能够在最短的时间内为最多的人提供完整的知识体系,是最为经济的教学方法。第三,适宜传递较为艰深的知识体系和概念。第四:奠定学生的学习 基础。第五,可以与其他教学方法互为补充。讲述教学法虽然有以上几个优点,但是它的表现形式和特点是教师讲、学生听,我们平时把这种教学方法叫做填鸭式教学法,这种教学方法不适用于引发学生深层次思考和激发创造性思维。这样就很容易使学生形成被动的学习习惯,也无法考虑学生差异,不太适用于年幼学生和学科背景较弱的学生。 因此,教学方法无所谓绝对好或绝对不好的方法,在教学方法的选择上,每位教师要谨慎对待。教师教的方法,在于示范,启发、训练和辅导。那么在复杂的教学过程中,我们要怎样来选择最合适的教学方法呢?通过学习和结合自己的一些教学实践,我很认同文中的观点,教学方法主要涉及以下几个方面: 一是要分析 教学内容。教学内容的分析是选择教学方法的一个最重要的环节。它影响了我们教师对教材的把握,并且直接影响对学习水平的确定和教学目标学习目标的陈述,以及教学媒体的选择等后面的各个工作环节。

浅谈磁场测量技术的发展及其应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/c617087310.html, 浅谈磁场测量技术的发展及其应用 作者:杨船前王晓丽 来源:《卷宗》2018年第10期 摘要:现阶段,磁场测量技术已经以其独特的优势被广泛应用在我国众多领域当中,对 我国的发展与稳定具有重要意义。基于此,本文首先从磁力法、电磁感应法、磁饱和法、电磁效应法、磁共振法以及超导效应法等方面分析了磁场测量技术的发展,其次从宇宙工程领域、工业领域、国防及军事领域等方面介绍了磁场测量技术的相关应用,具有重要的参考价值。 关键词:磁场测量技术;电磁感应;电磁效应 在我国东汉时期,就有了有关于磁场测量技术的记载,司南以及指南针等的应用都和磁场测量技术有着密不可分的联系。随着科学技术的不断发展,人们对电磁效应以及电磁感应等进行了深入研究,进而促进了磁场测量技术的快速发展。现阶段,人们已经拓宽了磁场测量技术的应用范围,对其在广度以及精度等方面也提出了全新的要求,而要想实现这一要求,就需要对磁场测量技术的发展及其应用进行充分研究,并在此基础上对磁场测量技术进行创新,进而实现它的稳定发展。 1磁场测量技术的发展 1.1磁力法 基于磁力法下的磁场测量仪器包括两种:磁强计式与电动式。对于磁力法而言,比较古老,主要将磁力作为原理,现阶段,在一些地磁场测量以及地磁研究方面依然在运用这种方法。 磁强计指的是可以使磁针发生偏转的磁场测量仪器,通过这种磁强计既可以测量磁针的偏转角与振动周期,又可以对一些不规则的磁场进行测量。在高科技时代背景下,人们在创新磁场测量仪器的同时,也促进了磁力法的快速发展。 1.2电磁感应法 电磁感应法主要是将磁石导电性、介电性以及导磁性等之间的差异作为基础,通过电磁感应原理,借助电磁场时间变化以及空间分布的规律,来寻找各种地质问题的解决方法。在电磁感应法当中,磁强针传感器实际上就是探测线圈,它的灵敏度会受到线圈大小以及铁芯材料等的影响。按照电磁感应强度,可以对电磁感应法进行细分,分成震动、固定、移动以及旋转等线圈法。通过这种方法进行测量,误差比较小。 1.3磁饱和法

蒙特卡罗方法简介

第三章蒙特卡罗方法简介 3.1 Monte Carlo方法简介 Monte Carlo方法是诺斯阿拉莫斯实验室在总结其二战期间工作(曼哈顿计划)的基础上提出来的。Monte Carlo的发明,主要归功于Enrico Fermi、Von Neumann和Stanislaw Ulam等。自二战以来,Monte Carlo方法由于其在解决粒子输运问题上特有的优势而得到了迅速发展,并在核物理、辐射物理、数学、电子学等方面得到了广泛的应用。Monte Carlo的基本思想就是基于随机数选择的统计抽样,这和赌博中掷色子很类似,故取名Monte Carlo。 Monte Carlo方法非常适于解决复杂的三维问题,对于不能用确定性方法解决的问题尤其有用,可以用来模拟核子与物质的相互作用。在粒子输运中,Monte Carlo技术就是跟踪来自源的每个粒子,从粒子产生开始,直到其消亡(吸收或逃逸等)。在跟踪过程中,利用有关传输数据经随机抽样来决定粒子每一步的结果[6]。 3.2 Monte Carlo发展历程 MCNP程序全名为Monte Carlo Neutron and Photon Transport Code (蒙特卡罗中子-光子输运程序)。Monte Carlo模拟程序是在1940年美国实施“发展核武器计划”时,由洛斯阿拉莫斯实验室(LANL)提出的,为其所投入的研究、发展、程序编写及参数制作超过了500人年。1950年Monte Carlo方法的机器语言出现, 1963年通用性的Monte Carlo方法语言推出,在此基础上,20世纪70年代中期由中子程序和光子程序合并,形成了最初的MCNP程序。自那时起,每2—3年MCNP更新一次, 版本不断发展,功能不断增加,适应面也越来越广。已知的MCNP程序研制版本的更新时间表如下:MCNP-3:1983年写成,为标准的FORTRAN-77版本,截面采用ENDF /B2III。 MCNP-3A:1986年写成,加进了多种标准源,截面采用ENDF /B2I V[20]。

相关文档
相关文档 最新文档