摘要:偏最小二乘(Partial least square,PLS)是一种基于数据驱动可以处理多个因变量对多个自变量的回归建模方法,因其具有提取质量相关信息的特性,在质量相关复杂工业过程监控中得到广泛的应用,成为近几十年复杂工业过程故障检测和诊断领域的研究热点.对此,介绍线性、非线性、动态PLS模型及其故障检测技术.首先,介绍标准PLS模型,在此基础上对传统PLS模型进行细化分并指出其优缺点,针对标准PLS存在的两个问题以及工业过程数据的两种极端情况,从数据预处理类、多空间类和分块类三方面梳理线性PLS模型的发展和改进历程;其次,将非线性PLS模型扩展方法分为两类,重点介绍核函数非线性PLS模型的研究现状;再次,指出动态扩展方法的两种基本思路,对PLS动态模型进行分类,阐明动态特性的成因,从本质上揭示两种动态扩展方法的原理,按照分类综述动态PLS模型的发展现状;最后,指出该领域亟需解决的问题和未来研究方向.

摘要:针对传统采样方式准确率与鲁棒性不够明显,欠采样容易丢失重要的样本信息,而过采样容易引入冗杂信息等问题,以UCI公共数据集中的不平衡数据集Pima-Indians为例,综合考虑数据集正负类样本的类间距离、类内距离与不平衡度之间的关系,提出一种基于样本特性的新型过采样方式.首先对原始数据集进行距离带的划分,然后提出一种改进的基于样本特性的自适应变邻域Smote算法,在每个距离带的少数类样本中进行新样本的合成,并将此方式推广到UCI数据集中其他5种不平衡数据集.最后利用SVM分类器进行实验验证的结果表明:在6类不平衡数据集中,应用新型过采样SVM算法,相比已有的采样方式,少(多)数类样本的分类准确率均有明显提高,且算法具有更强的鲁棒性.

摘要:采用大规模种群进化优化策略,根据用户评价时间和单一数值适应值估计个体模糊适应值;根据个体表现型属性和参照个体模糊适应值宽度计算个体表现型相似度;利用个体表现型相似度对种群聚类并估计未评价个体的模糊适应值;基于个体模糊适应值和表现型相似性构造个体选择适应值,实现个体相似性选择.将所提出方法应用于室内挂钟进化设计,并与已有典型方法进行比较.结果表明,所提出方法在提高优化质量、减轻用户疲劳、提高搜索效率等方面均具有优越性.

摘要:卡尔曼滤波(KF)广泛应用于线性系统的状态估计问题.然而,它需要精确已知过程噪声的统计特性,这在实际应用中往往是不能满足的.在这个背景下,首先,根据协方差匹配原理建立一种带有过程噪声递推估计的自适应KF算法;然后,为了突破KF只能处理线性系统估计问题的局限,将过程噪声递推估计引入集合卡尔曼滤波(EnKF)中,提出一种自适应EnKF算法;最后,采用估计理论证明所提出算法的稳定性.与标准EnKF相比,该自适应算法在过程噪声统计特性未知的情况下滤波依然收敛,滤波精度及稳定性显著提升.仿真结果验证了所提出算法的有效性.

摘要:针对机动通信保障问题建立任务分配模型,结合梯度下降法提出一种基于改进粒子群算法(TSPSO)的任务分配模型求解方法.在TSPSO算法中增加判断极值陷阱、粒子二次搜索、设定禁忌区域、粒子淘汰与生成4个部分,并将TSPSO算法与其他4种改进PSO算法应用于四种典型测试函数的优化.结果表明,TSPSO算法收敛精度更高、收敛速度更快.在基于TSPSO算法的任务分配模型求解方法中,基于各机动通信保障单元到不同通信地点分配概率的思想对粒子群进行编码和解码,提高模型求解效率.仿真结果表明,TSPSO算法能够快速寻找到机动通信保障任务最优分配方案.

摘要:针对有向通信拓扑结构下的航天器编队姿态协同控制问题,提出一种基于反步法的分布式姿态协同跟踪控制律.在仅有部分跟随航天器可以获取动态领航航天器信息的情况下,利用多层神经网络的逼近特性对系统的非线性不确定性进行估计.同时,考虑到航天器编队的姿态协同跟踪控制性能,构造Barrier Lyapunov函数,使得状态变量保持在预设的约束区间内,进而实现对姿态跟踪误差的约束.根据代数图论和Lyapunov理论,证明跟随航天器的姿态跟踪误差最终有界.仿真分析表明了所提出控制方法的有效性.

摘要:针对一类包含扰动的非线性离散时间系统,提出一种新的无模型自适应离散积分终端滑模控制算法.该算法基于紧格式动态线性化数据模型,利用离散积分终端滑模控制算法设计无模型自适应控制器,并采用扰动估计技术估计系统的扰动项,其中动态线性化方法中“伪偏导数”的估计算法仅依赖于被控系统的I/O测量数据.理论分析证明了系统输入输出有界,并通过仿真实验验证了所提算法的有效性.

摘要:针对室内火灾中疏散路径的决策问题,基于改进蚁群算法提出考虑火灾实时扩散的最短路径选择模型.建立六边形栅格地图,使每次移动至相邻网格的时间均等,进而实现火灾扩散与人群疏散同步进行;借助火灾动力学软件(FDS)获得火灾扩散参数,分析疏散过程中火灾扩散对疏散路径的实时影响;对多种情景下的仿真算例进行求解,结果表明,所建立模型不但可解决“斜向穿墙”的问题,还可避免出现疏散路径盲目绕远或误入危险区域的不合理现象,并为智能应急疏散系统的研究提供有益参考.

摘要:基于内发动机机制,为移动机器人建立一种新的路径规划方法.将已有内发动机机制中基于状态的好奇心函数扩展为基于动作的好奇心函数,并建立相应的动作选择机制,更符合生物可解释性.设计障碍物分布环境下的移动机器人状态能量函数,用于决定学习的方向.实验结果表明,所建立的方法能够有效地帮助机器人学习环境知识,实现不同初始状态下的避障导航任务.同时,能量函数的设计不依赖于具体环境,即使目标点发生改变,机器人也能通过重新学习到达目标,体现出方法的高度自主性和非任务性.

摘要:针对慢旋非合作目标,利用滑模控制和人工势函数理论设计两种快速绕飞避碰控制器以实现安全快速绕飞.通过考虑非合作卫星的几何形状,建立椭球避碰区域模型,解决了球形避碰区域无法实现的快速绕飞避碰问题.基于完全的非线性相对运动方程,分别针对系统外界扰动上界已知和未知的情形设计避免碰撞的快速绕飞控制器,所设计的控制器均可以严格地保证快速绕飞的安全性.利用Lyapunov理论证明了系统的渐近稳定性,并通过数值仿真验证了所设计控制器的有效性.

摘要:针对一类具有任意初始状态的部分非正则多智能体系统,提出一种迭代学习控制算法.该算法将具有固定拓扑结构的多智能体编队控制问题转化为广义上的跟踪问题,即让领导者跟踪给定的期望轨迹,而跟随者要始终保持预定队形对某一智能体进行跟踪,并将该智能体作为自身的领导者.同时,为了使每个智能体在任意初始状态下都能按照期望队形进行编队,对每个智能体的初始状态设计迭代学习律,并从理论上对算法的收敛性进行严格证明,给出算法收敛的充分条件.所提出的算法对于各个智能体在任意初始位置条件下均能实现在有限时间区间内系统的稳定编队.最后,通过仿真算例进一步验证了所提出算法的有效性.

摘要:针对装备精确保障任务规划中任务时序逻辑约束和资源占用冲突等问题,建立以时效优先为目标的数学模型,提出基于多维动态列表规划和混沌蝙蝠算法的混合任务规划方法.通过多维动态列表规划选择处理的任务,设计具有自适应搜索策略和变异操作的离散混沌蝙蝠算法,为选定的任务分配资源.全局搜索中自适应调整惯性权重和学习因子以达到探索与开发能力的最佳平衡,局部搜索中采用混沌变异操作以协助种群跳出局部最优.仿真算例表明,所提出算法具有较快的收敛速度和较高的求解精度.

摘要:针对径向基函数(RBF)神经网络的结构设计及参数优化问题,提出一种自适应量子粒子群优化(AQPSO)算法.将RBF神经网络的网络规模及参数映射到粒子的空间位置,定义权值平均最优位置,从而对量子粒子群优化(QPSO)中$L_{i,j

摘要:针对潜艇变深运动与定深运动过程中存在模型非线性、强耦合和外界干扰不确定等问题,设计一种基于非线性干扰观测器(NDO)的反演滑模控制策略.利用NDO观测系统不确定性和外界干扰,通过选取设计参数,使观测误差指数收敛.针对潜艇垂直面控制系统双通道耦合的特点,采用艏舵控制深度,艉舵控制纵倾的策略.在深度和纵倾通道分别引入NDO后,采用反演法设计滑模控制器,基于李亚普诺夫稳定性理论证明闭环系统的全局渐近稳定性,实现对潜艇深度和纵倾的控制.仿真实验验证了该控制策略的有效性.

摘要:在模糊时间序列模型建立的过程中,对数据的预处理和模糊规则的优化往往是影响模型预测精确度的关键因素.针对上述问题,提出基于主成分分析(PCA)的平稳化算法.首先,对数据进行平稳化检验,并将非平稳的数据进行预处理使其平稳;其次,对论域进行划分并根据模糊关系构建广义的协方差矩阵,由此计算广义协方差矩阵的特征值和特征向量;再次,根据特征值的累计贡献率优化模糊规则,利用优化后模型进行预测;最后,通过实际算例验证新算法的可行性.

摘要:针对具有非线性、参数不确定性和未知负载扰动的非对称缸轧机液压伺服位置系统,提出一种基于模糊自适应观测器和非奇异快速终端滑模面的反步控制方法.首先,基于非奇异快速终端滑模面和双幂次趋近律完成非对称缸轧机液压伺服位置系统反步控制器的设计,并通过构造二阶滑模滤波器对虚拟控制量的微分信号进行估计,有效地避免了反步控制中的微分爆炸现象;然后,选用模糊自适应观测器对系统的不确定项进行逼近估计,并将输出的估计值引入到设计的控制器中进行补偿,有效地提高了系统的跟踪控制精度,且分析表明,所提出的控制方法能够保证闭环系统全局渐近稳定;最后,基于某650mm可逆冷带轧机液压伺服位置系统的实际参数进行仿真研究,并与常规线性滑模控制方法相比较,结果验证了所提出方法能够有效提高系统在整个全局过程的收敛速度和鲁棒稳定性.

摘要:针对稀疏度自适应匹配追踪(Sparsity adaptive matching pursuit,SAMP)算法存在预选原子过多、重构时间长、步长的选择固定等缺点,提出一种稀疏度自适应匹配追踪改进算法.该算法将稀疏度预先设定值与稀疏度估计过量判据相结合进行真实稀疏度快速估计,通过模糊阈值的方法提高候选原子的精确度,采用原子相关阈值改善迭代停止条件,最终实现信号的精确重构.仿真实验表明,改进算法重构质量较好于SAMP算法,重构速率显著提高.

摘要:磨矿系统的故障诊断主要依靠工人的经验,这为故障诊断增加了大量不确定性.此外,磨矿系统的数据较为复杂,不仅工人难以对故障的发生进行准确判断,而且传统机器学习算法也由于数据的线性不可分而表现不佳.为了解决线性不可分问题,使用神经网络进行故障分类;面对故障数据的高复杂度,为提高神经网络的表达能力,使用自动编码器增加网络深度;为减弱深层网络带来的过拟合现象,引入DropOut降噪自编码.最后进行实验验证,实验结果表明,DropOut降噪自编码网络对于故障的分类准确率可达到90.4%.

摘要:考虑顾客需求具有参考效应等非理性的特性,基于动态规划方法,对价格和减排水平两种参考效应不同组合情形下企业定价和减排水平问题进行研究.研究发现,相对于无参考效应情形,存在价格参考效应时,垄断制造商应降低产品价格和减排水平,而存在减排水平参考效应时则相反;价格或减排水平参考效应并存时,垄断制造商长期的瞬时利润低于无参考效应情形,表明两种参考效应都将对企业的长远利润产生不利影响.通过对两种参考效应并存情形的分析,并考虑当前消费者低碳意识较弱、产品关切仍集中于价格的现实,建议两种参考效应并存下企业的产品价格应低于无参考效应的情形.

摘要:针对绩效评价过程中一般只考虑DMU与评价者之间的合作竞争而忽视DMU间的非合作竞争的博弈,引入交叉竞争的博弈理念,将评价问题界定为评价者与DMU间合作竞争与博弈、DMU间交叉竞争的博弈两大类;考虑到在交叉竞争的博弈情境下,DMU的指标值不再是固定不变,而是随之动态调整的特点,设计交叉竞争的博弈规则,并运用决策树法描述考虑交叉竞争博弈下的DEA评价与选择过程;变评价过程中效用值改变的途径由“基于权重的交换”转化为“基于交叉竞争博弈的指标值调整”,实施对DEA模型的改进,设计交叉竞争的博弈效率DEA评价方法,得出确定型、风险型和不确定型DEA方法的分类和交叉竞争的博弈效率评价过程;从经济学的博弈论和管理学的决策分析来解释DEA,实现更加直观的DMU评价过程和更符合客观实际的评价情景.最后通过算例验证所提出方法的可行性、有效性和保序性.

摘要:考虑减排投资效果滞后效应的影响,构建低碳供应链纵向合作减排微分博弈模型.运用微分对策理论,得到分散式决策和集中式决策下低碳供应链的最优减排努力投入、宣传努力投入和零售定价策略,以及分散式决策下制造商的合作减排支付比例,并对不同决策机制下供应链成员的均衡策略进行比较分析.研究发现:集中式决策下,制造商减排努力投入和零售商宣传努力投入均高于分散式决策下的相应值;滞后时间存在一个阈值,只有滞后时间低于该阈值时,集中式决策才能提升整个供应链系统的经济绩效.

摘要:研究装备质量评估中指标优化、权重确定、评估方法选取等问题.首先运用改进的群层次分析法(IGAHP)选取通用特性指标、测试数据指标作为状态评估的二级指标;在对质量状态进行定性划分的基础上,分别采用IGAHP、CRITIC(criteria improved through inter-criteria correlation)等方法对状态评估三级指标进行遴选和权重分析;然后,提出改进证据推理(ER)方法进行通用特性指标的评估,并采用CRITIC方法,基于客观权重进行测试指标降维优化,对各评估结果进行改进ER融合;最后通过算例验证所提出方法的有效性和优越性.研究结果表明:IGAHP-CRITIC组合赋权方法可有效综合主客观权重信息;通过指标优化可降低评估的维数和复杂度;考虑证据冲突的改进ER方法可有效降低评估的不确定性和不完备性.

摘要:惯性参数不确定情况下的自由漂浮空间机器人(FFSR)轨迹跟踪控制是当前FFSR自主控制研究的重点与难点之一.针对该问题,提出一种FFSR末端轨迹优化自适应跟踪控制方法.该方法首先基于离散状态依赖黎卡提方程(DSDRE),设计两级DSDRE优化跟踪控制器,然后在控制器输出基础上,通过求解有约束条件下的非线性优化问题实现FFSR惯性参数的辨识,进而根据辨识结果调整控制器相关参数,实现FFSR末端轨迹的优化自适应跟踪控制.最后,采用平面两连杆FFSR模型进行仿真,验证了所提出方法的有效性.

摘要:根据环境力矩的特点,针对轨道高度500km以下的一类卫星,提出一种全新的利用气动力矩卸载动量轮的策略,通过对卫星已有机构的功能复用在不增加执行机构的基础上实现卸载,极大地改善了磁力矩器卸载引入的电磁环境与姿态抖动问题.卸载策略既可以独立使用,也可以作为备份与其他卸载方案混合使用,具有重要的工程实践意义.仿真结果表明,卸载策略能够在不影响卫星整体功能的前提下实现动量轮的卸载.

摘要:广义自控网系统是一类弧权值受库所控制的高级Petri网,能够简单有效地建模PID控制规律.借鉴单神经元PID控制原理,在广义自控网系统的基础上加入神经元网络的学习规则,设计基于广义自控网系统的PID控制器,并用于非线性多变量系统解耦控制.所提方法充分利用了自控网系统的特点,所设计的控制器模型能实现系统控制与参数学习的统一.结合双容水箱控制系统实例进行仿真分析,分析结果验证了所提方法的有效性.

摘要:研究一类非线性纯反馈系统的预定性能控制问题.首先,为了避免采用繁琐的公式计算来处理纯反馈系统中的非仿射性结构,提出一种非传统状态变换并引入关于控制输入的一阶辅助系统;然后,为了保证纯反馈系统预定性能,设计一个相对简易的Lyapunov函数,利用反步法给出一种新的控制算法.实验仿真表明,所设计的控制器可使非线性系统状态全局有界,且可保证系统的预定性能,与现有的方法相比,其跟踪误差精度有显著提高,同时也具有一定鲁棒性.

摘要:针对含齿隙的双电机伺服系统,提出一种两阶段辨识法辨识双电机系统未知参数以及齿隙非线性环节的死区参数.针对电机转动惯量、等效粘性摩擦系数以及齿隙大小未知的情况,运用Legendre多项式将双电机伺服系统中的齿隙模型分段化,根据最小二乘法辨识双电机伺服系统参数.最后,通过仿真验证两阶段辨识法的有效性,验证结果表明,两阶段辨识法能够较准确地辨识电机参数和齿隙参数.