摘要:当手臂操作与脑电控制被同时应用到水下机器人操作中,且操作人员处于不同作业状态时,针对使用单一脑电信号分类器无法获得较为理想的控制意图识别准确率问题,提出使用组合分类器选取分类结果和根据实际作业情况的特殊性修正分类结果的方法来提升识别准确率.首先,使用Fisher判别方法分别对无手臂操作和存在手臂操作产生的数据进行训练,得到两种作业状态下的分类器;其次,将两分类器进行组合并使用曲线拟合的方式确定用来判定分类结果的基准距离差值(该差值的选取考虑了个体差异);再次,根据实际作业情况的特殊性使用距离修正函数对距离差值进行修正;最后,通过比较基准距离差值与修正后距离差值的大小来确定最终分类结果.为了验证所提方法的有效性,邀请了6位被试者参与测试过程.实验结果显示,在设计的在线实验中,相对于其他3种方法,所提方法在识别准确率上分别提升了13.42%、5.55%和5.55%,说明所提方法是可行且有效的.

摘要:针对不确定多目标柔性作业车间调度问题,将工序加工时间采用区间数表示,以区间最大完工时间和区间机器总负荷为优化目标,构建多目标区间柔性作业车间调度模型,并设计一种多目标进化优化算法对该模型进行求解.算法采用混合策略生成初始化种群,并采用贪婪插入法对染色体进行解码,通过基于可能度的占优关系评价个体性能,将区间目标归一化结合拥挤距离反映优化解的分布情况.实验结果验证了所提出算法的有效性.

摘要:针对一阶不确定系统中集总扰动的快速估计问题,基于误差放大策略和双极限齐次估计理论设计非递归形式的固定时间收敛扰动观测器,并提出利用幂次函数非线性特性削弱输入信号噪声影响的改进方案.误差放大策略是一种特殊的高增益方法,能够实现修正项中幂次函数支配范围的扩张,进一步提升观测器的收敛速度,并简化参数调试过程;合理选择误差放大系数并忽略修正项中的低阶幂次项,能够简化扰动观测器结构并增强对测量噪声的抑制能力.另外,以广义超螺旋算法为基础,构建固定时间收敛鲁棒扰动观测器.最后,在理论证明分析的基础上,针对是否存在测量噪声的两种情况,对所介绍的3种扰动观测器和一种扩张状态观测器进行对比仿真分析,并总结各类扰动观测器的特点和适用性.

摘要:针对应用广泛的局部避障算法-----动态窗口法(DWA)穿越稠密障碍物时存在路径不合理、速度和安全性不能兼顾等问题,提出参数自适应的DWA算法,根据机器人与障碍物距离和障碍物的密集度自动调整目标函数中的权值,以自适应环境的动态变化,从而获得移动机器人的最佳运行速度和合理路径.该方法可明显改善机器人穿越稠密障碍物区域时的性能;同时,该方法还可避免机器人从密集障碍物区域外绕行以及轨迹不平滑现象.仿真实验表明:改进的DWA算法在复杂环境中通过逐步优化可使运行轨迹更加合理,能够同时兼顾路径平滑性和安全性;机器人在离稠密障碍物较远处保持高速,通过狭窄通道或者稠密障碍物区域时速度适当降低,安全性更高,实验中总迭代次数和运行时间可缩短20%以上.

摘要:提出一种求解有约束优化问题的改进实数遗传算法.首先,提出一种排序分组选择法,该方法具有种群多样性好、易于实现的优点.其次,给出一种基于方向的启发式交叉算子(DBHX),DBHX能够产生无数个交叉方向,且有可能产生一个引导参与交叉的染色体向最优解移动的方向vecD,即使交叉方向与vecD不一致,也有很大的可能性非常接近方向vecD,可以保证有很大的机会产生更好的子代染色体.最后,针对单一的变异算子无法兼顾局部搜索能力和全局搜索能力的缺点,提出一种组合变异方法,使得变异操作既能保证算法的局部搜索能力,又能兼顾全局搜索能力.10个实例的计算结果表明,所提出的改进实数遗传算法具有较快的收敛速度,从而验证了所提出算法的可行性和有效性.

摘要:作为粗糙集的一种推广,模糊粗糙集在属性约简中的应用尤为重要.约简规模和约简依赖度作为评判约简性能的两个重要指标,分别对应着约简的效率以及精度.传统的约简算法通常以追求约简的最大依赖度为导向进行寻优,并没有直接考虑约简的规模大小.基于此,强调所得约简的规模大小在约简运算中的重要性,并提出一种基于邻域变异信息的多目标差分算法,在约简运算中将约简的规模也作为单独的优化目标,将属性约简问题转化为多目标优化问题,综合考虑约简在属性数量和依赖度两方面的性能.通过引入目标支配排序,使得可以从属性数量和依赖度误差两方面对所得约简的性能进行约束,并得到目标约束内的约简结果.选取UCI上的数据集进行实验分析,实验结果表明,所提算法可以在目标约束内得到更加全面的约简结果,具有一定的可行性,是一种有效的约简算法.

摘要:针对高风险背景下的混沌时间序列区间预测问题,首次将回声状态网络与一致性预测框架相结合,提出基于两者的混沌时间序列区间预测算法.该算法将回声状态网络的拟合能力与一致性预测区间的可靠性相结合,使得最终的预测区间包含被预测值的频率或概率可以被显著性水平参数所控制,即预测区间具有极高的可信度.同时,由于使用岭回归学习回声状态网络的输出权重,使得算法在学习阶段对样本的留一交叉估计可以被快速地计算,极大地缩短了一致性预测的学习时间.理论分析表明,所提出算法的时间复杂度等价于原始回声状态网络算法的时间复杂度,即算法具有较快的计算速度.实验表明,所提出算法能够较精确地控制预测的错误率,对噪声具有鲁棒性,且预测区间比基于高斯过程的预测区间更加准确地刻画了被预测值的波动范围.

摘要:针对人工蜂群算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢的缺陷,提出一种改进邻域搜索策略的人工蜂群算法.首先,将混沌思想和反向学习方法引入初始种群,设计混沌反向解初始化策略,以增大种群多样性,增强跳出局部最优的能力;然后,在跟随蜂阶段根据更新前个体最优位置引入量子行为模拟人工蜂群获取最优解,通过交叉率设计更新前个体最优位置,并利用势阱模型的控制参数提高平衡探索与开发的能力,对观察蜂邻域搜索策略进行改进,以提高算法的收敛速度和精度;最后,将改进人工蜂群算法与粒子群算法、蚁群算法以及其他改进人工蜂群算法进行比较,利用12个标准测试函数进行仿真分析.结果表明,改进算法不仅提高了收敛速度和精度,而且在高维函数优化方面具有一定的优势.

摘要:临近空间动能拦截器多采用侧窗探测,为保证探测视场稳定,需使姿态定向且保证视线角稳定,但轨控发动机捷联在弹体上,只能输出大小和方向恒定的力,姿态定向使纵向平面和侧向平面的控制力存在耦合.针对上述问题,设计有限时间收敛制导律和伪速率(Pseudo rate,PSR)脉冲调制器.首先,构建侧窗约束下的三维轨控制导交战模型;其次,设计适应于姿态定向和视线角约束的新型制导算法,并严格证明其有限时间收敛特性;再次,为克服PWPF (Pulse width pulse frequency)将连续控制量转化为数字量时存在的相位滞后问题,设计PSR脉冲调制器;最后,分析不同制导律、目标机动特性和开关机门限等因素对制导精度的影响.数字仿真表明,所设计的制导算法能够使视线角度和角速率有限时间收敛,保证探测视场的稳定,具有较高的制导精度,对目标的机动具有较强的鲁棒性.

摘要:同时定位与构图(SLAM)主要用于解决移动机器人在未知环境中进行地图构建和导航的问题,是移动机器人实现自主移动的基础.闭环检测是视觉SLAM的关键步骤,对构建一致性地图和减少位姿累积误差具有重要作用.当前的闭环检测方法通常采用传统的SIFT、SURF等特征,很容易受到环境影响,为了提高闭环检测的准确性和鲁棒性,提出基于无监督栈式卷积自编码(CAEs)模型的特征提取方法,运用训练好的CAEs卷积神经网络对输入图像进行学习,将输出的特征应用于闭环检测.实验结果表明:与传统的BoW方法及其他基于深度学习模型的方法相比,所提出的算法能够有效降低图像特征的维数并改善特征描述的效果,可以在机器人SLAM闭环检测环节获得更好的精确性和鲁棒性.

摘要:针对最小二乘支持向量机核函数结构较浅对其长期预测模型精度的限制,采用深度学习中逐层特征提取的思想,提出基于深度去噪核映射的最小二乘支持向量机长期预测模型.该模型通过深度核网络的逐层变换,将样本数据映射到深度特征空间,从而有效提高其长期预测的精度.此外,为了提高模型对含高噪声数据的拟合性能,将去噪算法融入深度核网络的训练过程中,并通过反向传播算法对核网络参数进行整体微调.标准数据集及实际工业数据的仿真实验结果表明,所提方法能够有效提取数据中蕴含的特征信息,提高预测模型的精度.

摘要:针对区域马尔可夫随机场(MRF)模型难以有效描述图像复杂先验知识的问题,提出一种基于局部区域一致性流形约束MRF(LRCMC-MRF)模型.首先,所提模型利用高维数据的低维流形分布表征图像局部区域的复杂几何结构先验,建立图像局部区域的流形先验约束;其次,基于Pairwise MRF模型,建立一种包含更多图像局部信息的局部空间自适应MRF模型;最后,基于贝叶斯理论,将复杂局部区域几何结构先验和局部空间自适应统计特征融合,利用Gibbs采样算法对所提出模型进行优化.实验结果表明,与基于常规区域的MRF模型相比,所提出的分割算法具有较好的分割效果.

摘要:传统的水下子母机器人在水下作业时母机器人会有噪音大、体积大和隐蔽性差的缺点,而且子机器人作为提高水下机器人位置精度和续航时间的重要手段大多采用尾部摆动、机身两侧划水、小型螺旋桨推进等方式,造成运动过程中稳定性差、噪音大而且尺寸难以微型化的缺点.为了克服这些不足,设计一种新型仿生水下子母机器人系统.该系统球形母机器人采用喷水电机进行喷水推进,减少噪音,增加隐蔽性,并为微型子机器人提供控制信号和能源.微型子机器人以樽海鞘为原型基于仿生原理设计,在水下运动透明度高、隐蔽性强、稳定性高.建立球形母机器人的喷水推进器和微型子机器人的微型驱动器的驱动力计算模型,同时建立微型子机器人的水下转向模型.最后制作子母机器人样机并进行子母机器人的水下运动实验,以验证所设计的子母机器人系统的有效性.

摘要:概念格是以概念为元素的偏序集,通常可以对形式背景描述的完备信息系统进行分析和处理,然而在多数情况下信息系统是不完备的,粗糙集理论是一种刻画不完整、不确定性问题的有效方法.针对此问题,从粗糙集的角度出发,基于概念格理论定义一种描述不完备信息系统的增广形式背景,在此基础上,定义并讨论极概念和极概念格及其相关性质,进而提出增广形式背景的极概念生成算法.为了获得更加简洁的决策规则,同时提出一种新的无冗余属性的决策规则获取算法.通过实例计算和UCI数据集的对比实验,表明了所提出算法的可行性和有效性,特别地,当信息系统完备时极概念将退化为经典的概念.

摘要:毕达哥拉斯犹豫模糊集,既能描述隶属度与非隶属度之和超过1、而平方和不超过1的模糊现象,又能表达决策者在隶属度和非隶属度上的犹豫不决,因此它是表达不确定现象的一个强有力工具.考虑到相关测度在统计学和管理科学中发挥着重要的作用,在模糊集、直觉模糊集以及毕达哥拉斯模糊集等相关测度基础上,研究毕达哥拉斯犹豫模糊集的相关测度.为此,定义毕达哥拉斯犹豫模糊集的信息能量、相关指标以及相关系数,证明相关系数的性质.由于决策中经常要考虑到属性权重,定义毕达哥拉斯犹豫模糊集的加权相关系数,并讨论其性质.最后,通过求出每个方案与正理想方案之间的加权相关系数,实现方案的排序择优,并通过算例表明其可行性与有效性.

摘要:提出一种基于自适应代理模型的并行贝叶斯优化方法,用于求解计算成本高的复杂优化问题.该方法基于多点期望改进判据,通过批次采样实现并行优化.针对并行优化产生的大量历史数据会导致全局代理模型建模成本高的问题,提出一种改进的基于数据并行的高斯过程建模方法,在线构造局部代理模型.此外,针对多点期望改进判据计算成本高的问题,提出一种启发式的分层优化策略,通过序贯优化基于自适应代理模型的单点期望改进判据,近似计算多点期望改进判据.最后通过5个测试问题验证所提出方法的有效性.

摘要:网络安全已上升到国家安全战略层面,入侵检测技术是其重要的组成部分,已得到广泛关注.在基于免疫的入侵检测研究中,针对传统实值否定选择算法不利于高效分析数据而造成的检测器生成速度慢、检测效率低等问题,引入局部线性嵌入算法,借鉴其能对高维数据进行映射降维的特点,提出一种基于局部线性嵌入的免疫检测器优化生成算法,利用局部线性嵌入对高维数据预处理优化降维,并结合实值否定选择算法生成检测器.将该算法用于检测模型,从而提升检测器的生成速率,并可保证生成的检测器高效地处理高维数据.该算法在降维前后可保证样本的局部线性结构不变,具有可变参数少、计算时间短的特点.实验结果表明,所提出算法在显著提高检测器生成速率和对数据检测效率的基础上,检测性能也表现出很好的水平.

摘要:栅栏覆盖是无线传感器网络中的研究热点,鉴于移动节点的高昂造价以及在移动过程中的巨大能耗,针对高效节能的修复栅栏漏洞问题进行研究.建立静止节点的权重图,并利用迪杰斯特拉算法(Dijkstra)寻找所需最少数目的移动节点和构建栅栏覆盖的最短路径.根据构建栅栏覆盖的最短路径和基于路径上的每个栅栏漏洞所需的最少移动节点,将栅栏漏洞划分为简单情况和一般情况,借助于最大权匹配算法(Kuhn-Munkres)求解移动节点的最短移动距离.仿真实验表明,所提出算法明显减少了移动节点的移动距离,实现了栅栏覆盖.

摘要:针对窃听者相互合作下的无线多跳网络,提出一种考虑物理层安全的路由算法.该算法在假定未知窃听者位置及其信道状态信息(CSI)的前提下,得到系统端到端安全连接概率(EESCP)表达式,通过最大化网络EESCP,得到一种使用传统Bellman-Ford算法即可实现的最短路径路由算法,并在此基础上进一步提出一种改进的Bellman-Ford算法.仿真结果表明,所提出的算法不仅适应于不同规模的网络,而且相较于传统算法能够极大地提高网络的安全性能.

摘要:随着网络平台的兴起,概率销售作为一种新型销售策略广泛应用于Hotwire和Priceline.销售商将两种异质产品按一定比例打包成概率产品,通过网络渠道销售给消费者.首先,利用消费者对产品的估值差异研究双渠道异质产品销售模型(HDTM)的最优定价策略和最优收益;然后,结合HDTM研究双渠道异质产品的概率销售模型(HDPM),并讨论该模型的定价策略和最优收益;最后,研究双渠道销售模型最优收益以及概率水平对双渠道概率销售模型与传统销售模型最优收益差的影响并给出数值结果.数值结果表明,在低概率水平下和高概率水平下,双渠道概率销售模型的最优收益与传统单渠道销售模型相比具有明显优势,即表现出“两端优势”,但在中等概率水平下,概率销售模型的最优收益低于传统销售模型收益.

摘要:考虑网约车服务与出租车服务的竞争市场中,按照服务感知体验高低将网约车服务分为两类,如专车服务属于高服务感知体验的网约车服务,顺风车服务可视为低服务感知体验的网约车服务.研究网约车服务与出租车服务共存情况下实现公平这一目标的价格管制策略制定,并比较无竞争市场、竞争市场无管制与竞争市场管制3种情景下社会福利的变化.研究结果表明:网约车服务体验高于出租车服务体验时,价格管制提高了网约车服务价格,两种服务竞争提高了社会福利,但价格管制的实施相对降低了社会福利;网约车服务体验低于出租车服务体验但二者较为接近且出租车服务价格处于较低水平时,无需监管即可实现管制目标,此时竞争市场中有无管制2种情景下的社会福利变化与网约车服务感知体验以及出租车服务的价格有关.

摘要:针对企业招聘中部分岗位存在占有申请者的人员与岗位双边匹配问题进行研究.首先,针对岗位存在占有申请者的人岗一对多双边匹配问题进行描述;然后,分别给出岗位存在占有申请者的人岗双边匹配方案、岗位存在占有申请者的个体理性匹配方案、占有申请者与岗位阻塞对、外部申请者与岗位阻塞对和岗位存在占有申请者的稳定匹配方案的定义,进一步依据企业招聘过程中申请者与岗位提供的对对方的评价信息,分别计算人员与岗位的满意度,在稳定性约束的基础上,构建以人员与岗位的满意度最大、占有申请者回到原岗位的人数最少为目标的多目标优化模型,通过改进的和声搜索算法求解模型,获得稳定匹配结果;最后,通过算例表明所提出方法的可行性和有效性.

摘要:针对现有面板数据灰色关联模型中对象的排列顺序变换引起灰色关联序不一致的缺陷,提出一种基于面板数据的新型灰色指标关联模型.考虑到面板数据的时间维度和对象维度差异特征,在时间维上利用增量表征指标的发展水平,对象维上引入离差表征指标的分布特征,同时将两个维度上的方向差异作为正负关联判断依据,构建时间维度和对象维度的关联系数,得到面板数据的灰色指标关联模型,并对模型的唯一性、对称性和可比性等性质进行证明.最后将该模型应用于苏南五市空气质量与主要污染物浓度的关联分析中,验证了灰色指标关联度不受对象排列顺序的影响,且能够反映指标间的正负关联关系.

摘要:考虑消费者具有低碳偏好,在环境保护和经济利益的双重驱动下,制造商对生产环节和销售环节进行减排技术投资,如引进减排设备或技术.以包含单个制造商和单个零售商的两级可持续供应链为研究对象,基于碳限额交易政策,首先研究寄售契约对该供应链的协调效果;然后探究制造商应如何理性地选择减排技术投资方式,即应该在生产环节和销售环节均进行减排技术投资还是仅在生产环节减排技术投资;最后通过算例分析对理论结果进行验证,并运用田口实验对参数进行鲁棒性分析和优化.研究表明,当政府规定的碳限额高于某一阈值时,利润损失率低于25%,寄售契约能够实现较好的协调效果.此外,与仅在生产环节进行减排投资相比,在生产和销售环节均进行减排投资不仅减排水平提高,而且系统总利润和制造商利润增大.

摘要:针对多变量预测控制计算量大、控制效果对扰动和模型失配敏感等特点,提出一种适用于预测控制工程应用的控制模型前馈解耦策略.基于结构分析,保留重要的被控变量与操作变量配对关系,将不重要的被控变量与操作变量配对作为前馈引入进行补偿,简化了系统结构,降低了系统耦合程度,减弱了预测控制器对扰动和模型失配的敏感程度,极端情况下形成的单入单出或小规模多入多出系统有效减小了在线计算量;基于分布式预测控制思想,给出控制模型前馈解耦策略的分散优化策略,进一步减小了系统规模和在线计算量.最后,通过仿真验证了所提策略的可行性与有效性.

摘要:基于PD控制和前馈控制方法,对2-DOF的绳索驱动并联机构的空间运动控制问题进行研究.首先,基于拉格朗日方程建立系统的空间运动数学模型.为了保证所有绳索在机构的工作空间范围内始终处于张紧状态,绳索内力原则被应用于所提的控制方法中.然后,基于李雅普诺夫稳定性理论,给出闭环系统的稳定性证明.最后,为了检验所提控制策略的正确性,给出仿真和实验结果.仿真和实验结果的近似一致性证明了所提控制策略的有效性和合理性.

摘要:随着经济的发展和人民生活水平的提高,投资者的投资组合不再局限于证券市场投资.通过将寿险购买引入投资者的投资组合并划分消费品为易腐品或不可分割耐用品,研究投资者的最优消费投资与寿险购买策略.投资者的投资目标为期望效用最大化.运用动态规划原理得到哈密尔顿-雅可比-贝尔曼方程,最终得到最优策略满足的方程,并讨论方程存在正根的条件.最后通过数值分析方法,验证模型结论与实际现实情况的一致性.

摘要:从互联网到物联网是一个必然的趋势,物联网技术必将促进科技基础设施的智能管理和数据共享.物联网技术主要利用各种传感器采集设备的各种运行状态,并且通过射频技术传到云端或者其他数据共享中心进行处理.由于涉及到无线传输,必定会涉及到数据传输的可靠性问题,如果设备的信号未能实时地到达数据共享中心,则可能影响到该设备的智能管理.鉴于此,将科学基础设施系统简化为一个非线性多态系统,建立一个初步模型,分析利用物联网技术进行科技基础设施智能管理的可靠性.对该系统建立基于多值决策图的可靠性建模流程,并分析多值决策图中计算最大节点数和最大路径数的计算复杂度.最后通过示例演示了所建立的多值决策图可靠性的计算步骤.