摘要:针对现代工业过程具有检测、控制变量多,且变量关系复杂、耦合严重等特点,厂级工业过程监测通常采用分块的方式建立模型.然而,实际过程中每个子块间存在物流、能流的交换和信息的传递,这种建模方式通常只利用子块本身的信息建立模型,恰恰忽略了子块之间内在的联系,可能导致子块监测模型一定程度上丢失其他子块所提供的过程信息.针对现有方法的局限性,提出一种部分子块通讯的分布式主元分析(PCA)过程监测方法.首先利用先验知识对厂级过程进行分块,增加用于描述子块间连接方式的拓扑矩阵;以迭代更新的思路,利用其他节点提供的压缩信息,按照拓扑矩阵不断更新系数矩阵,进而得到最终的监测模型;代入待监测数据后,综合考虑其余子块携带的异常信息得出监测结果.在tennessee eastman过程和加氢裂化过程中,将所提出的方法与传统分块PCA、全部子块交互的分布式PCA方法进行对比,所得结果表明了所提出方法的合理性和有效性.

摘要:由于海洋工作环境具有复杂性和不可预测性,船舶动力定位系统的可靠性一直备受关注.针对带有推进器故障的船舶动力定位系统的鲁棒容错控制问题展开研究.首先,建立更一般且统一的推进器故障模型,该模型能全面描述推进器失效、卡死、中断3种故障情形;然后,设计一种不依赖故障检测模块(FDI)和故障信息上下界的自适应滑模控制器, 其中自适应机制用于在线估计故障信息和未知外部扰动的上界,基于李雅普诺夫稳定性理论和滑模控制理论,所设计的自适应滑模控制器能保证船舶动力定位系统在有推进器故障发生和海洋环境外部有界扰动存在情况下的所有信号一致有界;最后,在一艘过驱动船舶模型上进行仿真,其结果验证了所设计方法的有效性.

摘要:算法选择(AS)问题旨在为给定问题在算法集合中选择最佳算法.随着优化算法的不断提出,算法选择问题是优化领域亟待解决的问题.提出基于聚类的元启发算法五星评价体系,将算法性能指标映射至整数评价以减小评价空间.通过测试24种常见优化算法与4种最新CEC大赛优胜算法在219种、3000多个标准测试问题上的性能,得到评价矩阵.将评价矩阵作为训练数据,使用协同过滤(CF)算法建立算法评价的预测模型.使用该模型预测算法集内的所有算法在新问题上的评价,结果显示所提出方法预测精度较高,超过90%的预测最佳算法为最终可行算法.敏感性分析显示,该方法在先验信息有限的情况下仍可以保持较高的预测精度.

摘要:自动化数据处理、检测判决、推理决策要求对多种传感器和不同信息源进行有效集成.但由于环境的扰动、传感器的局限以及人为的干预,信源信息一般具有较强的不确定性、不完备性、冲突性,集中表现为证据的冲突,有必要对冲突证据的推理与决策进行研究.为解决证据理论不能有效融合冲突证据的问题,提出一种新的不确定性度量方法.首先,对现有的基于信息熵和区间距离的不确定性度量公式进行深入分析,总结现有方法的缺陷并进行相关证明;其次,基于定积分定义新的区间距离度量公式,并对公式的合理性进行证明;然后,基于所提出的区间距离公式给出新的不确定性度量方法,利用改进的不确定性度量方法给出冲突证据组合规则及算法流程;最后,通过算例分析验证改进算法的有效性和可行性.

摘要:针对高分辨率遥感影像中同物异谱和同谱异物导致的分割困难问题,提出一种层次高斯混合模型(HGMM)快速遥感影像分割算法.首先采用HGMM构建影像的统计模型,其具有准确建模像素强度统计分布呈现的非对称、重尾和多峰等复杂特性的能力;然后根据贝叶斯理论构建基于HGMM的分割模型,为了简化参数求解并提高算法效率,定义均值和方差为关于权重的函数;最后采用共轭梯度(CGM)求解模型参数.实验中采用所提出算法和传统统计模型分割算法分别对合成、全色和彩色高分辨率遥感影像进行分割实验.实验结果表明,所提出的HGMM具有准确建模复杂统计分布的能力,且能够准确和有效地分割全色和彩色遥感影像.

摘要:虽然基于深度学习的目标检测器具有较高的检测精度,但是大多数检测器的检测速度不能满足实时性要求.此外,目前主流的实时检测算法如SSD(single shot multibox detector)和YOLO(you only look once),对小目标的检测精度不高.鉴于此,提出一种基于视觉特征区域建议的目标检测算法,能够综合平衡检测精度和检测速度.算法分为区域建议和网络分类,区域建议根据目标的特征信息提取候选区域ROI(region of interest);网络分类使用CNN(convolutional neural network)对区域建议中提取的ROI进行处理,计算每个ROI类别的置信度,置信度大于设定阈值的ROI即为目标检测结果.实验结果表明,所提出算法的检测精度明显高于Faster R-CNN、SSD和YOLO,并且具有接近SSD和YOLO的检测速度.

摘要:针对低碳混合流水车间调度问题(HFSP),提出一种新型蛙跳算法(SFLA)以同时最小化总能耗和总延迟时间.该算法将种群内最差的部分解排斥在模因组之外, 运用模因组构建和模因组搜索新策略产生新解,同时利用搜索过程产生的优化数据替换种群中未进入模因组的差解并更新外部档案以提高求解质量.通过算例验证新型蛙跳算法解决该问题的有效性,实验结果分析表明,新型SFLA对于所研究的低碳HFSP具有较强的搜索能力和优势.

摘要:推力矢量垂直短距起降飞机(V/STOL)具有巡航速度快和起降灵活的特点,近年来受到了广泛的关注.然而,该型飞机需要经历悬停转平飞和平飞转悬停的过渡过程阶段,期间飞机会面临强耦合、强非线性等控制难题,使得传统控制器难以胜任.针对上述问题,通过充分考虑执行器的执行能力,提出一种基于单步最优方法的过渡过程控制策略.所提方法结合推力矢量V/STOL飞机的特点,在确保飞机姿态可控的前提下使飞机水平加速度最大,同时使三轴承推力矢量喷管转角向目标转角不断靠近,从而以最快的速度完成过渡过程,并进行控制器切换.仿真实验验证了所提方法具有过渡过程时间短、姿态平稳的优点.

摘要:随着六足机器人研究工作的深入,针对其遥操作系统的开发面临诸多挑战.为了弥补松软接触条件对系统可控性及稳定性的影响,提出一种基于时域无源性控制(time-domain passivity control,TDPC)的六足机器人双边触觉遥操作方法.其主从两端采取位置-速度的交互模式,通过分析足-地柔性接触的作用机理,构建无源观测器和无源控制律以补偿足底滑移所导致环境系统的潜在有源性,采用速度跟踪模式设计基于触觉力反馈的系统控制架构,并利用Llewellyn准则确定控制律参数的稳定范围.最后,搭建半物理仿真实验平台并验证所提出的双边触觉遥操作方法在松软地形条件下能够保证六足机器人遥操作系统的稳定,且兼具较好的持续跟踪能力.

摘要:针对有输入饱和约束的轮式移动机器人(WMR)的轨迹跟踪问题,提出一种抗饱和无模型自适应积分终端滑模控制方案.该方案基于紧格式动态线性化技术,构建WMR系统的在线数据驱动模型.在积分终端滑模控制器设计过程中,引入动态抗饱和补偿器,以解决WMR系统轨迹跟踪过程中执行器饱和问题.控制器设计仅利用控制系统的输入输出数据,与WMR系统模型信息无关.因此,针对不同类型的WMR系统,该方案均可实现.最后,通过仿真实验将所提出的方法与PID方法的控制效果进行对比,仿真结果表明,所提出的控制算法的跟踪误差更小且响应速度更快.

摘要:针对炼油过程调度优化的离散时间与连续时间建模方法在应用中的局限性,提出一种基于即时交货的离散时间建模方法.该方法总体上采用离散时间表示,通过对成品油交货环节相关部分更加细致的描述,使得交货活动能够在时间片段内部发生,既可保证对实际问题的准确刻画,又能实现对模型规模的有效控制.以华北地区某炼油厂的改质及调合过程为例,分别建立离散时间模型、连续时间模型以及所提出的基于即时交货的离散时间模型,并结合对3个案例的求解,从不同的角度对3种模型进行对比研究.研究结果表明,所提出的模型兼具原离散时间模型和连续时间模型的优势,能够在不同的情形下保持稳定且优良的性能.

摘要:为提升AGV工作效率并改善其躲避障碍物的执行能力,提出在静态与动态环境下的全局路径规划方法——多目标与速度控制法.在静态环境下,以路径最短与平滑度最大建立路径规划的多目标数学模型,采用所提出的改进算法求解并筛选,得到AGV的行驶路径;在动态环境中,根据障碍物的运动情况,提出感应转向算法,使AGV合理躲避障碍物.结合两种环境下的转向特点,设定AGV速度控制规则,应用于静态与动态环境下的转向过程,确保AGV能够行驶得更加平稳与快速.仿真实验表明,所提出方法能够确保AGV在两种环境下自由躲避和灵活转向,提升行驶速度,提高工作效率;与常规算法对比,改进算法的求解效果在时间和精度上都显著提高.

摘要:针对异步电机驱动系统中三相六开关逆变器单管故障问题,提出一种逆变器在故障状态下的三相六开关容错控制策略,较三相四开关容错控制可以提供较多的电压矢量,进而可以有效抑制转矩脉动.结合有限集预测控制思想,提出一种基于三相六开关容错逆变器的异步电机有限控制集模型预测转矩控制策略,同时采用模糊PI转速控制器替代固定参数的PI控制器,进一步提高系统的稳定性、快速性和鲁棒性.仿真结果表明, 采用此方案进行控制的异步电机驱动系统能够持续稳定运行,具有良好的动态性能,进一步验证了所提出方法的有效性.

摘要:针对传统$\chi ^2$检测法对惯性/卫星组合导航缓变故障检测效率不高的问题,提出一种基于BP神经网络辅助的缓变故障双阈值检测法.基于BP神经网络建立位置与速度子预测器,实现对卫星导航量测数据的预测,在此基础上根据预测精度提出双阈值的低检测门限,辅助残差chi^2检测法进行故障检测与系统重构.仿真结果表明,对于缓变故障,所提出方法能有效提高故障期间滤波精度、降低漏警率以及组合导航的可靠性.

摘要:针对受限移动机器人视觉伺服系统,提出一种移动机器人视觉伺服镇定准最小最大模型预测控制策略. 基于移动机器人视觉伺服镇定误差模型,建立移动机器人视觉伺服线性参数时变预测模型,进而引入准最小最大策略,设计移动机器人视觉伺服镇定模型预测控制器.与传统视觉伺服预测控制器相比,所提控制器只需求解线性矩阵不等式表示的凸优化问题,降低了视觉伺服预测控制器的计算耗时,同时保证了闭环视觉伺服系统的渐近稳定性.仿真结果验证了所提出策略的有效性和在计算效率上的优越性.

摘要:为了抑制L波段数字航空通信系统1正交频分复用接收机中的测距机脉冲干扰信号的影响,提出基于正交频分复用符号特征的盲波束形成方法.阵列天线接收的数据首先经正交投影抑制测距机干扰,然后根据正交频分复用符号中循环前缀的延迟重复特征,将波束形成的权值求解问题转化为瑞利商的最大化问题,通过对延迟协方差矩阵的特征值分解获得阵列天线的波束形成权矢量,不需要预先知道期望信号的来向信息.仿真结果表明:所提出方法能够将波束主瓣对准期望信号来向,同时在干扰信号来向上形成深零陷,从而提高阵列输出端信噪比.所提出方法在低信噪比环境下波束形成性能优于内积最大化方法,随着信噪比增大,两种方法波束形成的性能逐渐接近.

摘要:针对模糊系统在运行过程中可能出现由多个事件触发的故障,研究模糊离散事件系统模式故障的诊断问题,提出一种基于验证器的模式故障诊断方法.先对模糊离散事件系统中最常见的模式故障,引入S类型模式故障和T类型模式故障两个概念,再分别对模糊离散事件系统的S类型和T类型模式故障的可诊断性进行形式化.为验证模糊系统模式故障的可诊断性,构造一个验证器自动机,并得到一个关于模糊离散事件系统模式故障可诊断性的充分必要条件,实现对模糊系统模式故障的诊断.

摘要:由于永磁直线同步电机直接驱动负载,负载突变、摩擦力和推力波动等各种干扰也将无缓冲地直接作用于电机动子上,如果不加以考虑,将会严重影响伺服系统的精度.为了克服不确定性扰动给永磁直线同步电机位置伺服系统带来的不良影响,提出一种鲁棒反步控制策略.首先,对永磁直线同步电机的数学模型进行分析,将负载阻力、推力波动和摩擦力等作为总干扰;然后,设计一种观测器对总干扰进行估计,将干扰的估计值引入到反步控制律中,起到对扰动进行补偿的作用,并利用Lyapunov函数分析系统的稳定性;最后,通过与不带扰动补偿的反步控制进行仿真比较,结果表明所提出的控制策略能够有效消除不确定性扰动对系统的影响,增强伺服系统的鲁棒性,提高电机位置的跟踪精度.

摘要:应急设施选址是长期战略性决策布局问题,选址-分配网络面临潜在的中断风险.在中断情境下构建以成本经济性、覆盖质量均衡性及公平性为核心的多目标体系.以最小化系统成本为目标反映经济性,以覆盖服务质量最大化为目标反映均衡性,以最大化最小需求覆盖水平为目标反映公平性,建立中断情境下服务能力有限的可靠性应急设施选址-分配多目标优化模型.采用带精英策略的快速非支配排序遗传算法(NSGA-II)对模型予以求解,获得经济成本、覆盖服务质量均衡性与公平性之间的Pareto解集,给出Pareto最优解集在三维空间的分布及应急设施选址布局网络的拓扑结构.研究成果将为决策者在中断环境下设计可靠的选址-分配网络提供决策支持.

摘要:准确评估网络系统脆弱性对于网络安全规划和风险管理至关重要.现有网络脆弱性分析方法大多利用单一特性识别脆弱元素,随着网络系统复杂化进程加快,多元化的脆弱性识别显得尤为重要.从攻击者的角度出发,提出一种面向网络连通性的关键元素脆弱性分析方法,识别网络中具有多重重要身份且破坏代价小的网络元素,利用局部分析措施确定网络关键元素并将网络连通性作为脆弱性衡量指标,以识别出关键元素中可致使网络连通性特定降级的最小代价集合.仿真结果表明,所提出方案对脆弱元素的定位更加准确,可为网络安全防护措施的制定提供有效且可靠的参考.

摘要:针对Brandenburger和Stuart提出的非合作-合作两型博弈中的不足,提出一种基于转归集中心值(CIS值)的非合作-合作两型博弈理论框架.用CIS值作为合作博弈阶段的解,进而构造获得非合作博弈阶段的纯策略纳什均衡解,并证明该类两型博弈解存在的条件.所提出的非合作-合作两型博弈的求解方法降低了非合作-合作两型博弈的解和有效策略存在的要求,适合于联盟外局中人的策略对联盟具有外部影响时的非合作-合作两型博弈问题,使非合作-合作两型博弈模型的应用更具有一般化,为供应链管理等问题提供新的理论依据.最后,通过数值实例表明所提出模型和方法的有效性和实用性.

摘要:针对设计参数不确定性和模型结构未知情形下精密产品多元质量波动问题,同时兼顾主体结构对轻量化设计要求,提出一种基于Taguchi-BPNN-SEDEA的多元质量非参数稳健优化方法.首先,通过正交试验设计和有限元分析获取多元质量数值,运用Taguchi方法将多元质量数值转化为信噪比来衡量精密产品稳健性;其次,运用BPNN非参数模型构建多元质量信噪比预测模型,以避免由参数模型设定导致的误差;在此基础上,提出改进的DEA基本模型,采用SEDEA非参数稳健优化方法,将设计参数不确定性下BPNN非参数模型求解问题转化为不确定性条件下复杂多属性决策问题;最后,通过实例表明,所提出的方法能够有效处理设计参数不确定性和模型结构未知并存情况下的多元质量稳健优化问题,从而验证该方法的可行性.

摘要:针对基于结果的组合预测赋权问题,通过引入预测残差数据的变异系数和滑动窗口模型,给出一类基于滑动窗口和改进变异系数的组合预测时变权重确定方法.将传统基于预测数据层面的变异系数转移到预测残差数据层面,能有效消除传统变异系数由于数据数量级引起的数据变异程度被弱化的情况.结合滑动窗口模型,对已有的赋权方法和提出的基于改进变异系数的赋权方法进行调整,实现非时变权重向时变权重的过渡.实例分析表明,改进变异系数的有效性以及滑动窗口技术的引入能够有效提高组合预测精度.

摘要:当前市场环境快速变化且竞争愈发激烈,通过有效控制不确定性以避免进度延迟是项目管理者极为重视的方面.关键链缓冲管理提供了一种应对项目进度风险的有效方法,针对现有缓冲监控机制存在的忽视活动层面不确定信息以及项目动态执行特征的不足,提出一种基于统计过程控制的两阶段统计缓冲监控方法(SBMA).第1阶段通过在活动层面设置管理者认为可以接受的活动工期波动范围,生成项目层面基于缓冲消耗指标的容忍阈值,建立统计缓冲控制图;第2阶段依据假设检验理论,当缓冲消耗指标超出缓冲控制图中监控阈值时即触发相应行动.模拟实验结果表明,相对于已有研究中的其他3种缓冲监控方法,SBMA可以更准确及时地给出项目整体进度预警信息,并且可以更有效地追溯至活动层面识别出活动工期是否发生异常波动,从而验证所提出方法的实用性和优越性.

摘要:将公平偏好理论应用到绿色供应链绿色创新投入问题的研究中,建立以F-S模型为基础的绿色制造商与供应商的收益模型,并分析在信息不对称条件下公平偏好对供应商绿色创新、收益分享比例、固定补贴以及制造商最优效用的影响.研究结果表明:在信息不对称条件下,公平偏好对供应商的最优绿色创新投入无影响,公平偏好不会影响绿色制造商提供的最优收益分享比例,而绿色制造商提供给供应商的补贴会受公平偏好影响,绿色制造商给供应商的固定补贴额是随着供应商公平偏好心理强度的增大而减小,而绿色制造商的最优效用会受到供应商公平偏好强度和自身公平偏好强度的共同影响.

摘要:延迟时间理论广泛应用于系统维修领域,能够更为细致和准确地反映系统的运行状态.不同于一般维修理论只用一个阶段描述系统的故障过程,该理论将系统的故障过程分为两个阶段:正常阶段和缺陷运行阶段.系统部件的状态有正常、缺陷和故障3种情况.延迟时间理论主要应用于单部件系统和串联系统的维修和检测,目前尚未应用于n中取k系统.对此,运用延迟时间理论确定n中取k系统的最优维修检测区间,分别针对两种情况进行分析:一种是系统中部件的初始缺陷发生时间服从指数分布的情况,一种是其服从非指数分布的情况.建立单位时间维修费用模型和设计仿真过程,以单位时间维修费用最小为目标进行优化,求解系统的最优维修检测区间.最后通过数值案例表明所提出方法的有效性.

摘要:基于灰色B型关联分析的基本思想,针对现有面板数据灰色关联模型中对象排列顺序变化引起的关联序不一致的问题,以及因未充分考虑对象维度序列关于同一时刻不同对象下均值的变化率导致关联结果失真的问题,从时间维度和对象维度两个方面构建基于面板数据的灰色B型关联模型.在时间维度上,通过引进各指标间的总体位移差、一阶斜率差及二阶斜率差得到横向关联度;在对象维度上,采用各点与同一时刻不同对象下均值之比来刻画纵向关联度,并对两者求加权平均,进而构建出基于面板数据的灰色B型关联模型.讨论模型的规范性、一致保序性等性质.对比分析表明,模型简单有效且不受对象排列顺序的影响.以豫北平原5个市的干旱灾害风险指数为特征指标序列,理清干旱灾害风险指数与其12个影响因素的关联关系,为旱灾风险评估与调控提供理论支持.

摘要:针对静态灰色可能度函数聚类方法的局限性,综合考虑评价指标发展趋势、指标权重和时间权重的影响,构建一种体现发展趋势的灰色可能度函数聚类模型用于解决面板数据问题.该方法引入发展因子概念,用于表示观测值的发展趋势;对于观测对象在不同时刻的观测值,运用发展因子将观测值集结为发展作用值,并利用时间权重对包含发展作用值的面板数据进行降维,从而获得信息集结值.运用所提出的权重求解法确定每个指标各时刻指标权重,再根据离差平方和最小化方法优化求解总时段综合指标权重,并对降维后的信息集结值进行灰色可能度函数聚类分析.最后,通过对中国10个城市5年宏观经济状况的聚类分析,验证所提出模型的有效性和可行性,实现了灰色可能度函数聚类方法的面板数据处理.

摘要:针对包含不确定函数和未知外部扰动的一类严格反馈型非线性系统,提出基于精确扰动观测器的变比例增益自适应模糊控制器.系统中的未知不确定函数由模糊逻辑系统在线逼近,同时将模糊逻辑系统的逼近误差和未知外部扰动定义为总扰动,利用精确扰动观测器进行精确微分补偿控制. 将非线性函数应用于设计可调节的输出反馈增益,有效消除系统的稳态误差,使得系统跟踪误差可以控制在零的任意小邻域内.最后,通过Lyapunov定理证明闭环系统中所有信号均是有界的.数值仿真表明了所提出方案的有效性.

摘要:针对再制造加工过程中作业时间的不确定性以及现行车间调度问题中多目标并行的特点,以三角模糊数描述再制造加工车间作业时间的不确定性,建立以完工时间、加工成本、设备负载平衡和加工能耗为目标的再制造加工车间调度模型,并提出一种基于多种群协同进化的混合人工鱼群算法对模型进行求解.该算法采用多种群协同进化的思想提高单种群混合人工鱼群算法的搜索能力,并考虑对多目标再制造加工车间调度问题的适用性,最后以个体分散程度为指标更新Pareto解集中的最优解.仿真实验验证了所提出方法的可行性.

摘要:广义次成分分析(generalized minor component analysis,GMCA)在现代信号处理的许多领域具有重要作用.目前现有的大多算法不能同时具备与算法对应的信息准则,以及收敛性、自稳定性和多个广义次成分提取的性能.针对上述问题,利用一种新的信息传播规则,推导出一种广义次成分提取算法,并采用确定离散时间方法(deterministic discrete time,DDT)对算法的全局收敛性能进行分析;同时,通过理论分析算法的收敛性能与算法初始状态的关系,表明算法具有自稳定性.进一步地,探索了算法在多重广义次成分提取方面的应用.相比之前的算法,所提算法具有更快的收敛速度.Matlab仿真验证了所提出算法的各项性能.

摘要:提出一种基于无切换吸引律的离散控制器设计方法,将干扰差分补偿措施嵌入吸引律中构建理想误差动态,依据理想误差动态推导离散时间控制器.所提控制方案既回避了抖振,也能够有效抑制干扰.给出稳态误差带、绝对吸引层、单调减区间和跟踪误差首次进入稳态误差带的最多步数的具体表达式,用以刻画系统跟踪误差瞬态、稳态性能,并指导控制器参数整定.数值仿真与实验结果验证了所提出方法的有效性.

摘要:研究一类未知异构非线性多智能体的编队控制问题.首先,利用全格式动态线性化(full form dynamic linearization,FFDL)方法将未知非线性智能体转化为含有时变参数的数据模型,并给出时变参数的估计方法;然后,基于该数据模型设计一种分布式无模型自适应多智能体编队控制方案;最后,为验证所提出的无模型自适应编队控制方案的有效性,利用3台NAO机器人开发基于Python的多智能体编队控制实验平台.实验比较结果表明,通过所提出的控制方案可使3台机器人仅利用局部信息就能有效完成编队控制任务,控制性能优于基于PID的编队控制方法.

摘要:研究不同权力结构下具有企业社会责任(CSR)的闭环供应链定价决策问题.探讨Stackelberg博弈及Nash非合作博弈下各成员企业的CSR最优分摊机制及定价策略,分析CSR行为对新产品定价及废旧产品回收的影响.研究表明,无论在何种权力结构下,闭环供应链成员企业的CSR行为都有利于降低新产品零售价格、扩大新产品市场需求以及提高废旧产品回收率, 同时也有利于实现零售商、制造商以及闭环供应链系统整体追求社会福利的最大化.通过比较3种权力结构下的均衡结果发现:在零售商主导下的废旧产品回收效果最好, 而在Nash非合作博弈下的新产品零售价格最低并且市场需求量最高;零售商和制造商在追求社会福利最大化时获取的总效益在自身主导的权力结构下均是最大的.