“年度期刊优秀论文奖”获奖论文

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  • 1  基于气动力矩和模型预测的LEO卫星角动量管理算法
    张学钢 朱振才 陈宏宇
    2019, 34(11):2452-2458. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2019.0343
    [摘要](854) [HTML](161) [PDF 1.08 M](502)
    摘要:
    为抑制气动力矩对近地轨道(LEO)卫星姿态控制系统的影响,改善卫星电磁环境,设计一种基于气动力矩和模型预测的LEO卫星角动量管理算法,利用气动力矩管理卫星角动量并通过磁力矩器辅助提高角动量管理效率和可靠性.利用所设计的角动量管理算法构建卫星姿态动力学的线性化模型和姿态控制律,预测角动量变化趋势;通过在卫星太阳阵常规运动上附加额外的小角度偏转,将LEO卫星主导摄动力矩的气动力矩转化为管理卫星角动量的控制力矩.仿真实验表明,与传统的角动量管理策略相比,所设计的角动量管理算法通过将气动力矩转化为角动量管理控制力矩,能够有效节省卫星角动量管理的消耗.此外,该算法在不增加物理机构的前提下可以作为卫星的备用角动量管理策略,能够显著增强卫星姿态系统的可靠性和鲁棒性.
    2  不平衡数据分类方法综述
    李艳霞 柴毅 胡友强 尹宏鹏
    2019, 34(4):673-688. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2018.0865
    [摘要](1540) [HTML](4328) [PDF 1.11 M](2348)
    摘要:
    随着信息技术的快速发展,各领域的数据正以前所未有的速度产生并被广泛收集和存储,如何实现数据的智能化处理从而利用数据中蕴含的有价值信息已成为理论和应用的研究热点.数据分类作为一种基础的数据处理方法,已广泛应用于数据的智能化处理.传统分类方法通常假设数据类别分布均衡且错分代价相等,然而,现实中的数据通常具有不平衡特性,即某一类的样本数量要小于其他类的样本数量,且少数类具有更高错分代价.当利用传统的分类算法处理不平衡数据时,由于多数类和少数类在数量上的倾斜,以总体分类精度最大为目标会使得分类模型偏向于多数类而忽略少数类,造成少数类的分类精度较低.如何针对不平衡数据分类问题设计分类算法,同时保证不平衡数据中多数类与少数类的分类精度,已成为机器学习领域的研究热点,并相继出现了一系列优秀的不平衡数据分类方法.鉴于此,对现有的不平衡数据分类方法给出较为全面的梳理,从数据预处理层面、特征层面和分类算法层面总结和比较现有的不平衡数据分类方法,并结合当下机器学习的研究热点,探讨不平衡数据分类方法存在的挑战.最后展望不平衡数据分类未来的研究方向.
    3  考虑动态需求的外卖配送路径优化模型及算法
    李桃迎 吕晓宁 李峰 陈燕
    2019, 34(2):406-413. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2017.1105
    [摘要](1058) [HTML](4704) [PDF 282.83 K](1421)
    摘要:
    外卖业务模式高度复杂,现有文献中缺少针对外卖配送路径优化问题的研究.鉴于此,基于同时送取货VRP问题的求解策略,引入时间惩罚成本衡量外卖配送超出时间窗的情况,定义目标函数为外卖配送成本增量总和,包括新订单的固定配送成本、额外配送成本和时间惩罚成本之和.考虑随机参数对计算复杂程度产生的影响,设定配送区域范围,对新订单进行调度时,已指派但尚未完成的订单仍由原车配送,且将时间惩罚成本作为变动成本修正目标函数,直接去掉时间窗约束,降低算法求解难度.设计“商家-客户”配对策略,引入k-means对“商家-客户”进行聚类,同一类内设计“商家-客户”遗传算法,得到启发式路径优化方案.最后,采用随机模拟算法生成动态订单测试算例,通过R语言测试模型及算法的有效性.
    4  高速列车牵引系统故障诊断与预测技术综述
    姜斌 吴云凯 陆宁云 冒泽慧
    2018, 33(5):841-855. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2017.1447
    [摘要](1231) [HTML](602) [PDF 970.83 K](1703)
    摘要:
    高速列车因其舒适、便捷、安全和准时, 已成为我国主流的城际间交通工具.CRH(China railway high- speed)动车组高速列车是一个大型复杂的机电耦合系统,作为其重要组成部分,牵引控制系统的可靠性对于高速列车的安全运行至关重要.随着在轨运行时间的增长,牵引控制系统中的很多部件都会发生不同程度的性能衰退,并引发各种故障,给高速列车的安全运行带来潜在的危险.鉴于此,针对牵引变压器、牵引变流器(整流器、逆变器)、牵引电机、转向架系统、牵引/制动控制单元等与高速列车牵引系统相关的重要部件和单元的故障诊断、容错控制与预测方法进行现状调研和分析,并对每种方法的基本思路、现阶段进展以及适用条件等进行了介绍,最后陈述了高速列车牵引控制系统故障诊断与预测领域尚待解决的问题.
    5  深度学习在故障诊断领域中的研究现状与挑战
    任浩 屈剑锋 柴毅 唐秋 叶欣
    2017, 32(8):1345-1358. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2016.1625
    [摘要](2914) [HTML](0) [PDF 599.98 K](9285)
    摘要:
    现代工业系统已呈现出向大型化、复杂化的方向发展,使得针对工业系统的故障诊断方法遇到一系列的技术难题.近年来,深度学习(deep learning)在特征提取与模式识别方面显示出独特的优势与潜力,将深度学习应用于解决复杂工业系统故障诊断的研究已初现端倪.为此,首先介绍几种典型的基于深度学习方法实现工业系统故障诊断方法;然后对基于深度学习实现故障诊断的主要思想和建模方法进行描述;最后总结和讨论了复杂工业系统故障的特点,并探讨了深度学习在实现复杂工业系统故障诊断方面所面临的挑战,展望了未来值得继续研究的方向.
    6  基于双幂次趋近律的滑模控制方法
    李慧洁 蔡远利
    2016, 31(3):498-502. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1908
    [摘要](716) [HTML](0) [PDF 285.13 K](585)
    摘要:

    针对滑模控制中传统趋近律存在抖振、收敛速度慢的问题, 提出一种基于特定双幂次趋近律的滑模控制方案. 双幂次趋近律具有全局快速的固定时间收敛特性, 收敛时间存在与滑模初值无关的上界. 当系统存在有界集总扰动时, 双幂次趋近律能使滑模及其一阶导数在有限时间收敛到稳态误差界内. 仿真分析验证了所提出方法的有效性.

    7  低碳供应链生态研发、合作促销与定价的微分博弈分析
    游达明 朱桂菊
    2016, 31(6):1047-1056. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2015.0432
    [摘要](699) [HTML](0) [PDF 355.52 K](552)
    摘要:

    针对低碳供应链研发、促销与定价问题, 构建微分博弈模型. 将产品低碳度和商誉作为状态变量, 综合考虑价格和非价格因素对市场需求的多重影响, 考察并比较不同决策下供应链的反馈均衡策略, 结合数值模拟, 对相关参数进行敏感性分析. 研究发现: 集中式决策可促使供应链实现经济绩效和环境绩效双赢; 产品批发价对分散式决策下供应链均衡策略及利润产生重要且不同影响; 两种决策下产品低碳度随时间单调变化, 而商誉的变化却呈现多样性.

    8  一种动态搜索策略的蚁群算法及其在机器人路径规划中的应用
    游晓明 刘升 吕金秋
    2017, 32(3):552-556. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2016.0005
    [摘要](842) [HTML](0) [PDF 262.06 K](1233)
    摘要:
    采用蚁群算法求解复杂环境下移动机器人路径规划问题时,会出现运算时间过长、求解精度不高等问题,对此,定义一种新的动态搜索诱导算子以改进蚁群算法性能.重点设计了动态搜索模型,即:在进化初期设定较大阈值以增加种群的多样性;而伴随进化过程,利用衰减模型动态调整为较小阈值以加快收敛速度.TSP测试实验结果表明,该改进蚁群算法不仅能加快收敛速度,而且有效提高了优化解的质量.复杂环境中机器人路径规划问题的求解验证了所提出算法的实际应用效果.
    9  多策略改进的多目标粒子群优化算法
    杨景明 穆晓伟 车海军 呼子宇 侯宇浩
    2017, 32(3):435-442. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2016.0091
    [摘要](857) [HTML](0) [PDF 773.86 K](891)
    摘要:
    为了进一步提高多目标粒子群优化算法的收敛性和多样性,提出一种多策略改进的多目标粒子群优化算法.建立具有精英粒子领导的异构更新模式并设置个体学习增强因子项,促使种群能够快速寻找真实Pareto最优解.引入外部档案冗余机制,利用其变异及对种群的干扰策略增强解的多样性,避免算法早熟现象的发生.仿真实验结果表明,与其他几种优化算法相比,所提出的算法表现出较好的收敛性和多样性.
    10  基于回收产品质量水平的闭环供应链渠道选择模型
    周雄伟 熊花纬 陈晓红
    2017, 32(2):193-202. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2016.0070
    [摘要](904) [HTML](0) [PDF 225.01 K](1036)
    摘要:
    基于回收努力和回收产品质量水平的考虑,应用Stackelberg博弈模型理论,构建分别由制造商回收、零售 商回收和第三方回收的3种再制造闭环供应链决策模型,考察不同渠道下参与主体最优决策差异和基于回收产品 质量水平的回收渠道选择问题.结果表明,第三方回收为下策均衡,制造商回收或零售商回收取决 于产品再制造成本的节约水平,制造商需衡量其再制造成本,从制造商回收和零售商回收中选择最优的回收渠道.
    11  时间序列数据挖掘的相似性度量综述
    陈海燕 刘晨晖 孙博
    2017, 32(1):1-11. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2016.0462
    [摘要](1090) [HTML](0) [PDF 314.26 K](3926)
    摘要:
    在时间序列数据挖掘中, 时间序列相似性是一个重要的概念. 对于诸多算法而言, 能否与一种合适的相似性度量方法结合应用, 对其挖掘性能有着关键影响. 然而, 至今仍没有统一的度量相似性的方法. 对此, 首先综述了常用的相似性度量方法, 分析了各自的优点与不足; 其次, 讨论了近年来出现的时序相似性的新解释及其度量方法; 再次, 探讨了相似性度量在时序挖掘任务中的应用以及与挖掘精度的关系; 最后给出了关于时序相似性度量进一步的研究方向.
    12  追踪器本体坐标系下航天器姿轨一体化控制律设计
    廖飞 季海波 解永春
    2015, 30(9):1679-1684. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1266
    [摘要](408) [HTML](0) [PDF 230.57 K](412)
    摘要:

    在追踪航天器本体坐标系下, 联合相对轨道动力学模型和四元素姿态动力学模型, 引入推进器配置矩阵, 建立六自由度姿态和轨道一体化模型. 该模型避免了控制输入向追踪器本体坐标系下的转换. 在此基础上, 采用输入-状态(ISS) 稳定性原理, 在干扰输入信息完全未知的情况下, 设计了非线性鲁棒一体化控制律. 该控制律实现了对椭圆轨道上目标航天器的扰动抑制和跟踪, 具有较好的鲁棒性和跟踪性. 最后, 针对运行在椭圆轨道上的目标给出仿真结果, 表明了所提出的一体化控制律的可行性和有效性.

    13  分布式车间调度优化算法研究综述
    王凌 邓瑾 王圣尧
    2016, 31(1):1-11. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1949
    [摘要](754) [HTML](0) [PDF 253.72 K](846)
    摘要:

    在分布式制造环境下, 分布式车间调度着重研究工件在工厂间的合理分配以及各工厂内的合理加工顺序, 以实现调度指标的最优化. 分布式车间调度的研究具有重要的学术意义和应用价值, 已成为生产调度领域的热点. 对 此, 围绕分布式并行机调度、分布式流水线调度、分布式作业车间调度、分布式装配调度和分布式柔性车间调度等问题, 重点综述分布式调度优化算法方面的代表性成果, 介绍分布式调度的若干应用, 最后指出有待于进一步研究的若干方向和内容.

    14  不同风险偏好下双渠道供应链定价决策
    许民利 聂晓哲 简惠云
    2016, 31(1):91-98. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1335
    [摘要](640) [HTML](0) [PDF 245.61 K](446)
    摘要:

    为了探讨风险偏好对双渠道供应链决策的影响, 基于条件风险值(CVaR) 准则建立双渠道供应链定价决策模型, 并给出了模型的求解方法和最优解. 研究表明, 根据不同风险偏好程度, 供应链成员会采取不同定价策略; 当制造商风险偏好程度确定、零售商风险规避度增加时, 最优零售价降低, 最优批发价升高, 直销价不减; 当零售商风险偏好度确定、制造商风险规避度增加时, 各最优价格均降低; 风险偏爱的影响则与风险规避相反.

    15  线性扩张状态观测器及其高阶形式的性能分析
    邵星灵 王宏伦
    2015, 30(5):815-822. DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.0561
    [摘要](798) [HTML](0) [PDF 521.58 K](665)
    摘要:

    扩张状态观测器(ESO) 作为自抗扰控制(ADRC) 的核心组件, 其自身及高阶扩展形式的性能分析与评估至关重要. 借助Lyapunov 逆定理证明了任意扩张阶数下线性扩张状态观测器(LESO) 重构状态误差的收敛性, 并得出了观测误差上界与扩张阶数的定量关系式; 在分别考虑扩张阶数、观测器带宽以及剪切频率的情况下, 探讨了高阶及传统LESO 的动态响应、干扰抑制能力与观测器参数间的关系; 最后, 结合改进的ADRC控制器, 在估计能力、峰值现象的抑制、滤噪性能等方面对高阶及传统LESO 进行了性能评估与仿真验证. 所得出的结论可为ADRC应用中ESO的选取提供有效的理论依据.