主管单位:中华人民共和国教育部

主办单位:东北大学

国内刊号:21-1124/TP

国际刊号:1001-0920

创刊时间:1986年

出版周期:月刊

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控制与决策期刊

中国控制与决策会议

第33届中国控制与决策会议(CCDC 2021)于5月22-24日在昆明成功举办,现场参会代表1257人
《控制与决策》《JCD》2021新年贺辞
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电动汽车的出现正在引领交通电气化的变革,电动汽车随机的运输与充电行为将促进交通网与电网的深度耦合. 对此,结合大数据分析、电车-路网、电车-电网等领域的最新成果,系统地论述交通电气化进程的现状与进展. 首先, 总结耦合系统的数据预测方法, 归纳各自的基本特征、优势与局限性; 其次, 探讨交通网络中电动汽车的调度问题,兼顾电动汽车的续航安全与运输服务;然后,围绕充电站选址、充/放电负荷管理等方面分析了电气化交通下电网的负载平衡;最后,对交通电气化进程中存在的问题与挑战进行总结,并对其未来发展指明了方向.
城市轨道交通系统主要由弓/网系统、轨道线路、车辆、车站等组成, 传统的人工巡检等方法检测效率低、劳动强度大、自动化和智能化程度不高,给城市轨道交通的运营保障和进一步健康发展带来了巨大的挑战. 机器视觉作为一种重要的检测手段, 在城市轨道交通系统状态检测领域得到了广泛的应用. 鉴于此, 针对机器视觉在城市轨道交通系统安全状态检测中的研究和应用进行综述. 首先,简要介绍城市轨道交通的基本概念和快速发展所面临的挑战与机遇. 然后,详细介绍机器视觉技术在城市轨道交通各子系统安全状态检测中的研究与应用情况; 针对弓/网系统状态检测问题, 分别重点介绍机器视觉在受电弓磨耗检测、受电弓包络线等其他病害检测、接触网几何参数检测、接触网磨耗检测以及接触网悬挂病害检测中的国内外研究现状;在轨道线路安全状态检测方面, 分别介绍机器视觉在扣件安全状态检测和钢轨表面病害检测中的应用与研究现状; 从不同检测项点角度详细介绍机器视觉在车辆状态检测中的应用与研究进展; 梳理和总结机器视觉在车站电扶梯安全监控和站台安全监控的异常行为检测中的具体应用和研究; 并重点介绍机器视觉在轨道交通司机行为监测中的具体应用和背景技术. 最后,对机器视觉技术应用于城市轨道交通系统状态检测领域的未来进行展望.
构建清洁、低碳、安全、高效和可持续的现代能源体系被列为我国国家能源发展战略. 综合能源系统(integrated energy system, IES)包含多类能源的产生、传输、转换、存储以及分配等过程,其综合管控与协同优化是在系统工艺与装备相对完备的情况下提升能源效率、降低成本、保护环境的关键技术,可为我国构建低碳可持续发展的能源运行模式, 特别是工业园区的能源管控提供技术基础. 随着大数据与机器学习技术的发展, 一系列数据驱动的方法在IES 相关研究中相继出现, 其研究重点涵盖了IES 的建模、评估以及动态调度等内容. 鉴于此, 综述数据驱动方法应用于以上几个方面的国内外研究现状, 详细分析当前研究中亟需解决的科学问题与技术挑战, 在此基础上探讨数据驱动的IES运行优化研究的未来发展方向.
近年来起源于计算神经科学的脉冲神经网络由于具有丰富的时空动力学特征、多样的编码机制、契合硬件的事件驱动特性等优势,在神经形态工程和类脑计算领域已经得到广泛的关注。脉冲神经网络与当前计算机科学导向的以深度卷积网络为代表的人工神经网络的交叉融合被认为是发展人工通用智能的有力途径。本篇综述回顾了脉冲神经网络的发展历程,将其划分为神经元模型、训练算法、编程框架、数据集以及硬件芯片等5个重点方向,全方位介绍了脉冲神经网络的最新进展和内涵,讨论分析了脉冲神经网络领域各个重点方向的发展机遇和挑战。希望本综述能够吸引不同学科的研究者,通过跨学科的思想交流和合作研究,推动脉冲神经网络领域的发展。
随着机器人技术的飞速发展, 传统的执行器(如电机、液压驱动等) 结构繁冗、体积庞大, 越来越难以满足新一代智能机器人对轻质化与柔顺性的需求. 因此, 具有更高柔顺性、更强安全性的气动人工肌肉日益受到广大学者的关注. 气动人工肌肉结构简单、材料轻便、生物适应性好, 在医疗康复、航空航天、水下作业、抢险救灾等领域均具有良好的适应性, 可方便地用于驱动机器人完成多项复杂任务. 然而, 气动人工肌肉与生俱来的迟滞、高度非线性、蠕变等特性, 为其驱动的柔性机器人精准智能控制带来了挑战. 本文首先对气动人工肌肉的工作原理、优势缺陷、建模与应用现状等进行简要介绍. 随后, 基于气动肌肉的主流模型, 对近年来单、多气动人工肌肉驱动的机器人运动控制方法研究现状与最新进展进行重点阐述. 最后, 根据当今研究现状与尚未解决的难题, 简要分析气动人工肌肉驱动的机器人未来发展趋势.
概率犹豫模糊集是在犹豫模糊集的基础上为每个隶属度添加了与之相对应的概率值。与犹豫模糊集相比,它可以更加准确和全面地表达专家给出的初始决策信息,因此基于概率犹豫模糊集的决策理论与方法也更加可靠且符合实际。本文对概率犹豫模糊决策理论与方法进行了综述。首先介绍了它的发展过程,随后分别对它的信息融合理论、偏好关系理论以及决策方法进行了阐述,最后展望了概率犹豫模糊决策理论与方法的未来研究方向。
随着可再生能源和智能电网技术的发展,能源产消者作为一类新型终端用户,已在能源优化与管理方面表现出更为主动灵活的作用,对提高社区能源效率、提升能源经济性和改善本地配电网稳定性具有重要影响.首先,总结了常见的社区能源产消者类型及其特点,指出其在智能电网需求侧实现能源优化的灵活性和潜在价值;其次,剖析了社区能量分享的典型模式,归纳了各自的基本特征、优势与局限性;然后,在此基础上探讨了社区产消者能量分享涉及的能源数据预测方法、博弈问题均衡分析及分布式优化算法;最后,对社区产消者能量分享的前瞻性难点问题进行了展望,以期为相关研究提供参考.
布尔(控制)网络是模拟基因调控网络有效的数学模型. 该模型将细胞内(或特定一个基因组内)基因和基因之间的相互作用关系量化, 系统的状态和函数直接反应基因表达、复制、转录等生命活动. 在新的数学工具矩阵半张量积的帮助下, 取得了不少优秀成果. 近些年, 国内外病毒疫情频发, 对全球各个方面造成了巨大的冲击和损失. 病毒检测技术是战``疫"中非常重要的一个环节. 鉴于此, 本文主要总结一些近年来矩阵半张量积在布尔(控制)网络的能观性和能检性方面取得的成果, 以便更多学者能够关注这类问题和方法. 本文首先回顾了能观性和能检性的发展历程. 然后, 从理论角度分析并用网络图呈现了四种能观性和三种能检性之间的关系, 整理在布尔网络和布尔控制网络中相关的一些重要成果, 包括了状态反馈、输出反馈、含干扰、含切换等多种情形. 最后通过简述能观性和能检性的一些应用现状展望了其未来发展.
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    2021年第36卷第11期 刊出时间:2021-11-20

    全选
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      综述与评论
    • 岳彩通,梁静,瞿博阳,于坤杰,王艳丽,胡毅

      2021,36(11):2577-2588, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1509

      摘要:随着工业生产和日常生活需求的多样化,单个解决方案已经无法满足生产生活的需求.多模态优化可以为决策者提供多个可行方案,但是早期对多模态优化的研究局限在单目标优化中.在多目标优化中也存在多模态优化问题,其存在多个全局或局部帕累托最优解集,找到这些最优解集具有重大的理论和实际意义.鉴于此,首先,介绍多模态多目标优化问题的特点和求解难点;其次,综述求解此类问题的主要方法,总结这些方法的优缺点;再次,介绍常用的多模态多目标优化标准测试函数集和性能评价指标;最后,给出多模态多目标优化的应用领域及未来的研究方向.

    • 论文与报告
    • 熊智,赵悦源,许建龙,蔡玲如,蔡伟鸿

      2021,36(11):2589-2598, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0559

      摘要:如何根据负载状况实时优化应用服务器集群的部署,以在能耗与性能之间取得平衡是急需解决的重要问题.对此,提出一种应用服务器集群能耗与性能平衡的在线实时优化策略,优化目标是最小化能耗与请求丢弃速率的加权值,优化内容包括各服务器的开关和CPU频率.该策略包括小规模集群优化(SSCOpt)和大规模集群优化(LSCOpt)两种方案:前者定义大量的变量,将集群优化描述成线性混合整数规划问题,然后采用软件包求解;后者通过分析能耗和负载模型的特性定义很少的变量,将集群优化描述成非线性混合整数规划问题,并提出一种基于花朵授粉算法和变量融合的求解算法.测试结果表明:当集群规模较小时,SSCOpt方案能快速求得全局最优部署;当集群规模较大时,LSCOpt方案能快速求得很好的次优部署.

    • 董君,叶春明

      2021,36(11):2599-2608, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0973

      摘要:针对加工时间不确定的可重入混合流水车间调度与预维护协同优化问题,构建以区间最大完工时间、区间总碳排放和区间总预维护费用为优化目标的集成调度模型.针对问题特性,通过设计改进的可能度计算方法,定义区间意义下解的Pareto占优关系.提出一种改进的离散鲸鱼群算法,通过同步调度与维护策略,实现制造与维护的联合优化;设计个体间距离计算策略,寻找“最近较优个体”;设计个体位置移动策略以及多邻域搜索策略,有效地平衡全局搜索和局部搜索,提高收敛精度.通过大量的仿真实验和结果对比分析,表明了所提出的算法对于求解区间数可重入混合流水车间调度和预维护协同优化问题的有效性和可行性.

    • 王凌,潘子肖

      2021,36(11):2609-2617, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0608

      摘要:流水车间调度是应用背景最为广泛的调度问题,其智能算法研究具有重要的学术意义和应用价值.以最小化最大完工时间为目标,提出求解流水车间调度的一种基于深度强化学习与迭代贪婪算法的框架.首先,设计一种新的编码网络对问题进行建模,解决了传统模型受问题规模影响而难以扩展的缺陷,并利用强化学习训练模型以获取优良输出结果;然后,提出一种带反馈机制的迭代贪婪算法,以网络的输出结果为初始解,协同利用多种局部操作提高搜索能力,并根据性能反馈调节各操作的使用,进而获得最终的调度解.仿真结果和统计对比表明,所提出的深度强化学习与迭代贪婪融合的算法能够取得更好的性能.

    • 于军琪,王福,赵安军,刘奇特

      2021,36(11):2618-2626, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0823

      摘要:针对并联冷机负荷分配优化问题提出一种改进烟花算法,以并联冷机系统功耗最小为优化目标,以每台冷机的部分负荷率作为优化变量进行求解.在改进烟花算法中,首先针对基本烟花算法搜索初始解不均匀问题,提出基于混沌初始化的变量定义方法;然后针对高斯突变不利于跳出局部最优问题,采用变异范围更大的莱维飞行变异方法,提高了基本烟花算法的搜索能力;最后针对改进的烟花算法,以两个并联冷机系统测试案例对所提出的改进烟花算法性能进行测试,并与其他的优化算法的结果进行对比.实验表明,相比于其他算法,改进烟花算法可以得到较优的运行策略,具有较好的节能效果.

    • 胡开宇,陈复扬,程子安

      2021,36(11):2627-2636, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0483

      摘要:提出一种外部扰动/内部白噪声复合干扰和间歇性故障下的再入段变结构高超声速飞行器故障诊断和容错控制方法.首先给出再入姿态系统模型以及间歇故障模型.然后基于所研究的随机固定幅值故障模式对角速率系统中的周期性外部扰动进行预处理,根据处理结果,通过引入滑动时间窗设计一种残差信号.由于系统中存在白噪声,根据噪声分布特性并基于改进的残差信号提出两个假设检验,进而设计检测故障的两个阈值区间以检测间歇故障的发生和消失时间.与传统残差设计方法相比,改进的残差信号对于故障发生和消失时间的检测更准确.基于扩张系统设计一个自适应估计律用于估计故障,并使得估计误差满足$L_2$-增益干扰抑制.最后提出一个自适应容错控制算法使得系统的姿态角输出能够跟踪给定的参考信号.利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性, Matlab仿真结果验证了所提出方法的有效性.

    • 鲜斌,耿向威

      2021,36(11):2637-2646, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0184

      摘要:针对四旋翼无人机在降落控制过程中地面效应对控制性能有较大影响的问题,在地面效应复杂,难以建立机理模型的约束下,提出一种基于深度学习的新型非线性鲁棒控制策略.利用深度神经网络的学习能力,建立无人机降落过程中未知地面效应的补偿模型;结合super-twisting控制设计,实现对降落过程中未知地面效应的快速抑制和无人机降落的精确控制;通过Lyapunov分析法和谱归一化法,证明降落过程中闭环系统的稳定性和无人机位置误差的有限时间收敛特性.实时飞行实验结果表明,所提出的控制策略具有较好的控制效果.

    • 蔡雨岑,杜鹏桢

      2021,36(11):2647-2655, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0416

      摘要:针对地面无人车辆路径规划问题的特点,提出基于和声二次优化的平衡鲸鱼算法求解最优路径.首先,利用和声搜索算法二次优化来改善种群质量和全局探索能力,依据解的适应性进行微调,提高求解精度;然后,引入动态平衡策略和种群重构机制,跟踪种群最优解状态以协调全局探索与局部开发能力,出现优化停滞时重构种群以增加多样性,避免陷入局部最优;最后,基于不同环境进行仿真实验,与多种算法进行对比分析,研究结果表明了所提出算法在复杂环境下的可行性和有效性,为鲸鱼优化算法在路径规划问题中的应用提供一种新思路.

    • 王蕊,顾清华

      2021,36(11):2656-2664, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0791

      摘要:针对约束多目标进化算法求解约束多目标问题时难以平衡收敛性、多样性和可行性的问题,提出一种协作进化算法(ConMOEA).将自适应形状估计进化算法(AGE-MOEA)和非支配排序遗传算法(NSGA-II)优势融合,采用Deb约束支配原则非支配排序组合种群实现个体优选,在临界层中根据最大拥挤距离或生存值选择所需个体,最终形成新种群,实现种群快速接近Pareto前沿并具有良好分布性.为验证所提出算法的性能,对近期提出的一组DOC基准函数进行仿真计算,采用反世代距离(IGD)和超体积(HV)两个通用评价指标,与NSGA-II-CDP、C-TAEA、PPS、ToP、A-NSGA-III、AGE-MOEA约束多目标算法进行比较分析,实验结果证明ConMOEA具有更优的收敛性和多样性.

    • 潘兴广,王士同

      2021,36(11):2665-2673, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0220

      摘要:对含有不重要特征、冗余特征的数据进行聚类,采用特征缩减模糊聚类(feature reduction fuzzy c-means, FRFCM)算法是有效的.该算法使用特征的均值方差比(mean-to-variance ratio,MVR)度量特征的重要性,删除权重小于阈值的特征,仅保留重要特征进行聚类,以提升算法的性能和速度.但该算法存在以下不足:1)数据归一化后,特征的MVR值会发生改变,重要特征的MVR值可能会变小,不重要特征的MVR值可能会变大;2)一些数据的重要特征,其MVR指标未必大;3)FRFCM算法特征权重分配依赖于初始化,不恰当的初始化会使算法给出错误的权重分配,使得聚类过程中算法会删除重要特征而保留不重要特征,造成FRFCM算法的聚类结果不正确.对此,首先构造边缘峰度度量(marginal kurtosis measuree,MKM)指标来度量特征的重要性;然后基于该指标提出一种新的、具有鲁棒的特征缩减模糊聚类算法.通过在人工数据集和真实数据集上的验证,表明所提出的算法是有效的.

    • 丁子豪,宋春雷,任旭倩,徐建华

      2021,36(11):2674-2682, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0865

      摘要:目标跟踪问题中目标所在环境的变化对跟踪效果有较大影响.鉴于此,提出一种基于弹性网结构的稀疏表示模型,并在粒子滤波框架下设计一种应用稀疏表示模型的抗干扰动态弹性网目标跟踪算法.同时,设计一种根据环境变化程度动态更新稀疏表示模型参数的方法,以克服光照变化等干扰对算法跟踪质量的影响.此外,所提出算法通过使用各向异性核函数计算各候选区域为跟踪目标所在位置的概率,能够提高跟踪算法的准确性,并改进字典模板更新方法,确保模板更新的准确性与及时性,保证跟踪质量.经实验验证,所提出的动态弹性网跟踪算法与其他跟踪算法相比,在光照等扰动下具有更好的跟踪效果,在遮挡及快速运动等情况下也能够有效保证跟踪精度.

    • 阮晓钢,郭威,黄静,颜文静,郭佩远

      2021,36(11):2683-2689, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1007

      摘要:由于传统RRT(rapidly-exploring random trees)路径规划算法固有的盲目探索的问题,机器人到达目标点时除起始点扩展到目标点的路径之外还会生成其他与结果无关的分支路径与节点,为使这些分支路径得到利用并且减少探索的盲目性,提出基于信息增益与RRT思想相结合的机器人环境探索策略.该方法对未知环境中的节点进行信息估计,选取具有最大信息增益的节点作为采样节点,且每次都会生成最大信息增益的新节点进行扩展.该策略使机器人能完成对未知环境的探索,还可以降低传统RRT算法固有的盲目性.仿真实验结果表明,所提出方法能够有效快速地帮助机器人探索未知环境,实现环境探索.

    • 代立杨,刘刚,肖刚,阮俊瑾,朱静莲

      2021,36(11):2690-2698, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0669

      摘要:像素级图像融合方案多采用全局统一的融合规则,融合过程易导致区域层级信息丢失.对此,提出一种基于模糊区域特征(FRC)框架的红外与可见光图像融合方法.首先,制定一种模糊区域规则,该规则依据区域特征的模糊性质,对源图像依次施行区域分割、模糊判定和解模糊,全局图像的融合转化为3种不同属性区域的融合;然后,分别对目标区域、过渡区域和背景区域采用期望值最大(EM)、加权平均融合、主成分分析(PCA)的融合策略进行融合;最后,融合后的区域图重构得到最终的融合图像.为验证FRC框架保护区域特征的有效性,还提出一种区域特征一致性的度量指标(RC\rm ABF),经主观视觉与客观指标检验,融合图像在保持红外目标显著性的同时,具有清晰的背景细节,优于现有的红外与可见光图像融合方法,宜应用于红外目标的监控与分析.

    • 张方方,陈波,班旋旋,霍本岩,彭金柱

      2021,36(11):2699-2706, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0959

      摘要:针对多机器人在未知区域的覆盖搜索问题,提出一种基于生物启发神经网络和分布式模型预测控制(DMPC)的多机器人协同搜索算法.利用栅格地图表示未知区域,基于栅格地图建立生物启发神经网络来表示动态搜索环境,生物启发神经网络中未搜索栅格的神经元活性值大于已搜索栅格和障碍物栅格.在此基础上,为了平衡机器人覆盖搜索过程中的短期收益和长期收益,避免后期陷入局部最优,引入DMPC作为决策方法.选择预测周期内机器人所覆盖栅格的神经元活性值增量作为主要激励函数,引导机器人向未覆盖区域搜索,并采用差分进化算法(DE)进行优化求解,得到最优解.最后通过设计仿真实验验证了所提出方法的有效性和优越性.

    • 柳长源,王琪,毕晓君

      2021,36(11):2707-2712, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0635

      摘要:车辆目标检测是智能交通系统中的重要环节,针对传统车辆目标检测方法效率低、小目标检测效果不好、漏检率高等问题,提出一种基于改进的YOLOv3网络车辆目标检测算法.为了提高车辆检测的效率,利用轻量化模型MobileNetv2代替原YOLOv3中的特征提取网络,使得网络计算量相比原算法有所降低.为了有效提高网络对小尺度车辆目标的检测能力,网络将由高到低不同尺度的特征层融合之后进行目标检测.为了得到更丰富的语义特征信息和提高网络预测能力,增加了特征增强模块.同时针对车辆目标检测的特定应用,利用K-means方法对锚框重新聚类以满足车辆目标检测的特定需求.结合以上改进获得车辆目标检测网络YOLOv3-M2,实验结果表明,与YOLOv3相比,改进方法平均检测准确率增加约9%, 时间减少约一半,能够同时提高检测效率和小目标检测能力.

    • 陈寿宏,易木兰,张雨璇,尚玉玲,杨平

      2021,36(11):2713-2721, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0738

      摘要:晶圆图是由半导体生产过程中对晶圆进行可测试性检测而得到的,通过对晶圆图进行分类可以为生产过程中出现的问题提供依据,从而解决问题,降低生产成本.在对晶圆图进行分类之前,最重要的是特征提取,晶圆图除了本身拥有一定的空间图案以外,还存在着很多的噪声,影响着特征提取的过程.传统的DBSCAN算法用于滤波,需要人为确定两个参数,最小邻域Eps和最小点数MinPts,参数的选择直接影响了聚类的准确性.为此,提出一种基于优化DBSCAN聚类算法的滤波方式,自动确定DBSCAN的参数,以解决传统的手动设定参数的弊端.该算法基于参数自动寻优策略,选取DBSCAN 聚类后簇内密度参数和簇间密度参数的综合指标来评定最优参数.实验结果表明,该算法能自动并合理地选择较好的参数,具有很好的聚类效果,对后续的特征提取及分类也具有很大的帮助.

    • 田恒,张文虎,邓四二,段富海

      2021,36(11):2722-2728, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0529

      摘要:针对传统蚁群算法难以精准解决多值属性系统(multi-valued attribute system,MVAS)诊断策略的问题,在改进蚁群算法的基础上,提出一种改进蚁群算法的测试序列寻优(ANT-TS)算法以搜索MVAS的故障测试序列.首先,引入多值D矩阵和五元组完成诊断策略的公式化处理;然后,为实现ANT-TS算法与MVAS诊断策略的融合,重新表述蚁群算法、设置状态转移规则、设定信息素初始化及更新的方式;最后,通过实例说明算法的实现过程,运用随机仿真实验验证其正确性和稳定性.结果表明:与传统蚁群算法相比,ANT-TS算法的运行过程与诊断策略的一致,且其参数和循环次数少、期望测试费用低、运行速度快;与传统的MV-IG算法和多值Rollout算法相比,ANT-TS算法能获得费用较少的测试序列.

    • 董潇潇,张西,张静

      2021,36(11):2729-2734, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0798

      摘要:针对切换非线性系统,提出一种基于反馈无源化的H跟踪控制策略.首先,提出依赖状态切换的控制方法,在子系统不满足有界参考弱最小相位这一标准假设时,给出解决H跟踪问题的充分条件,通过零状态可检测条件保证切换系统的内部稳定性,并利用无源不等式验证切换非线性系统满足H跟踪性能;然后,提出依赖时间切换的跟踪策略,得到H跟踪问题的可解性条件,该方法不依赖系统内部状态进行切换,将系统输出和参考信号之间的误差作为控制输入,并计算出切换系统满足的平均驻留时间;最后,给出仿真算例,以验证结果的正确性.

    • 蒋鹏,卢绍文,李明杰,赵楷文

      2021,36(11):2735-2742, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0570

      摘要:电熔镁炉制备电熔镁砂的工艺过程中,会交替出现正常熔炼、加料和欠烧等多种不同工况,其中,欠烧工况分辨难度最大且最为关键.目前,欠烧工况的识别主要依靠人工经验完成,这种方式的准确性取决于人的经验水平和生理状态,且工人劳动强度大,存在容易漏检误检的问题.对此,依据不同工况下炉口火焰图像中具有的动态特征,提出一种基于B样条(B-spline)动态网络动态特性的工况识别技术.首先,建立炉口火焰的线性动态系统模型来刻画系统的动态特性;然后,设计基于子空间主要角度的核函数来度量火焰动态模型相似度.对比实验表明,所设计的基于B-spline动态网络动态特性的工况识别技术具有更好的分类精度和更高的效率.

    • 田金鹏,杨洁,刘通,闵天

      2021,36(11):2743-2750, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0310

      摘要:视频压缩感知在采样资源受限的视频采集领域具有重要研究意义,重构算法是视频压缩感知系统的关键技术.为了更好地从压缩采样数据中重构视频信号,提出一种基于全变分与非局部低秩正则化的视频重构算法,为视频重构提供一种新的思路.算法第1步考虑视频帧内和帧间的局部相关性,应用全变分模型作为先验约束得到初步恢复的视频帧;第2步考虑视频帧内与帧间的非局部自相似性,应用改进的非局部低秩正则化算法对其进一步重构,该步骤针对初步恢复的图像帧分块在本帧和关键帧中寻找相似块,构建低秩矩阵进行低秩正则化重构.仿真结果表明,所提出算法能够精确重构视频信号,相比主流的视频压缩感知重构算法具有更高的重构质量.

    • 韩维,崔荣伟,苏析超,张勇

      2021,36(11):2751-2759, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0523

      摘要:舰载机甲板作业调度问题是一类具有NP-hard特性的资源受限多项目调度问题.首先,分析舰载机甲板作业调度问题的工序流程约束和各类资源约束,构建舰载机甲板作业调度混合整数规划模型.然后,基于基本引力搜索算法,提出双种群模糊引力搜索算法用于模型求解.算法采用基于作业时序修正的优先数编码,并采用双种群交替迭代结构,将基于个体的双向对齐技术扩展到种群层面,基于串行调度生成机制产生调度方案.为了提高算法性能,采用边界修正策略修正越界粒子编码,在引力计算阶段,采用模糊逻辑控制策略进行参数自适应控制.最后,通过案例仿真和算法对比验证了双种群模糊引力搜索算法的有效性,所提出的算法适合求解大规模的舰载机甲板作业调度问题.

    • 王秋雯,陈彦如,刘媛春

      2021,36(11):2760-2770, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0501

      摘要:我国城市轨道交通正处在快速发展阶段,城轨交通短时客流预测对保障运营安全、优化线网结构,进而构建智慧城市具有重要意义.城轨短时客流除了具有周期性、随机性等时间特征之外,跨时段的断面客流具有相似性,并且相邻站点客流之间存在空间联系.对此,充分考虑以上城轨短时客流的时空特征,基于卷积长短时记忆神经网络(ConvLSTM)与自适应k-means聚类算法,提出城轨短时客流预测的深度学习模型k-ConvLSTM,并通过实验对模型关键参数进行寻优;同时,基于深圳市地铁IC卡的真实客流数据对模型的有效性进行检验.结果表明,k-ConvLSTM在均方根误差、绝对误差均值、绝对误差百分比方面,均优于仅考虑时空特征的深度学习模型-----卷积网络(CNN)与长短时记忆网络(LSTM)的并行混合模型和ConvLSTM内嵌式网络模型,仅考虑时间特征的深度学习模型-----LSTM网络和双向长短时记忆网络(Bi-LSTM),以及浅层机器学习模型-----BP神经网络和支持向量回归模型(SVR).

    • 周雄伟$,冉冈

      2021,36(11):2771-2782, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0356

      摘要:基于政府补贴和增值税退税政策,通过Stackelberg博弈方法,建立由制造商、回收商和消费者组成的4种闭环供应链决策模型,得出相应的最优价格、补贴和退税政策.进一步,比较并分析4种不同模型下的回收价格、回收量、企业利润以及社会福利,得出政府和企业的最优决策选择.研究发现:1)4种情形下的社会福利均随着消费者环保意识的增加而递增.对政策制定者而言,若消费者环保意识较低,则政府补贴政策最优;若消费者环保意识较高,则政府补贴和增值税退税并存政策最优.2)在绿色消费者市场上,制造商选择高低两种不同定价策略受绿色细分市场规模和政府政策力度大小两方面因素的影响.

    • 王道平,周玉,葛根哈斯

      2021,36(11):2783-2793, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0351

      摘要:生产商通过预售可以提前获取市场需求信息,但由于消费者产品估值的不确定性,生产商可能面临现货期大量退货的风险,制定合理的预售与退货策略成为生产商必须解决的核心问题.鉴于此,运用报童模型和消费者期望效用理论,考虑参照价格效应对消费者购买行为以及生产商预售期定价策略的影响,构建单一预售、预售退货不再出售、预售退货再出售3种策略下的期望利润模型,求解得到相应的最优生产量以及不同退货策略下的退货补偿价格取值范围,并对模型进行对比分析.研究表明:预售退货不再售与退货再售情形下,高价预售与低价预售策略中均存在一个退货补偿价格临界阈值;知情消费者中具有参照价格效应的消费者其比率决定了生产商在预售期的定价策略,且低价预售策略下,预售价格随退货补偿价格与参照价格系数的提高而降低.

    • 闫芳,张凤,陈凯

      2021,36(11):2794-2802, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0274

      摘要:产品需求的不确定性使得企业经常产生临时性或突发性的物流需求,物流服务现货市场采购在应对上述物流需求时发挥了重要的作用.在物流服务采购决策过程中,长期合同采购所提供的价格折扣受采购量的影响,因此对托运企业而言,如何平衡长期合同采购以及现货市场采购,从而在满足其物流需求的基础上使得总体采购成本最低,成为一个需要解决的问题.基于托运人的角度,建立以最小化运输服务采购成本及最大化整体满意度为目标,综合考虑承托双方偏好、承运方总量折扣及承运方运力接受范围等因素的运输服务混合采购决策模型,并设计多目标粒子群算法对上述模型进行求解.通过算例分析验证所提模型及算法的有效性,算例结果表明,所建立的模型可显著降低运输服务总采购成本,并有效提升整体的满意度水平,研究成果对于降低运输服务采购成本、促进承托双方的稳定合作具有一定的理论意义.

    • 路薇,赵杰,翟运开

      2021,36(11):2803-2811, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0447

      摘要:为优化远程医疗的服务匹配、合理配置医疗资源以及满足不同主体的个性化需求,针对基层医生干预下的远程医疗服务匹配问题提出一种在混合决策背景下考虑第三方偏好的远程医疗服务匹配方法.首先,对研究问题进行描述,定义匹配方案;其次,考虑决策者偏好信息的不确定性和模糊性,根据不同形式的评价信息计算评价信息与期望信息之间的差异度;再次,在基层医生偏好的基础上得到供、需方满意度矩阵,进而考虑匹配方案的理性、稳定和满意匹配约束建立一个多目标优化模型,以供、需双方满意度最大化以及专家、患者差异度最小化为目标得到最优匹配对;最后,通过算例分析证实所提出方法的可行性,为远程医疗的多主体有效合作提供一个新的优化方向.

    • 短文
    • 王天成,王妍,庄迪

      2021,36(11):2812-2816, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0304

      摘要:针对一类时变时滞非线性系统,采用Razumikhin方法研究其输出反馈控制问题.利用时滞系统的Razumikhin定理和反推设计方法,通过设计有效的观测器和选取适当的Lyapunov函数,构造系统的输出反馈控制器.所设计的控制器能够保证闭环系统的平衡点是全局渐近稳定的,所给出的方法无需考虑时滞导数的限制,改进了以前所得结果.仿真示例验证了所设计输出反馈控制器的有效性.

    • 钱晨,陈庆伟,宋成颖

      2021,36(11):2817-2824, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0441

      摘要:牛鞭效应是指供应链管理订单制定环节中因信息扭曲造成的需求逐级放大的一种现象.针对供应链中的节点企业,在订货点法的基础上加以改进构建新的订单制定规则,并构建$H_\infty$控制器达到抑制牛鞭效应的目的,从而降低供应链整体成本.订单制定环节由企业订单规则和需求预测两个部分组成,为应对需求持续上升使安全库存发散的情况,在订货点法的基础上设计PI补充策略下的新订单规则,并以系统$H_\infty$范数与供应链牛鞭效应的指标定义相同为基础,引入$H_\infty$控制器代替预测函数.仿真结果表明,所设计的PI 补充策略下的$H_\infty$控制器法与传统订单制定算法相比,可有效削减牛鞭效应,并且使企业库存始终维持在一个安全稳定的状态.

    • 李洪泽,凌卫青,刘飞翔

      2021,36(11):2825-2831, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0551

      摘要:随着钢铁行业的数字化发展,其订单逐渐趋于多样化和随机化,这对热轧调度模型的适应性和灵活性等提出了新的要求.针对热轧调度问题,当前的主流方法是启发式算法,但其存在两个问题:一是没有考虑数据的组织表示;二是此类算法具有很强的针对性,当问题发生很小的改变就需要进行复杂的参数调整.相比之下,机器学习具有更好的适应性和灵活性,对此,采用本体进行人机物三元数据的组织表示,提出一种指针网络$+$强化学习的热轧调度求解方法.采用指针网络来学习序列到序列的映射,同时为解决指针网络训练困难和性能不高等问题,通过actor-critic网络进行训练,提高模型的准确性和收敛速度.最后,通过设计相应的实验对算法的性能进行仿真并与LK-H的局部搜索算法进行对比,进一步验证了所提出方法的有效性.

    • 刘小峰,冯伟,柏林

      2021,36(11):2832-2840, DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1028

      摘要:轴承的个体异质性及工况差异性使得其性能退化轨迹不尽相同,导致训练轴承建立的深度学习模型与测试轴承失配.对此,提出基于卷积自编码器与自组织映射的轴承剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)灰色预测方法.该方法引入以轴承自身监测数据为驱动的批量归一化的卷积自编码器对轴承性能退化特征进行深度提取,并结合自组织映射算法进行性能退化指标(degradation indicator,DI)自主构建.采用动态时间规划算法对各个轴承退化轨迹进行相似匹配分析,以相匹配的全寿命轴承的DI灰色模型回归曲线在寿命终点取值作为参考,进行测试轴承的失效阈值设置.以测试轴承历史DI为驱动,采用全阶时间幂灰色预测模型对测试轴承RUL进行滚动预测.实验结果表明,所提出方法在保留轴承退化趋势个体差异性的同时,能够实现轴承失效阈值自主合理设置,提高轴承RUL的预测精度.

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    • 严春满, 王铖

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:针对合成孔径雷达(SAR)图像中小目标舰船检测困难的问题,提出基于单次多盒检测器的一种特征增强小目标检测算法。该算法提出一种混合多特征提取模块,该模块采用并行的普通卷积、不同空洞率的空洞卷积以及非对称卷积形成与舰船目标相匹配的感受野,以提高浅层网络对复杂形状小目标的特征提取能力。然后提出一种邻近多特征融合模块,将特征信息进行更科学的深层次融合,对小目标特征进一步增强。最后根据SAR图像单通道的特性,缩减特征提取网络VGG-16的冗余特征通道。在公开的SSDD数据集上与其他检测算法进行对比试验,实验结果表明,所提方法将平均精确度提升至93.44%,检测速度提升至为41.8FPS,而参数量减少为18.74M,综合性能优于其他检测算法。

    • 孟月波, 陈宣润, 刘光辉, 徐胜军, 李彤月

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:实现自然场景图像的人群准确计数是一项具有挑战性的任务。针对人群密度在二维图像中随图像视角变化呈现较大差异、特征空间多尺度信息丢失等问题,提出了一种多维视角多元信息融合(MDPMIF)的人群密度估计方法。首先,从“上-左-右-下”方向对视角变化进行信息编码,通过递进聚合方式捕获深层次全局上下文信息,同步提取多维度视角的尺度关系特征;然后,设计联合学习策略获取全局尺度关系特征并将全局上下文表达、全局尺度关系特征集成,得到更全面的视角变换描述;最后,采用语义嵌入方式实现高、低阶特征相互补充,增强输出密度图的质量。同时,真实场景下的人群聚集模式存在差异,单纯密度图方法易对图像中的低聚集部分造成人群计数高估,基于此,提出一种高低密度多维视角多元信息融合人群计数网络(HLMMNet)。设计高低密度区分策略对MDPMIF 输出进行高低密度区域自适应划分,高密区域保持MDPMIF 网络估计结果,低密区域采用检测方法实现人群计数修正,提高模型的鲁棒性。实验结果表明,本文方法的性能优于对比方法。

    • 蒋云良, 翁江玮, 胡文军, 张雄涛

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:摘 要: 识别癫痫脑电信号的关键在于获取有效的特征和构建可解释的分类器。为此,本文提出了一种基于增强深度特征的TSK模糊分类器(ED-TSK-FC)。首先,ED-TSK-FC使用一维卷积神经网络(1D-CNN)自动获取癫痫脑电信号的深度特征与潜在类别信息,并将深度特征和潜在类别信息合并为增强深度特征;然后,将增强深度特征作为ED-TSK-FC模糊规则前件与后件部分的训练变量,保证了原始输入的深度特征及其潜在意义都出现在模糊规则中,进而对增强深度特征作出了良好的解释;此外,在不显著降低分类准确度的情况下,ED-TSKFC的廉价训练方法可以缩短模型的训练时间;最后,在Bonn癫痫数据集上,分别从分类性能、学习效率和可解释性三方面,验证了ED-TSK-FC的优势。

    • 贺元骅, 黄一览, 熊升华

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:针对准则权重信息完全未知的直觉模糊多准则群决策问题,考虑经典直觉模糊熵公式及MULTIMOORA模型的不足,提出新的直觉模糊熵公式用以充分刻画直觉模糊数的直觉信息和模糊信息;定义占优凸组合运算,将解决多准则决策问题的MULTIMOORA模型拓展适用于解决多准则群决策问题;在以直觉模糊数为信息输入的系统框架内,构建机场消防站选址评价指标体系,进而提出基于熵权直觉模糊拓展MULTIMOORA的机场消防站选址评价模型.案例分析表明本文所提方法合理有效,为机场消防站选址评价提供了一种新思路.

    • 张家瑞, 李海鹰, 苗建瑞, 王莹, 张红亮

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:电梯群控系统调度问题(Elevator Dispatch Problem,EDP)是具有非线性目标函数、较短求解时间要求的一类组合优化问题,本文提出了一种基于时空状态网络的EDP问题线性化方法,并构建了对应的线性0-1整数规划模型。为高效求解上述模型,在ADMM分解算法框架的基础上进行改进,为拉格朗日乘子次梯度迭代过程引入空间膨胀法(Space Dilation)应对算法迭代时间较短的问题,并为二次项乘子设计基于迭代时间的更新形式,进而给出了更加适配短时求解的改进ADMM分解算法。数值实验结果表明,在实际问题规模与500ms系统响应时间要求下,所提出的方法相较既有启发式算法有更好的求解效果、相较商用求解器Gurobi 9.0.1提供的分支定界算法有更短的求解时间,能够稳定高效地求解EDP问题。

    • 卢亚菡, 杨凯, 杨立兴, 夏东阳, 王朵

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:随着我国城市轨道交通网络规模快速扩张,线路间协调配合的高度复杂性给城市轨道交通的运营组织与管理带来极大挑战。针对客流需求及其分布双重不确定条件下的城市轨道交通网络末班车衔接优化问题,提出一种分布鲁棒机会约束规划模型,即在给定容忍度下最小化最坏条件下换乘失败客流量。通过分析分布鲁棒优化模型与传统鲁棒优化模型之间的联系,证明该模型为鲁棒优化模型的推广形式。基于有限的期望和方差信息构造高斯分布非精确集,采用对偶理论将原模型转化为可利用CPLEX 求解的混合整数二阶锥规划形式,并通过数值试验验证所提模型的有效性。算例结果表明,分布鲁棒模型可利用CPLEX快速求得精确解;相比鲁棒模型可有效避免产生过于保守的优化结果;相比随机模型可有效降低最坏条件下换乘失败客流量,具有较强的鲁棒性。

    • 冷亭亭, 张延彬, 王法松

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:在室内多天线多用户可见光通信(Visible Light Communications, VLC)网络中,为了改善在发射天线和用户数量增多的情况下,最优天线选择算法存在时间复杂度过高问题,本文将朴素贝叶斯(Naive Bayes, NB)方法应用于室内多用户 VLC 网络下行链路发光二极管(Light Emitting Diodes, LED)选择问题中。首先,将该LED 选择任务建模为多分类问题,利用用户已知信道状态信息生成训练样本集,并通过 VLC 网络多用户通信和速率最大生成对应类标签;其次,利用生成的训练样本集,通过 NB 方法得到分类器模型;最后,将训练得到的分类器模型应用于新用户的 LED 选择。仿真分析表明,与最优多用户 VLC 网络 LED 选择算法相比,本文提出的基于 NB 的 LED 选择方案可以有效地降低时间复杂度,在算法复杂度和用户传输和速率之间实现了较好平衡。

    • 姚锋敏, 闫颍洛, 刘珊, 滕春贤

      采用时间:2021-09-28  DOI:

      摘要:在外包及授权再制造模式下,研究考虑政府补贴及制造商环境设计的再制造闭环供应链生产决策问题。构建了四种闭环供应链决策模型,分析了政府补贴及环境设计水平对制造商与再制造商竞合关系、闭环供应链绩效以及环境的影响。研究发现,制造商可以通过调节单位再制造外包费或专利许可费实现与再制造商共享政府补贴,因此政府不同补贴策略不会对闭环供应链最优生产决策及绩效产生影响。政府补贴与消费者对再制造产品的认知程度,并不总是有利于提高制造商环境设计水平,但均有助于促进再制造产品销售。制造商总是有动机进行环境设计,而再制造商只有在环境设计能为再制造产品带来更多成本节约时,才有动力接受制造商的环境设计方案。相比于授权再制造,制造商及再制造商均在外包再制造下获得了更多的利润。另外,政府补贴与环境设计并不一定总能起到减少产品环境总影响程度的作用。

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    • 赵畅, 刘允刚, 陈琳, 李峰忠, 满永超

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.1210

      摘要:多无人机路径规划是一个复杂的多约束组合优化问题, 通过传统算法很难求得优良结果, 元启发式算法由于其快速高效成为解决该类优化问题的有效手段. 本文首先针对多无人机路径规划的关键要素提出了一种新的分类方法. 其次, 从算法改进方式入手, 对各项研究中所采用的元启发式算法进行分类梳理, 阐述了它们的应用效果和优缺点, 并根据提出的分类方法和研究特点归纳了当前的研究成果. 最后, 结合目前多无人机路径规划研 究存在的问题对未来发展趋势进行了展望.

    • 王康, 杨家富

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.1018

      摘要:针对高速行驶工况下,无人车转弯时的侧倾,导致车辆模型非线性程度增加,引起轨迹跟踪精度下降和状态失稳的问题,设计了一种考虑车辆侧倾因素,基于非线性模型预测控制(NMPC)的无人车轨迹跟踪控制器,根据拉格朗日分析力学和车辆运动学,考虑车辆侧倾几何学和载荷转移效应,建立了考虑侧倾因素的非线性车辆模型,包括车体动力学模型和修正的“Magic Formula”轮胎模型,基于此车辆模型构建了非线性模型预测控制器(NMPC)的预测模型,并设定了控制器的线性、非线性约束,保证车辆的运动状态处于稳定区域内,在Carsim和Simulink联合仿真平台上,验证了车辆高速蛇形工况和双移线工况下的轨迹跟踪控制效果,仿真结果显示本文设计的控制器有效改善了高速弯道工况下的跟踪精度和车辆状态稳定性。

    • 陈远东, 丁进良

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0996

      摘要:调度作为计划层和执行层的纽带,是智能型工厂的主要组成部分。本文主要从炼油生产装置调度的角度,对炼油调度问题进行综述与分析。首先对炼油生产调度建模问题的研究现状进行阐述,介绍目前该领域建模方面考虑的因素;其次,对炼油生产调度的各种优化方法进行总结综述;最后,结合目前的信息技术、智能制造的发展趋势,分析炼油生产调度面临的挑战和未来的研究方向。

    • 李艳, 沈韬, 曾凯

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0988

      摘要:素描行人重识别任务要求在彩色图像库中寻找与给定素描图像相同身份的行人。由于行人的素描图像和彩色图像之间的姿态、视角等信息不同,两个模态在相同的空间位置往往具有不同的语义信息,导致提取得到的特征不具备鲁棒性。以往的研究着重于行人不随着模态信息变化的特征提取,而忽略了不同模态间语义不对齐的问题,进而导致最终编码的特征受到摄像机视角、人体姿态或者遮挡等干扰,不利于图像的匹配。本文提出基于通道信息对齐的素描行人重识别模型,其中语义信息一致性学习模块,引导网络在特征的相同通道上形成固定编码的语义信息,降低语义信息不对齐所带来的影响;其中差异性特征注意力模块,辅助网络编码具有差异性的身份相关信息,并设计空间差异正则化项防止网络仅关注局部特征。两个模块互相配合,强化网络对语义信息的感知和对齐。本文所提出的方法在挑战性数据集Sketch Re-ID、QMUL-ShoeV2上Rank1和mAP分别达到60.0%和59.3%、33.5%和46.1%,验证了方法的有效性。

    • 刘东升, 王俊生

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0987

      摘要:本文针对非结构化环境地面无人驾驶路径规划过程中路径避障以及多车路径冲突的研究难题, 通过同调及 de Rham 上同调对环境中障碍物拓扑信息的精确描述, 提出一种拓扑约束下基于 A* 算法且用时更短的路径规划算法.该算法实现了非结构化环境中多无人车全局路径的拓扑分类, 从而为多车的协同规划提供一种新的研究思路. 此外, 结合 C-空间动态广义 Voronoi 图 (GVD) 的路径拓扑分离特性, 提出一种拓扑约束下可用于多无人车全局路径规划的高效算法——C-空间-GVD-hs 增广 A* 算法. 最后, 通过Gazebo 仿真平台模拟的具有多障碍物以及狭窄区域的非结构化环境, 验证了所提方法的有效性以及与现有方法相比的优越性.

    • 俞波, 程盈盈, 金小铮

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0897

      摘要:本文针对角速度状态受限条件下的刚体飞行器姿态镇定控制问题, 提出了一种基于扰动观测器的时变状 态增益有限时间姿态控制方法. 针对基于修正型罗德里格斯参数(MRPs)描述的刚体飞行器姿态控制模型, 首先, 利 用齐次性理论并充分考虑到系统的模型结构特点, 设计了一种带有角速度约束项的有限时间姿态控制器, 使得系统 有限时间镇定. 同时, 在初始状态满足受限条件的情况下, 角速度在任意时刻都可以被约束在期望的范围内. 然后, 针 对存在外部干扰的姿态环动力学系统, 提出了一种带扰动估计补偿的复合有限时间姿态镇定控制器. 最后, 在仿真部 分, 通过与其他两种控制方法的比较, 验证所提控制方案的有效性和优越性.

    • 黄英博, 吕永峰, 赵刚, 那靖, 赵军

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0795

      摘要:针对非线性主动悬架系统多性能指标综合优化问题, 提出一类自适应最优控制方法. 首先, 通过引入一阶低通滤波操作, 利用系统输入输出构建结构简单且调节参数少的一类未知非线性动态估计器, 在线估计系统未知非线性动态. 其次, 构建包含乘驾舒适度、悬架行程空间及输入能耗的性能指标函数. 采用单层神经网络对最优性能指标函数进行在线逼近, 并得到新的哈密尔顿函数. 为实现在线求解, 构建一类新的基于参数估计误差信息的自适应律, 在线更新神经网络权值并计算最优控制律. 最后, 理论分析闭环系统稳定性和收敛性, 并通过专业软件Carsim 与Matlab/Simulink搭建的联合仿真平台, 给出对比仿真结构验证了所提方法可有效解决主动悬架系统多目标性能优化控制问题, 提升主动悬架系统综合性能.

    • 呼忠权, 华长春, 张柳柳

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0790

      摘要:针对外界扰动、模型不确定性以及输出误差约束情况下的四旋翼无人机轨迹跟踪问题,提出了有限时间预定性能控制策略。首先,将无人机动力学模型解耦为姿态子系统和位置子系统;其次,引入误差转换函数和性能约束函数,通过合理设计快速终端滑模面,实现转换误差有限时间收敛,从而实现原系统输出误差约束的控制;进一步,通过稳定性分析可以得出所设计的控制器能够保证系统有限时间稳定,并且具有良好的暂稳态性能;最后,通过实例仿真验证了所设计方法的有效性。

    • 焦焕炎, 冯浩东, 魏东, 冉义兵, 胡朝文

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0778

      摘要:地铁站空调系统能源消耗较大,传统控制方法无法兼顾舒适性和节能问题,控制效果不佳,且目前地铁站空调控制系统均是对风系统和水系统单独控制,无法保证整个系统的节能效果.为此本文提出了基于强化学习的空调系统节能控制策略.首先,本文采用神经网络建立了空调系统模型,作为离线训练智能体的模拟环境,以解决无模型强化学习方法在线训练收敛时间长的问题.然后,为了提升算法效率,同时针对地铁站空调系统多维连续动作空间的特点,本文提出了基于多步预测的深度确定性策略梯度算法,设计了智能体框架,将其用于与环境模型进行交互训练.此外,为了确定最佳的训练次数,本文还设置了智能体训练终止条件,进一步提升了算法效率.最后,本文基于武汉某地铁站的实测运行数据进行了仿真实验,结果表明,本文所提出的控制策略具有较好的温度跟踪性能,能够保证站台舒适性,且与目前实际系统相比,能源节省约17.908%.

    • 陈慕羿, 王大玲, 冯时, 张一飞

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0720

      摘要:针对空间监视环境中基于动力学模型的轨道状态预测方法精度不够、而基于机器学习的误差补偿模型可靠性不足的问题, 以及SSA 应用中对不确定性建模的需求, 将轨道状态预测误差估计问题重新表述为概率预测问题, 提出了一种对物理模型的轨道状态预测误差进行建模的方法, 该方法将轨道状态变量误差的概率分布参数作为梯度提升算法的学习目标, 以量化轨道状态误差估计中的不确定性. 由于参数所对应的概率分布函数位于黎曼空间, 利用基于Fisher 信息矩阵的自然梯度代替标准梯度, 推导了自然梯度的计算公式, 给出了状态预测误差的条件概率分布. 实验结果表明, 与仅采用物理动力学方法的状态预测相比, 采用本文所述的机器学习误差估计方法后, 轨道状态各分量的均方根误差至少降低了约60%, 同时, 与其他常用不确定性估计方法相比, 本文方法可以得到更好的负对数似然值. 因此, 本文方法能够有效估计状态预测误差的不确定性, 提高将机器学习方法用于空间态势感知任务时的可靠性.

    • 张思源, 王国胤, 刘群, 王如琪

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0665

      摘要:图像补全是数字图像处理领域的一项重要研究内容,大面积不规则缺失图像的补全是近年来的研究热点.然而,现有的图像补全技术存在一些局限性,基于生成式对抗网络的方法忽略了图像的边缘结构信息,存在无法还原精细细节的问题;基于局部判别器的方法不能处理非矩形的缺失图像,存在补全任务不符合实际应用场景的问题;等等.本文结合多粒度认知计算的思想,提出了基于多粒度特征融合的边缘判别器,充分学习不同粒度的边缘结构信息,提高生成图像边缘和真实图像边缘的一致性,生成结构更加清晰的补全图像.同时,提出了边缘空间衰减损失,提高边缘区域像素的连续性.此外,利用注意力机制将补全区域的像素作为有效像素,优化局部判别器使其能够处理非矩形缺失图像.在Places2和Paris Streetview等公共数据集上的实验结果表明,在补全大面积不规则缺失图像时,本文方法取得了比其他图像补全方法更好的效果,在一定程度上说明了边缘结构信息在图像补全研究中的重要性.

    • 焦志强, 张杰勇, 姚佩阳, 王勋, 曾慧洁

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0660

      摘要:针对指挥信息系统生成方案评估问题进行了研究。在分析系统生成过程的基础上设计了指标体系架构;将Kendall协和系数检验法与基于距离优化的权重计算方法相结合,对专家意见进行了更为客观地融合;通过引入评估基准改进了相对优势关系评估方法,在规避数据规范化过程的同时减少了在增量评估中对已评估的方案的重复计算。算法能够有效运用于增量评估过程并在方案数量较多的情况下降低评估时间开销。实验分析验证了本文所提方法的可行性与有效性。

    • 丁雪枫, 朱丽霞

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0503

      摘要:针对决策者权重未知情形下的重大突发事件应急决策问题,提出了一种SFN-CFSFDP-Borda-MULTIMOORA模型。首先,采用球形模糊数描述决策者对应急备选方案的评价信息;其次,基于密度峰值聚类理念对大决策群体进行聚类;然后,提出可扩展的群体综合冲突优化模型,根据聚类结果进行冲突测度,求解决策者及聚集的权重并实现意见融合;再次,利用改进Borda -MULTIMOORA法决策最优方案;最后,以黑龙江东湖水库事件为例,对模型的有效性与实用性给予验证。结果表明,SFN-CFSFDP-Borda- MULTIMOORA 模型充分考虑了决策者的心理特征,强化了在重大突发不确定情景下决策者的知识表达能力,同时明确了聚类中心的选择方法,达到了聚集内部差异小、聚集间差异大的聚类效果,通过考虑群体综合冲突及实际决策情形对决策者权重和聚集权重进行设置更符合实际,有效实现了群体冲突融合,并提高了决策效率,为重大突发事件大群体应急决策提供了理论支持。

    • 周林娜, 刘虹羽, 马磊, 王国庆, 杨春雨

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0482

      摘要:针对奇异摄动信息物理系统在未知周期拒绝服务攻击 (denial-of-service, DoS) 下的状态估计问题,提出 事件触发多时间尺度切换滤波器设计方法. 首先,在传感器与滤波器之间引入事件触发机制确定采样数据是否 传输至网络中,可以达到节约网络资源的目的;然后,在此事件触发机制的基础上,考虑未知周期 Dos 攻击问 题,建立滤波误差切换系统,通过构建依赖奇异摄动参数的 Lyapunov 函数,提出奇异摄动信息物理系统切换滤 波器设计方法,得到了较小的估计误差,克服了设计过程中的病态数值问题,降低了在网络通信中 DoS 攻击对 系统的不良影响,保证误差系统指数稳定且满足 H∞ 性能,实现未知周期 DoS 攻击下系统的状态估计. 最后, 利用电路仿真算例进行验证,结果表明本文所提出滤波器设计方法的有效性.

    • 尤波, 曲伟健, 李佳钰

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0381

      摘要:随着六足机器人遥操作系统研究工作的日趋深入,针对其操控系统的开发也将面临诸多挑战。为了实现双人操控条件下各操作者的控制权重实时分配,本文设计一种基于透明性及控制状态(TCS)的六足机器人双用户控制权重分配方法。其双主端与单从端采取位置-速度的交互模式,通过分析系统实时透明性与当前控制状态,构建三边遥操作控制律,实时计算共享因子,采用速度跟踪模式设计基于触觉力反馈的系统控制架构,并利用三端口绝对稳定定理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设计的三边共享遥操作方法能够在兼顾系统安全性与透明性的同时以较高的效率与安全性实现六足机器人的双用户操控,并能充分考虑双用户的控制意图。

    • 沈家辉, 翁品迪, 陈博, 俞立

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0213

      摘要:本文研究了带宽受限下信息物理系统中虚假数据注入(False Data Injection, FDI)攻击的检测问题. 首先将执行器遭受的FDI攻击信号建模为系统的未知输入信号, 基于给定的H_infinity性能指标, 设计局部残差产生器以实时逼近攻击信号. 其次, 为提高检测系统预警速度, 在分布式融合框架下将所有经对数量化后的残差信号发送至检测中心, 在给定的H_infinity性能指标下, 设计优化目标并将分布式加权融合准则的求解问题转化为线性矩阵不等式形式下的凸优化问题. 与单个传感器情况下的检测方法相比, 基于分布式融合方法所确定的检测阈值更加精准, 从而大幅度提高对攻击信号的预警速度. 最后, 通过移动目标系统的仿真验证了所提方法的有效性.

    • 蒋伟进, 陈君鹏, 刘晓亮, 张婉清, 陈萍萍, 孙永霞

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0049

      摘要:任务分发作为移动群智感知领域的关键研究问题是目前的热点和难点, 针对该领域中多任务分发条件的参与者选择方法进行研究, 根据参与者的历史任务完成情况, 利用参与者累计信誉以及参与意愿构建参与者服务质量模型 (QoS). 在最大化 QoS 的基础上, 采用启发式贪心算法解决参与者的选择问题. 提出以任务为中心和以用户为中心的两种选择方案, 在算法中引入距离约束因子、完整度约束因子以及信誉度约束因子, 在保证任务完成质量的前提下, 尽可能提升平台最终收益和参与者的收益. 对两种算法的可行性和有效性进行评估, 和现有的算法在选择出的参与者人数、移动距离以及数据质量等方面进行了详细对比, 分析各种因素对选择结果的影响. 在实验过程中, 还建立了阶跃型数据定价模型, 对参与者上传的数据质量进行量化对比. 实验结果表明, 本文所提出的算法较现有的算法在服务质量方面取得了很好的效果.

    • 李丽, 任祯琴, 于晓

      优先出版时间:2021-09-17  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1485

      摘要:对于一类线性周期离散时间系统, 本文提出了一种新的周期预见控制器的设计方法. 首先利用二维模型方法及系数矩阵的周期性特点, 用系统状态与其稳态值之差代替通常的状态差分, 成功构造了原系统的二维(2D)扩大误差系统. 然后针对所建立的扩大误差系统, 结合Lyapunov稳定性理论和LMI方法, 给出闭环系统渐近稳定的条件及预见控制器的设计方法. 最后, 通过数值仿真说明了该方法的优越性

    • 王子赟, 程林, 王艳

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.1090

      摘要:针对含有未知但有界噪声的离散系统故障诊断问题, 提出了基于正交超平形空间定向扩展的滤波故障诊断方法. 首先, 在传统超平形空间的结构基础上, 利用相邻时刻超平行空间顶点极值定义正交超平行空间, 包裹参数可行集的上下界的同时, 保证参数边界值的单调收敛. 随后, 利用超平行空间与带空间的交集情况, 检测系统是否发生故障, 进而在故障发生时定向扩展正交超平行空间, 依据带空间与正交超平行空间在扩展方向测试集的交集情况实现故障隔离, 最后利用正交超平形空间在迭代过程中的收缩性质, 完成故障识别. 给出的仿真示例验证了算法的可行性和有效性.

    • 王前进, 代伟, 陆群, 辅小荣, 马小平

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.1047

      摘要:随机配置网络 (Stochastic configuration network, SCN) 构建一个不等式约束条件对隐性参数进行随机分配, 同时对其范围进行自适应选择, 具有收敛速度快、建模精度高等优点. 由于随机算法的本质特性, 不可避免产生低值、冗余节点, 为提高 SCN 软测量模型的稀疏性, 本文提出一种简约随机配置网络 (Parsimonious stochastic configuration network, PSCN). PSCN 在网络增量构建目标函数中引入 L1 范数, 建立一个新的不等式约束条件来保障隐性节点 的生成质量. 并进一步, 针对新建目标函数的非凸性和非光滑性, 采用交替方向乘子法 (Alternating direction method of multipliers, ADMM) 对整个 PSCN 网络的输出权重进行更新. 最后, 将本文方法应用于基准数据集和实际工业过程软测量问题中, 证明其可有效简化模型结构, 同时具有较高的泛化性能.

    • 李全耀, 沈艳霞

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0968

      摘要:针对灰狼优化算法(Grey Wolf Optimization, GWO)存在收敛精度不高、易陷入局部最优的不足,提出一种基于教与学的混合灰狼优化算法(Hybrid Grey Wolf Optimization, HGWO).首先,采用佳点集理论进行种群初始化,提高初始种群的遍历性;其次,提出一种非线性控制参数策略,在迭代前期增加全局搜索能力,避免算法陷入局部最优,在迭代后期增加局部开发能力,提高收敛精度;最后,结合教与学算法(Teaching-learning-based Optimization, TLBO)和粒子群优化算法,修改原位置更新公式以优化算法搜索方式,从而提升算法的收敛性能.为验证HGWO算法的有效性,本文选取9种标准测试函数,将HGWO算法与GWO算法、其他群体智能优化算法和其他改进GWO算法进行仿真实验.实验结果表明,本文提出的HGWO算法性能优于GWO算法和其他群体智能优化算法,且在改进算法中具有一定的优势.

    • 齐小刚, 陈谌, 李芷楠

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0880

      摘要:对存在非视距 (non-line-of-sight, NLOS) 的室内定位算法进行了研究, 首先描述了室内定位中的常用技术和算法 (航迹推算、指纹识别定位、邻近探测、极点定位、三角定位、多边定位、质心定位), 概括了其原理、优缺点和适用场景. 其次, 通过仿真测试说明了研究 NLOS 识别和抑制的必要性. 然后, 分别介绍了 NLOS 识别和NLOS 抑制的几类算法,NLOS 识别算法包括统计学方法、几何关系法、机器学习法、信道特征提取法和虚点密度识别法,NLOS 抑制算法包括模糊理论法、引入平衡参数法、几何关系法、小波去噪法、机器学习类算法、凸优化类算法、残差类算法、最小二乘类算法和多维缩放类算法. 最后, 对全文进行总结并指出 NLOS 室内定位亟待解决的问题.

    • 周晓阳, 赵凡, 汪寿阳

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0853

      摘要:基于地方政府对工业互联网平台和加入平台的制造业企业的补贴以及工业互联网平台和制造业企业间的成本共担, 本文构建了“政府-平台-企业” 三个主体之间的非对称演化博弈模型, 运用微分方程的稳定性定理分析了各博弈主体的策略演化路径以及影响其策略演化的因素, 并通过雅克比矩阵探讨了系统的演化稳定策略. 在数值仿真部分分析了政府补贴力度和平台成本分担比例对系统演化稳定策略的影响, 界定了可以促使制造业企业加入平台、工业互联网平台进行优化服务的政府补贴力度和成本分担比例的有效区间. 为地方政府、工业互联网平台和制造业企业的行为决策提供理论参考.

    • 林成龙, 马义中, 肖甜丽

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0852

      摘要:针对多目标仿真优化的高昂成本及黑箱函数难以获取问题, 提出了基于双重权约束期望改进策略的多目标并行代理优化方法. 首先, 该方法建立Kriging模型获取未试验点的预测不确定性; 其次, 构建双重权约束期望改进策略, 并利用填充策略矩阵及距离聚合方法实现新改进策略的聚合; 然后, 最大化聚合双重权约束期望改进策略实现多目标并行优化; 最后, 达到终止条件, 获得Pareto 最优解集. 选取测试函数及铰接夹芯梁设计案例进行优化验证. 对比结果表明: 所提方法可有效提升多目标问题优化效率, 减少昂贵仿真成本; 与同类方法相比, 低维问题中获取Pareto最优解集的收敛性、多样性及分布性更优.

    • 冯振辉, 肖人彬

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0846

      摘要:由于传统蚁群算法基于正反馈机制的单一搜索方式,导致其存在收敛速度慢、易陷入局部极值的缺点。本文提出一种基于混合反馈机制的扩展蚁群算法(MF-ACO),该算法在传统蚁群算法的基础上,定义一种具有较强全局搜索能力的扩展型蚂蚁,帮助算法跳出局部极值;并参考蚁群劳动分工行为,设计了基于刺激-响应分工模型的负反馈平衡机制,动态平衡算法的收敛能力和全局搜索能力;最后依据分工模型对蚂蚁个体的信息素更新策略进行改进,进一步加快算法收敛速度。本文以多个TSP实例作为测试对象进行仿真实验,实验结果表明了本文算法的优越性,之后又将该算法用于机器人路径规划问题,在实际应用中进一步验证了算法的有效性。

    • 季颖, 王建辉

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0835

      摘要:本文提出一种基于深度强化学习的微电网在线优化调度策略. 针对可再生能源的随机性及复杂的潮流约束对微电网经济安全运行带来的挑战,本文以成本最小为目标,考虑微电网运行状态及调度动作的约束,将微电网在线调度问题建模为一个约束马尔可夫决策过程. 为避免求解复杂的非线性潮流优化、降低对高精度预测信息及系统模型的依赖,本文设计了一个卷积神经网络结构来学习最优的调度策略. 该神经网络结构可以从微电网原始观测数据中提取高质量的特征,并基于提取到的特征直接产生调度决策. 为了确保该神经网络产生的调度决策能够满足复杂的网络潮流约束,本文结合拉格朗日乘子法与soft actor-critic,提出了一种新的深度强化学习算法来训练该神经网络.为了验证提出方法的有效性,本文利用真实的电力系统数据进行仿真.仿真结果表明,提出的在线优化调度方法可以有效地从数据中学习到满足潮流约束且具有成本效益的调度策略,降低随机性对微电网运行的影响.

    • 李骜, 陈嘉佳, 于晓洋, 陈德运, 张英涛, 孙广路

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0827

      摘要:现有多视角图学习方法主要建立在数据具有较好完备性的前提假设下,没有充分的考虑由于特征缺失引起的不完备数据的学习问题。面向这一问题,本文提出一种不完备数据的多视角图学习方法。一方面,从局部视角内将数据重建和图学习放入同一框架,通过不完备数据补偿,实现从重建数据中学习视角专属的近邻关系,弥补特征缺失对数据分布的影响。另一方面,为了保持近邻图的二维结构,引入张量分析,从全局角度构造基于多视角的融合图学习约束,捕获缺失数据下视角间图结构的高阶潜在关联性。本文框架交替的优化数据重建、视角专属图学习和融合张量图结构学习,使其在迭代中相互促进,有效提高模型对不完备多视角数据的学习能力。将提出的方法应用于两类不完备数据的多视角聚类实验,其结果表明所提方法在多项性能指标和鲁棒性方面均优于当前主流的多视角图学习方法。

    • 张峰, 李希城, 董春茹, 花强

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0782

      摘要:随着网络平台上各类图像、视频数据的快速增长,多模态情感分析与情绪识别已成为一个日益热门的研究领域.相比于单模态情感分析,多模态情感分析的模态融合策略是一个亟待解决的关键问题.本文受到认知科学中情感唤起模型的启发,提出一种能够模拟人类处理多通道输入信息机制的深度情感唤醒网络(Deep Emotional Arousal Network, DEAN),该网络可实现多模态信息有机融合,既能处理情绪的连贯性,又避免了融合机制的选择问题.深度情感唤醒网络主要由以下三部分组成:跨模态Transformer模块,用以模拟人类知觉分析系统的功能;多模态LSTM系统,用以模拟认知比较器;多模态门控模块,用以模拟情感唤起模型的激活结构.在多模态情感分析与情绪识别的三个数据集上进行的比较实验结果表明,深度情感唤醒网络在各数据集上均超越了目前最先进情感分析模型的性能.

    • 王四军, 秦毅, 奚德君

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0763

      摘要:针对U-Net存在的小目标分割精度低、计算复杂度高、分割速度慢等问题,构建了基于空洞卷积和重构采样单元的U-Net网络(U-Net network based on dilated convolution and reconstructed sampling units,DSU-Net)。在DSU-Net中,为增大图像特征提取的感受野并融合多尺度信息,设计了具有不同膨胀率的空洞卷积层;针对池化过程丢失大量语义信息的缺点,构建了将池化与卷积相结合的采样单元,并运用深度可分离卷积进行特征提取,从而增强了神经网络的特征提取能力以及降低了计算成本。两个公开医学图像数据集的实验结果表明,在IoU、Dice Coeff和F1 Score三个评价指标上,DSU-Net较U-Net、ResU-Net和R2U-Net有着更好的分割性能。最后,将DSU-Net应用于齿轮点蚀的视觉测量,结果表明所提方法能够更加快速精确地计算出齿轮点蚀面积率,从而解决了齿轮接触疲劳试验中高效准确检测齿轮失效的难题。

    • 赵戈雅, 薛明皋

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0761

      摘要:原油价格受国际政治、经济、军事、外交以及其他复杂因素的影响,这些因素的频繁变化使油价表现出随机波动,给原油投资及交易决策带来困难,因此,准确预测油价已成为能源领域学术界的研究热点。但是现有关于原油价格预测的文献大多数是预测原油价格的数值而不是变化方向,而且不是同时预测原油价格和波动率,因此无法给投资者充分的决策指导信息。为了填补这一研究空白,本文提出了一种结合转移网络(transition network,TN)、链接预测(link prediction,LP)、长短期记忆模型(long short-term memory,LSTM)和支持向量机(support vector machine,SVM)的新的混合模型TN-LP-LSTM-SVM来更精确地预测WTI期货次日价格变化方向和波动率大小,为投资者、能源相关企业和参与政策决定的政府人员提供有益的建议。本文比较了在不同的时间窗口下 (h∈[1,50]且h∈Z+) TN-LP-LSTM-SVM与CNN-SVM、LSTM和SVM的预测精度,发现在进行中长期预测时(h≥5),TN-LP-LSTM-SVM总是稳健地优于CNN-SVM、LSTM和SVM。

    • 吴启宇, 谢非, 黄磊, 刘宗熙, 赵静, 刘锡祥

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0756

      摘要:中国象棋人机对弈系统实现的关键在于棋盘识别定位和自主行棋策略。首先,针对棋盘识别与定位问题,提出一种基于单目相机视觉与深度相机视觉融合的棋盘识别定位方法。该方法设计了一个棋子网格识别网络,利用立体棋子三维特征,将深度图像转换为棋盘网格,将棋子坐标与棋盘网格信息融合计算,有效提高棋子棋盘的识别定位精度。其次,针对自主行棋策略问题,提出一种基于深度神经网络与蒙特卡洛树搜索(Monte Carlo Tree Search, MCTS)的决策方法。该方法使用上限置信区间(Upper Confidence bound apply to Tree, UCT)指导改进的具有终局特征判断的蒙特卡洛树搜索,使用改进的具有特定方向优化的随机行棋策略指导模拟行棋,训练具有多尺度及残差结构的策略价值网络。最后,通过自对弈获取训练数据,并通过智能体对抗验证、更新网络模型参数,实现中国象棋识别与对弈。实验表明,相较于单目视觉识别,本文方法具有更高的精确度和稳定性,识别率达到97%;相较于基准枝剪搜索算法,本文方法对弈时赢得82%的对局,且所需运算时间缩短41%。

    • 吴鸿华, 刘思峰, 方志耕

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0753

      摘要:针对现有面板数据关联模型中指标的排列顺序变换引起灰色关联序不一致以及面板数据三角曲面构造 的不足, 提出一种基于面板数据的灰色四面体网格关联分析模型. 为此, 首先基于数列的组合原理将面板数据所 对应的矩阵分解为二元指标子矩阵. 然后将二元指标子矩阵投射为空间四面体网格, 并给出了四面体的有向体 积. 其次, 基于有向体积构造了二元指标的关联系数, 最终加权平均得到灰色四面体网格关联分析模型, 并对模型 的对称性、规范性、平移不变性等性质进行了证明. 最后将模型应用到山东省沿海城市的空气质量评价, 验证了 模型的合理性和有效性, 并分析了灰色四面体网格关联分析模型不受指标排列顺序变化的影响.

    • 杨路, 刘辉, 熊倩

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0744

      摘要:转炉炼钢终点控制的关键是实现碳温准确预测.针对炉次样本间波动性较大,导致即时学习的样本相似性度量困难而造成预测精度不高的问题,本文提出一种基于改进谱聚类算法构建的相似性度量策略.首先,根据过程变量和关键变量间的耦合关系构造全局加权KL度量准则的谱聚类算法,获得类间方差较大、类内方差较小的聚类子集以消除炉次样本间的波动;其次,根据类簇间差异信息,融入局部加权KL度量准则计算待测样本隶属于各类的后验概率,从而构造出一种适合描述转炉炼钢过程复杂特性的相似性度量策略;最后,采用该度量策略度量出与待测炉次工况特性更加相似的样本子集,建立相关向量机回归模型进行终点碳温预测.实际转炉炼钢生产过程数据仿真结果表明,碳含量在±0.02%的预测误差范围内精度达到89%,温度在±10℃的误差范围内精度达到92%.

    • 呼子宇, 李玉林, 魏之慧, 杨景明

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0725

      摘要:在解决超多目标优化问题中,基于分解的进化算法被证实是一种较为有效的方法。传统的分解方法依赖于一组均匀分布的参考向量,它借助聚合函数将多目标优化问题分解为一组的单目标子问题,然后对这些子问题同时进行优化。然而,由于参考向量分布和Pareto前沿形状的不一致性,导致这些预定义的参考向量在解决复杂超多目标优化问题时表现较差。针对以上问题,本文提出了一种基于自适应增强学习的超多目标进化算法(MaOEA-ABL)。该算法主要分为两个阶段:第一阶段采用一种自适应增强学习算法对预定义的参考向量进行调整,在学习过程中删除无用向量,增加新的向量;第二阶段设计一种对Pareto形状无偏好的分解方法。为验证算法的有效性,选取具有复杂Pareto前沿的MaF系列测试函数进行仿真研究,结果显示MaOEA-ABL算法的IGD均值在67%的测试函数上超过了对比算法,表明该算法在复杂超多目标优化问题中表现良好。

    • 张得志, 乔馨, 李双艳, 李双琳, 张雅睿

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0687

      摘要:应急设施的合理布局,是灾后实现物资高效、公平和稳定供应的重要保障.本文针对突发自然灾害的不确定性,研究基于多重覆盖的应急设施多级协同布局鲁棒优化问题.首先,提出多级设施选址下的多重覆盖水平函数,以最小覆盖水平和期望总成本最优为目标,建立应急设施多级协同选址双目标优化模型;其次,应用基数不确定集和p-鲁棒方法构建两类鲁棒优化模型,分别研究场景内不确定需求和随机场景对设施布局的影响.最后,为研究上述优化模型的有效性,以湖南省救灾备荒种子储备库选址为例进行实证分析.研究结果表明:多级协同布局相比传统布局方案更具优势;鲁棒优化模型能够有效应对不确定情形和随机场景下的物资需求,决策者的风险偏好程度和预算水平对设施协同布局有重要影响,需对二者进行综合权衡.

    • 王红梅, 王晓鸽, 王晓燕

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0686

      摘要:目标检测是计算机视觉领域的重要研究方向。传统的目标检测方法在特征设计上花费了大量时间,且手工设计的特征对于目标多样性的问题并没有好的鲁棒性,深度学习技术逐渐成为近年来计算机视觉领域的突破口。本文对现有的基础神经网络进行研究,采用经典卷积神经网络VGGNet作为基础网络,添加部分深层网络,结合SSD(Single Shot MultiBox Detector)算法构建网络框架。针对模型训练中出现的正负样本不均衡问题,根据困难样本挖掘原理,在原有的损失函数中引入调制因子,将背景部分视为简单样本,减小背景损失在置信损失中的占比,使得模型收敛更快速,模型训练更充分,从而提高了复杂背景下的目标检测精度。同时,通过构建特征金字塔和融合多层特征图的方式,实现对低层特征图的语义信息融合增强,以提高对小目标检测的精度,从而提高整体的检测精度。仿真实验结果表明,本文提出的目标检测算法(FF-SSD,feature fusion based SSD)在复杂背景下对各种目标均可取得较高的检测精度。

    • 王艳敏, 杨铭洋, 冯勇, 会鑫

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0658

      摘要:针对霍尔传感器的未建模动态和滑模控制器的非线性,研究两者的共同作用对Buck变换器谐波性能的影响.基于变换器的数学模型和Lyapunov稳定性定理,给出传统滑模控制器参数的整定方法;并在此基础上,利用描述函数法和奈奎斯特稳定性判据,分析了常规忽略传感器作用下的系统稳定性.真实考虑霍尔传感器的测量性能, 建立Buck变换器-传感器的联合数学模型,利用奈奎斯特稳定性判据推导出保证系统临界稳定的约束条件,理论证明了霍尔传感器诱发谐波的必然性,并揭示了滑模控制器参数和传感器参数对系统谐波幅频性能的数学影响关系.仿真结果证明所提方法的正确性和有效性.

    • 薛盼盼, 刘云, 李辉, 陶冶, 田嘉意

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0648

      摘要:图卷积网络由于能够直接处理关节点拓扑图在行为识别方面表现出较好的性能而备受关注,但是这类方法中经常存在长时信息依赖建模能力较弱以及未关注空间语义与时间事件变化不均衡问题,针对这些问题提出基于时域扩张残差的双分支人体行为识别网络。在时空行为特征提取方法中不仅用图卷积提取空间域特征,而且用扩张因果卷积和残差连接结构来构建时域扩张残差网络提取时域特征,该网络能够在未大量增加参数的基础上有效扩大在时域上的感受野,从而更好的获得在时域上的人体关节信息的长时依赖关系。同时构建双分支结构,其中低帧率分支以较少的时间帧数和较多的通道数侧重于提取丰富的空间语义信息,高帧率分支以较多的时间帧数和较少的通道数保证网络轻量级的前提下有效捕捉人体行为的快速变化。在NTU RGB+D数据集上的准确率高于目前先进的行为识别方法。

    • 孙丽君, 冯斌斌, 陈天飞

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0645

      摘要:灰狼优化(Grey Wolf Optimization, GWO)算法是一种基于群体智能的随机优化算法,已成功地应用于许多 复杂的优化问题的求解.当前GWO算法有很多改进形式,但缺少严谨的收敛性分析,导致改进后的算法不具备理 论支撑.为了弥补这一不足,本文首次运用鞅论分析其收敛性.首先,根据GWO算法原理建立其基本的数学模型.通 过定义灰狼状态空间及灰狼群状态空间,建立了GWO算法的Markov链模型,并分析了该算法的Markov性质.其 次,介绍了鞅理论,推导出一个上鞅作为最优适应度值的群进化序列.然后,运用上鞅收敛定理,并结合其Markov性 对GWO算法进行收敛性分析.证明GWO算法能以1的可能性达到全局收敛.最后,通过数值实验验证其收敛性 能.实验结果表明,GWO算法具有全局收敛性强、计算耗时较低、寻优精度高等特点.

    • 王世磊, 屈绍建, 常广庶, 马刚

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0635

      摘要:针对现实中存在的带有协商交互的在线多源多属性反向拍卖(OMSMARA)情形,同时考虑到买卖(采供)双方面临的不同方面的不确定性,文章综合利用双层规划理论与模糊理论研究了不确定情形下OMSMARA双边协商决策问题。首先,基于问题描述与适当假设,建立了一个新的带有协商交互的模糊混合整数双层规划(FMIBLP)模型,并基于增广模糊最小最大决策方法进行模型的精确转化;然后,考虑到问题模型的特点以及粒子群算法(PSO)的优越性,提出了基于修正PSO的双层分布迭代算法(PSO-BLDI)用于模型求解;随后,通过数值算例与对比分析展示所建模型的可行性以及所提算法的有效性;最后,通过敏感性分析研究相关参数变化对模型求解结果的影响,进一步表明本文模型的合理性与决策方法的有效性。

    • 王文佳, 侯忠生

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0626

      摘要:本文提出了一种基于无模型自适应控制的自动泊车方案。该方案,首先通过车载传感器采集车周环境信息用于规划期望路径,然后将自动泊车跟踪问题转化为预瞄偏差角跟踪问题,通过设计相应的无模型自适应控制算法最终实现自动泊车。该方案设计的优点是仅使用了自动泊车过程中生成的前轮转角输入数据和预瞄偏差角输出数据,没有使用任何被控车辆的信息,因此该方案可适用于不同车型。Matlab仿真以及与PID控制方案的对比仿真结果验证了该方案的可行性。

    • 马福民, 孙静勇, 张腾飞

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0624

      摘要:在原有数据聚类结果的基础上,如何对新增数据进行归属度量分析是提高增量式聚类质量的关键,现有增量式聚类算法更多地是考虑新增数据的位置分布,忽略了其邻域数据点的归属信息。在粗糙K-Means聚类算法的基础上,针对边界区域新增数据点的不确定性信息处理,提出一种基于邻域归属信息的粗糙K-Means增量式聚类算法。该算法综合考虑了边界区域新增数据样本的位置分布及其邻域数据点的类簇归属信息,使得新增数据点与各类簇的归属度量更为合理;此外,在增量式聚类过程中,根据新增数据点所导致的类簇结构的变化,对类簇进行相应的合并或分裂操作,使类簇划分可以自适应调整。在人工数据集和UCI标准数据集上的对比实验结果验证了算法的有效性。

    • 张红斌, 石皞炜, 熊其鹏, 侯婧怡

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0622

      摘要:图像情感分析是机器视觉领域的研究热点,它面临的关键问题:标注者的主观差异性导致情感标签明确的高质量样本匮乏,且异构图像特征间跨模态语义未有效利用。提出基于主动样本精选与跨模态语义挖掘的图像情感分析模型ASRF2 (Active Sample Refinement Feature Fusion):融合主动学习与样本精选思想,设计主动样本精选策略,优选情感标签明确的高质量样本;对异构图像特征执行判别相关分析,生成能准确刻画图像情感内容的低维跨模态语义;采用跨模态语义训练Catboost模型,实现图像情感分析。在Twitter 1与FI数据集上验证ASRF2模型,对应识别准确率分别达90.06%和75.77%,优于主流基线且实时效率较好。相比基线,ASRF2模型仅需两类特征,参数调制简单,故易于复现,可部署到相应终端以对接实际应用。

    • 李欣格, 胡晓娅, 周纯杰, 尹泉

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0618

      摘要:工业互联网背景下, 工业控制系统面临攻击防不住、脆弱性易暴露的安全挑战, 要保障工控系统安全稳定运行, 首先需要深入探究引发工控系统故障的原因, 明确系统脆弱性机理. 针对当前单点或局部脆弱性分析的局限性, 本文面向工控系统全生命周期安全需求及特征, 提出脆弱性多维协同分析框架, 通过模型驱动的系统静态、动态脆弱性分析以及多域融合评估, 剖析和挖掘系统脆弱点及其关联渗透过程, 生成系统脆弱性知识. 本文提出的框架首次明确脆弱性含义, 同时全生命周期需求覆盖以及一体化架构特性有助于实现系统全局脆弱性机理揭示.

    • 李思迪, 李姝萱, 钟永德, 任腾, 肖和录

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0575

      摘要:探讨中国旅游业资源配置效率对优化旅游业资源配置、推进旅游业可持续发展进程具有重要意义。通过构建考虑碳排放的投入产出指标体系,运用两阶段数据包络分析(DEA)模型对我国30个省市区的旅游业资源配置效率进行评价分析,进而采用Tobit模型探究全国及东中西地区旅游业资源配置效率的影响因素。结果表明,我国省市区旅游业普遍呈现资源配置效率失效的问题,总体效率呈现出“西部最高、东部次之、中部最低”的态势。其中,旅游业经济-社会效率偏低是导致旅游业资源配置效率水平不高的主要原因,众多影响因素中环境规制对旅游业资源配置效率的影响最大。

    • 朱安

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0567

      摘要:空间机器人在捕获卫星操作过程中会发生剧烈的碰撞,若不对其脆弱的关节进行保护,则可能造成空间机器人的损坏.为此在空间机器人关节电机与机械臂之间加入一种弹簧阻尼机构,该机构不仅可以在碰撞过程中缓冲、吸收冲击能量,而且还可设计与之配合的柔顺策略实现混合体系统的镇定控制.首先,针对捕获前的双臂空间机器人开环系统与目标卫星系统,分别利用Lagrange法与Newton-Euler法建立了分体系统动力学模型;结合动量定理、速度约束、闭链几何约束及牛顿第三定律,导出了捕获后的闭链混合体系统动力学模型,并计算了冲击效应与碰撞力.然后,针对混合体系统的控制问题,提出了一种配合缓冲机构的积分终端滑模控制方案,通过灰狼优化算法对滑模控制器的参数进行优化,增加其对混合体系统的镇定控制速度与稳定性.最后,利用Lyapunov定理证明了系统的稳定性,通过数值仿真验证了缓冲机构的抗冲击性能与柔顺策略的有效性.

    • 张小乾, 王晶, 薛旭倩, 刘知贵

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0566

      摘要:针对现有的多核学习(Multiple Kernel Learning, MKL)子空间聚类方法忽略噪声和特征空间中数据的低秩结构的问题,提出一种新的鲁棒多核子空间聚类方法(Low-rank Robust Multiple Kernel Clustering, LRMKC),该方法结合块对角表示({Block Diagonal Representation, BDR)和低秩共识核(Low-Rank Consensus Kernel, LRCK)学习,可以更好地挖掘数据的潜在结构. 主要体现在, (1)为了学习最优共识核,设计了一种基于混合相关熵度量(Mixture Correntropy Induced Metric, MCIM)的自动加权策略,它不仅为每个核设置最优权重,而且通过抑制噪声提高模型的鲁棒性; (2)为了探索特征空间数据的低秩结构,提出一种非凸低秩共识核学习方法; (3)考虑到亲和度矩阵的块对角性质,对系数矩阵应用块对角约束. LRMKC 将 MKL、LRCK 和 BDR 巧妙融合起来,以迭代提高各种方法的效率,最终形成一个处理非线性结构数据的全局优化方法. 与最先进的 MKL 子空间聚类方法相比,在图像和文本数据集上的大量实验证明了 LRMKC 的优越性.

    • 刘仁和, 刘乐, 方一鸣, 王馨

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0538

      摘要:针对一类非线性系统同时存在执行器故障、传感器故障和扰动的问题, 本文提出一种基于有限时间未知输入观测器的故障检测与估计方法. 首先, 通过线性非奇异变换将原系统解耦为两个降阶的子系统, 其中一个子系统只包含扰动, 另一个子系统同时包含扰动和故障; 其次, 通过一阶低通滤波器获得新的状态并与子系统构成增广系统, 实现将原系统的传感器故障转化为增广系统的执行器故障; 再次, 设计未知输入观测器对增广系统故障进行检测, 并实现在有限时间内估计出系统的扰动和故障. 通过理论分析证明了所设计未知输入观测器的有限时间收敛性. 最后, 基于永磁同步电机(PMSM)转速系统进行仿真研究, 仿真结果验证了本文所提方法的有效性.

    • 申元霞, 张学锋, 方馨, 汪小燕

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0513

      摘要:针对标准正余弦算法进化后期停滞问题,本文对进化过程中的种群多样性进行了分析,得出正余弦算 法的种群多样性受控制因子直接影响,且种群多样性表达式中控制因子随迭代次数的增加而指数下降。为了改 善正余弦算法进化后期的探索与开采,提出了多尺度正余弦优化算法. 新算法中通过自适应的多尺度控制因子 来调节群体多样性从而实现多层次的搜索,同时设计了协助种群实施局部搜索,用来加快收敛速度和提高解的 质量。将提出的新算法与改进的正余弦算法和多种新型群智能算法进行了对比, 23 个标准函数进行测试的统 计结果表明新算法较好地平衡进化过程中的探索与开采,提高了全局优化能力。

    • 陈龙, 何德峰, 李壮

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0510

      摘要:针对具有状态与控制约束的非线性车辆队列系统多目标控制问题,提出了一种分布式多目标模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)策略。基于前车-后车单向通信拓扑,建立了网联车辆队列非线性纵向巡航模型。应用字典序算法描述分布式多目标MPC问题。进一步,通过设计弦稳定与收缩约束,并结合MPC三要素条件,保证了车辆队列在经济性能与协同性能最优条件下的稳定性与弦稳定性结果。最后,典型工况的仿真结果验证了本文策略的有效性。

    • 朱俊威, 梁朝阳, 何德峰

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0509

      摘要:本文研究了传感器网络下网络化运动控制系统的攻击重构问题,提出了一种新颖分布式投影中间估计器去估计传感器和执行器攻击信号.引入投影算子来确定受攻击的信道集,同时设计了最小二乘算法来减轻观测器在估计过程中的计算负担.另外,引入分布式估计框架来提高算法的可伸缩性和扩展性.结果表明,该算法的估计精度和实时性分别优于现有的扩展状态观测器和梯度下降算法.最后,通过网络化运动控制系统的实验结果验证了所提方法的有效性.

    • 纪良浩, 邢子正, 杨莎莎

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0495

      摘要:本文研究了在拒绝服务(Denial-of-Service, DoS)攻击下一类二阶多智能体系统的安全分组一致性协同控制问题. 区别于同类工作,在非周期性多信道独立的攻击场景下, 基于复杂系统中智能体间的合作与竞争交互, 提出了一种新颖的带有状态估计器的安全分组一致性控制协议. 在该协议的作用下,首先给出DOS攻击持续时间的约束条件, 通过设计合适的李雅普诺夫函数, 并结合求解代数黎卡提方程得到了不同攻击模式下信道的衰减率;通过引入与各个信道对应的等效衰减率, 克服了所得衰减率与信道难以匹配的问题,并给出了系统的稳定性判据. 最后通过几个数值实验,验证了理论分析所得结论的正确性与有效性.

    • 胡峰, 王文轩, 顾红

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0470

      摘要:随着自动驾驶技术的迅速发展,车辆日益增长的处理需求和资源受限的车载处理器之间的矛盾日渐突出.车载边缘计算的出现,解决了车载资源的物理限制,增强了单个车辆的计算能力.然而,由于车载服务通常具有时延敏感性,如何选择合适的通信接入技术,更好地满足自动驾驶场景中时延要求便成为了一个挑战性难题.本文综合考虑两种V2X通信接入技术,即短距通信(DSRC)和基于蜂窝网的车载通信(C-V2X),提出一种V2X异构车载网络任务卸载模型.首先分析车辆移动性特征,并对车载资源进行虚拟化处理;然后,基于半马尔可夫决策过程原理对任务卸载问题进行建模,分别制定状态、动作、奖励和转移概率;最后基于强化学习智能算法获取最优任务卸载策略,并通过大量数值仿真实验证明其任务卸载性能优于贪婪算法.

    • 赵旭

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0448

      摘要:在节点性能有限的边缘计算环境下进行分布式入侵检测系统(DIDS)的任务分配,是一种典型的资源受限任务调度问题。针对该问题,提出了基于深度强化学习的DIDS低负载任务调度方案。在建立检测引擎性能和数据包负载的评估模型后,首先将任务调度过程描述为马尔科夫决策过程并建立模型的相关空间和价值函数,找到保持DIDS低负载状态的最优策略;然后针对状态和动作空间过大且高维连续的问题,提出通过深度循环神经网络进行函数拟合;最后,为了避免过度的低负载可能造成丢包率上升的问题,提出低负载与丢包率这两个矛盾指标的平衡方法并建立问题模型。实验结果表明所提出的方案可使DIDS在网络变化中动态调节调度策略,保持系统整体的低负载,而安全指标没有明显降低。

    • 杨从林, 向竹, 杨志伟, 谭跃进

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0440

      摘要:针对火箭壳体加工车间新订单连续到达,排产方案重构频繁的问题,本文首先建立了虚拟单元重构的多目标规划模型:以多批订单总生产时间、运输设备总运输距离以及车间生产设备负荷均衡因素为目标函数,以车间设备和火箭壳体加工工艺限制为约束条件;其次,提出了一种改进的NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解:针对NSGA-Ⅲ算法局部搜索能力的不足,在NSGA-Ⅱ算法交叉过程中引入“首次改进”和“随机改进”两种局部搜索策略;最后,基于超体积、均匀性两个多目标评价指标对提出的改进NSGA-Ⅱ算法与传统的NSGA-Ⅱ算法以及NSGA-Ⅲ算法进行比较,结合实例验证了改进NSGA-Ⅱ算法在进行火箭壳体虚拟单元重构时更加高效。

    • 钱斌, 刘荻飞, 胡蓉, 张梓琪

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0426

      摘要:本文针对以最小化总延迟时间为优化目标的分布式置换流水线问题(Distributed permutation flowshop scheduling problem, DPFSP), 建立问题排序模型, 并提出混合迭代贪婪算法(Hybrid iterated greedy, HIG) 进行求解. 基于问题特点提出最小工期差规则(Smallest due date difference value, SDV) 规则及三种工厂分配规则, 同时结合问题性质提出两种工件插入各工厂内部时问题目标值的下界估计方法. 首先, 通过实验确定使用分配规则1将工件向各工厂进行分配, 同时将结合下界估计方法的NEH作为改进启发式算法以生成较高质量初始解. 其次, 为了增加解的多样性, 提出一种关键工厂的移除策略和适用于问题的模拟退火机制. 然后, 设计基于四种有效邻域操作的两阶段变邻域下降搜索策略, 用于在HIG每代中对问题解空间的不同区域进行较深入和细致的搜索. 最后, 通过仿真实验和算法比较验证了HIG求解本文问题的有效性.

    • 刘宜成, 熊宇航, 杨海鑫, 涂海燕

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0421

      摘要:针对具有典型非线性特性的多关节机器人轨迹跟踪控制问题,提出一种基于RBF(radial basis function,径向基函数)神经网络的固定时间滑模控制方法.首先,基于凯恩方法建立了包括系统模型不确定性、外部干扰以及LuGre摩擦在内的多关节机器人动力学模型.然后,根据机器人动力学模型设计一种固定时间收敛的滑模控制器,RBF神经网络用来逼近系统模型中的不确定性项.利用Lyapunov理论证明了系统跟踪误差能在固定时间内收敛.最后,对特定型号的多关节机器人虚拟样机进行了仿真分析,结果表明,与基于RBF神经网络的有限时间滑模控制器相比,本文所提出的控制器具有良好的跟踪性能且能保证系统状态在固定时间内收敛.

    • 都海波, 陈维乐

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0395

      摘要:本文针对二阶有向多智能体系统的一致性问题,在连续时间域和离散时间域分别提出了一种非光滑控制协议. 首先,提出一种连续时间非光滑一致性协议, 通过李雅普诺夫理论和齐次系统理论, 证明了无扰动情况下可以实现智能体状态的有限时间一致, 而有扰动情况下智能体状态之间的误差将收敛到一个与控制参数和外部扰动相关的范围内. 然后,基于采样控制,提出了离散非光滑一致性协议,进一步分析了采样周期对智能体状态之间的误差的影响, 并给出了误差收敛区间与控制参数 外部扰动和采样周期关系的显性表达式. 最后,仿真实例验证了理论的正确性和有效性.

    • 余修武, 黄露平, 刘永, 余昊, 李佩

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0315

      摘要:针对现有无线传感器网络(WSN)优化算法在定位过程中收敛速率慢和误差大的问题,该文提出一种基于柯西折射反向学习和变螺旋机制的象群节点定位算法。首先,利用具有遍历性和随机性的Logistic混沌映射初始化种群,丰富种群多样性,加快算法收敛速率。其次,将折射反向学习机制与柯西变异相融合以随机扰动族长位置,避免算法陷入局部最优。最后,在氏族分离过程中引入自适应变螺旋策略更新病态大象位置,提升算法全局搜索能力。仿真结果表明,与现有WSN优化算法相比,该文提出的改进象群优化算法在定位精度和收敛速率方面得到明显提升。

    • 刘加朋, 于金鹏, 林崇

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0240

      摘要:本文研究了一类具有严格反馈的不确定非线性系统跟踪控制问题. 与现有通过自适应神经网络等技术处理系统中未知动态不同, 本文利用命令滤波器处理系统中的不确定函数. 基于反步法原理, 构造虚拟控制律, 并通过设计辅助方程, 解决了真实控制律构造困难的问题. 然后, 通过引入事件驱动机制, 在确保系统稳定性的同时, 降低了系统控制律更新频率. 最后, 通过仿真算例验证了本文所提命令滤波反步控制策略的有效性.

    • 杨盼, 毕文豪, 张安, 孙文轩

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0162

      摘要:本论文针对二阶线性多智能体系统的分群一致控制问题, 考虑智能体通信拓扑同时包含协作和对抗关系, 提出一种基于事件驱动控制的有限时间分布式领航跟随分群一致性算法, 该算法可使多智能体系统在有限时间内实现分群一致, 即各子组内的智能体实现状态一致, 不同子组收敛至不同一致状态. 采用事件驱动控制机制, 设计事件驱动函数及事件触发条件, 降低了智能体控制器更新频率, 减少系统能耗. 基于代数图论和李雅普诺夫稳定性理论推导出系统的有限时间稳定性条件, 通过巧妙构造Lyapunov函数, 给出系统有限收敛时间的显式估计, 同时证明在本文提出的事件驱动机制下每个智能体相邻触发时间间隔有严格的正下界, 即避免了芝诺行为. 仿真验证所提出的有限时间事件驱动分群一致控制算法的有效性.

    • 覃灏, 李军华

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0131

      摘要:研究表明一般的高维多目标进化算法无法有效处理不同类型的Pareto前沿,针对上述情况,本文提出了一种基于种群关联策略和强化解集准则的高维多目标进化算法(Many-objective evolutionary algorithm based on population association strategy and enhanced solution set criterion,MaOEA/PAS-ESC)。该算法在环境选择中采用种群关联策略(Population association strategy, PAS)和强化解集准则(Enhanced solution set criterion, ESC)协同指导种群进化。其中,PAS利用解与参考向量的角度和欧氏距离以及种群中解之间的距离来选择多样性良好的解,ESC利用参考点与种群间的联系选择来收敛性良好的解,以共同达到有效平衡多样性和收敛性的目的。实验结果证明MaOEA/PAS-ESC在处理高维多目标优化问题不仅具有更强的竞争性能,而且提高了处理不同类型Pareto前沿的能力。

    • 赵林, 李希, 谢永芳, 易嘉闻, 吴健辉, 胡文静

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0057

      摘要:针对汽油精制过程中控制变量之间非线性和强耦联性,产品汽油中辛烷值难以测定的问题,提出了一种基于自适应变量加权的汽油辛烷值预测方法.该方法首先利用一种新颖的变量加权模块捕获变量之间的相关性获取变量权重,通过自适应变量加权的方式提升主要变量的重要性,抑制其他次要变量的作用;其次考虑到汽油脱硫过程对辛烷值的影响,输入加权激活后的变量到辛烷值预测模块,模型同时输出辛烷值和硫含量的预测结果;最后基于工业数据进行模型验证,结果表明,较之于没有变量加权模块的神经网络预测方法、基于随机森林的神经网络预测方法和基于变量加权堆叠自编码器的预测方法,本文提出的自适应变量加权汽油辛烷值预测方法具有更高的预测精度,可以用来优化汽油精制过程的操作条件.

    • 李志远, 刘思峰, 方志耕

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1709

      摘要:小样本条件下根据粗糙集理论构建的决策规则,受数据来源偶然性误差影响较大,个别数据样本难以反映真实知识关系。为解决小样本条件下粗糙集决策规则可信度未知的问题,提出信息区分量、属性影响方向等概念,运用Shapley值法进行进行属性权重分配,求取每个属性对决策结果的影响方向,进而得出决策规则的参考信度,以寻求真实可信且适合工程实际的决策规则。最后经实例论证了新方法的可行性以及对数据来源误差的分辨能力。

    • 魏新江, 魏永丽, 张慧凤

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1271

      摘要:船舶在航行过程中, 不可避免地受到海平面上多种干扰的影响. 动力定位(DP)指的是船舶在受到外界干扰的情形下依然能够保持在一定的位置或沿固定轨迹航行的一种技术.与传统的锚定位方法相比, DP技术具有机动性强、可深海作业、定位精度高等优点. 本文主要针对带有慢变环境干扰和复杂非线性项的船舶动力定位系统, 研究了其精细抗干扰控制问题. 首先, 利用模糊逻辑系统逼近船舶动力定位系统中复杂非线性项. 其次, 通过构造自适应干扰观测器(ADO)来估计部分信息已知的慢变环境干扰. 在此基础上, 将基于干扰观测的控制(DOBC)与模糊控制算法相结合, 提出基于复合分层抗干扰控制框架的精细抗干扰控制(EADC)策略, 从而实现船舶动力定位系统的高精度抗干扰控制. 最后, 基于供给船模型的仿真研究验证了所提控制策略的有效性.

    • 周雄伟, 韦蝶, 蔡丹

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0250

      摘要:随着移动互联网的发展,基于本地服务的全渠道运营模式被广大服务运营商和消费者所接受。对于有限服务能力的服务商在全渠道运营的过程中,需要考虑其服务能力在不同渠道中的公平分配。本文针对同时运营实体和O2O渠道的服务商进行研究,探索考虑公平的服务商不同分配机制下的渠道定价及分配策略的选择。通过消费者效用模型的构建,刻画消费者的渠道选择行为,研究不同渠道偏好市场中线性分配和加权平均分配机制下的服务定价策略以及服务商的最优分配策略。结果表明,在加权平均分配机制下,虽然企业服务能力有限,但是一味扩充企业的服务能力未必能够增加企业的利润;当服务商服务能力较小时,若服务商对渠道偏好的权重较低时,线性分配机制是服务商的最优分配策略,反之,加权平均分配机制为最优。

    • 付华, 刘昊

      优先出版时间:2021-09-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0582

      摘要:针对麻雀搜索算法易陷入局部最优、收敛速度慢等不足,提出一种多策略融合的改进麻雀搜索算法.采用精英混沌反向学习策略生成初始种群,增强初始个体的质量和种群多样性,实现对更多优质搜索区域的勘探以提升算法的局部极值逃逸能力和收敛性能;结合鸡群算法的随机跟随策略优化麻雀搜索算法中跟随者的位置更新过程,平衡算法的局部开发性能和全局搜索能力;采用柯西-高斯变异策略提升算法的种群多样性保持能力和抗停滞能力.对10个不同特征的基准测试函数进行寻优,测试结果与 Wilcoxon符号秩检验结果均表明改进算法具有更好的寻优精度、收敛性能和稳定性.最后,改进算法对最小二乘支持向量机的参数进行优化,应用于煤与瓦斯突出危险性辨识,通过实验进一步验证了改进策略的有效性和改进算法的优越性.

    • 顾清华, 张晓玥, 陈露

      优先出版时间:2021-08-10  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0388

      摘要:当使用代理辅助进化算法求解昂贵高维多目标优化问题时,代理模型通常用于近似昂贵的适应度函数.然而随着目标数的增加,近似误差将逐渐累积,计算量也会急剧增加.为了解决这一难题,本文提出了一种基于改进集成学习分类的代理辅助进化算法,使用一种改进的装袋集成学习分类器作为代理模型,首先从被昂贵的适应度评价的个体中选择一组分类边界,将所有个体分成两类;其次利用这些带有分类标签的个体训练分类器,来对候选个体的类别进行预测;最后选择有前途的个体进行昂贵适应度评价.实验结果证明,算法中所提代理模型有效提高了基于分类的代理辅助进化算法求解昂贵高维多目标优化问题的能力,且与目前流行的代理辅助进化算法相比,基于改进集成学习分类的代理辅助进化算法更具竞争力.

    • 夏晓南, 张天平, 方宇

      优先出版时间:2021-08-09  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0461

      摘要:全桥逆变器是一类典型的开关型非线性系统, 系统中存在很多非线性和不确定因素, 易导致系统性能下降, 甚至造成不稳定. 对具有未建模动态和时变输出约束的单相全桥逆变器系统, 利用动态信号处理未建模动态, 设计辅助动态系统补偿控制信号, 提出了一种事件触发的自适应动态面跟踪控制策略. 引入跟踪误差变换, 解决输出约束问题. 对控制输入进行约束, 使用模糊系统调节参数向量的欧氏范数作为自适应参数, 设计了事件触发控制, 这些技术的采用有效地降低了控制器计算量, 保证了实际系统的可实现性. 完善了具有输入约束条件下动态面控制方法的稳定性分析和证明. 逆变器精确模型无需已知, 实际控制系统具有较好的稳定性和鲁棒性. 理论分析表明闭环系统的所有信号半全局一致终结有界, 通过仿真实验, 该方案的有效性得到进一步验证.

    • 周林, 朱芳彬, 代应, 何彦东

      优先出版时间:2021-08-09  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0488

      摘要:为提升最后一公里配送服务水平, 本文基于现实场景中存在的自提、带时间窗的送货上门和柔性服务需求, 提出多元个性化需求驱动的选址-路径问题. 为了有效求解该问题, 设计了融合初始解构造算法、差异化邻域使用策略和自适应抖动机制的变邻域搜索算法. 不同规模算例实验结果表明, 改进的变邻域搜索算法具有较好的求解效率和鲁棒性. 通过关键参数的敏感性分析发现个性化需求比例与自提成本对运营成本影响显著, 综合考虑这些因素开展配送系统设计具有较强的现实意义.

    • 蔡佳芯, 李宇博, 王小寒, 靳志宏

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0703

      摘要:针对区域港口群内陆公共腹地的空箱供需状况,构建多港口多周期空箱存储与调运联合优化混合整数规划模型,利用马尔科夫决策过程与动态规划相结合的方法,在(D,U)库存控制策略下对港口群内各港口的空箱库存保有量区间进行动态优化,以此为基础对港口群公共腹地与各港口间的空箱调运方案进行优化,并以辽宁沿海港口群—东北腹地为对象,进行实证分析,结果表明(D,U)控制策略下的空箱调运能够为船公司节省15.22%的总成本。选取公共腹地数量、公共腹地及港口空箱需求量、单位租箱成本以及单位库存成本进行灵敏度分析,进而验证了(D,U)控制策略能够削弱船公司在外界环境发生变化时受到的影响。

    • 李燕君, 蒋华同, 高美惠

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0561

      摘要:针对边缘计算应用对实时性的要求,引入软件定义网络和网络功能虚拟化技术对边缘计算网络进行重构。在此基础上,考虑以最大化长期平均实时任务处理成功率为目标的计算和通信资源在线分配问题。通过建立马尔可夫决策过程模型,提出基于Q学习的资源在线分配方法。由于Q学习在状态动作空间较大时内存占用大且会发生维度灾难。因此,进一步提出基于DQN的资源在线分配方法。实验结果表明,所提算法能较快收敛,并且DQN算法相较于Q学习和其它基准方法能够获得更高的实时任务处理成功率。

    • 潘科, 张伟, 王亚刚

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195 / j.kzyjc.2021.0501

      摘要:本文根据现实环境中特种部队在执行任务时的情形,提出一种新的受启发于人的行为和基于群体的优化算法,特种部队算法(SFA).特种部队算法为了有效模拟特种部队的特征,把现实中的不同战术行为和群体策略引入到寻优思路中,设计了独特的搜索模式.一般地,特种部队会根据具体场景和任务要求,分别进行三种不同的任务:大规模搜索、突击搜捕、抓捕解救.通过结合上述三种任务中展现的不同策略,同时在算法中加入一些设计独特的参数和机制,SFA可以模拟真实的动态模式和行为以符合优化需求.SFA与其他几种成熟的算法进行了比较,在包含单峰函数、多峰函数和固定维函数的21组基准函数测试中,验证了SFA的性能.结果表明,SFA展现出了极具潜力和竞争力的结果,SFA能够在较好地平衡探索能力和开发能力的基础上,获得良好的搜索性能和寻优精度.

    • 刘学达, 何明, 禹明刚, 陈国友, 张伟士

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 0.13195/j.kzyjc.2021.0483

      摘要:自主协同是无人集群作战效能发挥的关键,针对无人机集群自主协同中的弹药分配问题,提出了一种基于公共品演化博弈模型的弹药分配方法。首先提炼无人机集群弹药分配的自主性需求,结合多主体间资源分配的对立统一关系,建立面向无人机集群弹药分配的公共物品博弈模型;在此基础上,理论推导出模型的合作策略占优条件;然后,通过仿真实验,研究各参数对集群自主协同及弹药分配效能的影响;最后,依据理论推导及仿真结果,给出无人机群弹药分配的合理化建议。

    • 刘小峰, 王邦昕, 柏林

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0480

      摘要:针对金属板材的质量控制与服役性能评估问题,本文在对金属板材微损伤进行超声导波检测的基础上,结合形状上下文与动态时间规整方法对其损伤劣化程度进行了量化评估。该方法以无损Lamb波信号为基准,采用了动态时间规划(Dynamic Time Warping,DWT)算法对损伤Lamb波信号进行匹配相似匹配分析对比,确定基准信号与损伤信号的最佳匹配路径。引入了形状上下文(Shape Context,SC)的轮廓识别方法对Lamb波的局部波形信息进行统计分析,以波形形状距离代替传统DTW的欧式距离匹配方法,解决了Lamb波在DTW相似匹配中的病态对齐问题。最后,将无损Lamb波与损伤Lamb波信号间SC-DTW匹配距离作为铝板损伤程度的量化指标。采用随机闭合裂纹的有限元仿真模型和铝板弯折试验对提出方法进行了验证,结果表明基于Lamb波SC-DTW的损伤量化指数对铝板早期裂纹具有较高的敏感性,对铝板疲劳损伤具有较好的量化表征能力。该方法无需对损伤波包进行识别,也不必进行复杂的损伤特征提取,具有简单高效和抗噪声能力强等优点,在金属板服役性能评估与质量控制中有较好的实用性与推广价值。

    • 刘小龙, 梁彤缨

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0478

      摘要:针对哈里斯鹰优化算法的探索能力和开发能力不平衡问题,通过设置一种多子群的方形邻域拓扑结构来引导各子群内的个体可以纵横双向随机觅食。为了避免局部最优,通过设置固定置换概率,来加强各个子群个体的信息交流,让子群内个体依照随机数组与其他子群的相应个体进行置换。在子群内部,基于历史进化信息进行HHO算法中的算子选择,以更好的利用现有问题领域的信息。利用可变维度基准函数与各种智能优化算法及其改进方法进行跨文献对比,结果表明改进方法在收敛精度、寻优能力上明显高于原始算法和对比文献,且具有较好的鲁棒性,适合推广至实际的优化问题之中。

    • 许晓伟, 赖际舟, 吕品, 陆俊清, 白师宇, 胡华峰

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0474

      摘要:采煤机的高精度定位是煤炭开采自动化和智能化的重要研究方向。其中惯性导航系统和里程计是长壁综合机械化采煤机定位主要传感器之一。通过两者的信息融合,能够有效的抑制惯性导航系统的发散并且具有较好的自主导航能力,但是仍然无法满足井下长时间的高精度导航要求。本文分析了目前常用辅助传感器在采煤机开采过程中存在的问题,提出了基于UWB采煤机工作面端头量测的改进因子图优化方法。利用UWB在工作面端头的位置量测信息,推导并构建了惯导/里程计/UWB的约束方程和图优化模型。同时通过惯性信息的预积分,减少了待优化的节点数量,降低了算法的计算量。在此基础上,加入里程计标度因数误差和安装误差的因子节点进行联合估计和优化。论文开展了仿真和实际跑车测试,实验结果表明,相较于基于传统卡尔曼滤波的采煤机定位方式,有效提高了采煤机的定位精度。

    • 贾祥, 郭波

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0471

      摘要:专家经验是可靠性工程中常见的一类可靠性数据,通过将其与产品的寿命试验数据融合,可以扩充可靠性信息,为产品可靠性的评估提供新的思路。针对这一问题,本文利用Bayes理论,考虑不同类型和不同形式的专家经验,通过验前矩拟合的方法将其转化为产品寿命分布参数的验前分布。进一步,根据寿命试验数据确定似然函数,推断分布参数的验后分布,可求得数据融合后产品的可靠度和剩余寿命等可靠性评估结果。通过蓄电池算例分析,说明了本文所提出方法的应用,证明了该方法的有效性。

    • 王寿光, 赵玉美, 尤丹, 冉宁

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0465

      摘要:信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)由受控对象、传感器、执行器、监控器和通信网络组成。通信网络的使用增加了信息物理系统面临外部攻击的风险。本文综述基于离散事件系统框架处理信息物理系统攻击问题的相关研究工作。我们首先对信息物理系统进行简要介绍,然后对信息物理系统中的攻击进行分类,最后重点阐述信息物理系统中攻击策略的设计、攻击的检测与防御以及攻击鲁棒性监控器设计的研究现状。

    • 刘俊, 罗世华

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0437

      摘要:绿色发展是高质量发展的题中应有之义, 绿色修复是当前可持续发展的必要环节, 如何科学评判绿色修复水平成了一项重要工作, 评价过程中的复杂性和不确定性带来挑战. 基于此,本文在概率犹豫Fermatean模糊环境下, 拟提出拓展MULTIMOORA 方法开发一种面向区域绿色修复水平评价的框架. 采用概率犹豫Fermatean模糊集(PHFFS)表达综合评价信息值, 通过Dombi运算融合Choquet积分几何算子(PHFFDCIG)聚合评价信息比其他运算方法更为合格, 可以通过调整参数来增强信息聚合的灵活性. 接着,将传统MULTIMOORA 方法子系统中的参照点法和完全乘法形式进行完善, 并结合Choquet积分和改进Borda规则, 提出了一种PHFFS-MULTIMOORA方法对区域绿色修复水平评价指标间的相互作用进行建模, 从而捕获其重要性权重, 综合确定区域绿色修复水平的优先级. 最后, 长江经济带沿线五省市绿色修复水平评价的案例分析研究和灵敏度分析测试有效应证了本文所建立模型框架的准确性、有效性和实用性.

    • 陶金梅, 牛宏, 李旭生

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0436

      摘要:针对一类非线性离散动态系统,利用系统运行在工作点附近的特性将其表示为低阶模型与高阶非线性项和的形式,在此基础上采用交替辨识策略研究整个非线性系统的智能建模方法.采用带遗忘因子的递推最小二乘法对低阶模型的未知参数进行辨识,对高阶非线性部分则采用随机配置网络进行估计,从而提出了一种改进的非线性系统交替辨识智能建模方法.该算法充分利用了随机配置网络可以根据监控机制随机分配隐含节点的输入权值和偏差的特点,对输出权值进行自动校正,并逐步增加隐层节点,直到达到预设定的估计精度.将随机配置网络与递推最小二乘算法相结合,有效提高了非线性系统的辨识精度.最后通过数值仿真实验进行对比分析,实验结果说明了所提算法的有效性.

    • 曹飞道, 赵怀慈

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0435

      摘要:视网膜血管的结构和形态是计算机辅助系统诊断眼科疾病的重要依据. 针对细小血管分割精度低的问题, 提出了一种融合残差密集模块与三端注意力模块的改进型U-Net算法. 首先, 将残差模块与密集模块相结合, 充分利用每层的特征, 提高网络提取细小血管特征的能力. 在解码阶段引入三端注意力模块, 利用空间注意力机制自适应地对特征进行空间校正, 抑制背景噪声, 突出目标区域. 同时, 通过多尺度特征融合的方式, 利用高级语义特征改善网络对细小血管的分割效果. 最后, 为了获取血管的多尺度特征, 在编码-解码网络结构中加入空洞卷积, 在不增加参数的情况下增加了感受野. 基于DRIVE和STARE数据集的实验结果表明, 所提网络的灵敏度、特异性、准确率和AUC(Area Under Curve)分别为81.26%/82.57%、98.20%/98.37%、96.70%/97.51%和98.12%/98.41%, 优于现有先进算法.

    • 冉茂亮, 陈彦如, 杨新彪

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0413

      摘要:短时物流需求预测是智慧物流系统的重要组成部分。由于短时物流需求数据具有非平稳性、强随机性、局部突变、非线性等特征,所以精确预测较为困难。基于此,本文针对以上特征,考虑集成经验模态分解(EEMD)、局部均值分解(LMD)、长短期记忆网络(LSTM),以及考虑局部误差校正(LEC),提出了用于短时物流需求预测的EEMD-LMD-LSTM-LEC深度学习模型。该预测模型分为两个阶段:第1阶段基于特征分解和特征提取,构建EEMD-LMD-LSTM模型,以降低非线性的原始短时物流需求不平稳及随机变化导致的预测误差;第2阶段构建局部误差校正模型,用于校正第1阶段的预测结果,以减少短时物流需求的局部突变带来的预测误差。结果表明, EEMD-LMD-LSTM-LEC短时物流需求预测模型在均方根误差、绝对误差均值、绝对误差百分比和校正决定系数方面,均优于其他11种模型,其中包括数理统计模型——ARIMA、浅层机器学习模型——支持向量回归和BP神经网络、深度学习模型——LSTM和卷积神经网络以及组合模型——深度置信网络-LSTM、经验模态分解(EMD)-LSTM、EEMD-LSTM、LMD-LSTM、EMD-LMD-LSTM和EEMD-LMD-LSTM。

    • 张再腾, 张荣芬, 刘宇红

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0411

      摘要:近年来,行人属性识别得益于深度学习的蓬勃发展也得到了广泛的研究。但是由于属性复杂且多样化、图像质量差、视角遮挡等困扰,难以捕获图像中的细粒度属性特征,具有很大的挑战性。基于深度学习,我们提出了多尺度残差注意网络(MRAN)用于行人属性识别,以 Resnet50 为主体架构,使用轻量级的金字塔卷积提供不同内核大小的并行卷积完成多尺度信息的提取,嵌入注意力模块以关注属性存在的关键区域并挖掘属性内部联系;其次,使用特征金字塔融合策略,更充分提取和融合多尺度特征。网络结合了多尺度学习、注意力机制和残差学习的思想,使网络提取出更丰富、更细腻的特征。最后,在 PETA 和 PA100K 两个数据集上进行了实验研究,结果表明,该方法优于现有的研究方法。通过消融研究验证了整个网络体系结构的三个组成部分的有效性和先进性,且所提网络具有高准确性和低复杂度的双向优化。

    • 赵华荣, 彭力, 谢林柏, 吴培良

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0401

      摘要:本文针对未知模型的非线性离散时间多智能体系统, 研究了基于事件触发迭代学习双向一致性问题. 首先, 利用紧凑形式动态线性化方法, 建立了多智能体系统的动态线性化数据模型, 提出了该数据模型的参数估计算法; 然后基于该数据模型, 设计了输出观测器和死区控制器, 并结合信号图论, 构建了一种事件触发分布式无模型迭代学习双向一致性控制策略. 此外, 设计了李雅普诺夫函数对该控制策略的收敛性进行了严格的证明. 最后, 通过数值仿真, 进一步验证了该控制协议的正确性和有效性.

    • 李小南, 赵璐, 易黄建

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0337

      摘要:本文讨论直觉模糊信息系统上的三支决策问题. 首先, 定义一个由模糊因子、均值因子和概率因子三部分组成的相似度函数, 从而建立了直觉模糊信息系统上的三支决策模型并指出该模型理论上统一了各种双论域模型. 其次, 考虑论域对象的评价值不同, 提出了一种基于评价值的划分测度: 加权信息熵, 并且证明了划分越细, 加权信息熵越大. 最后, 基于加权信息熵的性质, 给出了最优三划分的合理解释, 从而提出了一种新的阈值求解方法.

    • 方冰, 韩冰, 朱江

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0328

      摘要:论文针对犹豫模糊元和概率犹豫模糊元在计算时出现的逻辑不一致、计算繁琐、与数量运算规则不相容等问题, 提出了一套基于调和犹豫模糊元的解决方法. 通过定义调和犹豫模糊元为一组概率分布相同的概率犹豫模糊元, 论文在犹豫模糊信息和概率犹豫模糊信息之间架起了一座桥梁, 将它们纳入统一处理框架. 在此基础上, 论文定义了调和犹豫模糊元的基本运算规则、集成算子、距离测度和混合熵测度, 构建了基于调和犹豫模糊信息的多属性决策方法, 并将其运用到了陆军合成旅指挥控制能力评估上.

    • 耿凯峰, 叶春明

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0318

      摘要:针对带工序跳跃的绿色混合流水车间机器和AGV(Automated Guided Vehicle)联合调度问题,以最小化最大完工时间和总能耗为目标建立集成调度模型.根据问题的特性,提出了改进Memetic Algorithm (MA) 算法求解该问题.首先,设计了基于工序,机器和转速的三层编码策略,最大程度保证了算法在整个解空间中搜索;然后,设计了混合种群初始化方法以提高初始种群解的质量;同时,设计了交叉和变异算子以及两种基于问题的邻域搜索策略以平衡算法的全局搜索和局部搜索能力.最后,通过大量仿真实验验证了MA算法求解该问题的有效性和优越性.

    • 王希铭, 孙金生, 吴梓杏, 李志韬

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0292

      摘要:针对具有参数不确定性和未知外部扰动的 EulerLagrange 多智能体系统, 设计了一种基于自适应滑模控 制的分布式蜂拥算法. 该算法使用自适应滑模控制和自适应控制律分别补偿未知的外部扰动与模型中可线性参 数化回归的不确定项, 从而在实现蜂拥控制的同时,避免了智能体对外部扰动先验知识的要求. 理论分析表明, 在 多智能体达成蜂拥的同时, 算法保证滑模的自适应增益有界. 此外, 所提出的算法同时考虑了虚拟领导者追踪与 基于目标区域的跟踪问题, 并给出了碰撞避免的条件. 最后, 数值仿真验证了所提出的算法的有效性.

    • 张哲益, 曹卫华, 朱蕊, 胡文凯, 吴敏

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0279

      摘要:遥感图像场景分类对土地资源管理具有重要意义, 然而高分辨率遥感图像中地物分布复杂, 图像中存在着与当前场景无关的冗余信息, 会对场景的精确分类造成影响. 针对该问题, 提出一种基于脉冲卷积神经网络(Spike Convolutional Neural Network, SCNN) 稀疏表征的场景分类方法. 从稀疏表征出发, 利用脉冲神经元的稀疏脉冲输出特性, 设计脉冲卷积神经网络, 去除遥感图像中与场景无关的冗余信息, 实现对图像的稀疏表征; 提出了基于脉冲输出交叉熵损失函数的反向传播算法, 在该算法的基础上利用梯度下降训练脉冲卷积神经网络, 优化网络参数, 实现遥感图像场景分类. 通过实验验证方法的有效性, 所提方法应用于 Google 和 UCM 两个遥感图像数据集, 并与传统的卷积神经网络 (Convolutional Neural Network, CNN) 进行了对比. 实验结果表明, 所提方法可以对遥感图像进行稀疏表征, 实现场景分类; 而且相对于卷积神经网络, 所提方法在遥感图像场景分类任务上更有优势.

    • 金丹, 吴麒, 陈博, 俞立

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0278

      摘要:本文针对动态模型未知的信息物理系统在拒绝服务(DoS)攻击下的安全控制问题, 提出了无模型的H∞控制方法, 其中DoS攻击具有代价约束且连续攻击次数是有界的. 首先, 利用量测数据设计丢包情形下的Smith预估器对当前状态进行预测, 并给出了量测反馈H∞控制器的结构形式. 其次, 利用博弈论将H∞控制问题转化二人零和博弈问题, 从而给出了控制器增益的设计方法. 进一步, 基于Q-learning方法设计了模型未知下的控制器增益在线求解算法, 实现了系统的安全H∞控制. 最后, 通过雕刻机平台的仿真和实验验证了所提方法的有效性.

    • 曾建潮, 武鑫宇, 张晓红, 石慧, 石冠男, 秦彦凯

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0272

      摘要:随着检测传感技术的发展,诸如风力发电机叶片等可对其状态进行检测,并依据检测结果进行剩余寿命预 测.但此类系统在运行中受环境冲击影响较大,如雷击对叶片裂纹的影响.如何对冲击影响下的系统剩余寿命进行 预测,并结合预测结果进行经济可靠的维修决策是一个值得研究的问题.本文针对状态可检测的连续退化系统,研 究了考虑加速冲击损伤特性下的系统剩余寿命预测及基于预测的维修决策.首先,考虑了自然退化和与退化相关 的冲击损伤,构建了加速冲击损伤退化模型和剩余寿命预测模型;其次,制定了基于周期检测的状态维修与预测维 修相结合的混合维修策略,并推导了不同维修活动的发生概率;然后,构建了以长期平均费用率最小为目标,以检测 间隔和故障率阈值为决策变量的决策模型,并给出了优化解法.最后,以风力发电机叶片为案例验证了模型的适用 性和有效性,对系统的参数进行了灵敏度分析,并与未考虑加速冲击损伤和未考虑预测的维修决策结果进行了对 比分析.

    • 马学敏, 杨景明, 孙浩, 呼子宇, 韦钦楠

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0268

      摘要:现实生活中存在很多动态多目标优化问题(DMOPs),这类问题要求算法在环境变化后快速收敛到新的Pareto前沿,并保持解集的多样性,且随着Pareto前沿复杂程度的增加,这一问题更加突出. 针对此问题,提出一种基于多区域中心点预测的动态多目标优化算(MCPDMO). 首先,根据环境变化的严重程度将种群划分为多个子区域, 使个体的分配更加适应动态变化的环境; 其次,分别计算每个子区域的中心点,对不同子区域在不同时刻的中心点建立时间序列,并利用差分模型预测新环境的最优解集,以提高算法对不同环境变化的响应能力. 为 验证算法的有效性,与3种动态多目标优化算法在10个标准测试函数上进行仿真实验. 结果表明,该算法在具有复杂Pareto前沿的动态问题上表现出更优的收敛性和分布性.

    • 那靖, 郑昂, 黄英博

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0262

      摘要:针对传统反步控制器设计方法存在复杂度爆炸、参数收敛难、控制奇异、需全系统状态已知等问题, 提出一种新的可保证参数收敛的未知系统动态辨识和非反步输出反馈自适应控制方法. 通过定义新的状态变量和系统等价变换, 将严格反馈系统状态反馈控制转化为标准系统的输出反馈控制, 进而设计包含高阶微分器的自适应单步控制器, 避免反步递推设计的问题. 采用两个神经网络对系统集总未知动态进行估计, 避免了传统控制方法在未知控制增益在线估计过零引发的奇异问题. 构造一种新的自适应算法在线更新神经网络权值确保其收敛到真实值, 进而实现对未知系统动态的精准辨识. 基于Lyapunov 定理的分析表明, 跟踪误差和估计误差均可收敛到零点附近紧集. 基于液压伺服系统模型的对比仿真验证了该方法的有效性和优越性.

    • 高海龙, 谢勇, 马吉祥, 张波

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0190

      摘要:综合考虑客户优先级、订单交货期和车辆运输时间窗等因素,以配送收益最大化为目标,建立了多行程多交货期的成品油配送优化模型,并设计了带交货期移除算子的改进变邻域搜索算法进行求解。基于前向插入启发式算法构造初始解,设计了基于订单交货期的邻域扰动算子和基于单位时间收益最大化的贪婪策略,以增强算法的局部寻优能力,并提出基于逆序访问的后期优化策略,从而在保证解的质量情况下加快算法收敛速度。通过不同规模下的仿真实验验证了模型和算法在最大化配送收益的同时,也能有效提高配送及时性。

    • 戴家浩, 易静文, 柴利

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0151

      摘要:在实际应用中,一大类的多智能体系统可由二阶和三阶模型描述. 本文研究了二阶和三阶多智能体系统在无向图下的一致性和收敛率优化问题. 对于在离散时间下的智能体,我们采取了一个定常的控制协议. 首先,我们给出了多智能体系统达到一致性的充要条件以及一致性状态的显示表达式. 然后,我们将快速一致性问题转化为收敛率的优化问题,用劳斯判据的方法得到了二阶和三阶系统最优收敛率和控制增益的直接求解公式. 最后,我们通过仿真实验对理论结果的有效性进行了验证.

    • 罗佳, 何凯霖

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0120

      摘要:本文针对边缘智能设备低功耗,轻算力的要求,采用了新型存算一体器件-忆阻器作为基础电路元件,设计了低功耗、图像别电路。该电路采用多个忆阻卷积层和忆阻全连接网络串联的方式,获得了较高的识别精度。为了减小忆阻卷积层计算所需的忆阻交叉阵列的行尺寸和列尺寸的不平衡,同时降低输入电压方向电路的功耗,将输入电压反相器置于忆阻交叉阵列之后。该电路可以将完成忆阻卷积网络运算所需的忆阻交叉阵列的行大小从2M+1减少到M+1,同时将单个卷积核计算所需的反相器的数量降低到了1,从而大幅度降低了忆阻卷积网络的体积和功耗。利用数学近似,将BN层和dropout层计算合并到CNN层中,减小网络层数同时降低电路的功耗。通过在CIFAR-10数据集上的实验表明,该电路可以有效地对图像进行分类,同时具备推理速度快(187ns)和功耗低的优点(单个神经元功耗小于3.5uW)。

    • 熊福力, 曹劲松, 杜瑶, 储梦伶, 张杏

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195 / j.kzyc.2021.0113

      摘要:并行生产线和特定工序生产资源共享模式可以显著改善客户满意度和节约成本. 针对预制构件并行生产线资源配置与生产调度集成优化问题, 基于分解策略和交替迭代优化思想, 提出一种交替式混合果蝇-禁忌搜 索算法(AHFOA_TS) 以最小化拖期惩罚费用. 首先, 通过快速启发式方法产生一较好初始解? 随后固定资源配置方案, 为提高算法局部搜索能力, 通过集成多种局部搜索方式, 设计一种离散果蝇优化算法优化订单指派及调度 方案? 然后固定订单指派及调度方案, 为减少无效搜索次数, 设计一种基于双层变异算子和精英劣解交叉策略的混合禁忌搜索算法以优化资源配置方案. 如此两个阶段交替运行直到满足终止条件. 此外, 还设计了四种基于交 替搜索框架的智能优化算法用于比较. 计算结果表明AHFOA_TS 算法能更有效求解预制构件生产线资源配置与生产调度集成优化问题.

    • 都海波, 葛展展, 张金锋, 谢枫

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0107

      摘要:为了提高电力系统的自动化水平,减轻电力工人在检修高压输电系统时的劳动强度,同时保障电力工人人身安全, 设计并提出一种可以攀爬电力铁塔的六自由度关节式机器人. 并针对该构型进行运动学分析与求解.为解决传统的解析法用于机械臂逆运动学求解过程中存在操作繁琐和奇异点无法逆运算等问题 提出一种基于改进天牛须算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法.对电力攀爬机器人进行DH建模,得到正运动学方程。使用正运动学方程与目标位姿建立代价函数, 采用改进天牛须算法对代价函数优化, 并使用MATLAB实现此算法进行仿真验证.对比传统的天牛须算法、改进遗传算法、改进粒子群算法 ,基于改进天牛群算法的电力攀爬机器人运动学逆解算法具有较好的收敛性,求解精度高.

    • 梁慧慧, 吴炜, 楼旭阳, 贾佳佳, 崔宝同

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0069

      摘要:基于滑模控制理论, 本文研究了二维桥式起重机的控制器设计问题. 考虑小车端受到外界干扰的情况以及利用一些等价变换, 本文首先得到一个四阶桥式起重机动力学模型. 进一步地, 根据得到的动力学方程, 本文分别设计了一种比例微分滑模控制器和一种比例微分积分滑模控制器, 进而通过构造李雅普诺夫函数的方法证明了两种控制器下滑模面的可达性及系统的稳定性.最后, 本文设计了一组对比仿真实验和一组在自制的桥式起重机实验平台上的验证性实验. 实验结果表明, 本文设计的两种滑模控制器均可以使桥式起重机达到给定的控制目标.

    • 王子赟, 李旭, 王艳, 纪志成

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0015

      摘要:针对噪声有界但未知条件下的非线性系统状态估计问题,提出了基于超平行空间集员滤波算法,利用Stirling矩阵将模型进行一阶展开,基于凸差规划完成线性化误差定界,随后采用超平行空间表示误差边界和状态可行集,求解下一时刻预测状态可行集超平行体.在更新步将观测值分解为多个带, 融入观测值的线性化误差并将带依次与超平行体相交,得到该时刻的超平行空间描述下的状态可行集更新情况.本文所提算法避免了在求解线性化误差过程中外包误差集合带来的体积扩充,降低了非线性集员滤波算法的保守性,给出的仿真示例验证了算法的可行性和有效性.

    • 朱新峰, 丁文武, 张天平

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0012

      摘要:本文主要研究具有输入量化和全状态约束的随机非严格反馈非线性系统的有限时间自适应跟踪控制. 首先, 利用双曲正切函数进行非线性映射, 消除了全状态约束的限制, 将系统变换为无约束系统. 其次, 引入滞回量化器来克服量化信号中的抖动和量化误差. 第三, 为了实现有限时间控制, 提出了概率意义下半全局有限时间稳定控制方法, 加快了系统的收敛速度. 在此基础上, 采用径向基函数神经网络逼近未知非线性函数. 基于动态面控制技术和高斯函数的性质, 对变换后的非严格反馈随机系统进行自适应控制设计. 所设计的控制器能够保证闭环系统中的所有信号在概率意义下有限时间稳定. 仿真结果表明了该控制方案的有效性.

    • 常路, 单梁, 戴跃伟, 戚志东

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195 / j.kzyjc.2020.1817

      摘要:针对多机器人系统在未知环境下难以有效避障和保持队形的问题,本文在改进了动态窗口法(DWA)的基础上,提出一种领航-跟随法和基于行为法相结合的多机器人编队控制算法.首先,通过修正速度窗口和三个现有评价函数,并添加两个新的评价函数改进了DWA算法,增加了速度的采样范围,提高了优秀轨迹的评分,并增强了机器人朝目标导航和未知环境下的全局搜索能力.其次,对周围环境和编队状态实时检测,为各机器人设计不同的行为(包括导航,避障,跟踪和等待)及其选择方式,兼顾了编队避障及队形保持.然后,基于改进DWA和社会力模型(SFM)设计行为控制策略,在未知环境下使领航者能规划适合整体编队运行的路径,跟随者能根据编队的不同状态自适应地切换跟随方式.最后,基于Matlab和V-REP进行了一系列仿真,结果表明在未知环境下,提出的改进DWA能显著提高机器人的通行效率和全局搜索能力,编队控制算法能够实现队形稳定保持,灵活避障与变换.

    • 王瑞琦, 陈光宇

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1813

      摘要:单元退化情形下,考虑全寿命周期的大规模系统可靠性设计与预防性维修策略的综合优化问题将变得更为复杂。针对单元失效服从威布尔分布的情形,考虑多单元联合的预防性维修模式,构建可靠性约束下大规模系统全寿命周期成本优化模型。单元数量众多带来的组合规模指数增长问题将导致非线性择优困难,利用遗传算法编程,快速求解全局最优解,包括设计阶段的单元可靠性和使用阶段的系统预防性维修周期。最后,通过典型算例分析,验证模型与算法的正确性和有效性,探究维修改善因子、单元可靠性和预防性维修周期等决策变量间的相互关系。研究成果有助于简化系统工程师的可靠性工程设计过程,具有一定的理论和应用价值。

    • 刘艳君, 韩萍, 马君霞

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1650

      摘要:针对含有未知时滞的多输入受控自回归系统模型的时滞与参数辨识问题,基于Householder变换探讨一种贪婪正交最小二乘辨识算法.首先,由于各输入通道的时滞未知,通过设置输入数据回归长度对系统模型进行过参数化,得到一个含有稀疏参数向量的高维辨识模型;其次,为了避免最小二乘算法中对高维协方差矩阵的求逆运算,利用Householder变换对信息矩阵进行正交分解,推导了基于Householder变换的正交最小二乘算法;然后,为了提高辨识效率,降低辨识成本,推导了基于Householder变换的贪婪准则,进而得到基于Householder变换的贪婪正交最小二乘辨识算法,该算法能够在少量采样数据的条件下获得稀疏参数向量的估计值;最后,根据估计的稀疏参数向量的结构得到系统时滞估计.仿真结果表明了所提出算法的有效性.

    • 孙明, 王淑梅, 郭媛, 曹伟, 徐耀群

      优先出版时间:2021-08-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1579

      摘要:针对多小区蜂窝网络资源分配所要求的低能耗、高速率和低延时问题,提出了一种基于深度无监督学习的多小区蜂窝网络资源分配方法.首先构建基于无监督学习的深度功率控制神经网络,通过约束处理输出优化的信道功率控制方案以最大化能量效率的期望;然后构建基于无监督学习的深度信道分配神经网络,通过约束处理输出优化的信道分配方案,并联合前期训练好的深度功率控制神经网络拟合输出优化的信道功率,进一步优化能量效率的期望.仿真结果表明,所提出的方法在保证低计算时延的同时可获得优于其它算法的能量效率和传输速率.

    • 俞胜平, 韩忻辰, 袁志明, 崔东亮

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0670

      摘要:高速铁路以其运输能力大、速度快、全天候等优势,近些年来取得了飞速蓬勃的发展。而恶劣天气等突发事件会导致列车延误晚点,更甚者延误会沿着路网不断传播扩散,其带来的多米诺效应将造成大面积列车无法按计划运行图运行。目前依靠人工经验的动态调度方式难以满足快速优化调整的实际要求。因此,本文针对突发事件造成高铁列车延误晚点的动态调度问题,设定了所有列车在各站到发时间晚点总和最小为优化目标,构建了高铁列车可越行情况下的混合整数非线性规划模型,提出了基于策略梯度强化学习的高铁列车动态调度方法,包括交互环境建立、智能体状态及动作集合定义、策略网络结构及动作选择方法和回报函数建立,并结合具体问题对REINFORCE算法做了误差放大与阈值设定两种改进。最后对算法收敛性及算法改进后的性能提升进行了仿真研究,并同Q-Learning算法进行了比较,结果表明本文提出的方法可以有效的对高铁列车进行动态调度,将突发事件带来的延误影响降至最小,从而提高列车的运行效率。

    • 秦浩翔, 韩玉艳, 陈庆达, 李俊青, 桑红燕

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0607

      摘要:混合流水车间调度是制造业领域的前沿方向,而研究带有阻塞约束的问题更具有现实意义。针对阻塞混合流水车间调度问题(blocking hybrid flow shop scheduling problem, BHFSP),本文以最小化最大完工时间为优化目标建立了BHFSP的数学模型并详细阐述了其计算过程,在零缓冲区特性的基础上设计了一种双层变异策略的迭代贪婪(iterated greedy algorithm with double level mutation,IGDLM)算法来求解BHFSP。本文分析了传统IG算法中的优势和不足,针对阻塞特性提出了双层变异策略来提高解的多样性,进一步平衡所提算法的全局探索和局部搜索能力。通过100个测试算例的数值仿真以及与5种代表算法的统计比较,验证了所提出的双层变异策略与IG融合的算法能够得到更好的目标值,并为中大规模的BHFSP提供更优的调度方案。

    • 赵超轮, 戴邵武, 赵国荣, 高超, 刘帅

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0447

      摘要:针对多四旋翼无人机编队在巡航飞行过程中队形形成与保持问题,采用分布式模型预测控制方法,将该问题转化为在线滚动优化问题。首先建立线性时不变的编队运动模型,进而在考虑状态和输入约束、不考虑时延、外界干扰、噪声的情况下,利用领航跟随策略设计了一种分布式模型预测控制器,通过引入自身和邻居的假设状态轨迹来设计代价函数。其中,邻居信息的交互是在有向、时不变通信拓扑结构下进行的。基于该控制器,无人机能够在跟踪目标轨迹的同时,快速形成预先设定的队形并保持队形飞行。通过引入终端等式约束以保证系统稳定,进而将目标函数作为Lyapunov函数,给出了编队系统渐进稳定的充分条件。最后,利用6架无人机仿真验证了控制算法的有效性、优越性。

    • 王哲昀, 胡文军, 徐剑豪, 胡天杰

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0398

      摘要:许多应用场景要求每个类别的数量相对平衡,而传统模糊C均值(FCM)聚类算法无法实现此功能。为此,利用标签信息构造 标签分布熵以评价聚类的平衡度,然后将标签分布熵、模糊隶属度矩阵与标签矩阵之间的平方损失同时引入到传统FCM 中,进而提出了一种标签分布熵正则的模糊C均值平衡聚类方法(FCMLDE)。同时,利用迭代方法和增广拉格朗日乘数 法设计了该模型的优化算法。最后,利用6个真实数据集进行了聚类实验,结果表明所提方法在聚类性能和平衡性能上 均具有很好优势。

    • 刘丽, 韩同银, 金浩

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0369

      摘要:考虑时间因素对产品绿色度和品牌商誉的影响,引入微分博弈方法在动态框架下研究绿色供应链上下游企业的经营模式选择与营销策略问题。分别建立转售模式和平台模式下企业采取独立营销和联合营销两种营销策略的微分博弈模型,求解并分析相应的均衡结果。研究表明,不管采用转售模式还是平台模式,联合营销均是制造商和零售商的最优营销策略;当制造商和零售商对联合营销达成一致时,平台模式是零售商的最优策略,而对制造商而言,经营模式的选择与平台模式的佣金比例有关。具体来说,当佣金比例较低时,制造商倾向于选择平台模式,当佣金比例较高时,制造商倾向于选择转售模式。综合来看,制造商和零售商的博弈结果为低佣金比例的平台模式且联合营销。

    • 吴仁超, 贺建军, 李欣, 殷泽阳, 陈祖国

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0364

      摘要:摘 要: 订单拣选是仓库运营管理中一项高劳动强度与高成本的操作,拣货员在仓库中从货位拣选出满足订单需求的货物。订单分批问题(Order Batching Problem, OBP)是订单拣选中的重要规划问题,该问题以最小化拣选批次路径时长为目标,将用户订单分配至拣选批次中。首先为了优化订单分配构造高质量批次,提出了混合元启发式算法,在自适应大领域搜索框架中融入基于不可行下降的局部搜索,同时引入自适应惩罚机制与一批基于订单与基于批次的移除启发式以及新的算法组件。其次为了优化拣选路径进一步降低批次旅行时间,提出单向启发式,利用动态规划优化组合多个路径策略。实验表明在合理计算时间内,所提算法的求解质量优于多重启变领域搜索(MS-VNS)、混合自适应大领域搜索与禁忌搜索(ALNS/TS),所提算法的最大的路径长度减少率达到22.36%。

    • 方冰, 韩冰, 谢德于

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0350

      摘要:为解决两个概率语言术语集的优劣比较这一基本问题, 论文在已有可能度公式的基础上, 提出了一种改进的可能度计算公式, 并在此基础上构建了基于可能度矩阵的多属性决策方法. 数值实验表明, 论文所提可能度公式计算简单, 区分能力强, 且易于拓展应用; 所提基于可能度矩阵的概率语言多属性决策方法, 结构简单, 计算过程具有较强的自检性, 能够通过确保计算过程的正确性来保证计算结果的有效性. 最后, 论文将理论成果运用到军队院校教育教学质量评价上.

    • 高存璋, 谷海涛

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0343

      摘要:路径规划是实现机器人智能化的重要组成部分,规划路径的优劣,很大程度上决定了机器人执行任务的效果. 传统的路径规划算法,例如基于图搜索的dijkstra算法和其改进后的A^*算法,以及基于采样的RRT算法和其改进后的RRT*算法,仅仅考虑避障问题;基于插值曲线的算法,可以产生较为光滑的轨迹,基于数值优化的算法可以将机器人速度、加速度等加入损失函数,通过优化求解,产生动力学特性较好的轨迹. 然而,面对当前越来越精确、丰富的先验地形信息,鲜有算法可以充分利用他们.本文基于海底数字高程地图(DEM),提出了扩展A*算法及FM算法改进算法,能够利用先验地形信息,提高路径规划的效果.通过仿真分析,对比了三种算法:扩展A*算法、TC FM和TC FM*算法,仿真表明,扩展A*算法求解速度更快、局部规划能力更强. TC FM、TC FM*算法求得路径更短、更光滑.

    • 郭一楠, 蒋东章, 王瑞茹, 巩敦卫

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0329

      摘要:换热板片作为构成宽通道板式换热器的核心部件,对其换热效果具有直接影响。为有效提升换热器性能,减少能量损耗,提出一种宽通道换热板片结构的多目标头脑风暴优化设计方法。根据换热板片的形状和布局特点,提取梯形凸台尺寸及其分布间隔构成结构参数,采用正交法,基于Fluent数值模拟软件获得25组换热板片结构样本。进而,采用回归构建换热努塞尔数和压力损失的代理模型,并以最大换热效果和最小能量损耗作为优化目标,采用基于网格的多目标头脑风暴优化算法,寻优获得最佳换热板片的结构设计方案。统计实验结果表明,换热性能代理模型可以有效降低评价代价,所提优化设计方法可以更加高效地获得具有最佳换热效果和能量损耗的换热板片结构。

    • 刘志全, 褚振忠

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0327

      摘要:针对具有内部未建模动态和外部不确定扰动的水面船舶设计了鲁棒自适应航向控制器, 并处理了转向过程中的漂角补偿问题. 基于二阶非线性Nomoto模型和一阶漂角模型建立了非积分链结构的漂角-航向非线性状态空间模型, 将航向系统未建模动态与外部不确定扰动合并为复合扰动, 应用扩张状态观测器估计模型中的未测量状态和系统复合扰动. 基于Lyapunov稳定性理论和自适应反步法设计航向状态反馈控制规律, 为避免反步法控制过程中的微分爆炸问题, 采用动态面控制技术获取虚拟控制信号的近似导数. 所提出的扩张状态观测器和航向控制算法能够保证闭环系统内所有误差信号一致最终有界, 提高了航向保持和转向过程中的航向跟踪精度.仿真结果验证了所提出的航向控制规律的有效性.

    • 伍国华, 杜潇, 王心慰, 陈新江, 张雯菲, 毛成辉

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0320

      摘要:实际应用中的卫星调度方案往往受到外界因素的影响,例如电磁干扰、卫星失效、云层遮挡以及新任务的动态到达等.需要在短时间内对原始调度方案进行调整并生成新的调度方案,以保证卫星系统的稳定性,因此研究卫星应急调度方法具有现实意义和研究价值.本研究考虑了新任务到达情况下的卫星应急调度,建立了多星协同应急调度的整数规划模型,并提出了一种基于动态邻域结构的卫星应急调度算法(Satellite Emergency Scheduling Algorithm based on Dynamic Neighborhood,SESA-DN).该方法设计了多种类型的邻域结构以及动态的邻域选择策略,能够根据任务完成情况进行有效反馈,通过对应急任务的插入与替换生成卫星应急调度方案.同时构建了多星应急调度场景,通过大量仿真实验将SESA-DN算法与多种对比算法进行了比较.实验结果证明SESA-DN算法稳定优于对比算法,对于多星协同动态调度问题具有很好的适用性.

    • 王芳, 吕紫青, 单锐, 周超

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0310

      摘要:本文针对具有非对称输出约束和外界干扰的不确定非线性系统, 提出自适应固定时间反步控制策略. 首先, 采用非对称障碍Lyapunov 函数处理系统的输出约束问题, 使系统输出满足约束条件. 其次, 通过构造固定时间干扰观测器对外界干扰进行估计. 设计自适应固定时间滤波器, 解决传统反步控制的“计算爆炸”问题, 通过自适应律估计虚拟控制输入导数的未知上界. 再次, 基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统在固定时间内有界稳定且输出保持在约束范围内. 最后, 通过永磁同步电机的仿真验证所设计的控制策略的有效性.

    • 娜茜泰, 赵国亮, 翁智, 夏元清

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0309

      摘要:受多目标优化理论的启发, 本文针对非完整约束轮式机器人设计了基于屏障控制函数(Control Barrier Function, CBF) 的多目标协同控制算法. 该方法可实现队形控制主目标、连通性次级目标以及避碰次级目标, 其中将连通性保持和避碰问题建模为两个系统约束. 本文中屏障控制函数作为约束对应的惩罚函数, 可解决系统有输入或状态约束的问题. 首先通过获取的局部信息, 将系统状态约束转化为屏障控制函数, 利用屏障控制函数的类李雅普诺夫特性, 对其导数引入约束, 再通过保证约束集的正不变性, 达到控制目标. 以往的控制器在其约束边界处可能会有频繁的切换, 而本文的方法可有效的避免控制器在连通性约束和避碰约束边界处的频繁切换, 减小机械疲劳. 此外, 该方法理论上可进一步扩展次级目标的数目, 实现多目标控制. 另外, 本文提出的协同控制算法对编队队形没有特殊要求, 适用于不同编队需求和通信拓扑情况. 最后, 数值仿真中验证了该算法在不同情况下的有效性.

    • 周游, 双丰, 李金科, 孙健铨

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0286

      摘要:在执行特种任务时,为了能够实现自重构功能以适应复杂地形环境,多机器人必须拥有一套安全高效的自主对接分离系统.本文提出了一种基于视觉反馈实时获取机器人相对位姿信息的方法,控制机器人按照规划轨迹进行自主对接.首先调整机器人对接尾座到达水平状态,然后利用摄像头捕获到的标记板来解算机器人的位姿信息,最后控制机器人按照规划轨迹进行对接操作.独特的分离系统,在多机器人出现故障时,可做到实时分离,抛弃故障单元.经实验验证,自重构系统对接成功率高达97.3%以上,具有良好的鲁棒性.

    • 李博, 徐泽水, 秦勇

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0267

      摘要:在《控制与决策》创刊35年之际,基于可视化工具(包括Vosviewer和CiteSpaces),对其1986年至2020年期间的文献进行综合性计量分析。首先,对文献的基本特征进行初步探索,包括载文量时序分析、基金资助分析、发文作者之间的合作关系分析、机构共现分析以及文章影响力分析。基于可视化工具,分时段对相应文献做关键词共现分析,突出该期刊热门研究话题。另一方面,用于探究该期刊热门研究主题的动态发展趋势,本文进行关键词演变分析和突发性检测,并分析研究前沿问题。最后,对结果进行总结性分析,凝聚当前的研究重点及研究方向,旨在促进学者紧抓热门话题,提升期刊办刊质量。

    • 许秋艳, 马良, 刘勇

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0251

      摘要:针对基本阴阳平衡优化算法计算精度低和优化速度慢等问题,提出一种新型阴阳平衡优化算法.首先,设计小波精英解学习策略,充分利用精英解的进化信息来产生高质量的解,用于算法的全局勘探和局部开发;然后,将搜索角度引入到解更新方程中,以实现对算法搜索空间的全方位搜索.对新算法的收敛性进行了理论分析.采用连续优化测试函数和瓶颈旅行商问题进行数值实验,并将新算法和多种智能优化方法进行比较.实验结果表明新算法具有更好的优化性能.

    • 张相博, 刘刚, 肖刚

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0219

      摘要:现有图像融合方法不同程度的存在边缘阶梯效应,会导致一些空间伪影引入融合图像。 本文提出了一种新的解决图像融合过程中鲁棒性差的方法,即前向-后向自校正扩散引导特征重建(Forward-backward Self-correcting diffusion,FBSD)。 算法充分考虑特征间过渡的梯度方差特性,根据扩散系数的阈值来抑制像素各方向的“热传递”。 针对后向扩散带来边缘锐化的问题,我们引入可变指数的分解方式,对扩散方向加以控制, 将后向扩散限制在一个有限的范围内,从而有效防止阶梯效应的形成。 并对分解后各特征之间的差异设计了 一种基于期望值最大算法和主成分分析的混杂融合策略。 最后利用评价指标评估了所提出算法的性能,验证 了该方法在边缘阶梯效应的处理上优于现有的图像融合方法,以及融合决策的有效性。

    • 李凤月, 宋卫星, 齐小刚, 班利明, 李建华

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0205

      摘要:针对装备维修保障仓库系统运营费用高、仓库点位布局不合理、备件库存结构不合理等问题,本文建立了以多品种联合补货问题为基础的装备维修备件仓库选址-库存控制决策联合优化模型,模型可用于求解仓库的开设位置、维修活动需求点的指派情况、仓库补货时间以及库存水平等。根据模型的结构特点,利用多种群协同进化的方法改进了传统果蝇优化算法的位置更新方式,设计了一种内外两层搜索策略的混合果蝇优化算法,外层搜索策略作为算法的主程序,用于搜索仓库选址决策变量,内层搜索策略采用改进的RAND算法,用于搜索库存控制决策变量。仿真结果表明混合果蝇优化算法具有良好的求解效率,确保库存系统在一定的服务水平的基础上,有效降低了库存运营总成本。

    • 崔凯凯, 韩维, 张勇, 张凯伦, 刘洁

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0165

      摘要:针对舰载机的抗侧风着舰控制问题,本文设计了一种低通非奇异终端滑模引导算法(LNTSMC)用于提高舰载机的抗侧风引导能力. 文章首先基于混合灵敏度H∞控制设计了内环姿态鲁棒控制系统,并推导了舰载机着舰飞行时的侧向引导方程;然后,基于齐次性理论设计了一种积分非奇异终端滑模面,使其在满足低通滑模控制器设计要求的同时避免了控制奇异现象,进一步设计了一种带边界层的幂指数趋近律来抑制滑模控制中的抖振情况,并引入了非齐次干扰观测器来改善边界层内部的鲁棒稳定性;最后,通过Lyapunov定理证明了文中所设计算法的有限时间稳定性,并给出了仿真结果. 仿真结果表明,文中所设计的引导算法具有良好的抗侧风性能,并通过与已有算法进行对比,验证了该算法的优越性.

    • 任腾, 罗天羽, 李姝萱, 向尚, 肖和录, 邢立宁

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0160

      摘要:生鲜电商、冷链宅配的盛行使冷链物流订单呈现出“小批量、多批次、易腐坏”的特点,进一步增大了城市冷链物流配送路径优化的必要性与难度。本文将道路拥堵状况反映在车辆在路段上的行驶速度上,在考虑客户满意度的基础上,构建了最小化总成本的冷链车辆路径优化数学模型。为了求解该问题,将知识型精英策略下的禁忌搜索算子和动态概率选择的知识模型融入蚁群算法,设计了一种新的知识型蚁群算法。通过对模拟实例和真实实例进行仿真实验,对传统蚁群算法、禁忌搜索改进的蚁群算法和本文所提出来的知识型蚁群算法进行了对比分析,验证了本文所构模型和知识型蚁群算法的有效性。

    • 周晓光, 何欣

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0145

      摘要:将累积前景理论的价值函数引入投资组合决策,从行为金融学的角度对传统整数犹豫模糊语言集下标进行改进,改进后的可变下标犹豫模糊语言术语集不仅可以反映投资人对金融产品的不确定程度,还能描述投资人给出评价本身时对收益或损失的心理感知。在单投资者多准则评价视角下,利用可变下标的犹豫模糊语言多准则投资组合评价系统对不同股票进行量化评价,针对激进型、稳健型和保守型三类投资者分别提出了收益最大化、风险最小化犹豫模糊语言投资组合模型,通过对等价非线性模型求解得到投资组合的最优解。最后,利用数值仿真验证了本文所提模型和方法的有效性。

    • 徐胜, 邢强, 王浩

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0143

      摘要:通过势场法进行路径规划而导致的局部极小问题已经备受关注.针对该问题,本文分析了机器人陷入局部极小时势力场与速度方向间的关系,提出了一种基于运动累积角的避障法.该方法利用机器人行进过程中自身内外角及其累计变化量,分析了自身与目标间的方向角度关系,定义了基于角度累积量的“关键重置点”;通过自身位置刷新、累积角度重置,简化了复杂环境,实现了在未知环境中的路径规划.仿真实验表明,该方法可实现状态间的转换条件的合理设计、状态间的有序过渡与平稳运行,提高了状态变换决策的灵活性与可靠性;与已有算法相比,该方法具有规划路程更短,运行效率更高的优点.利用自制的移动机器人实验验证了该方法的避障可行性.上述结果表明:该方法可解决机器人路径规划中的局部最小问题,适用于初次通过未知复杂环境且无需建图的路径规划场景.

    • 鲜斌, 许鸣镝, 王岭

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0141

      摘要:本文研究了分布式无人机集群巡航任务中的协同路径跟踪问题与动态避障控制问题. 利用Transverse Feedback Linearization(TFL)方法对无人机的动力学模型进行变换,通过解耦控制实现了对期望巡航路径的跟踪. 在期望路径方向上,设计了基于一致性协议的分布式无人机队列协同控制算法,并结合势场法设计了协同巡航过程中对移动障碍物的规避控制策略.在队列达成一致性目标的同时,保障了队列行进的安全性.基于Lyapunov分析方法和LaSalle不变原理证明了闭环系统的稳定性,同时采用能量法证明了队列中的无人机不会与动态障碍物发生碰撞.最后,基于搭建的无人机协同飞行实验平台,完成了多架无人机的协同队列控制和移动障碍物规避实验.飞行实验结果验证了本文所设计协同控制算法与避障控制策略的有效性.

    • 边琦, 马建

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0139

      摘要:针对飞控系统参数优化过程中存在的解空间非凸性问题,或由于多约束条件下导致的全局最优不可达问题,提出了一种基于改进细菌觅食算法的多模态参数优化方法。通过采用基于格型准则的采样方法以尽可能广泛地搜索解空间,并利用K均值聚类的小生境技术,使得多个细菌种群能够分别搜索各自的区域以尽可能多地获得解空间中不同位置的可行解。同时研究一种自适应深度搜索策略,确保算法在整个寻优过程中的鲁棒性。所提算法可以在完成对系统优化的基础上,探寻飞控系统中各参数本身的可行域及其在解空间中所处的位置,同时也能够在一定程度上揭示解空间本身的特性。最终仿真结果验证了所提算法可以有效地简化系统调参的过程,更为快速地获得一个满足设计性能期望的飞控系统。

    • 陈超洋, 周勇, 池明, 汪秉宏

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0126

      摘要:电网脆弱性是大电网安全研究的核心内容之一.国内外电网大停电事故不断频发背景下,传统方法难以有效的从宏观上系统分析大规模连锁故障的产生和传播过程.着复杂网络理论研究的不断发展和普遍应用,这种新方法突破了传统方法分析连锁故障的局限性,为研究大电网脆弱性提供了新的角度和方向.文首先介绍了复杂网络的两个基本模型及其常见评价指标,其次详细阐述了节点重要性发现、电网脆弱线路辨识、单个网络中连锁故障以及相依网络间连锁故障等方面的研究发展状况和应用情况,并综合分析了电网运行状态.后从复杂网络理论角度,对未来电网脆弱性研究方向进行了总结和展望.

    • 刘如浩, 张家想, 金辰曦, 卢先领

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0088

      摘要:针对基于孪生网络的大多数目标跟踪算法中骨干网络特征提取能力弱、模板无法适应目标变化等问题。在SiamFC算法的基础上提出了基于可变形卷积的孪生网络算法(DCSiam)。首先,采用可变形卷积模块在不同方向上学习多层特征数据的自适应偏移量,增大卷积过程中的有效感受野,通过多层可变形互相关融合得到最终响应图,以增强骨干网络的深层语义特征提取能力;最后,采用一种高置信度的模板在线更新策略。每隔固定帧计算响应图的峰值旁瓣比与最大值作为更新依据,使用加权的方式融合特征以更新模板。使用OTB2013,OTB2015,VOT2016与VOT2017这4个公共基准数据集对所提算法进行跟踪性能评估。实验结果表明,在OTB2015数据集上,DCSiam算法整体精确率、成功率较基线分别提高了9.5%与7.5%,很好的实现了复杂情况下的目标跟踪,验证了所提算法的有效性。

    • 文郁, 黄江帅, 江涛, 苏晓杰

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0068

      摘要:传统TEB(Time Elastic Band)算法在杂乱场景下规划易出现倒退、大转向等异常行为,造成加速度跳变,控制指令不平滑,机器人受到大冲击,不利于移动机器人轨迹跟踪.本文提出了一种改进TEB算法,通过增加危险惩罚因子约束能规划更安全的运动轨迹、增加加速度跳变抑制约束减小运动中最大冲击、增加末端平滑约束减小末端冲击,实现目标点平滑、准确到达.然后构建图优化问题,以机器人的位姿和时间间隔为节点,目标函数和约束函数为边,利用问题的稀疏性快速获得相应时刻点的控制量.最后,通过基于机器人操作系统的大量对比仿真测试,以及真实差速机器人上的物理实验对提出的改进TEB算法进行性能验证.结果表明改进TEB算法在复杂环境中能规划出更安全、平滑的轨迹,减小机器人所受冲击,实现移动机器人更合理的运动.

    • 王雪飞, 闻继伟, 栾小丽

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0042

      摘要:本文旨在研究异步切换下时滞切换正系统的有限时间控制问题,即针对控制器切换滞后于子系统切换形成的异步现象,基于平均驻留时间切换方法对切换正系统开展有限时间镇定研究.首先,将每个正子系统运行的区间划分为子系统与控制器匹配和失配区间,并构造多余正Lyapunov-krasovskii泛函;其次,基于有限时间稳定理论,实现平均驻留时间切换律及异步有限时间镇定控制器的联合设计,并给出连续时间和离散时间两种情形下系统有限时间镇定的充分条件;最后,通过仿真结果验证所提方法的有效性.

    • 李辉, 董燕, 刘祥, 王涵, 徐凌伟

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/ j.kzyjc.2020.1840

      摘要:输电线路的异常目标检测对提高输电系统的安全性、可靠性、稳定性起到十分重要的作用,而已有目标检测并未针对线路异常目标的尺度变化大、小目标多、光线暗、部分遮挡等问题进行有效设计,导致识别速度慢、易受环境干扰、误报漏报频发等。针对上述问题,本文采用两阶段深度网络,利用FPN提取多尺度特征,使主干网更好的适应目标多尺度变化,并通过全局网络进行特征增强,获得更清晰、更具有代表性的多尺度目标特征。在RPN中提出特征指导的候选框生成网络,能够生成稀疏且形状任意的锚,产生更紧密的掩模包围框。在检测阶段,采用多任务损失函数提升网络的预测精度和泛化能力,提高异常目标的检测性能。在MS COCO数据集上进行消融实验和性能对比,证明了提出方法的有效性和先进性,在输电线路数据集上异常目标检测精度达到77%,优于主流深度学习的目标检测方法。

    • 侯世玺, 付士利, 储云迪

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1830

      摘要:为了增强有源电力滤波器的电流跟踪控制性能, 本文提出了一种基于连续径向基情感神经网络的递归终端滑模控制方案. 首先介绍了包括集总不确定的有源电力滤波器数学模型. 然后构造了递归终端滑模面. 该滑模面由快速非奇异终端滑模面和递归积分终端滑模面组成, 不仅可确保跟踪误差在有限时间内收敛到零, 而且可通过为滑模面参数设置适当的初始值, 消除滑模面的到达阶段. 此外, 为了有效克服不确定因素的影响, 本文采用连续径向基情感神经网络逼近系统不确定参数, 并运用Lyapunov 方法对其进行了稳定性和收敛性分析. 所设计的连续径向基情感神经网络, 不仅结构简单, 响应速度快, 而且具备参数在线调节能力. 仿真和实验结果均表明该控制方案具有优异的电流跟踪能力以及抗干扰能力.

    • 胡丹, 孟新, 路帅, 邢立宁

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1795

      摘要:航迹预测是保障船舶航行安全、提高海洋交通管制效能、高效搜索海面目标的关键技术。为提高船舶航迹预测精确度,针对航迹特征多维度的特点,本文提出了一种并行LSTM-FCN(Parallel LSTM-FCN,PLSTM-FCN)模型。该模型有效结合了LSTM模型对时间序列数据长期趋势预测的优势和FCN模型擅于提取时间序列数据细节变化规律的特点,通过并行结构设计保证相同训练效率下提取特征参数翻倍,实现了较高精确度的高维航迹数据特征提取和趋势预测。提出了基于动态时间规整算法和拉依达准则的船舶历史航迹数据预处理方法,提高了PLSTM-FCN模型从不同类型船舶历史航迹中深度学习航行趋势和转弯细节的效率。开展了基于船舶自动识别系统(Automatic Identification System,AIS)数据的仿真实验,实验结果表明PLSTM-FCN模型对多维特征船舶航迹预测的精确度明显优于传统循环神经网络。

    • 杜峥, 刘孟凯, 周建勋, 张端金

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1781

      摘要:本文研究了高速采样的情况下,含有网络攻击的信息物理系统多目标故障检测问题. 考虑系统同时存在时变时延、执行器网络攻击和传感器网络攻击,基于Delta算子对上述系统进行离散化处理,建立了在高速采样的条件下,故障与攻击并存的离散时间模型. 构造了H_/H-infinity故障检测滤波器,使系统具有对随机扰动的鲁棒性,且具有对检测信号的高灵敏性. 采用Lyapunov-Krasovskii泛函和线性矩阵不等式的方法,提出了系统具有渐近稳定性以及H_/H-infinity性能的充分条件. 仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性.

    • 陶太洋, 汪宝, 汪学海

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1773

      摘要:本文考虑含有输入时延的多输入单输出受控滑动平均自回归系统模型的参数和时延估计问题. 参数化后的系统模型具有稀疏特性, 受递阶辨识原理和压缩感知理论的启发, 结合梯度搜索原理和匹配追踪思想提出了针对该模型的梯度追踪迭代辨识算法. 相比正交匹配追踪迭代算法, 提出的算法计算量较小且具有较高的辨识效率. 最后, 通过数值仿真例子验证了算法的有效性.

    • 赵超, 谢天, 辛国容, 吴坚

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1742

      摘要:路侧检测设备可以精准获取交通流量和速度等数据,交管部门借此可以显著提升对交通异常的感知程度。通过分析交通状态和交通流数据特征,本文建立了一套基于交通流序列数据的交通事故实时检测系统和预警流程。首先,在交通状态感知方面,本文建立的Seq2Seq自编码模型并引入了Attention机制,实现了重要交通状态特征的捕捉。其次,在交通状态异常判定方面,利用Seq2Seq自编码器重构输入的序列数据,对比原始数据可得到结构重构误差,然后再根据设定的阈值实现交通预警等级的判定和交通事故的实时检测。最后,本文采用上海市延安高架数据并通过混淆矩阵评价方法论证了该交通事故实时检测模型的可行性。

    • 姜娜, 严蜜, 李柠

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195 / j.kzyjc.2020.1657

      摘要:风电机组叶片结冰检测,对风电机组的安全性、可靠性与经济性,具有非常重要的现实意义。本文针对风电机组运行观测数据的非平衡和单点无时序性问题,提出一种基于过采样与时序上采样卷积神经网络的风机叶片结冰检测方法。首先,采用数据自适应综合过采样算法对原始非平衡数据集进行重采样,实现对非平衡数据集的均衡。然后,提出并构建用一种时序上采样卷积神经网络模型,将原始单点向量型数据进行重构并上采样为二维网格型数据,同时将其自动映射成为稀疏的特征表示,以实现准确的风机叶片结冰检测功能。最后,将该方法在真实风场所采集的数据集上进行验证,试验结果表明,本文所提出的风机叶片结冰检测方法,在数据集非平衡且采集条件有限(单点无时序性数据)的情况下,具有一定的有效性、稳定性和可行性。

    • 刘慧霞, 王红梅, 李俊红

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1601

      摘要:如果柔性制造系统包含不可靠资源, 在对系统进行控制器设计时, 不仅要考虑由于资源分配不合理带来的死锁现象, 还要考虑不可靠资源发生损坏带来的堵塞现象. 本文利用Petri网对具有不可靠资源的柔性制造系统进行建模, 结合Petri网图形结构: 资源变迁回路, 模拟系统中死锁和堵塞现象. 然后利用有效变迁覆盖的概念, 为系统设计一种结构简单、鲁棒性强的Petri网控制器. 最后, 利用两个例子来解释和验证控制器的有效性.

    • 郭宏, 任必聪, 闫献国, 田青, 任党阳

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1530

      摘要:摘 要:刀具寿命预测对提高工件的加工精度与生产的加工效率具有重要意义.同工况同型号下刀具监测信号数据分布不一致,导致历史寿命预测模型对刀具寿命预测效果有限.文中提出一种基于深度卷积神经网络(DCNN)的刀具寿命动态预测方法.首先,利用DCNN挖掘历史刀具监测信号的退化趋势特征,构建刀具寿命预测模型,并加入注意力机制对DCNN输出进行加权,加强对刀具寿命特征的学习,提高寿命预测准确度;其次,通过基于KL散度对刀具监测信号数据分布不一致进行检测,从而在已有刀具寿命预测模型的基础上进行更新迭代;最后,利用迭代后的模型再次进行刀具寿命预测.该方法更好体现了刀具实际加工过程对刀具寿命的影响.以铣削数据集为例,验证了该方法的有效性.

    • 李峰, 罗印升, 李博, 李生权

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1367

      摘要:针对含有色噪声的非线性Hammerstein-Wiener模型,提出了一种基于组合式信号源的辨识方法.利用可分离信号和随机信号组成的组合信号源实现有色噪声干扰下Hammerstein-Wiener模型各串联模块参数辨识的分离,简化了辨识过程.首先,基于可分离信号的输入和相应的输出,采用相关分析方法抑制过程过程噪声的干扰,辨识输出静态非线性模块和动态线性模块的参数.其次,基于辅助模型技术,利用辅助模型的输出和残差的估计值分别取代辨识模型中的不可测中间变量和噪声变量,推导了辅助模型递推增广最小二乘方法,根据随机信号的输入输出数据辨识输入静态非线性模块和噪声模型的参数.理论分析和仿真结果表明,提出的方法能够有效辨识有色噪声干扰下的非线性Hammerstein-Wiener模型,具有较好的鲁棒性.

    • 石怀涛, 侯马骁, 吴玉厚, 佟圣皓, 何劝云

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/ j.kzyjc.2020.1229

      摘要:本文提出了一种基于改进观测器的故障检测方法.首先,设计一种改进的观测器,该观测器相比于Luenberger观测器拥有更多的设计自由度.然后,引入$l_{1}/H_{\infty}$性能指标提升观测器产生残差的干扰鲁棒性和故障敏感度.此外,自适应阈值的设计可以有效的避免故障预警的误报.最后,通过仿真和实验验证本文所提方法的有效性.

    • 王印松, 孙天舒

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1071

      摘要:在工业过程闭环控制系统中,由于控制器的调节作用,使得执行器的故障特征在一定程度上受到掩盖和干扰,而单一的诊断方法总是存在误判现象。针对上述问题,提出了一种基于证据融合的诊断算法。该算法首先利用基于信号分析的方法计算表征故障特征的指标,并针对“一票否决”现象对指标结果加以改进。然后再采用 DS 证据理论融合基于最小二乘支持向量机 (LS-SVM) 的概率分类特征,实现优势互补,将指标所表达的故障机理信息与概率分类所挖掘的数据特征信息结合起来,规避了单一方法的局限性,从而提高诊断的准确率。最后,基于双容水箱系统的实验表明:该方法能有效学习闭环系统中执行器的故障数据特征,提升诊断能力,克服单一方法的误判问题,具有较高的应用价值。

    • 孔晓涵, 辛丽平, 柴欣生

      优先出版时间:2021-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0199

      摘要:针对串级连续搅拌反应釜系统的快速精准跟踪控制问题, 本文利用自适应反步控制方法、 模糊逻辑系统、命令滤波器和有限时间控制技术设计了串级连续搅拌反应釜系统的有限时间命令滤波控制器. 其中,自适应反步方法使系统控制器的设计更简单; 模糊逻辑系统通过逼近系统模型中的复杂非线性函数使控制器的在线计算量更小; 命令滤波器解决了经典反步法带来的“计算爆炸”的问题; 有限时间控制方法使系统被控量更迅速的跟踪其参考值; Lyapunov稳定性分析证明了系统的稳定性. MATLAB实例仿真验证了所设计控制器的有效性和可行性,为有限时间命令滤波控制技术在实际串级连续搅拌反应釜过程中应用提供指导。与现有控制方法相比,该控制策略具有控制器结构简单、在线计算复杂度小、跟踪速度快、无静差的优点.

    • 王雪松, 荣小龙, 程玉虎, 陈正升

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0179

      摘要:利用一阶谱图卷积探索类别标签间关系是目前多标签图像识别常用的手段。但是,较多的图卷积层数易于出现过度平滑现象,因此用一阶谱图卷积直接探索标签相关性具有局限性。为此,提出一种基于自适应多尺度图卷积网络的多标签图像识别方法,主要思路为:采用块Krylov子空间形式的谱图卷积来挖掘类别标签间的相关性,在每个图卷积层中拼接多尺度信息并扩展到深层结构,并在自适应标签关系图模块所构建的关系图上学习分类器,从而更加有效地进行多标签图像识别。两个公开数据集PASCAL VOC 2007和MS-COCO 2014上的实验结果验证了所提方法的有效性。

    • 钱惠敏, 陈纬, 马宜龙, 施非, 项文波

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0136

      摘要:针对自动驾驶场景下行人检测任务中对中、小尺寸目标和被遮挡目标的检测需求,以及现有深度学习模型的不足,本文提出基于ResNet34_D的改进YOLOv3模型:通过改进残差网络的卷积块结构,提出ResNet34_D,并作为YOLOv3的主干网络,以降低模型尺寸和训练难度;在ResNet34_D的3个尺度卷积特征图之后,增加SPP层和DropBlock模块,以提高模型的泛化能力;基于k-means 聚类算法确定自适应的多尺度锚框尺寸,提高对大、中、小三种尺寸行人目标的检测能力;引入DIoU损失函数,提高对被遮挡目标的识别能力。本文提出模型的消融实验验证了各个改进部分在提高模型检测准确率上的有效性。实验结果表明,本文提出的基于ResNet34_D的改进YOLOv3模型具有较好的准确率和实时性,在BDD100K-Person数据集上的AP50 达到了69.8%,检测速度达到了130帧/秒。由本文方法与现有目标检测方法的对比实验可知,本文方法对小目标和遮挡目标的误检率更低,速度更快,具有一定的实际应用价值。

    • 刘婷婷, 杨轩, 黄丽琼

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0092

      摘要:研究模型依赖平均驻留时间(MDADT)切换信号下一类齐次度为1切换非线性正系统的有限时间稳定问题. 首先, 通过构造恰当的切换最大分离Lyapunov函数, 借助于Dini导数, 基于MDADT切换信号, 给出切换非线性正系统有限时间稳定的充分条件. 与已有的指数稳定性结果相比, 进一步说明有限时间稳定和指数稳定的区别. 其次, 将所得结论应用到切换线性正系统中, 得到切换线性正系统在MDADT或平均驻留时间(ADT)切换信号下有限时间稳定的充分条件. 最后, 给出两个仿真算例验证所得结论的有效性.

    • 郝现志, 黄金杰, 潘晓真

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0091

      摘要:本文利用模型依赖的平均驻留实际策略研究了离散异步切换线性系统的指数$H_{\infty}$滤波问题.考虑到在实际问题中,所设计的模型依赖的全阶滤波器的切换往往会滞后于其相应的子系统,因此将子系统的运行区间划分为与滤波器匹配的区间和不匹配的区间.针对两种工作模态,利用模型依赖的平均驻留时间切换策略和μ依赖的多Lyapunov泛函方法来完成滤波器的设计,并使得增广得到的异步滤波误差系统全局一致指数稳定且满足指数$H_{\infty}$性能指标.该滤波器存在的充分条件在文中以线性矩阵不等式的形式给出.最后通过数值仿真验证了所提方法的有效性.

    • 张珂, 于宝森, 石怀涛, 佟圣皓

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0003

      摘要:桥式起重机是一种广泛应用的大型搬运设备,在实际工作过程中,台车运动时会产生伴有初始负载摆角的负载摆动,影响工作效率并带来安全隐患.针对这种情况,设定期望的台车误差轨迹与摆角误差轨迹,将桥式起重机动力学模型转换为误差跟踪动力学模型,提出一种基于能量分析方法的桥式起重机防摆控制策略.通过LaSalle不变性原理和Lyapunov方法对闭环系统的稳定性进行了理论分析.仿真与实验结果表明,所提防摆控制方法的控制性能几乎不受初始负载摆角的影响,可以保证桥式起重机在无初始负载摆角和带有初始负载摆角的情况下都能取得良好的控制效果,能够驱动台车准确到达目标位置,有效抑制并快速消除负载摆角,同时对外部扰动具有很强的鲁棒性.

    • 鲁亮亮, 代冀阳, 应进, 赵玉坤

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1818

      摘要:无人机航迹规划,是指在环境威胁与自身约束条件下,规划一条安全可行的航迹,是实现无人机自主化飞行的关键技术之一.为实现无人机在不同城市环境下能够快速规划一条安全可靠的航迹,本文提出了一种基于自适应粒子群差分进化—最小捕捉(Adaptive Particle Optimization and Differential Evolution- Minimum Snap, APSODE-MS)算法的无人机航迹规划方法.首先,建立城市环境航迹规划数学模型,以航程距离、威胁约束、违背约束代价三者的加权和作为目标函数;其次,在PSO算法中引入自适应非线性惯性权重,根据粒子偏离全局最优解的程度分配不同的搜索模式, 结合动态DE算法加快粒子的收敛速度, 引入改进的正态扰动提高跳出停滞与早熟现象的能力;最后,筛选关键航迹点,并采用MS算法对航迹进行光滑处理.仿真结果表明,所提出的APSODE-MS航迹规划方法能够在不同城市仿真环境下较好地完成规划任务,并能获得更优的航路,从而验证了算法的有效性与鲁棒性.

    • 赵嘉, 陈文平, 肖人彬, 王晖

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1812

      摘要:萤火虫算法在处理多峰优化问题时,易陷入局部最优。针对该问题,本文提出了一种自主学习萤火虫算法。算法将粒子按适应度划为自主学习粒子和普通粒子,自主学习粒子从种群中随机选择一个粒子并随机选择一个维度使用三种学习策略产生三个候选解,并在自身以及候选解中选择最好的解;普通粒子同时选择两个优于自身的粒子进行学习。自主学习粒子能够维持算法对多个极值空间的探索并提高算法优化精度;普通粒子以两个粒子的混合信息为指引,使算法跳出局部最优。此外,使用淘汰机制,让算法舍弃对劣质极值空间的维护,进而提高对优质极值空间的开发。实验结果表明,本文算法在处理多峰优化问题时具有高效的性能。

    • 韩瑜, 徐海燕, 陈璐

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1804

      摘要:依据现有四种基本稳定性能够获取冲突均衡解, 但该过程通常假设决策者具有相同的行为模式. 为了研究各个决策者行为模式的差异性对冲突演化分析与求解的影响, 本文提出一种决策者组合行为冲突分析方法. 首先, 基于冲突分析图模型四种稳定性概念, 通过预见力和风险态度两项指标识别不同决策者的行为模式. 接着, 定义规范化的组合均衡解概念, 以此反映决策者不同行为模式对冲突决策的影响. 然后, 给出基于矩阵行为模式分析函数的组合均衡求解方法, 以此提高均衡解的计算效率. 最后, 运用新方法来解决企业员工体面劳动保障制度实施冲突问题. 研究表明: 本文方法能够较好地提高冲突分析图模型理论的战略解析能力和决策水平.

    • 张雯, 吴志彬, 徐玖平

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1787

      摘要:二氧化碳排放量的发展趋势作为能够反映各国减排措施的指标之一, 近些年来受到了广泛关注. 为了缓解碳排放数据的非线性和波动性对预测精度造成的影响, 本文提出了一种高效的分解集成预测方法用于预测二氧化碳的年排放量. 碳排的原始序列数据被经验模态分解(Empirical Mode Decomposition, EMD) 方法分解为不同频率的振动模块和残差项, 粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO) 优化后的最小二乘支持向量机(Least Squares Support Vector Machine, LSSVM) 用于预测每个分解模块. 本文选取了世界上12 个国家的真实碳排数据进行实例验证. 预测结果表明:1) EMD 方法能够有效提高碳排预测的精准度? 2) 和其他预测模型相比, 分解集成预测方法能够将平均绝对误差(Mean Absolute Error, MAE) 的均值最少提高49.69%, 最多提高90.68%, 能够将平均Pearson 相关系数(Pearson correlation coefficient, PCC) 值最少提高13.43%, 最多提高49.02%.

    • 唐华, 罗之沁, 郭松波, 艾兴政, 何浩嘉

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/ j.kzyjc.2020.1785

      摘要:本文讨论了竞争环境下硬件平台的激励合同选择问题,旨在研究竞争环境下硬件平台的三部定价激励合同与传统接入费合同的表现,识别硬件平台激励合同竞争模式的动态演变过程,并对最终市场均衡进行分析。首先,建立硬件平台竞争博弈模型,研究两个平台均提供传统接入费合同、均提供三部定价合同、以及分别提供三部定价合同和传统接入费合同这三种情况下的博弈均衡和绩效情况。接着,比较上述三种情况下硬件商和软件商的利润,分析了三部定价激励合同与传统接入费合同的不同表现。最后,从硬件商和软件商同时实现帕累托改进的角度,识别竞争性硬件平台的激励合同博弈演化过程并分析最终博弈均衡。结果表明,硬件平台竞争博弈最终会收敛到两个硬件商均使用激励合同的纳什均衡,而这在某些情况下反而会使各平台陷入利润的囚徒困境。

    • 刘玉杰, 万兵, 苏析超, 郭放

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1767

      摘要:舰载机有序、高效着舰是确保舰载机舰面保障计划如期进行的必要前提,为提高舰载机着舰效率并减轻传统人工着舰排序的负担,研究了一种舰载机着舰调度算法。首先,以加权着舰完成时间和为优化目标,构建舰载机着舰调度的数学模型。其次,提出一种改进的人工蜂群算法用于模型求解。算法在基本人工蜂群算法额基础上引入遗传算法中的交叉算子、精英策略以及一系列自适应局部搜索策略,以增强算法的全局搜索性能,提高算法收敛速度。最后,通过着舰调度案例仿真和算法对比,表明改进的人工蜂群算法具备更强的优化性能和更好的鲁棒性,可以求解大规模舰载机着舰调度问题,具有工程实际应用价值。

    • 王玉, 周国清, 尤号田

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1752

      摘要:为了探究各特征在SAR影像分割中的作用规律,提出一种贝叶斯框架下基于曲波特征加权的SAR影像分割方法. 首先, 利用曲波变换提取像素的多尺度光谱特征, 构成像素特征矢量; 为了探究提取的多尺度光谱特征在SAR影像分割中的作用规律,赋予该矢量中的每个特征分量不同的贡献权重; 利用上述特征和贡献权重定义特征加权影像. 然后, 划分影像域,并在贝叶斯框架下构建基于曲波特征加权的SAR影像分割模型. 再利用马尔可夫链蒙特卡罗(Markov Chain Monte Carlo, MCMC)算法和最大期望值(Expectation Maximization, EM)算法实现影像分割和权重估计. 最后,利用提出方法和四种对比方法对SAR影像进行分割实验,通过其定性及定量评价结果验证提出方法不仅能自适应地确定特征在影像分割的作用, 还能有效提高SAR影像分割精度,以及提出方法在SAR影像多特征分割中的优势.

    • 顾昊伦, 赵国荣, 王兵, 高超

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1695

      摘要:针对带宽受限和网络拓扑随机切换约束下组网导航系统(NNSs)的分布式位姿状态估计问题,建立上述网络约束综合作用下的离散组网滤波增广系统模型,提出一种分布式有限时域FIR融合估计算法。目标节点从邻节点集合中接收经量化效应和饱和效应处理后的普通数据包和跟踪数据包,在给出无偏约束条件的前提下,以使得状态估计值的估计误差满足最小方差为准则,充分考虑有色噪声的影响,设计有限时域FIR估计器及其差分形式,通过普通数据包得到目标节点状态的区域估计值,建立系统本地状态估计的统一机制。同时,考虑网络约束,将跟踪数据包引入系统的融合过程,在以均方准则确定时变加权矩阵的前提下,给出最优权值所满足的线性代数方程以及融合误差协方差的差分形式,将目标节点状态的区域估计值与各邻节点随机发送的协作估计值加权融合,得到目标节点状态的全局融合估计值。最后通过算例仿真验证算法的有效性。

    • 白世贞, 王永干

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1671

      摘要:研究风险规避的农户和风险中性的销售商组成的农产品供应链,在集中式决策和分散式决策下绿色投资的最优决策问题.考虑两类成本共担契约,分别为一般成本共担契约和考虑谈判权力的讨价还价的成本共担契约;同时,分析风险规避和谈判权力对相关决策变量的影响.结果表明:在分散式供应链中,风险规避与绿色投资水平负相关,而在两类契约中,两者正相关.两类契约都有利于供应链绿色投资水平和期望效用的提高.在双方谈判的成本共担契约中,成本分担比例和绿色投资水平分别与谈判权力和风险规避正相关;在满足一定条件时,供应链绿色投资水平高于集中式供应链的相应值;供应链绿色投资水平和期望效用可同时高于一般成本共担契约中的相应值.投资成本系数对供应链绿色投资水平和期望效用有负向影响.

    • 张萌, 孙秉珍, 楚晓丽, 同思蓉

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1631

      摘要:辅助诊疗是未来推荐系统在医疗领域的主要应用,其通过分析患者数据与历史病例库进而推荐检查项目等辅助医生诊疗。在临床实践中,医疗推荐可能存在数据多源异构和推荐项目多准则的问题,考虑到医疗推荐的这些特征,本文定义了异构信息系统上不同数据类型的距离测度,实现了多源异构数据的有效处理。同时根据两个对象之间的混合距离得到异构信息系统中的二元关系,并构建了异构信息粗糙集模型。接着将多准则推荐与多准则决策方法(multiple criteria decision making MCDM)相结合,运用灰色关联分析(grey relational analysis GRA)聚合每个项目下多准则评分将其转化为单评分推荐。最后在异构信息粗糙集模型的基础上引入三支决策,同时基于协同过滤方法实现三支推荐,考虑了推荐过程中的决策成本。在医疗应用部分采用临床数据实验,验证了本文提出的模型能够为临床诊断提供知识支持,有效降低推荐决策成本,提高推荐的准确性。

    • 王建芳, 文茜琳, 张秋玲, 杨许

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1626

      摘要:在推荐系统中,基于知识图谱的神经网络与传统神经网络相比,以图形作为输入,可以很好地将节点信息和拓扑结构相结合进行推理和推荐.然而现有的基于图神经网络的推荐算法,面临着知识表示不准确以及信息融合单一的问题.本文将图神经网络与注意力机制相结合,提出一种基于偏差的图注意力神经网络推荐算法.该方法采用翻译模型对知识图谱信息进行特征表示的嵌入,获取节点在同一投影空间下的三元组信息,考虑到在三元组中预测值和真实值之间存在误差,以及邻居节点在信息传播时权重的差异,采用基于偏差的注意力计算机制以便能够更好地捕获节点间高阶连通性.其次,在神经网络的传播训练过程中,通过多通道融合机制对节点和邻居信息进行聚合以提高模型的健壮性.最后,在两个真实数据集上与经典算法进行对比,验证了本文所提的算法有效性.

    • 李悄然, 丁进良

      优先出版时间:2021-05-15  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1063

      摘要:为了解决深度确定性策略梯度算法探索能力不足的问题,本文提出了一种多动作并行异步深度确定性策略梯度(Multi-actions Parallel Asynchronous DDPG)算法,用于在强化学习中具有确定性策略的连续控制。该算法使用多个actor网络,进行不同的初始化和训练,大大的增加了不同程度的探索,同时通过扩展具有确定性策略梯度结构的评论家体系,揭示了探索与利用之间的关系。该算法使用多个DDPG代替了单一DDPG,可以减轻一个DDPG表现不佳的影响,提高了学习稳定性,同时通过使用并行异步结构,提高了数据利用效率,加快了网络收敛速度,最后actor通过影响critic的更新而得到更好的策略梯度。结果证明了在选矿操作任务中,MPADDPG相对于DDPG算法的性能提升。

    • 郭非, 汪首坤, 王军政

      优先出版时间:2021-05-11  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0052

      摘要:地面移动机器人已经在资源勘探和灾难救援等多领域得到广泛应用,轮足复合机器人能够结合轮式运动速度快、平稳性高和足式运动的高越障性能等多方面优势,在理论创新和工程技术方面均有重要的研究价值。对近年来国内外轮足复合机器人的机械结构进行分析和比较,将轮足机构复合方式主要分为四类进行列举和总结。针对多模态运动的优势展开分析,列举轮足复合机器人主要采用的运动建模、规划和控制策略,不仅涉及单独的足式运动和轮式运动,同时涉及足端越障、变构型避障、轨迹规划的轮足复合运动。在运动规划关键技术总结和展望时,指出轮足复合移动机器人后续的发展方向、研究思路和面临的挑战。

    • 马鑫, 陈庆, 柴榕敏, 崔明亮, 王友清

      优先出版时间:2021-04-30  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0067

      摘要:传统故障诊断方法多是针对单一故障类型, 然而实际工业中多种故障会同时出现, 即复合故障. 针对复合故障诊断问题, 一些学者引入了多标签学习思想, 多标签K 近邻算法(ML-KNN)就是其中之一. 然而ML-KNN算法作为一阶算法, 忽略了标签间的联系. 本文提出了一种分级多标签学习算法, 名为分层多标签K近邻算法(HML-KNN). HML-KNN算法将机械的退化阶段和故障类型分为两级, 将第一级得到的标签信息进行转化, 转化后的信息作为新特征放入第二级进行判断.HML-KNN算法是一种高阶算法, 考虑了全局的标签信息. 通过在XJTU-SY数据集上的验证, 体现了HML-KNN 算法在处理复合故障诊断问题上的优越性.

    • 陈志旺, 王莹

      优先出版时间:2021-04-30  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0148

      摘要:本文基于IoU网络提出一种IT-AWCR(IoU network tracking with adaptive weighted characteristic responses)目标跟踪算法.首先,根据目标运动速度设计了目标搜索区域确定策略,通过理论分析使用ResNet50的Block3、Block4卷积块的输出分别作为目标的浅层和深层特征表示;其次,以目标定位准确度和滤波模型抗干扰能力为评价指标通过优化算法自适应计算目标深、浅特征响应加权权重,然后从加权融合响应中获取目标粗略位置和边界框,经扰动操作获取多个候选边界框输入IoU调制-预测网络预测IoU值,取最大IoU对应边界框为最终预测目标边界框;最后,根据训练样本的相关学习权重和样本间相似度更新生成样本集,基于样本集采用稀疏优化策略实现了滤波模型更新.OTB2015和VOT2018标准数据集上的实验结果验证了本文算法的有效性.

    • 张卓伦, 张文新, 李铁克, 王柏琳

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0183

      摘要:加热炉生产是影响热轧机组利用率和轧制计划质量的重要环节之一。通过分析加热炉对热轧生产的影响,抽取出板坯标准在炉时间和出炉温度这两个关键因素,建立了热轧板坯轧制计划的整数规划模型,并提出了自适应邻域搜索算法。在算法中设计了约束满足策略、自适应搜索策略和反向学习邻域搜索策略,其中约束满足策略针对目标特征和加热炉因素设计了两种值选择规则,用于生成高质量初始解;自适应搜索策略能够自主选择邻域结构和终止邻域搜索,有效优化邻域结构选择方式和算法收敛速度;反向学习邻域搜索策略基于反向学习技术增强解空间多样性,提高全局搜索能力。基于实际生产数据设计了多种规模的实验,验证了算法的有效性。

    • 郭冬梅, 闵华松

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0132

      摘要:书法机器人将书法创作与机器人技术相融合,通过控制机械臂模拟人的书写行为和书法创作,再现艺术魅力。机器人书法作为机器人运动规划的典型应用,对传统书法文化的传承和教育具有重要深远的意义。按照书法机器人的研究脉络,回顾分析了书法机器人的发展历程。首先介绍笔画分离与提取关键技术,总结虚拟笔刷建模的两种经典笔触模型,然后详细阐述书写轨迹涉及到的核心技术,应用不同的书写轨迹规划控制书写路径。在此基础上分析目前书写评价指标,讨论了书法机器人的评价模型。最后回顾总结已有的研究进展及流程,对比了传统书法机器人和智能书法机器人各自的优缺点,提出将传统的书写轨迹路径、笔触模型融入到智能书法机器人训练模块中,以弥补其在笔画书写顺序方面的不足。同时,展望书法机器人未来的研究方向和发展趋势,指出未来书法机器人可围绕深度神经网络、深度神经进化、深度强化学习等开展研究。

    • 赵亮, 高升伦, 陈俊英, 李佳佳

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0124

      摘要:混凝土内部损伤破坏形态具有明显的离散性和随机性,内部损伤特征检测是混凝土细观研究的重要内容,针对已有混凝土结构内部损伤特征检测模型精度低的问题,本文提出一种特征共享双头Cascade R-CNN模型对混凝土CT图像的损伤特征进行检测。首先为了有效识别损伤特征的空间信息,构建具有空间敏感性的fc-head(fully connected head)和空间相关性的conv-head(convolution head)相结合的Cascade R-CNN网络模型。其次通过特征共享的方法将检测网络各层级分类信息进行融合,提升低IOU(Intersection over Union)阈值(0.5-0.7)ROI(Regions of Interest)检测任务的精度。实验结果表明,所提方法在检测混凝土CT图像的损伤特征中平均精度达到91.31%,比原始的Cascade R-CNN提高3.04%,低IOU阈值(0.5-0.7)ROI平均精度提高1.49%。该模型可以较好地从混凝土CT图像中检测出细观损伤部分,具有精度高、运算简单、易于工程实现等特点。

    • 李楠, 胡蓉, 钱斌, 金怀平, 于乃康

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2021.0022

      摘要:针对现实中广泛存在的一类模糊需求下多时间窗车辆路径问题(Vehicle routing problem with multiple time windows under fuzzy demand, VRPMTW_FD), 即车辆配送前客户需求模糊但车辆到达客户后其需求变为确定的多时间窗车辆路径问题(Vehicle routing problem with multiple time windows, VRPMTW), 以最小化总成本为优化目标, 构建基于模糊可信性理论的模糊机会约束规划模型, 并提出一种两阶段混合优化算法(Two-stage hybrid optimization algorithm, TSHOA)进行求解. 首先, TSHOA的第一阶段设计改进灰狼优化算法(Improved grey wolf optimization algorithm, IGWO)求解车辆配送前客户需求模糊的VRPMTW, 以获得VRPMTW_FD的预优化路径. 然后, TSHOA的第二阶段设计最优点重调度策略(Optimal point rescheduling strategy, OPRS)对预优化路径进行动态调整, 从而确定合适的返回点降低因预优化路径故障产生的额外配送成本. 通过不同规模问题上的仿真实验和算法比较, 验证了TSHOA可有效求解VRPMTW_FD.

    • 于明, 李学博, 郭迎春

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1844

      摘要:域泛化的行人再识别能够在源数据集训练并在目标数据集进行测试,具有更广泛的实际应用意义。现有域泛化模型往往由于专注解决光照和色彩变化问题而忽略对细节信息的有效利用,导致识别率较低。为了解决上述问题,本文提出了一种融合注意力机制的域泛化行人再识别模型。该模型首先通过叠加卷积层的瓶颈层(Bottleneck Layer)设计提取出包含不同视野域的多尺度特征,并利用特征融合注意力模块对多尺度特征进行加权动态融合;然后通过多层次注意力模块挖掘细节特征的语义信息;最后将包含丰富语义信息的细节特征输入到判别器进行行人再识别。此外,设计了风格正则化模块(Style nomalization module)用于降低不同数据集图像明暗变化对模型泛化能力的影响。在Market-1501和DukeMTMC-reID数据集上进行的对比和消融实验,证明了本文方法的有效性。

    • 孔玮, 刘云, 李辉, 王传旭, 崔雪红

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1841

      摘要:为了规划合理的路径以规避行人,行人轨迹预测的研究具有广泛的应用价值。基于手工特征的传统方法难以预测复杂场景下的行人轨迹。深度学习以人工神经网络为架构,具有强大的学习能力,在各个领域取得了显著的效果。基于深度学习的行人轨迹预测方法已逐渐发展为一种趋势。为了宏观把握基于深度学习的行人轨迹预测的研究状况,首先,对不同方法进行组织与分类,比较了不同方法的优缺点,讨论了不同方法在行人轨迹预测领域的应用与发展。其次,根据行人轨迹预测模型的设计差异,对比了不同算法对模型性能产生的影响。最后,针对行人轨迹预测中存在的问题,对基于深度学习的行人轨迹预测方法的未来发展进行了展望。

    • 姚志洪, 顾秋凡, 徐桃让, 蒋阳升

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1834

      摘要:为研究时延对交通流稳定性的影响,本文构建了考虑时延的人工驾驶汽车和智能网联汽车混合交通流稳定性分析模型。首先,分析并确定了混合交通流中不同类型跟驰模式的比例关系和时延取值。然后,在此基础上采用不同的跟驰参数和时延值来区分车辆的跟驰模式,并由此推导出混合交通流线性稳定条件。最后,以智能驾驶员模型(Intelligent Driver Model, IDM)为例,通过设计数值实验,分别讨论了智能网联汽车的渗透率、驾驶员的感知时延和车辆通信时延对混合交通流稳定性的影响。结果表明,智能网联汽车能够提高混合交通流的线性稳定性,而驾驶员的感知时延和车辆通信时延均不利于混合交通流系统平衡;与人工驾驶汽车相比,自动驾驶汽车(Automated Vehicles, AV)对混合交通流稳定性影响仍较小,这表明智能网联汽车能在一定程度上减缓对混合交通流系统的干扰。

    • 徐建明, 胡松达, 董建伟, 俞立

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1826

      摘要:针对机器人操作充电枪寻孔过程,研究一种基于接触状态识别的寻孔策略。基于以接触力为基本特征点的支持向量机(SVM)的线性分割算法,提出一种寻孔接触状态识别方法。针对端面接触状态、两点接触状态和三点接触状态,分别给出了充电枪插头坐标系下的向心力方向、侧向力方向和扭矩方向的寻孔速度轨迹规划方法,提出了一种跟踪Z方向寻孔装配力与XY平面寻孔速度轨迹的力/位混合控制方法,最后基于6自由度协作机器人、充电枪插头及插座的实验平台,通过寻孔操作实验验证了所提方法的正确性和有效性。

    • 张凯, 周彬

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1807

      摘要:本文针对输入受限离散系统分别设计了静态和动态的增益调度事件触发和自触发控制算法. 首先, 设计了一种基于离散参量Lyapunov方程的静态增益调度事件触发控制算法. 该算法通过事件触发机制更新控制增益 使得在增大闭环系统收敛速率的同时还节约了通讯资源. 为了避免对采样状态和测量误差的连续监测, 设计了相应的静态增益调度自触发控制算法. 与此同时, 为了进一步增大触发间隔, 还分别设计了相关的动态增益调度事件触发和自触发控制算法. 本文不仅建立了设计参数与最小触发间隔之间的关系, 还给出了可以避免triviality 现象发生的条件. 最后, 将所提出的算法应用于航天器交会系统的控制器设计, 并直接在原始非线性模型上进行仿真. 仿真结果验证了设计算法的有效性.

    • 孙超利, 李婵, 秦淑芬, 张国晨, 李晓波

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1798

      摘要:在实际工程和控制领域中, 许多优化问题的性能评价是费时的, 由于进化算法在获得最优解之前需要大量的目标函数评价, 因此无法直接应用其来求解这类费时问题. 引入代理模型以辅助进化算法是求解计算费时优化问题的有效方法, 然而, 如何采样新个体对其进行真实的目标函数评价是影响代理模型辅助的进化算法寻优性能的重要因素. 本文利用径向基函数神经网络作为代理模型来辅助进化算法, 并且提出了一种新的不确定度计算方法, 同时结合模型估值构造了一种新的填充采样准则来自主地选择新的采样点, 从而引导算法在评价次数有限的情况下尽可能地找到目标函数值较好的解. 本文提出的算法与近年来针对计算费时问题的优化算法在 7 个高达 100 维的基准问题上进行了测试比较, 实验结果表明本文算法在相同评价次数下可以获得更好的优化结果.

    • 曹宇

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1792

      摘要:为解决能源供应问题,偏远海岛可构建风-光-海水抽蓄型微电网。本文主要研究该结构的离网型海岛日前调度综合评价问题。首先,考虑经济、环保、技术和可靠性等因素,提出了一套海岛调度的评价指标体系。其次,利用改进博弈组合赋权模型,将直觉模糊层次分析法的主观权重与改进熵权法的客观权重融合为最优权重。再其次,构建基于合作博弈与改进累积前景理论的灰色关联分析-逐次逼近理想解法的组合评价模型,并从实际运行出发,考虑多重决策心理对评价结果的影响。最后,以EI Hierro海岛为算例,验证了评价模型的可行性和有效性,对海岛微电网的工程实践具有指导意义。

    • 吴祥, 董辉, 俞立, 张文安

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1749

      摘要:服装生产工业中服装裁剪分床计划是工艺流程的第一个步骤,对生产管理和成本控制起决定性作用,而大批量不规则多色服装裁剪分床是关键难题,其本质是一个NP难的非线性优化问题.针对该问题,本文提出一种基于NSGAII的复合优化算法,首次将多目标进化算法应用于裁剪分床计划问题中.首先,建立多色服装裁剪分床多目标进化优化模型,以生产过剩量最小和分床数量最少为优化目标;其次,采用岭回归解耦策略将分床优化问题中的尺码组合方案和铺布层数方案进行线性解耦,从而提高求解精度;同时,采用实数编码方式对分床方案进行编码,提高算法运行效率.最后,通过实际应用案例和算法对比实验,表明了本文算法在求解精度和效率上相比传统启发式算法和优化软件工具优势明显.因此,所提算法能有效优化裁剪部门生产管理,减少布料浪费和生产设备投入,具有很好的应用价值和参考意义.

    • 伍国华, 张雯菲, 宋艾娟, 毛成辉

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1735

      摘要:压缩感知理论为处理大规模信号数据提供了有效支持。压缩感知中信号的稀疏表示和稀疏重构问题本质是一个稀疏优化问题,该问题是要从满足欠定方程组约束的无穷多解中找到稀疏度最大的解。本文提出了一种基于变量约简来求解压缩感知中稀疏优化问题的算法(VRSO),变量约简从欠定方程组约束中挖掘出变量关系,并将变量分为核心变量和约简变量,且用核心变量来表示约简变量,通过设置核心变量中元素为0,将求解整个变量解空间上的最小化问题简化为求解约简变量解空间上的最小化问题。该算法通过原子与观测信号的内积大小来对核心变量集合进行迭代更新,并找出优化问题的一组稀疏解。根据实验结果,该算法的重构误差和稀疏度误差要优于匹配追踪算法、正交匹配追踪算法、迭代硬阈值算法等5种所选的对比算法,所求解的信号精度更高、稀疏度更好。

    • 陈南凯, 王耀南, 贾林

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1714

      摘要:本文针对大型变电站巡检作业效率低的问题,利用改进的生物激励神经网络算法与优先级启发式算法,结合基于变切线长的无障碍物区域分割法,提出了一种多移动机器人协同全区域覆盖巡检以及多任务点协同巡检的方法.首先分析了生物激励神经网络算法的不足,如规划的路径曲折、转角大等问题,并提出了一种改进方法.利用改进的算法与Hungarian算法实现对多任务点的巡检,之后设计了一种变切线法把电站区域分解成若干不含障碍物的子区域,各移动机器人分别在子区域内利用优先级启发式算法选择路径,然后利用改进的生物激励神经网络算法跳出死区,从而完成多机器人的协同全区域巡检任务.仿真实验表明,改进的神经网络算法相比于原始算法与A*算法在路径长度与转向次数等方面具有明显的优化作用,仿真实验验证了该多机器人协同巡检方案的可行性.

    • 陈实, 肖敏, 陈功

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1712

      摘要:本文考虑非线性的饱和发生率,建立了一种刻画信息物理融合系统中恶意病毒传播的SIRS(Susceptible-Infected-Recovered-Susceptible)模型.为了避免因Hopf分岔的产生致使恶意病毒传播扩散,本文采用参数调节法和状态反馈法相结合的混合分岔控制策略,研究信息物理融合系统的Hopf分岔控制问题,建立了受控系统的稳定性条件和分岔判据.探明了控制增益参数对Hopf分岔点和分岔极限环幅值的影响规律,并给出了分岔阈值与增益参数间的关系图.数值仿真的结果表明,本文提出的混合分岔控制策略不仅能够改变Hopf分岔点的位置,而且可以有效调节极限环幅值的大小,使得信息物理融合系统产生预期的动力学行为,有效降低恶意病毒传播的危害.

    • 张洪, 盛永健, 黄子龙, 刘晨, 曹毅

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1708

      摘要:针对实际工况中被测对象多处于正常状态而导致故障样本稀缺、故障类别识别准确率不高的问题,基于深度学习理论,提出了一种将DenseNet和加权交叉熵损失函数相结合的故障诊断模型,实现了不平衡样本的故障诊断。首先,介绍了密集卷积神经网络模型;其次,在损失函数中为不同类别样本添加惩罚系数实现不平衡样本误差的加权平均;然后,结合两者提出了基于DenseNet的不平衡样本故障诊断模型W-DenseNet;最后,为验证模型的有效性,使用不同平衡度的减压阀数据集进行了分类性能实验,并与传统卷积神经网络和密集卷积神经网络进行了对比验证。实验结果表明:W-DenseNet模型相较于其他两种模型在不降低整体分类准确率的前提下能显著提升少数类样本的分类准确率。

    • 杨建华, 刘淞

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1706

      摘要:将消费者对乳制品新鲜度的参考效应引入第三方物流(Third Party Logistics,简称 TPL)服务商参与的双渠道乳制品供应链中,考虑到乳制品新鲜度受到制造商加工水平和 TPL 服务商物流服务水平的共同影响,构建分散式、集中式以及引入基于二部定价的成本共担契约下的微分博弈模型,求解并比较三种情形下供应链成员的最优均衡策略。研究表明:一定条件下,基于二部定价的成本共担契约能够使制造商加工水平、TPL 服务商物流服务水平以及供应链整体收益均达到集中式决策下的情形,而且制造商、零售商和 TPL 服务商的收益相较于分散式决策都能得到帕累托改善,供应链能够实现完美协调;线上或线下渠道乳制品的零售价与该渠道所占的市场份额及渠道间的价格替代系数正相关;消费者的参考效应能够激励制造商和 TPL 服务商提高各自的努力水平,使供应链收益增加。

    • 康守强, 刘旺辉, 王玉静, 王庆岩, V.I. MIKULOVICH

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1686

      摘要:针对变负载条件下滚动轴承源域与目标域中相同状态的数据特征分布差异性较大,目标域数据按照序列方式在线获取时,数据更新需重新训练模型的问题,提出一种深度在线迁移的CNN-ISVM(Convolutional neural networks-incremental support vector machine, CNN-ISVM)变负载下滚动轴承故障诊断方法.该方法运用短时傅里叶变换得到不同负载下滚动轴承振动信号的频谱图并构建数据集;使用源域数据建立CNN-ISVM预训练模型并保存模型参数;利用迁移学习将源域共享模型参数迁移至目标域CNN-ISVM模型训练过程中,快速建立分类模型;分类模型中的ISVM分类器在保留已学到知识的基础上,在线处理目标域新增数据,无需重新训练.经实验验证,所提方法可实现数据按照序列方式采集的变负载下滚动轴承多状态在线分类,并具有较好的稳定性及较高的准确率.

    • 段书晴, 陈森, 赵志良

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1572

      摘要:本文研究了一类具有未知外部干扰的一阶多智能体系统的分布式优化问题. 在分布式优化任务中, 每个智能体只被容许利用自己的局部目标函数和邻居的状态信息, 设计一个分布式优化算法, 使全局目标函数取得最小值, 其中全局目标函数是所有局部目标函数之和. 针对该问题, 本文首先提出了由扩张状态观测器和优化算法组成的自抗扰分布式优化算法. 其次, 在Lyapunov稳定性的基础上发展了新的方法对闭环系统的收敛性和稳定性进行严格的证明: 当外部干扰为常值时, 所设计的优化算法能使所有智能体的状态指数收敛到全局目标函数的最小值; 当外部干扰为有界干扰时, 通过调整扩张状态观测器的增益参数, 所设计的优化算法能使所有智能体的状态收敛到全局目标函数最小值的任意小的邻域内. 最后, 仿真结果验证了该优化算法的有效性.

    • 陈庆超, 韩松, 毛钧毅

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1568

      摘要:为提升基于卷积神经网络(CNN)的电力系统暂态稳定预测精度并呈现暂态稳定类别、程度等更全面的预测结果,本文提出了一种基于多层次特征融合空间金字塔池化网络(multi-level feature fusion based SPP-net, MSPP-net)的暂态稳定多任务预测方法。首先,通过同步相量测量装置(phasor measurement units, PMUs)获取故障清除后各发电机功角、机端母线电压幅值及相角数据,进而构造出一个三维输入数据矩阵。其次,在CNN的基础上采用空间金字塔池化层提取高层特征不同尺寸信息,并通过跳跃链接获取不同卷积层特征信息,进而得到丰富的多尺度、多层次融合特征。最后,通过硬参数共享机制建立一个涉及分类与回归的CNN多任务学习模型,以实现电力系统暂态稳定性判断、临界发电机识别和稳定裕度预测。借助MATLAB R2020a和PST 3.0软件,案例分析在一个IEEE 10机39母线系统和一个IEEE 50机145母线系统中展开。与主要传统浅层网络和深度学习方法的比较结果表明了本文所提方法的有效性和更优的预测性能,并验证了所提方法在噪声环境或PMUs非100%覆盖条件下的适用性。

    • 张红斌, 熊其鹏, 蒋子良, 石皞炜, 周娟, 武晋鹏

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1559

      摘要:材质图像识别具备广阔的应用前景,如衣物识别、机器人拾取、工业检测等.受光照强度、拍摄角度等影响, 材质图像易发生变化. 而挖掘鲁棒、高效的图像特征是应对该变化的关键. 提出SECF2模型:抽取SENet中具有良好互补性的异构层特征; 改进聚类典型相关性分析模型, 实现异构层特征融合, 生成刻画材质图像的深层视觉语义, 它是一种判别性更强且鲁棒的新特征; 采用深层视觉语义训练分类模型并执行集成学习, 完成材质图像识别. 实验表明: SECF2模型在两个材质图像数据集上都有效, 其中Fabric上的识别精准度较最强基线提升8.85%.SECF2模型还具备较强通用性, 在图像情感分析基准数据集上取得了优异的表现.此外, SECF2仅需两个特征和一次融合, 模型复杂度降低且实时效率优良.

    • 王拥兵, 苗妙

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195 /j.kzyjc.2020.1532

      摘要:本文针对现有的犹豫模糊熵存在的不足,提出了指数型犹豫模糊熵,并基于熵权法给出犹豫模糊多属性决策模型.首先,给出犹豫模糊熵的公理化定义,构造指数型犹豫模糊熵测度公式,证明指数型犹豫模糊熵满足犹豫模糊熵的公理化定义基本准则.在此基础上,引出犹豫模糊集的熵定义和熵测度公式.再将指数型犹豫模糊熵与现有的犹豫模糊元熵测度公式进行对比分析,结果表明,所提的指数型犹豫模糊熵更能完整的确定犹豫模糊元的模糊性.最后,将指数型犹豫模糊熵测度公式运用到基于熵权法的犹豫模糊多属性决策模型,并通过具体案例分析了指数型犹豫模糊熵的有效性和实用性.

    • 文新宇, 王震, 张文康, 孙金刚

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1517

      摘要:本文提出了一种基于对偶观测器的标准正弦信号提取方法.将受到谐波干扰的信号通过一种辅助滤波器,得到与谐波频率相关的可测变量,然后利用对偶关系将受干扰信号分解为已知函数和受到标准正弦信号驱动的待估项.构造观测器估计未知参数,直接对标准正弦信号进行重构.该方法可以将谐波信号表示为关于辅助变量的参数形式,直接建立频率和干扰谐波之间关系,实现标准信号和干扰谐波的分离.由于只需要估计受标准正弦信号驱动的未知参数,很大程度上降低了计算复杂度.利用李雅普诺夫稳定性理论证明当不存在有界噪声时,这种观测器可以渐近跟踪标准频率信号;在多源干扰环境下,观测器误差动态满足一致最终有界特性.仿真验证了该对偶观测结构的有效性.

    • 罗俊海, 王芝燕

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1507

      摘要:无人机的任意使用对公共安全和个人隐私构成了极大的威胁,因此近年来反无人机已成为一个非常重要的新兴领域,越来越多的研究希望通过更精确的无人机探测跟踪技术和引进新机能、新概念技术来更好地反制无人机,从而保证国防安全、公共安全和个人隐私等.基于此,本文对国内外反无人机技术进展进行分析总结,首先对基于雷达,光电,无线和声传感器以及多传感器信息融合算法的无人机检测和分类方法的研究工作进行了全面的综述.之后我们对现有反无人机技术体系的组成及相关系统的优缺点进行了综述,其中讨论了现有的反无人机技术、典型的反无人机系统以及无人机集群对抗技术.最后我们对反无人机领域的研究前景进行展望,为解决低空安全问题奠定了基础.

    • 苑红星, 卓雪雪, 竺德, 刘辉

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1371

      摘要:决策粗糙集模型是当前粗糙集理论最为重要的研究分支之一。然而,由于现实环境下数据类型的复杂多样以及数据的动态更新,使得传统的决策粗糙集模型面临着一定的局限和不足,针对这一问题,提出一种混合型信息系统的邻域决策粗糙集模型,并设计出一种矩阵方法的邻域决策粗糙集增量式更新算法。文中首先将传统的离散型决策粗糙集模型在混合型信息系统下进行推广,提出一种邻域决策粗糙集模型,使得该模型可以直接处理混合型的数据,然后利用矩阵的方法去重新表示了该邻域决策粗糙集模型,同时,针对混合型信息系统对象增加和对象减少时的情形,通过矩阵研究了邻域决策粗糙集模型的增量式更新,理论证明了这种增量式方法的高效性,最后基于矩阵的增量式更新方法,提出了混合型信息系统邻域决策粗糙集的增量式更新算法。实验分析表明所提出的增量式更新算法具有一定的有效性和优越性。

    • 王青松, 何德峰, 韩平

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1330

      摘要:考虑约束非线性系统经济型最优控制问题, 本文提出一种关于经济性能输入到状态稳定的经济型模型预测控制(Economic model predictive control, EMPC)策略. 通过离线计算系统的最优经济稳态点, 构建关于该稳态点跟踪的稳定最优控制问题. 在此基础上,利用稳定最优控制问题的最优值函数和关于经济性能函数的松弛量构造EMPC优化问题的收缩约束, 再结合不变集原理和输入到状态稳定性(Input-to-state stability, ISS)定理,建立EMPC的递推可行性和闭环系统关于经济性能函数的ISS结果. 最后采用非线性连续搅拌釜控制的仿真比较结果验证本文策略的有效性.

    • 杨心, 张广军, 李学仁

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1182

      摘要:本文研究了两个具有耦合时滞的分数阶复杂网络的延迟投影同步与参数辨识的问题。首先建立了具有耦合时滞以及模型参数不确定分数阶复杂网络模型,并给出了驱动网络与响应网络的延迟投影同步误差模型。其次设计了有效的控制器以及参数自适应律以实现两个网络之间的延迟投影同步与参数辨识,给出了实现延迟投影同步与参数辨识的充分条件,对该充分条件给出了严格的数学证明。并通过一个数值仿真实例验证了文中提出方法的有效性和可行性。然后,还对文中三种特例进行了讨论,并得到了实现同步的充分条件,这三种情况分别为具有耦合时滞的延迟同步、具有耦合时滞的投影同步和没有耦合时滞的延迟投影同步,说明本文的研究更具有普遍性。最后,讨论了模型中耦合强度,时滞因素,以及投影比例对同步的影响。

    • 何雨辰, 王云, 刘涛, 项剑, 顾德, 王玉琦

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0947

      摘要:工业机器人运行状态直接影响到最终产品质量,因此有必要对设备运行过程开展监控。本文着重对工业机器人运行数据中存在的不同阶次信息以及多模式等复杂数据特性展开讨论。针对过程中存在的不同阶次信息问题,本文首先通过引入最大交互熵展开与偏最小二乘方法,将原始空间信息分解为高阶和低阶信息,并构建相应隐空间模型来提取高阶与低阶质量相关关系;其次,针对过程中存在的多模式运行问题,本文提出公共—特有信息提取算法,并结合高阶—低阶信息结构,将原始空间信息进一步分解,并构建相应隐空间模型;再次,本文设计在线监控算法,可有效判断过程中存在的模式切换或故障,提高了多模式过程监控算法效果;最后,相关算法在实际工业机器人运行环境中进行了验证,结果表明,本文所提出的算法在设备多模式运行状态监测中的效果相比传统方法有较大优势。

    • 吴涛, 商慧丽, 张煜葵, 周颖

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0869

      摘要:本文应用了一种改进的黑洞多目标进化算法(Multi-Objective Black-Hole),实现了对圆筒型无槽无铁芯直线永磁同步电机(Linear Permanent Magnet Synchronous Machine)的多目标优化设计,黑洞进化算法在不同Pareto区域的收敛速度、种群多样性、种群收敛性和亚种群获取等方面具有良好的性能.本文在分析无槽无铁芯圆筒直线电机的电磁解析模型和MOBH算法基础上,建立电机推力、推力体积比、铜损(效率)多目标优化模型.与三个目标对应的Pareto占优解空间提供更加全面和直观的最优解空间.可以根据应用需求和目标函数实际物理值分布范围来综合选取最终最优解,探讨了单一目标函数情况下Pareto占优解分布与主要设计变量的关系.最后通过样机实验验证主要设计指标的计算的准确性.

    • 徐选华, 余紫昕

      优先出版时间:2021-04-26  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1789

      摘要:针对社会网络环境下复杂大群体应急决策中决策属性信息难以获得问题,提出了社会网络环境下公众行为大数据驱动的大群体应急决策方法。首先,通过挖掘社交平台上的公众行为大数据,利用TF-IDF、Word2vec技术进行关键词提取、聚类及其影响力分析,从大量行为数据中挖掘大群体决策属性信息以辅助专家决策,使决策结果具有更高的科学性和有效性。其次,构建决策者间基于信任关系和观点相似度的社会网络,采用同时考虑信任和相似度的聚类方法对决策者进行聚类,并基于社会网络分析获得决策者权重;然后,提出基于决策者间信任关系的共识调整方法进行共识调整以获得最终群体决策矩阵和方案排序,通过引入决策者客观自信度以避免个别决策者过分自信行为的影响。最后,通过一个新冠疫情案例分析说明了方法的可行性和有效性。

    • 周托, 刘全利, 王伟

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1758

      摘要:研究有向切换拓扑下线性多智能体系统的事件触发一致跟踪问题.\;大多数存在的工作研究了固定拓扑下的事件触发控制,然而,当智能体间联系随时间发生改变或通信拓扑随时间发生变化时,该控制策略失效,在考虑切换拓扑的基础上提出了一种基于积分型事件触发的控制策略.\;首先,当拓扑图包含一棵生成树且领导者是根节点时,利用Lyapunov稳定性理论,代数图论和矩阵变换,基于积分型事件触发协议,在切换拓扑下多智能体系统达到领导跟随一致性.\;其次,当存在多个领导者时,基于设计的触发机制,在切换拓扑下多智能体系统实现包含控制.\;同时,在上述两种情况下,闭环系统都不存在Zeno 现象.\;最后,仿真结果验证了控制策略的有效性.

    • 孙子文, 洪涛

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1738

      摘要:工业信息物理系统(ICPS)与基础设施的连接越来越密切,同时通信网络易受到环境干扰和虚假数据注入攻击的影响.本文研究基于多信道传输框架和minimax控制器,提高ICPS在攻击、环境和噪声干扰下的弹性.通过设计minimax控制器,以增强ICPS在噪音和干扰下的弹性;基于多信道传输框架,建立发射机和攻击者之间的攻防博弈模型,其通过多信道上的攻防博弈策略,来实现整个ICPS的弹性防御策略.通过OPNET和Matlab的联调仿真,模拟数据注入攻击下基于多信道传输框架的ICPS控制系统的性能.仿真结果表明,minimax控制器和多信道传输框架组成的弹性防御策略,在提升系统在环境干扰下的稳定性的同时,能有效降低数据注入攻击对ICPS的影响.

    • 张佳唯, 邢立宁, 张玮, 钱凤臣

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1718

      摘要:对于大量的卫星和地面站资源,随着观测任务与日俱增,如何高效安排对应的一体化成像数传活动成为了提升卫星管控效能的关键。在综合考虑实际约束的基础上,文章建立了数学模型来详细描述成像卫星联合任务规划问题,通过采用统一资源编码的思想设计了一种简单且易于理解的个体表示方法,并利用任务有效执行期的潜在冲突关系提出了相互冲突任务集的概念来降低问题求解的时间复杂度,由此生成了相应的算法框架。最后运用多个测试实例验证了该框架的有效性,同时突出了其面对大规模算例时可在有限时间内获得高质量解的能力。

    • 崔涛, 李凤鸣, 宋锐

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1716

      摘要:针对机器人在多类别物体不同任务下抓取决策问题,提出了基于多约束条件的抓取策略学习方法。该方法以抓取对象特征和抓取任务属性为机器人抓取策略约束,通过映射人类抓取习惯规划抓取模式,并采用物体包围盒(OBB)建立机器人抓取规则,建立多约束条件的抓取模型。然后利用径向基(RBF)网络模型结合减聚类算法(SCM)实现抓取策略的学习,两种算法的结合旨在提高学习鲁棒性与精确性。搭建以Reflex 1灵巧手和AUBO六自由度机械臂组成的实验平台,对多类别物体进行抓取实验。实验结果表明,本文提出的方法使机器人有效学习到对多物体不同任务的最优抓取策略,具有良好的抓取决策能力。

    • 华长春, 陈传虎, 陈健楠, 张宇

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1652

      摘要:本文针对受外界干扰的水下机器人,提出了一个预定性能控制器。首先针对水下机器人的外界干扰,设计了一个干扰观测器并且估计误差在有限时间内收敛至零。然后利用干扰观测器进行前馈补偿,基于一种指数型障碍李雅普诺夫函数设计了一个非奇异快速积分终端滑模控制器,使得水下机器人的轨迹跟踪误差在有限时间内收敛至零并且满足预定的性能要求。最后严格的证明了控制系统的稳定性,并通过仿真实例验证了所提出方法的有效性。

    • 潘昌忠, 崔臣臣

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1617

      摘要:针对欠驱动水平TORA (Translational oscillators with rotating actuator)系统,提出一种基于生物启发模型的有界输入控制方法,实现系统在执行器存在饱和约束情况下的镇定控制。首先根据水平TORA系统的动力学模型分析系统的无源特性,进而给出系统的控制目标;接着基于无源特性构造一种新颖的Lyapunov函数,在此基础上设计一种结构简单的非线性状态反馈控制器;然后考虑执行器的饱和约束条件,引入受生物启发建立的神经动力学模型,利用该模型的有界平滑输出特性,设计一种改进的状态反馈控制器;最后根据LaSalle不变性原理对系统的稳定性进行严格的数学分析与证明。与其他方法相比,所提方法不仅考虑了执行器的饱和约束问题,而且设计的控制算法简洁高效,易于工程实现。仿真与对比结果表明所提方法具有更好的控制性能。

    • 孔祥玉, 杨治艳, 刘佑民, 罗家宇, 王晓兵

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1583

      摘要:独立成分分析(Independent component analysis, ICA)是一种多变量统计分析方法, 常被用于非高斯过程监测. 它能够有效利用信号的高阶统计信息(三阶以上)提取相互独立的独立成分, 在工业过程监测中得到了广泛的应用, 是当前国际过程监测领域的研究热点. 对此, 本文介绍了经典ICA模型、改进ICA模型及其在工业过程的过程监测技术. 首先, 对经典ICA模型进行了介绍, 在此基础上对经典ICA模型进行分类并指出其优缺点. 其次, 针对经典ICA模型存在的缺陷, 从ICA自身存在的问题、噪声和离群值三方面梳理了改进ICA模型的发展. 然后, 以工业过程为主要应用背景, ICA的过程监测技术从简单工业过程衍变至复杂工业过程. 面向工业过程运行数据的单一特性和混合特性, 综述了ICA及其扩展模型在工业过程监测中的研究现状. 最后, 探讨了该研究领域亟需解决的问题和未来的发展方向.

    • 王晔, 任玉红, 唐加福

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1553

      摘要:作为以人为中心的赛汝生产系统,如何合理的配置多能工是系统构建的主要问题.针对赛汝生产系统构建的基本问题,本文考虑工人技能组合的可选择性和工人技能水平的差异性,以最小化最大完工时间和最小化工人工作时间差异为目标,建立赛汝生产系统多能工配置的多目标优化模型.针对模型和解空间的特征,开发并采用基于NSGA-II的多目标优化算法进行求解.通过数值实验证明模型和算法的准确性和有效性,并分析了工人标准工序数与工人效率系数的差异对系统最大完工时间、工人工作时间差异、工人人均掌握技能数和构建单元数量的影响.

    • 潘卫平, 樊治平, 黄敏

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1552

      摘要:针对矩形件无约束二维板材剪切排样问题,提出一种新的四块排样方式及其生成算法。该排样方式将板材划分成四个块,对每个块,按照递归方式进行排样。选择一行同种矩形件放置在块的左下角,沿着这行矩形件的上边界和右边界将该块剩余部分划分成两个更小的子块以待进一步递归考察。首先,构造动态规划算法一次性生成所有可能尺寸的块中矩形件的递归排样方式;然后采用隐式枚举算法确定板材的最优四块划分,得到矩形件在板材上的最优四块排样方式。采用文献基准例题和符合实际情况的随机例题,将本文算法与几种典型的文献算法进行对比,实验结果表明本文算法时间复杂度在低于或等于文献算法的前提下,排样方式价值比文献算法高。

    • 汤国林, 杨文栋, 刘培德

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1536

      摘要:考虑到区间二型模糊数在描述高度不确定性信息方面的优势,把区间二型模糊数拓展到决策粗糙集中,提出两种区间二型模糊三支决策方法。在没有类标签的区间二型模糊信息系统中,解释损失函数与确定条件概率是需要解决的两个关键问题。首先,根据区间二型模糊数的性质,把其引入决策粗糙集中,为损失函数提供了一种新的解释。其次,基于贝叶斯决策过程,构造了区间二型模糊决策粗糙集的基础模型。然后,选取区间二型模糊数的组合排序与可能度排序,设计两种策略来推导区间二型模糊决策粗糙集的决策规则。对于条件概率,利用灰色关联分析方法对其评估。在此基础上,给出两种在区间二型模糊信息系统下的基于区间二型模糊决策粗糙集的三支决策方法。这两种方法不仅考虑了决策风险,而且给出了方案的排序结果和客观分类结果,补充完善了灰色关联分析的决策结果。最后,将通过算例分析佐证所提方法的有效性。

    • 董丽薇, 黄敏, 匡韩斌

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1516

      摘要:最后一公里分销网络可以帮助企业达成高响应性的供应链管理目标,集成最后一公里四方物流网络设计问题成为网络设计的一个重要研究方向.解决该问题需要对分销中心的位置,三方物流的选择、分配以及其车辆路径规划进行决策.本文在满足车辆路径规划,流守恒等约束条件下以最小化网络构建费用为目标建立了混合整数规划模型.由于该问题的NP-难特性,本文将该问题分解成两个子问题并设计了两阶段启发式算法,该算法迭代地解决两个子问题.在数值实验中,将启发式算法分别与CPLEX和粒子群优化算法求出的解进行比较,实验结果验证了启发式算法的有效性;同时,将提出的启发式算法成功地应用到实际规模的问题中,也说明本文提出的算法能够为解决集成最后一公里四方物流网络设计问题提供有效的工具.

    • 张梓琪, 钱斌, 胡蓉, 王凌, 向凤红

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1475

      摘要:针对低碳分布式装配置换流水车间调度问题 (LC_DAPFSP), 建立以同时最小化总能耗和总完工时间为优化目标的问题模型, 进而提出一种多维分布估计算法 (MEDA) 进行求解. 首先, 采用随机方法和启发式算法共同生成初始化种群; 其次, 建立基于矩阵立方体的概率模型, 用于合理学习并积累优质解的块结构信息和序关系信息, 同时设计有效采样机制对概率模型采样以生成新种群, 从而可合理引导算法搜索方向并发现解空间中的优质解区域. 然后, 为平衡算法的全局探索与局部开发能力, 提出基于问题特性的变邻域局部搜索方法, 可对全局搜索发现的优质解区域进行细致搜索. 最后, 仿真实验与算法对比验证MEDA是求解LC_DAPFSP的有效算法.

    • 崔建双, 尚天泽, 杨帆, 蔚婧文

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1470

      摘要:本文设计并实证研究了一种基于多标签k近邻方法(Multi-Label k-Nearest Neighbor, ML-kNN)推荐元启发式算法的实现框架.应用多标签k近邻分类学习技术,实现了最佳元启发式算法的排名推荐.为了验证效果,以多模式资源约束项目调度问题(MRCPSP)为优化对象,选取不同规模的数百个算例分别提取地标特征和问题基本特征;选用遗传、蚁群、粒子群、蜂群和禁忌搜索5种元启发式算法;使用ML-kNN建立元推荐模型;利用海明损失、单错误率、覆盖率、排位损失和平均准确率5个指标对推荐效果做出分析和评价.实验结果表明基于ML-kNN方法推荐元启发式算法效果突出.其中基于地标特征的单错误率指标为18.4%,平均准确率达到88.9%.相对于kNN方法, ML-kNN取得了更好的推荐结果.此外, ML-kNN方法可实现对所有备选算法的排名推荐.该研究结论有望推广应用到其他组合优化问题的优化算法推荐.

    • 方一鸣, 阎淑雅, 李建雄, 赵晓东

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1462

      摘要:针对平方和双指数加权移动平均(SS-DEWMA)图数据监控结果受其参数影响较大的问题, 本文提出一种SS-DEWMA图的多目标优化(MO-SS-DEWMA图)数据监控方法, 并将该方法用于非线性系统的输出传感器故障检测. 首先, 基于系统输出和控制输入数据,采用复合嵌入式均方根容积卡尔曼滤波器(CESCKF)对系统状态进行估计, 并产生残差; 其次, 通过对SS-DEWMA图的平滑参数和控制宽度与残差评价(数据监控)指标漏报率(MDR)和误报率(FAR)关系的分析, 以MDR和FAR同时最小为优化目标, 利用多目标粒子群优化(MO-PSO)算法对平滑参数和控制宽度进行离线优化; 其中, 采用小波分析算法对SS-DEWMA 图进行多尺度分解、阈值去噪和重构, 削弱噪声对系统的影响, 再将优化后的SS-DEWMA图(MO-SS-DEWMA图)输出值与阈值比较、在线判断输出传感器是否存在故障. 最后, 针对伺服电机驱动的连铸结晶器振动位移跟踪系统进行仿真验证, 并与现有残差评价方法对比, 结果表明, 本文所提出方法能够更精准地检测输出位移传感器故障, 并能有效降低故障检测的漏报率和误报率.

    • 苏博, 王洪斌

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1419

      摘要:本文研究了多AUVs编队控制过程中存在的外部未知扰动, 模型参数摄动, 和节约控制器传输网络能耗的问题, 提出了一种抗扰动的固定时间相对阈值事件触发编队控制方法. 首先, 提出了自适应固定时间积分滑模干扰观测器(AFISMDO), 在固定时间内用来估计系统的复合扰动. 基于所设计的AFISMDO, 将非线性滤波器引入到反步算法中, 解决反步法多次微分求导造成计算量大的问题; 其次, 为了节约网络传输资源, 降低控制器能耗, 将相对阈值事件触发机制引入到多AUVs编队控制中, 结合虚拟轨迹概念, 设计固定时间分布式编队控制器, 使得闭环系统是固定时间收敛的, 且系统收敛时间仅取决于控制器设计参数, 并通过理论推导排除Zeno 现象; 仿真实验结果表明, 所设计的控制器是合理有效的.

    • 张志强, 杨清宇

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1418

      摘要:针对传统稀疏滤波网络缺乏多尺度特征提取能力, 难以充分挖掘故障信息的问题, 提出一种多尺度稀疏滤波网络. 该网络包括五层: 多尺度粗粒度层获取多尺度信号; 样本分段层对每个尺度的信号分段; 局部特征提取层计算每个片段的特征向量; 特征平均化层将单个尺度下所有片段的特征向量池化以得到输入信号在该尺度下的表征; 特征堆叠层将所有尺度下的表征堆叠成一个长向量, 作为输入信号最终的特征向量. 采集三个齿轮数据集进行实验验证, 可视化和聚类结果表明多尺度网络从齿轮振动信号中提取的特征比原始网络提取的特征更具区分性和判别性. 用Softmax对这两种网络及三种传统多尺度方法提取的特征进行分类, 结果显示, 多尺度稀疏滤波网络对每种故障的识别精度均最高. 同时, 本文多尺度稀疏滤波网络的性能与两种其它框架下的多尺度网络相比非常有竞争力. 所提出的多尺度稀疏滤波网络可广泛用于机械故障诊断的特征提取阶段, 能自动从大量无标注样本中挖掘有用的故障信息.

    • 黄金杰, 宫煜晴, 郝现志

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1399

      摘要:本文提出一种基于平稳切换策略的LPV系统状态反馈$H_{\infty}$控制器设计方法,以克服子系统切换带来的瞬态响应.将时变参数变化范围划分为有限个具有重叠区域的子空间.应用Lyapunov函数和投影定理,对子空间设计相应的状态反馈控制器,并在非重叠区域调用,在重叠区域内,加权调用相邻子空间的控制器,结合平均驻留时间方法,使系统满足全局一致指数稳定.此外,提出一种重叠率可变的的子空间划分方法.最后,通过数值仿真验证所述方法的有效性.

    • 周涵婷, 程龙生, 乔佩蕊, 宫粲然, 彭宅铭

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1393

      摘要:故障预测研究因应用对象广泛、技术理论先进和实用价值高而备受关注。本文从“文献追踪”视角,挖掘故障预测的知识结构、分布脉络和研究热点,这是对故障预测综述类研究的一个新尝试。研究发现:(1)知识结构方面,故障预测与状态监测、健康管理间存在较强的耦合关联性。模型驱动、知识驱动、统计驱动、概率推理方法、机器学习和深度学习是故障预测关键主要技术类别。(2)热点迁徙方面,故障预测研究主要经历了理论奠基期、内涵延伸期、技术涌现期和方法融合期四个阶段。本文归纳了阶段成果、面临困境及发展贡献,并指出阶段间衔接关系。探明了故障预测理论发展轨迹和实践成效,并实现故障预测领域的阶跃式发展提供明确的方向,即提高大数据收集质量、在线预测和跨工况的迁移学习。

    • 刘建刚, 杨胜杰

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1390

      摘要:本文研究了具有对抗交互的一类非线性多智能体系统的二分一致性跟踪控制问题,借助有向符号图来刻画智能体之间 的通信关系,并假定符号图是结构平衡的. 进一步,借助符号图网络对二分一致性跟踪问题进行公式化描述.基于最近邻原则, 结合拉普拉斯矩阵、牵制矩阵、符号函数、耦合增益参数等,设计了分布式控制律. 借助Barbalat引理, 利用李亚谱诺夫函数证明整个闭环系统的渐近稳定性,在保持闭环系统稳定的条件下推导出了耦合增益的下界. 借助仿真验证了所提出方法的有效性.

    • 董豪, 李少波, 杨静, 王军, 段仲静

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1382

      摘要:复杂未知环境下智能感知与自动控制是目前机器人在控制领域的研究热点之一,而新一代人工智能为其实现智能自动化赋予了可能.近年来,在高维连续状态-动作空间中,尝试运用深度强化学习进行机器人运动控制的新兴方法受到了相关研究人员的关注.本篇综述首先回顾了深度强化学习的兴起与发展,将用于机器人运动控制的深度强化学习算法分为基于值函数和策略梯度2类,并对各自典型算法及其特点进行了详细介绍;其次,针对仿真至现实之前的学习过程,简要介绍了5种常用于深度强化学习的机器人运动控制仿真平台;然后根据研究类型的不同,综述了目前基于深度强化学习的机器人运动控制方法在自主导航、物体抓取、步态控制、人机协作以及群体协同等5个方面的研究进展.最后,对其未来所面临的挑战以及发展趋势进行了总结与展望.

    • 李金海, 贺建君

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1365

      摘要:多粒度形式概念分析是数据挖掘与知识发现的重要工具,但现有的多粒度形式概念分析理论中并未提出选择最优形式背景的标准,这导致只能对多个单粒度形式背景逐一研究其知识发现问题,因而无法应对含有多个粒度属性的形式背景. 本文通过对多粒度形式背景的粒度树上的属性块进行组合,将信息熵作为组合形式背景优劣的判别标准以评价最优粒度选择的性能. 首先,基于粒度树提出广义介粒度剪枝形式背景,它既能实现属性块内部跨粒度组合,又能实现属性块之间跨层组合;其次,给出广义介粒度剪枝形式背景的信息熵,以评价广义介粒度剪枝形式背景的优劣,并设计出了最优粒度选择算法;然后,利用信息熵度量了多粒度剪枝类属性块和粒度树的重要性;最后,实验分析表明基于信息熵的最优粒度选择和粒度树重要性度量方法是有效的.

    • 许万, 杨晔, 余磊涛, 朱力

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1354

      摘要:针对传统RRT*全局路径规划算法在多障碍物复杂环境中搜索效率低、占用内存过大、搜索的路径不平滑等问题,本文提出了一种基于简化地图的区域采样RRT*算法(Simplified Map-based Regional Sampling RRT*, SMRS-RRT*), 首先简化处理全局栅格地图,在简化后的全局栅格地图的基础上寻找到从起点到目标点的最优路径点集合,并将该路径作为引导路径,通过智能采样因子扩大引导路径,得到智能采样区域,不断在智能采样区域中迭代搜索,得到一条从起点到目标点的代价小、无碰撞路径,最后结合最小转弯半径约束的路径修剪和基于B样条曲线的路径优化,生成一条路径平滑且曲率连续的优化路径,从而使移动机器人沿着该全局优化路径快速、平稳、安全的到达目标点。仿真实验表明,该算法有效的提高了传统RRT*搜索效率、加快了收敛速度、降低了内存消耗。

    • 梁开荣, 李登峰

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1303

      摘要:针对收益为三角模糊数的双边链路网络形成问题,本文提出了一种新的三角模糊非合作-合作两型博弈,由节点(局中人)、链接方式(策略选择)、网络形成(联盟形成)和信息流量(联盟收益)四个要素组成,包括三角模糊非合作博弈和合作博弈两部分。三角模糊非合作博弈部分的支付值未事先给定,而是由三角模糊合作博弈部分通过计算新定义的三角模糊Banzhaf值分配确定,进而求解三角模糊非合作博弈纳什均衡解。文中还提出并证明了三角模糊非合作-合作两型博弈存在纳什均衡解的一般性条件。数值算例说明文中所建模型与方法的有效性、可应用性和复杂性,可为同时解决节点(局中人)策略设计与节点链接(联盟形成)及收益分配问题提供新途径。

    • 董津, 王坚, 王兆平

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1298

      摘要:当前, 智能制造面临的许多问题都具有不确定性和复杂性, 单纯地利用专家经验和机理模型难以有效解决. 本文面向跨层跨域的复杂制造系统网络化协同控制机制, 提出一种基于本体的人机物三元数据融合方法, 研究复杂制造环境下的人机物三元数据融合建模. 在抽取三元组时, 区别于传统的流水线式抽取方式, 提出一种基于实体-关系联合抽取的模型ErBERT. 该模型首先经过预训练模型BERT进行词序列化, 经过最大池化、全连接和Softmax等操作后, 完成实体识别和关系分类任务, 得到抽取完毕的人机物三元组. 将抽取好的三元组按照规则映射至OWL文件, 最终存储在图数据库中, 实现本体模型的构建. 经实验证明, 经过ErBERT抽取出的三元组有较好的准确率, 达到了通过本体来融合人机物三元数据的目标, 并为实现制造企业人机物三元协同决策与优化提供技术支撑.

    • 耿焕同, 许可, 戴中斌, 徐小涵

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1284

      摘要:针对多目标混合算子进化算法中各算子有效选择的自适应问题,提出了一种基于双重贡献分配的多目标混合算子进化算法(DCA-MOEA/D).首先采用两种现有的进化算子与两种基于方向引导的差分进化组成算子池,每代个体以轮盘赌的方式从中选择一种进化算子产生子代;然后根据子代的表现,结合两种方法来为各算子分配贡献值,从而确定算子的选择概率;接着引入外部归档集,根据支配关系与拥挤度策略来对其进行维护;最后将整个进化过程划分为5个阶段,以达到算子选择中"探索"与"探究"之间的平衡.通过与其他4种多目标进化算法在23个测试函数上的对比,以IGD与HV为性能评价指标,表明所提出算法在收敛性与分布性上具有显著优势.

    • 赵小强, 蒋红梅

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1241

      摘要:针对现有的基于对抗学习的领域适应算法未能充分挖掘样本的可转移特征导致泛化能力较差和分类精确度较低的问题,本文提出基于特征和类别对齐的领域适应(FCDA)算法。首先,针对最大均值差异(MMD)度量准则存在的不足,改进得到一种新的MID(Maximizes the Intra-domain Density)度量函数,分别度量具有相同标签的源域样本特征间的分布散度、相同标签的目标域样本特征间的分布散度,实现最大化域内同类样本的类密度,从而降低类的错分率;其次,为了能更深层次的学习目标样本的抽象的、可转移的特征,从而减小域间差异,在特征提取网络后加入残差校正块,深化基础网络,提高其特征的可迁移性;最后,将获取的特征经过联合判别网络,通过对抗损失函数同时实现在类级和域级的对齐。本文算法在数据集Office-31上平均准确率为88.6%,在数据集ImageCLEF-DA上平均准确率为89.7%,并与其它算法相比,验证了本文算法具备良好的泛化能力,可以实现较高的分类性能。

    • 高夏翔, 李相俊, 杨锡运

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1234

      摘要:集中式超大规模储能电站与其控制系统逐渐发展成为信息物理系统(cyber physical system,CPS),信息技术和监控系统能够使超大规模储能电站应对多样化场景和满足不同的需求,但也带来也一定程度的安全运行风险。本文首先提出了超大规模储能电站的信息物理模型和网络拓扑结构,然后构建了基于元件失效,传输延迟的超大规模储能电站CPS可靠性模型。最后,采用非序贯蒙特卡洛方法分别对超大规模储能电站的信息层和物理层元件进行抽样,并分析了信息层在多种拓扑结构下,信息层元件的强迫故障率和传输延迟对超大规模储能电站CPS可靠性的影响,仿真结果可为超大规模储能电站规划和运行提供有效技术支撑。

    • 冯治东, 井石滚

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1170

      摘要:在复杂多变的矿山开采环境下,计划难以执行问题突出,如执行过程中发现生产计划方案不可行或工序流程欠合理,未在预警下的突发事件频繁,生产执行结果尚未达到预期效果等,是长期以来矿山企业面临的关键困难之一。因此,提出“先时变计算实验再精准过程执行”的智能开采新范式。首先根据基本需求初始化生产计划方案或工序流程;其次,对计划方案进行时变计算实验,即借助多代理方法构建基于计算机的人工系统,利用各简单代理自主推演和基于订阅感知的多代理互动涌现进行计算实验或试验,评估方案的合理性和可靠性,预测生产现场可能发生的突发状况,包括人员、设备、环境的属性状态和整体系统的经济、空间及安全状态,根据实验结果调整方案后再次实验,直到具有稳定的预期结果为止;最后,以优化后的最优方案和工序流程进行现场执行,同时对执行过程进行实时感知、仿真及纠正,实现按计划控制。在物联网数据驱动下,这种低成本、高效率、零风险和快速度的事前预演手段及精准过程控制方法,对于辅助计划制定及安全高效生产意义重大。

    • 赵俊男, 佘青山

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1144

      摘要:针对危险驾驶行为引起的交通安全事故频发的现状,本文提出一种基于MobileNetV3和ST-SRU的危险驾驶行为识别系统。首先,修改MobileNetV3的网络结构使其用于人体姿态估计,输出关节点的热力图和偏移量图,用来估计 个关节点的坐标位置;其次,定义了ST-SRU动作识别算法,利用动作的骨架序列数据,对动作进行分类。实验结果表明,MobileNetV3姿态估计算法在自建的AI Challenger上肢姿态数据集上测得PCP值(Percentage Correct Parts)达到95.6%,测试1000次速度仅为5.03秒。利用自建的危险驾驶行为数据集,将训练好的姿态估计和动作识别模型移植到嵌入式平台,实现了实时的危险驾驶行为识别系统。

    • 陈亮, 郭婷, 刘韵婷, 杨佳明

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1139

      摘要:多智能体系统在进行协作或竞争时,会面临联合信息空间扩大,智能体间信息提取效率降低的问题。本 文采用增加过滤机制来筛选信息的多智能体强化学习策略方法(FMAC),以此来增强智能体间信息交流能力。该 方法通过找到彼此相关联的智能体,根据相关性计算智能体的信息贡献,过滤掉无关智能体信息,从而实现在合 作、竞争或者混合环境下智能体间有效的沟通。与此同时,采用集中训练分散执行的方式解决环境的非平稳性问 题。本文通过对比算法进行实验,验证了改进算法提高了策略迭代效率以及泛化能力,并且智能体数量增多时仍 可保持稳定的效果,有助于将多智能体强化学习应用到更广泛的领域。

    • 王娜, 张玉林

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0814

      摘要:考虑政府征收碳税及再制造专利保护,建立了原制造商和第三方再制造商不同决策情形的博弈模型,探讨 了碳税、碳减排对制造/再制造决策的影响.研究结果表明:碳税使原制造商收益受损,当再制造产品接受度大于再 制造碳排放比率时,碳税使再制造商利润增加;碳减排使新产品产量增加,原制造商利润增加;碳减排使再制造专利 许可费提高,不利于废旧产品回收,再制造商利润不一定增加;集中决策下废旧产品的回收率和供应链总利润均高 于分散决策,当满足碳税促进再制造的条件时,集中决策具有更好的环境绩效;针对分散决策的效率损失,原制造商 收取适当专利许可费,再制造商分担部分减排成本,能够实现闭环供应链的协调.最后,运用数值仿真验证了以上结 论,并进一步分析了碳税和碳排放比率对减排率的影响.

    • 雷德明, 杨海

      优先出版时间:2021-04-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0775

      摘要:针对具有预防性维修(PM)和顺序相关准备时间(SDST)的不相关并行机调度问题, 提出了一种多群体人工蜂群算法(MABC)以同时最小化完工时间和总延迟时间. 该算法将雇佣蜂分割成s个雇佣蜂群, 除最差雇佣蜂群外,每个雇佣蜂群都对应一个跟随蜂群. 结合两个目标函数、PM和SDST的特征设计了三种邻域搜索, 采用全局搜索和邻域搜索的不同组合实现雇佣蜂阶段和跟随蜂阶段, 并引入了两种淘汰过程. 通过大量实验测试MABC新策略与搜索性能, 计算结果验证了新策略的有效性和MABC的搜索优势.

    • 申晓宁, 陈庆洲, 潘红丽, 游璇, 黄遥

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1616

      摘要:提出一种用于求解多目标组合优化问题的三阶段混合蛙跳框架。该框架采用阶段化、模块化的设计思想,将种群的进化过程分为快速收敛、探索扩展、极值挖掘三个阶段。在快速收敛阶段,迅速定位Pareto前沿,使整个群体快速地聚集在前沿附近;在探索扩展阶段,进一步提升解的精度并让种群均匀地分布在前沿上;在极值挖掘阶段,搜寻各目标上的边界极值,增强分布性能。对于不同阶段的不同模块,采用不同的策略以提升框架的求解性能。所提框架对于多目标组合优化问题具有良好的通用性,在解决不同类型的问题时仅需设计相应的编码方式、个体生成算子和约束处理机制。采用经典的多目标背包问题作为测试问题,与五种已有算法进行对比,结果表明,所提框架具有良好性能,基于该框架设计的混合蛙跳算法具有更好的收敛性与分布性。

    • 姚远, 佟佳蓉, 高军, 王姝, 宋圣军

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 0.13195/j.kzyjc.2020.1614

      摘要:本文针对工业过动态性及非线性强等特点提出了一种基于动态局部保持主成分分析法的过程监测方法,该方法通过构造扩展矩阵来解决动态过程中各采样点间相关性强的问题,并将LPP与PCA结合从而实现提取流形结构的最大方差信息。在此基础上针对复杂工业过程变量复杂多变呈不同特性的特点,提出了基于分层分块DLPPCA-SVM(Dynamic Locality Preserving Principal Component Analysis-Support Vector Machine,DLPPCA-SVM)的过程监测及故障诊断方法,该方法针对不同的特性的子块分别采用DLPPCA和PCA进行建模,并利用支持向量机进行故障诊断。将该方法用于TE过程和发电机组的在线监测和故障诊断,仿真结果验证了所提方法的有效性。

    • 郑伟, 姚远, 刘炎, 王福利, 卜齐杰, 高军

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1602

      摘要:火力发电承担着我国电能供应的重要任务, 实时掌握火力发电过程运行状态, 对提高煤炭资源利用率, 实现综合经济效益的提升具有重要意义. 本文针对火力发电过程, 提出一种新的基于分层分块状态相关独立成分分析的运行状态评价方法. 该方法将火力发电全流程进行纵向和横向的层次结构划分. 在利用分层分块状态相关独立成分分析建立评价模型时, 不仅能够有效提取子系统内部与过程运行状态密切相关的特征信息, 还能够提取不同子系统之间的相关关系和相互作用对全流程运行状态的影响. 本文所提方法能够降低评价模型的复杂度, 改善评价结果的可解释性. 当过程运行状态非优时, 根据子系统的评价结果和变量贡献率精准定位非优原因. 最后, 以某火力发电过程为背景验证所提方法的有效性.

    • 张国富, 陆淑君, 苏兆品, 潘刚

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1597

      摘要:化工园区应急物资分配是开展危化品事故应急救援的基础.已有研究大都局限于单目标优化,且过于强调应急响应的时效性而忽视了物资消耗的连续性.为此,本文首先构建了一种面向多储备站、多种应急物资、单事故点的应急物资多目标分配模型,并分析推演了满足物资连续消耗的约束条件,然后基于非支配排序遗传算法和启发式策略设计了一种化工园区应急物资多目标分配算法.最后,通过仿真实验验证了所提方法的有效性.实验结果表明,所提方法同时兼顾了化工园区应急响应的连续性和时效性要求,可为危化品事故应急救援提供更多更好的应急物资分配方案.

    • 刘鑫蕊, 孙浩楠, 曹传超, 孙秋野

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1565

      摘要:光伏并网逆变器的直流侧电压在光照强度、温度等外界环境的影响下通常是波动的,这会对弱电网下光伏并网系统的稳定性产生影响。针对这一问题,在传统控制系统中引入基于功率前馈的电压控制回路,并给出其结构和参数的设计过程。在此基础上,对光伏并网逆变器的输出阻抗进行建模,并分析不同控制器下对应的输出阻抗的频率特性,又利用奈奎斯特稳定性判据,分析了弱电网下光伏并网系统的稳定性。最后,通过仿真验证本文提出控制策略的有效性。

    • 苏宇, 吴云凯, 付俊, Gorjan Nadzinski

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1557

      摘要:作为CRH(China Railway High-speed)高速列车的重要组成部分, 悬挂系统的可靠性对列车的安全运行和乘坐舒适性具有重要意义. 本文利用悬挂系统传感器数据, 提出了一种基于数据驱动的早期故障检测方法. 首先, 根据系统动态搭建列车悬挂系统Simpack模型, 其中作动器的主动控制力作为系统输入, 轨道不平顺由不平顺功率谱模拟产生激励信号, 并作为系统的扰动信号. 然后, 在悬挂系统离散模型的基础上, 通过传感器的输出构建数据模型, 并构造输入输出数据矩阵. 最后, 通过数据矩阵构造残差量,并依照离线和在线的故障检测方案,实现对故障的指示. 仿真结果表明, 所提出的故障检测方案对悬挂系统执行器和传感器的早期故障具有较高的灵敏度.

    • 王海, 刘根锋, 侯忠生

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1543

      摘要:本文针对高速列车运行控制中的牵引/制动力约束和执行器故障问题, 提出了一种基于偏格式动态线性化的无模型自适应容错控制(PFDL-MFAFTC)算法. 首先, 利用无模型自适应控制框架下的伪梯度概念, 将难以精确获取参数(列车质量、阻力以及执行器故障等)的高速列车动力学模型转化为偏格式动态线性化数据模型. 然后, 利用径向基函数神经网络(RBFNN)处理执行器故障引起的非线性. 其次, 通过压缩映射方法对算法进行了严格的收敛性证明, 保证了算法的收敛性. 最后, 通过高速列车仿真验证了PFDL-MFAFTC算法的有效性和容错能力.

    • 鲁树武, 伍小龙, 韩红桂

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1535

      摘要:围绕城市污水处理过程数据存在连续噪声和缺失的问题,文中提出一种基于动态融合局部异常因子(Dynamic fusion local outlier factor, DFLOF)的污水处理过程数据清洗方法。首先,设计了一种基于滑动窗口的数据动态分段方法,通过计算每个子段数据的均值、最大值和峰值区间信息,获得数据异常属性值。其次,建立了一种基于DFLOF的数据可信度评价模型,利用基于动态融合局部异常因子算法评估数据的可信度,保证异常数据检测和剔除的准确率。最后,提出了一种基于径向基函数(Radial basis function, RBF)神经网络的数据补偿方法对缺失数据进行补偿,实现污水处理过程数据的清洗。将该数据清洗方法应用于实际污水处理过程中,实验结果表明:基于动态融合局部异常因子的数据清洗方法能够实现污水处理过程中异常数据的清洗,提高了数据质量。

    • 李二超

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1518

      摘要:多目标优化算法的主要目标是实现好的多样性和收敛性。传统的高维多目标优化算法,在目标维数增加的时候,选择方式难以平衡种群的收敛性和多样性。针对这个问题,本文提出了一个基于指标和自适应边界选择的高维多目标优化算法。在环境选择中,首先计算种群中两两个体的指标 作为第一选择标准,然后提出一种自适应边界选择策略,利用种群进化信息对超平面系数进行模糊预测,后近似计算待选个体到超平面的范式距离作为第二选择标准。最后将所提算法与4种代表性的高维多目标算法进行比较,实验结果表明,算法处理复杂Pareto前沿高维多目标优化问题时,能在平衡收敛性和多样性的同时,更好的维护多样性。

    • 郭方洪, 易新伟, 徐博文, 董辉, 张文安

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1469

      摘要:成功地检测隐匿虚假数据入侵(False Data Injection, FDI)攻击是确保电力系统安全运行的关键. 然而,大多数工作通过建立FDI攻击模型来模拟真实的入侵行为,所得到的模拟数据往往与真实数据存在一定的差异,导致基于机器学习的检测方法出现较差的学习效果. 为此,针对源域中模拟样本数据量大而目标域中真实样本标记少的特点,提出了基于深度信念网络(DBN)和迁移学习的检测算法, DBN中的受限玻尔兹曼机(Restrict Boltzmann Machine, RBM)能对目标域大量无标签样本进行特征自学习,而基于模型的迁移学习方法克服了数据之间的差异性,同时解决了有标签真实样本稀缺的问题. 最后,在IEEE 14-bus电力系统模型上验证了所提方法的优点和有效性.

    • 李凯, 肖巍, 朱晓曦

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1464

      摘要:在共享制造背景下, 设备制造商可以通过两种方式向消费者提供服务: (i) 直接出售生产型设备给消费者; (ii) 通过云平台提供制造服务. 在购买模式下, 讨论了消费者的决策行为以及设备制造商的最优定价策略. 在服务模式下, 采用逆向归纳法分别求解了基于商业性云平台(最大化自身收益)和基于公益性云平台(最大化社会总效益)的多阶段动态博弈问题. 通过比较两种模式下设备制造商的利润, 给出了其选择不同商业模式的条件. 同时, 还研究了云平台普及率对消费者效用和设备制造商利润的影响, 以及两种不同商业模式的环境效益. 对于公益性云平台, 设计了返利机制来协调供应链效率. 研究表明, 当云平台将收益全部返利给消费者时, 社会总效益最大. 本文从充分利用社会资源, 提高社会经济、环境效益的角度进行了分析, 为供应链各参与方提供了决策参考.

    • 帅茂杭, 熊国江, 胡晓, 陈锦龙

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1440

      摘要:针对粒子群优化算法种群多样性不足,易陷入局部寻优的问题,本文提出了一种基于改进多目标骨干粒子群优化算法(improved bare-bones multi-objective particle swarm optimization, IBBMOPSO)的电力系统环境经济调度的求解方法。IBBMOPSO采用一种搜索权重非线性递减策略改进骨干粒子群的位置更新模式,并在不同搜索阶段对最差粒子设计不同的位置更新策略,以平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。IBBMOPSO根据粒子拥挤距离选择全局最优解,采用距离评价指标来选择折衷最优解。最后对6机IEEE30节点的标准测试系统进行仿真计算,并与其他算法进行对比分析,结果显示IBBMOPSO在解决电力系统环境经济调度问题上优于其他算法,具有良好的可行性和有效性。

    • 张晓平, 纪佳慧, 王力, 何忠贺, 刘世达

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1428

      摘要:作为计算机视觉的重要分支,异常行为识别与检测技术已在智能安防、医疗监护、交通管控等领域获得了广泛应用.然而对异常行为的界定及判别方法与场景因素紧密相关, 针对不同应用场景特点, 适当选择特征提取及异常行为识别与检测方法, 进而保证预警准确率, 在实际应用中至关重要.基于此,本文对基于视频的人体异常行为识别与检测方法进行综述, 首先给出了人体异常行为的定义、特点及分类; 其次, 对特征提取方法进行了总结, 特征提取方法的选取及提取特征的好坏直接影响后续判别结果; 之后, 从异常行为识别和异常行为检测两个角度对异常行为判别方法进行了分析和讨论, 并给出了常用异常行为检测数据集及相关算法表现. 最后,对本领域未来研究方向提出了展望.

    • 盛敏, 夏安琦, 王可林, 查红丽, 吴红霞, 苏本跃

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1404

      摘要:传统的意图识别方法所用传感器数量及种类较多, 特征向量维数偏高, 统计特征对短时样本具有不稳定性. 本文将关节角表示的几何特征与加速度、角速度表示的物理特征有机融合并应用于智能下肢假肢的运动意图识别. 首先, 利用惯性测量单元于健侧大腿、小腿处采集的摆动相前期短时时序数据解算膝关节角, 以获取大腿、小腿绕关节轴的转动特性. 其次, 对物理特征提取均值、方差以反映短时数据的平均水平及离散程度, 对几何特征提取最值斜率以反映短时数据的局部变化率并弥补统计特征的不稳定性. 最后, 将几何特征与物理特征融合, 采用支持向量机对13种日常行为进行分类. 实验结果表明, 对5类稳态模式: 平地行走、上楼、下楼、上坡和下坡的识别率达到96.9%, 对8类转换模式的识别率达到97.1%, 对13 种模式的识别率为94.3%. 本文仅用健侧两个传感器数据, 通过特征融合构成25维的混合特征, 实现了快速降维, 降低了算法复杂度.

    • 周兰, 姜福喜, 潘昌忠, 廖常超

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1377

      摘要:针对一类含有非匹配状态相关不确定性和外界干扰的伺服系统, 提出一种基于降阶扩张状态观测器的重复控制方法, 通过对不确定性和扰动进行实时估计和主动补偿, 实现对周期性参考输入信号的高精度跟踪. 首先, 利用系统可测输出和控制输入信号设计降阶扩张状态观测器, 对系统的不可测状态以及包含不确定性和外界干扰的总扰动进行估计. 其次, 通过选择合适的扰动补偿增益, 构造基于扰动动态补偿的复合重复控制规律, 消除总扰动对系统输出的影响, 保证系统输出对周期性参考信号的准确跟踪. 然后, 基于小增益定理推导出系统稳定性条件和控制器参数设计算法. 最后, 通过数值仿真实例和实验验证所提方法的有效性与优越性.

    • 陈正升, 王雪松, 程玉虎

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1335

      摘要:针对机械臂控制过程中由于扰动与输入饱和造成的控制精度低的问题,提出一种连续非奇异快速终端滑模控制算法。首先,针对输入饱和问题,设计了饱和补偿系统以消除输入饱和特性;其次,为避免滑模控制的抖振问题,设计了二阶模型不确定与扰动估计器对扰动项进行估计;同时,为进一步提高控制精度,采用自适应方法对扰动估计误差进行控制;在此基础上,设计基于二阶模型不确定与扰动估计器及输入饱和补偿的自适应连续非奇异快速终端滑模控制算法,并采用Lyapunov函数证明该算法的有限时间收敛特性;最后,以3自由度并联机械臂为控制对象进行仿真,并开展了算法对比研究。仿真结果表明,该方法可以实现考虑扰动与输入饱和时的机械臂高精度有限时间轨迹跟踪控制。

    • 陈强, 朱健宏, 陶玫玲

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1304

      摘要:针对带有系统不确定性的航天器姿态控制系统, 提出一种基于两相幂次趋近律的姿态控制方法. 在趋近律设计中, 根据滑模变量值的变化调整趋近律的幂次值, 确保滑模变量在远离滑模面和接近滑模面时均具有更快的收敛速度. 同时, 通过分别计算两个趋近阶段的收敛时间, 可直接获得较为准确的滑模变量收敛时间表达式. 此外, 在控制器设计中采用鲁棒项补偿未知不确定性与外界扰动的影响, 从而增强系统的鲁棒性. 最后, 基于Lyapunov函数方法证明系统的稳定性, 并给出仿真对比验证所提控制方法的有效性.

    • 向竹, 杨志伟, 杨克巍, 夏博远

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1285

      摘要:无人机集群凭借其成本低、态势感知能力强、可协同执行任务等特点得到飞速发展,针对无人机集群自主协同的研究也受到世界各国的广泛关注。本文针对同质无人机集群功能单一而无法执行复杂任务的缺陷,重点研究面向异质无人机集群的“分布式”协同作战问题,首先,对异质无人机“分布式”协同作战方式进行描述;然后设计了基于异质无人机能力的协同度计算模型;接着基于稳定匹配思想,以最大化全局协同度为目标,提出了异质无人机“分布式”协同作战的线性优化模型,并给出了对匹配方案协同效果的评价方法。最后通过三组实验,验证了本文所提出的模型与方法的有效性,相较于基准算法具有更高的运算效率和效果,同时在大规模算例中也有良好的匹配效果。

    • 杨佳楠, 孙秉珍

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1269

      摘要:为提高电动汽车公共充电站服务质量和遭遇突发事故时的应急能力、降低应急响应运营成本,本文结合充电站选址问题,考虑到充电站选址用户需求量的不确定性和突发状况的复杂性特点,以充电站选址服务效益最好、充电站风险最小以及“预选址-增建选址”两阶段经济成本最低为目标,基于传统p-median模型和多目标应急选址模型,构建了两阶段多目标区间p-median模型.第一阶段在需求和设施损坏存在不确定因素的情况下,基于不确定需求模型模拟充电站遭遇突发情景下的不同需求量,构建出基于p-median的“预选址”模型;第二阶段针对瘫痪情景发生后的信息,建立了一种反应式修复调整策略的“增建选址”模型.引入区间模糊集理论对模型进行转换,利用免疫优化算法对模型进行求解分析,得到充电中断情景下的充电站选址最优方案.最后,以西安市某区域为例,验证模型的可行性与有效性,为充电中断情境下电动汽车充电站科学选址提供了必要的决策参考和支持.

    • 陈强, 叶艳, 孙明轩, 胡轶

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1228

      摘要:针对一类不确定离散时间系统, 提出一种新型两相幂次吸引律, 能够直接反映误差的动态性能. 在吸引律设计中, 将跟踪误差收敛过程划分为两个不同阶段, 且各收敛阶段设计的吸引律幂值不同, 从而增加误差每步收敛的幅度和提高误差收敛速度. 为了有效补偿系统干扰, 构造离散形式的扩张状态观测器, 并基于观测值设计两相幂次形式的离散时间控制器, 提高系统鲁棒性和减小稳态误差. 此外, 推导出跟踪误差的绝对吸引层和稳态误差带的具体表达式, 并给出了最大收敛步数分析, 以此刻画系统稳态和瞬态性能. 仿真结果验证了所提方法的有效性.

    • 黄智力, 陈青兰

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1075

      摘要:对于属性权重未知的区间数型不确定多属性决策问题,首先在界定区间数相对可能度的基础上给出了区间数比较相对可能度关系理论,并得到一些相关性质;其次借鉴离差最大化模型算法建立基于比较相对可能度关系确定属性权重的区间数型决策对象相对可能度关系模型(IN-DMORPRM),然后通过集结与融合供选决策对象间两两优势比较测定出的相对可能度关系矩阵信息,得到各决策对象比较的总体相对可能度值并对供选对象集实施优劣选择和判定,以此给出一种新的区间数多属性决策对象的相对可能度关系模型算法。最后利用算例验证了所给模型算法的有效性和实用性。

    • 李豪, 蒋禄欢, 彭婷

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1061

      摘要:针对消费者转移和等待两种购买行为下的易逝品销售市场,构建了两阶段双寡头零售商降价和匹配定价模型,讨论了模型的简化运算方式,分析了两种行为构成比例对零售商决策的影响,并进一步论证了降价和匹配定价策略的有效性。研究表明,消费者异质购买行为下,转移和等待消费者的构成比例是零售商决策的重要因素,对零售商的期望收益具有双向影响;当消费者延迟购买程度适中时,低需求零售商应主动采取价格匹配策略,并辅以更大程度的降价形成与高需求零售商“不直接对话”的协调,实现市场帕累托改进,否则降价策略是其唯一的可选策略。高需求零售商也可主动采取两周期价格匹配策略,在消费者延迟购买意愿强烈的情况下缓解与低需求零售商的竞争,实现期望收益的增加。

    • 范利蓉, 王芳, 周超, 王坤

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1046

      摘要:本文研究了有向通信图下非线性多智能体系统的一致控制问题. 首先, 通过引入性能函数, 使输出误差满足预定性能. 其次, 采用障碍Lyapunov函数, 保证所有状态满足约束条件. 结合李雅普诺夫-克拉索夫斯基(Lyapunov-Krasovskii, LK)泛函和杨氏不等式消除状态时延的影响, 利用径向基函数神经网络(Radial Basis Function Neural Networks, RBF NNs)逼近未知非线性函数. 再次, 设计自适应事件触发控制器, 实现所有智能体的输出一致性. 基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统半全局一致有界稳定. 最后, 通过对比仿真验证所设计控制策略的有效性.

    • 高炳霞, 张波涛, 王坚, 吴秋轩

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1035

      摘要:在基于概率地图的移动机器人目标搜索规划中, 目标在工作环境中的存在概率通常被设置服从离散均匀分布, 进而采用路径长度指标优化搜索任务的全局路径。然而,真实工作空间中的概率分布绝大多数并不服从均匀分布,这将导致所获搜索策略并非预期的最短时间。针对该问题,本文根据实际工作环境构建了概率测算模型,并基于该模型构建概率地图,进而提出了一种以预期最短时间为优化指标的机器人目标搜索路径规划方法。该方法采用了分层规划模式,在上层拓扑地图中进行拓扑点序列规划,而在下层特征地图中进行拓扑点间局部路径规划。实验结果表明该方法可显著缩短移动机器人目标搜索的期望时间, 更适用于目标不服从均匀分布的工作环境.

    • 宋锐, 李凤鸣, 权威, 李贻斌

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0925

      摘要:机器人的装配策略受装配对象特性、装配工艺和装配控制方法的约束,针对装配过程接触阶段的位姿不确定性问题,本文提出了一种装配姿态调整技能自学习的方法。首先描述多约束条件下的机器人装配技能问题,建立基于力/力矩、位姿、关节角度等多模信息描述装配系统模型;然后构建融合竞争架构的机器人决策网络与策略优化网络,通过与环境的不断交互,进行装配姿态调整技能的学习;最后,在低压电器塑料外壳卡合装配实验平台上进行测试验证。结果表明,在工件特性、装配工艺、控制规律约束下,机器人采用技能学习的方法获得了末端姿态调整的策略,完成了卡合装配,比基于DQN的算法成功率提高了7.4%。

    • 王文隆, 翟晓娜, 张涑贤

      优先出版时间:2021-03-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0720

      摘要:随着网络购物的普及和消费者低碳偏好的增强,同时考虑到公平关切对竞争供应链最优决策的影响,本文构建了普通制造商、低碳制造商与电商平台组成的平台型供应链决策模型,分析了普通制造商不具有公平关切、具有有利不公平厌恶和不利不公平厌恶情形下的均衡决策,在不利不公平厌恶下提出了服务成本共担契约来改进供应链。研究发现:①低碳制造商的低碳水平随着消费者低碳偏好的增大而提高,随着电商平台佣金率的增大而降低。②制造商的利润受消费者低碳偏好的影响,当消费者低碳偏好低于某一临界值时,普通制造商的利润高于低碳制造商;反之,普通制造商的利润低于低碳制造商。③普通制造商考虑有利不公平厌恶会提高低碳水平以及供应链整体绩效。④虽然普通制造商考虑不利不公平厌恶会降低低碳水平以及供应链整体绩效,但是通过服务成本共担契约可以同时实现低碳水平、制造商和电商平台利润的帕累托改进。

    • 余德建, 潘天行, 李登峰

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1603

      摘要:为了全面分析直觉模糊领域的研究概况、知识结构、知识扩散路径以及活跃研究子领域,本文基于主路径方法,结合知识图谱工具,对中国知网(CNKI)数据库中收录的与直觉模糊研究相关的文献进行了系统分析。研究结果表明,直觉模糊领域已进入到成熟阶段,且2007年与2014年的研究成果受到了广泛关注;从直觉模糊领域的知识结构来看,直觉模糊集合、直觉梯形模糊数以及区间直觉模糊集的研究为该领域的发展奠定了坚实的理论基础;知识扩散路径表明,研究重点已由理论研究转向应用研究,尤其是多属性决策应用,且近年来开始与其它决策理论、管理理论以及计算机算法广泛结合;活跃研究子领域主要围绕信息集成、直觉模糊推理、双边匹配问题、Choquet积分以及直觉正态模糊数展开。本文研究有利于研究人员挖掘该领域的知识结构,有效把握该领域的发展脉络并识别最新的研究动态。

    • 王思鹏, 杜昌平, 郑耀

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1574

      摘要:针对扑翼飞行器机动性能弱的问题,提出了一种在未知环境下,示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法(IL-PPO2)。首先,基于扑翼飞行器的受限视角的双目感知系统,提出了一种心形避障算法,降低避障时对扑翼飞行器控制精度的要求,提高避障鲁棒性;其次,根据心形避障算法的特性,提出了一种U型障碍的避障策略;最后,提出了一种示教学习辅助的强化学习局部路径规划算法,将心形避障算法与局部路径规划算法相结合,实现扑翼飞行器的局部路径规划。仿真结果表明,与TD3fD强化学习算法相比,IL-PPO2算法缩短了模型训练时间,路径规划效率与成功率明显高于TD3fD算法;与动态窗口法(DWA)相比,IL-PPO2算法提高了路径规划的成功率,并且有效融合了心形算法,提高了路径的平滑程度。

    • 董颖超, 张宏立, 王聪

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1558

      摘要:针对基本状态转移算法(State transition algorithm,\,STA)搜索效率低和易陷入局部最优的不足,本文对不同算子求解特定优化问题的效果差异性展开统计研究,提出一种带有策略自适应的状态转移算法(SaSTA).首先,定义了成功率和下降率两个指标,并在3个测试函数上进行统计研究,以证明不同算子对算法搜索能力的影响,设计了一种综合成功率和下降率的评价指标对最优算子进行自适应选择;其次,采用一种非线性控制参数策略来平衡算法的探索和开发能力;最后,将所提算法应用于15个基准测试函数(100维、300维和500维).仿真结果表明,所提算法在求解精度、收敛速度和稳定性方面都明显优于其他对比算法.

    • 高学金, 孟令军, 高慧慧

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1538

      摘要:为考虑发酵过程的动态特征对阶段划分的影响,提高模型预测精度,本文提出一种基于注意力LSTM的多阶段发酵过程质量预测方法。首先,将原始三维数据沿批次展开,对每个时间片矩阵进行偏最小二乘(partial least squares,PLS)分析得到表征过程变量的得分矩阵和表征质量变量的得分矩阵,采用仿射传播(affinity propagation,AP)聚类算法将联合得分矩阵进行聚类,实现第1步划分;然后,采用encoder-decoder模型将表征过程动态性的动态特征提取出来,采用AP算法对其进行第2步划分;最后综合分析两步划分结果,将生产过程划分为不同的稳定阶段和过渡阶段,对划分后的各个阶段分别建立注意力LSTM集成质量预测模型;以青霉素发酵仿真数据和大肠杆菌生产数据进行实验测试,结果表明所提方法的可行性和有效性。

    • 师海燕, 魏淳, 张志强, 刘宝亮, 温艳清, 肖海燕

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1487

      摘要:复复杂设备常会经历自然磨损和外力影响,外力致使磨损量突然增大。在工程实践中,很多高可靠性、长寿命的设备,由于不易获得足量的失效数据,须使用专家的经验数据来评估设备的寿命分布和可靠性指标。然而专家的经验数据往往不是精确的常数,而是一个限定范围。为了处理这种人为认知引起的不确定性,引入不确定理论,用不确定变量刻画专家的经验数据,同时分布函数中的参数也具有不确定性,并用不确定变量描述。利用不确定理论的方法计算,设备经历了相依竞争失效过程的确信可靠度,参数为不确定变量情形下,系统的确信可靠度高于参数为常数的情形,并用微电子机械系统为例验证了模型的有效性。

    • 谷振宇, 陈聪, 郑家佳, 孙棣华

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1445

      摘要:针对交通流预测模型中路网空间结构刻画和交通流时空特性挖掘不充分的问题,构建了一种新型的有向时空图,通过定义节点相对临近度来表征路网结构关系,通过学习邻域节点对预测节点的影响权重来表征节点间时空维度的作用关系,从而能更好表达交通流的时空特性.将时空图作为预测模型的输入,采用图卷积获取交通流数据空间依赖关系,采用门控循环神经网络获取交通流数据的时空依赖关系,建立一种基于时空图卷积循环神经网络的交通流预测模型(Spatiotemporal Graph - Convolutional Recurrent Neural Network, STG-CRNN).在美国公路交通数据集上对模型预测效果进行验证,其结果表明:STG-CRNN模型的预测结果在平均绝对误差、均方根误差和平均绝对百分误差方面,均优于自回归移动平均模型、门控循环单元模型,以及扩散卷积循环神经网络模型.

    • 孙文娟, 宫华, 许可

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1355

      摘要:对具有多个客户订单的比例流水车间调度问题,在考虑有交货期及提前和拖期惩罚下,以客户支出成本为优化指标,在客户通过合作结成联盟的方式下,以联盟内成员进行重新调度所获得的最大成本节省为联盟的价值,建立合作博弈模型. 证明了该合作博弈是具有无外部性的平衡博弈,从而有非空核. 考虑到客户对提前加工和延迟加工的迫切程度不同,提出了基于提前及拖期惩罚的beta 规则分配方法,证明了该方法能得到带有交货期的比例流水车间调度合作博弈的一个核分配. 设计了混合差分进化算法求解最优调度顺序,实验结果验证了基于合作博弈模型的调度方法及成本分配方法的有效性.

    • 王英聪, 刘军辉, 肖人彬

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1346

      摘要:针对人工蜂群算法中探索与开采的不平衡以及由此导致的求解精度低、收敛速度慢等问题,提出一种基于刺激-响应分工机制的人工蜂群算法。将探索和开采看成两种不同的搜索任务,令蜜蜂在雇佣蜂阶段执行探索,在跟随蜂阶段执行开采。根据种群多样性设计搜索任务的环境刺激,根据搜索成功率设计蜜蜂个体的响应阈值。在刺激-响应分工机制下,蜜蜂在雇佣蜂和跟随蜂之间灵活转换,从而实现探索和开采的平衡。采用22个基准函数进行仿真实验,实验结果表明了所提算法的有效性。

    • 林森, 迟凯晨, 唐延东

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1336

      摘要:针对水体对光的吸收与散射作用,导致水下拍摄图像存在雾化现象、色彩失真等问题,提出一种基于复原 结构与增强纹理融合的水下图像清晰化算法.首先,通过相对总变差模型将图像分解为结构层与纹理层;其次,基 于背景光的高亮度与平坦特性及颜色信息计算背景光值,利用红色暗通道先验优化透射率,通过逆求解成像模型 得到复原结构层;然后,提出梯度平滑方法用于纹理层,该方法在抑制噪声的同时有效增强纹理细节;最后,融合复 原结构层与增强纹理层,得到清晰且细节丰富的水下图像.将提出算法与现有经典或新颖算法作比较,实验结果表 明,算法良好地将所提出的复原与增强技术相结合,不再局限于解决雾化现象等单一问题,在复杂水下环境具有更 为出众的表现.清晰化处理后的图像良好地平衡了色度、饱和度及清晰度,可有效用于水下机器人等工程实践中.

    • 刘强, 韩敏

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1322

      摘要:针对常用航拍图像拼接算法在处理存在视差的复杂图像时会出现鬼影、失真、不自然的问题, 本文在 APAP (As-Projective-As-Possible) 算法的基础上, 添加全局相似性和直线结构保护约束, 提出了一种基于直线特征约束网格变形的航拍图像拼接方法. 首先, 在图像重叠区域检测点、直线特征, 并估计单应性扭曲; 然后, 使用网格将图像划分成多个局部图像块, 建立网格优化模型, 根据网格顶点坐标集定义一个包含图像扭曲不同特征的总能量函数, 在 APAP 算法提供的局部单应性保证重叠区域对齐的前提下, 对非重叠区域借鉴 NISwGSP 算法的全局相似性约束思想, 并辅以直线结构约束提高拼接自然度; 最后, 在稀疏线性系统中求解能量误差最小化问题, 得到最优网格顶点集, 指导网格变形并完成航拍图像拼接. 实验结果表明, 所提变形能够减少重叠区域鬼影和非重叠区域失真问题, 相比 AutoStitch、APAP、AANAP、SPHP 等经典算法拼接效果更自然, 更能适应大视角的航拍图像拼接任务.

    • 王磊, 苏中, 乔俊飞

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1311

      摘要:针对回声状态网络(Echo state network, ESN)的结构设计问题,提出增量式正则化回声状态网络(Incremental regularized echo state network, IRESN)。该网络由相互独立的子储备池模块构成,首先,子储备池根据奇异值分解方法生成,且可以保证每个子储备池权值矩阵的奇异值都小于1。其次,利用问题复杂度或者残差,将网络中逐一添加子储备池,直至满足预设的终止条件,在生成IRESN的过程中,回声状态特性能够得以保证,并不需要缩放储备池权值矩阵。同时,为了解决不适定问题,在网络增量式学习过程中,利用正则化方法训练输出权值,并利用留一交叉验证方法选择正则化参数。仿真结果表明,与其他ESNs相比较,所得网络具有紧凑的结构和较高的预测精度。

    • 崔妍, 马跃, 王兴伟, 黄敏

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1307

      摘要:为进一步提升第四方物流(4PL)对多第三方物流(3PL)协同配送网络的适应能力,提出了考虑3PL承载能力时变的4PL协同路径定制问题(4PLCRCPV)。建立了允许货物在节点等待的非线性数学模型。根据问题具有同时选择路径、3PL及节点等待时间的特点,设计了基于蚁群算法和人工蜂群算法的两阶段混合智能算法(ACO-ABC)。第一阶段选择路径,使用蚁群算法得到问题的满意解;第二阶段选择优势路段的3PL,利用人工蜂群算法搜索问题的最优解。数值实验中,通过ACO-ABC与启发式算法和其它智能算法的比较,验证了算法的有效性。实验分析表明,在4PLCRCPV中,允许货物等待不仅可以节省总的运输费用,还可以发挥4PL在协同路径定制中整合资源、节省费用的能力。

    • 李玥, 穆维松, 褚晓泉, 傅泽田

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1302

      摘要:针对传统K-means聚类算法受初始类中心影响导致聚类准确度较低的问题,利用量子粒子群优化算法全局搜索能力强、收敛速度快的优势, 提出一种基于改进量子粒子群的K-means 聚类算法. 为防止量子粒子群优化算法陷入局部极值,采用具有高斯扰动的局部吸引子以提高种群跳出局部最优的能力;为提高算法的收敛速度,采用加权更新种群平均最优位置以充分发挥精英粒子的优势;通过对收缩-扩张因子和随机变量参数进行交叉实验,选出最佳参数组合策略. 在标准测试函数上的仿真结果表明: 改进的量子粒子群优化算法在寻优精度、收敛速度以及稳定性上都有显著提高; 通过对比7 种聚类算法在UCI数据集上的聚类结果可知, 所提出的聚类算法具有更好的聚类性能, 可以有效降低K-means 对初始聚类中心的依赖. 最后, 将该方法应用于我国鲜食葡萄市场客户分类中, 以验证该方法的有效性和实用性. 通过实证分析可知, 基于改进量子粒子群的K-means 聚类算法结构简单、精度高,具有一定的推广性.

    • 赵铭慧, 张雪波, 郭宪, 欧勇盛

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1289

      摘要:对于装配序列规划问题,现有算法大多聚焦于单一的目标构型。对于多目标构型以及大规模问题,现有算法往往存在维数灾难及泛化能力差等问题。为此,本文利用了装配序列规划问题分层结构的特点,提出了一种基于分层强化学习的适用于多构型装配任务的通用装配序列规划方法。本文首先将装配序列规划问题构建为一个分层的马尔科夫决策过程,其中,上层进行序列规划,下层进行零件的动作规划,符合装配过程层次化的结构,使规划方法更具灵活性,且可解释性更强。其次,针对分层马尔科夫决策过程,本文提出了一种基于分层强化学习的通用装配序列规划算法,提高了规划方法对多种目标构型任务的适应能力和泛化能力以及对目标构型的信息利用率。最后,在搭建的仿真平台上进行了验证,结果表明所提方法可以提取到关于装配问题的广义信息,对于不同零件初始位置以及其它多种构型装配任务均具有着较好的决策能力,验证了所提方法的有 效性及通用性。从而实现了适用于多目标构型的更加通用灵活的装配序列规划算法。

    • 李宝鹏, 高伟亮

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1282

      摘要:针对舰载机协同探测中多雷达传感器资源配置问题,提出了一种多目标跟踪场景下的多传感器数据率管理和任务分配融合优化算法。在基于协方差控制的多传感器分配模型基础上,加以目标优先级和传感器效能条件约束,建立了一种多传感器数据率管理与任务分配融合优化模型。将驻留时间改进因子引入序贯卡尔曼滤波算法,计算不同采样间隔下传感器组合状态估计融合协方差,求解最优采样间隔与传感器组合。仿真表明:本文提出的融合优化算法能自适应优化数据率和雷达分配组合,提高多传感器的多目标跟踪能力,可有效的节省雷达资源,与其他方法相比具有较快的收敛速度和稳态精度。

    • 乔伟豪, 朱凤增, 彭 力

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1281

      摘要:研究基于自适应事件触发机制的时滞系统分布式滤波问题,设计自适应事件触发机制,此触发机制不仅取决于滤波器自身最新释放数据和当前估计值,还取决于自身和邻居节点最新释放数据的误差。相较于固定参数事件触发,自适应事件触发参数通过根据滤波性能动态变化。在保证滤波器性能前提下节约网络通信资源。构造Lyapunov函数并给出滤波误差系统均方指数稳定且满足l2-l∞性能指标的充分条件,设计离散时滞系统分布式l2-l∞滤波器,并通过线性矩阵不等式方法求解滤波器参数,通过仿真实例说明该设计方法的有效性。

    • 郭胜辉, 尤任阳

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1274

      摘要:本文以单摆系统为例,研究了一类多电机驱动系统的一致性控制问题. 针对一个由6个直流电动机驱动的 单摆系统,提出一种基于比例积分观测器的一致性协议控制设计方法.利用H∞技术,所提观测器可以在估计系统 状态的同时, 得到未知输入和可测噪声的有效估计,在此基础上构建了分布式一致性控制协议. 并将求解观测器 增益矩阵和一致性增益矩阵转化为求解线性矩阵不等式的问题. 最后, 对某给定参数的多电动机驱动的单摆系统 进行了Matlab仿真,结果表明所提方法是正确且有效的.

    • 江玉庆, 刘利平, 刘帆

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1263

      摘要:随着线上线下融合的全渠道零售兴起,线上购买线下取货(Buy Online and Pickup in Store, BOPS) 模式成为供应链管理领域的热点问题. 针对由制造商和具有销售努力行为的线下零售商构成的提供 BOPS 服务的全渠道供应链,构建 BOPS 销量计入线上渠道和~BOPS~销量计入线下渠道整合模型,探讨不同 BOPS 销量整合模式下供应链的定价及销售努力策略,进一步分析基于销售努力成本共担机制实现全渠道供应链的协调问题. 研究结果表明,基准情形下的集中决策有助于提高销售努力水平并提升供应链整体绩效;分散决策中 BOPS 销量计入线上渠道能让供应链系统获利更多. 在满足参与约束的前提下,不同 BOPS销量整合模型中成本共担契约的实施均能够缓解双重边际化效应,激励零售商提高销售努力水平,实现供应链系统收益的帕累托改进.

    • 许水清, 陶松兵, 柴毅, 黄大荣, 程庭莉

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1261

      摘要:电流传感器是光伏系统中用于系统控制和状态监测的重要元件,然而受运行环境影响,电流传感器易 出现性能退化,影响系统运行安全。为了准确检测和估计出电流传感器微小故障,本文提出了基于瞬时幅值 的传感器微小故障检测和估计方法。首先,建立了基于瞬时幅值的电流传感器微小故障模型,利用Hilbert变 换(HT)估计相电流瞬时幅值,将测量的三相正弦电流转换为相互独立的三维直流信号分量。其次,利用快速 移动窗主成分分析(FWMPCA)对三维直流信号组成的数据矩阵进行特征提取,获得主元和残差子空间向量的 概率密度分布函数。然后,利用Kullback-Leibler(KL)距离定量度量实际运行数据相对于无故障运行数据的微 小变化。在此基础上,设置故障检测阈值,构建故障幅值估计模型,实现电流传感器微小故障检测和估计。最 后,利用RT-LAB实验平台验证了本文所提方法的有效性。

    • 王志文, 辛鹏, 孙洪涛, 王晓平

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1239

      摘要:针对存在有界扰动的非线性无人驾驶车辆避障过程中最优路径规划跟踪问题,本文提出了一种基于预测时域内系统输入输出收缩约束(PIOCC)的模型预测控制(MPC)方法.首先在构建目标函数时,为扩大可行性解的范围引入软约束思想,将最优规划路径的跟随问题转化为对模型预测控制优化问题的求解.其次为避免短预测时域造成闭环系统发散而导致在约束条件限定下出现无可行性解的情况,采用预测时域内系统输入输出收缩约束的方法,设计无人驾驶车辆在避障过程中的路径规划跟踪模型预测控制器.然后基于Lyapunov稳定性理论证明本文所设计的闭环模型预测控制系统的稳定性.最后通过仿真实例,验证了所提出基于PIOCC的控制策略在解决扩大可行解范围和避免闭环系统发散问题时的有效性,实现了无人驾驶车辆在避障过程中跟随最优规划路径时具有良好跟随性和稳定性的控制要求.

    • 于博文, 吕明

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1236

      摘要:陆战场防御作战场景中的多阶段武器协同火力分配问题是典型的约束组合优化问题,其目的是为了生成合理有效的火力分配方案。为了更接近实际作战情况,引入了双方的对抗过程,建立了包含敌方作战单元战场剩余价值、作战资源消耗、作战单元战场价值损失的武器火力分配模型。针对多阶段武器协同火力分配问题,在非支配排序遗传算法III(non-dominated sorting genetic algorithm III,NSGA-III)的基础上提出了一种改进的智能算法(D-NSGA-GKM)。首先,引入基于优势度矩阵的非支配排序算法,减少排序过程中的冗余操作,以提高非支配排序效率。然后,在遗传操作阶段引入修复算子,对不可行解进行修复。最后,引入遗传K均值聚类算法对初始参考点进行自动聚类,用聚类质心替代原参考点,在环境选择阶段引入基于惩罚的边界相交距离替代垂直距离,以提高算法的收敛性。实验结果表明,D-NSGA-GKM算法在多阶段武器协同火力分配问题上具有较好的时间性能和收敛性能。

    • 付主木, 王俊朋, 司鹏举, 陶发展, 于晓升

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1211

      摘要:针对车辆边缘计算系统中的计算资源管理问题,提出一种基于李雅普诺夫随机优化的计算卸载与资源分配方案。构建在保证任务量及长期能耗约束下的车辆用户服务时延最小化优化问题。利用李雅普诺夫随机优化理论将优化问题分解。在本地计算资源分配子问题中,通过求解线性问题的方法,得到最优本地计算 CPU 频率;在计算卸载子问题中,利用数值优化求解得到最优发射功率。最后,借助李雅普诺夫随机优化中的漂移惩罚方法,设计出一种低复杂度的联合计算卸载与资源分配算法,通过同时控制卸载决策、本地计算 CPU 频率和计算卸载的发射功率,实现整个车辆边缘计算系统中车辆用户的服务时延最小,提高了车辆边缘计算服务质量。仿真结果验证了所提算法的有效性。

    • 邢鹏, 尤浩宇, 樊玉臣

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1205

      摘要:直播电商作为电商市场的新趋势,日益受到人们的关注。本文研究了一个品牌服务提供商、一个主播和一个直播服务平台所组成的直播电商服务供应链质量努力策略问题。考虑主播不签约和主播签约两种情形,分别构建直播电商服务供应链成员的利润函数,以利润最大化为目标,运用博弈理论,优化得到两种情形下直播电商服务供应链成员最优质量努力策略和利润。通过算例分析,探讨主播佣金比例和直播服务平台抽成比例对服务供应链最优策略和最优利润的影响。研究结果表明:两种情形下主播服务质量努力随主播佣金比例的增加而增大,随直播服务平台抽成比例的增加而减少。而直播服务平台质量努力均随主播佣金比例和直播服务平台抽成比例的增加而增大。

    • 肖峻, 屈玉清, 宋晨辉, 陈飞龙, 孙哲, 吕良福

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1157

      摘要:文中首次得到了多源多汇网络的极限范围与运行边界。首先,定义了临界流,临界流是具有临界性的可行流,现有研究的最大流和堵塞流是临界流中的一部分。其次,首次得到多源多汇网络的所有临界流,并绘制成临界流曲线,它完整刻画了网络传输流量能力的极限范围,最大流流量位于曲线最高点、最小流流量位于曲线最低点。利用临界流确定了网络流的运行边界,在边界内部和边界上都是可行流,边界外都是不可行流。文中提出了多源多汇网络临界流、临界流曲线和运行边界的数学定义及求解方法。最后,展示了临界流曲线和运行边界在规划和运行领域中的用途。多源多汇网络模型更接近于实际网络,其临界流曲线和运行边界的发现,能帮助人们更深入了解实际网络运行的极限范围。

    • 方冰, 韩冰, 闻传花

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1118

      摘要:论文研究了属性权重已知、专家权重未知条件下的概率犹豫模糊多属性群决策问题. 首先, 针对传统概率犹豫模糊距离测度的不足, 提出了改进的新型距离测度, 并对其有效性和合理性进行了数学证明; 其次, 在属性权重已知的前提下, 通过加权算术平均的方式实现了单个专家视角下的概率犹豫模糊信息初次集结; 然后, 基于分差最大化准则构建了专家权重向量求解模型, 并给出了最优解析解; 最后, 在专家权重向量求解的基础上, 基于TODIM方法实现了群体专家视角下的概率犹豫模糊信息二次集结, 并将其应用于作战方案评估优选.

    • 黄楠, 刘富春, 赵锐, 崔洪刚

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1115

      摘要:近年来,离散事件系统故障诊断研究引起了国内外学者的广泛关注。本文引入动态观测,提出一种基于动态观测的随机离散事件系统的故障诊断方法,实现了对单故障事件和模式故障事件的诊断。首先引入一种动态观测,使事件的可观测性随着系统的运行而动态变化。然后分别对基于动态观测的随机离散事件系统的单故障可诊断性和模式故障可诊断性进行形式化定义。最后通过构造相应的诊断器,分别得到关于单故障可诊断性和模式故障可诊断性的充分必要条件,实现了动态观测下随机离散事件系统的故障诊断。

    • 杨婕, 王伟强, 住安湖, 马锴, 焦宗旭

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1111

      摘要:针对区域综合能源系统协同优化调度问题,本文构建基于能量枢纽(Energy Hub,EH)的分层能量管理框架,充分考虑新能源电厂、气-电、电-气能源转换装置调节能力,以共享电池站(Shared Battery Station,SBS)替代传统储能电站为能源系统提供电能存储功能,采用温控负荷为能源系统提供需求侧响应,保障异质能源供需实时平衡。基于区域能源系统相关数据及美国PJM电力市场数据,构建考虑多元分布式设备的区域综合能源系统成本函数,采用遗传算法求解该混合整数规划问题。仿真结果证明,在提出的能量管理框架下,可以实现综合能源系统的供需动态平衡,保障系统的高效经济运行。

    • 初蕾, 朱善良, 王明新, 韩玉群

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0991

      摘要:本文研究了一类具有有限时间输出约束的切换非线性时滞系统的控制器设计问题。为了在有限时间将输出跟踪误差限制在预定边界内,引入了一种改进的有限时间性能函数(FTPF)。在控制器的设计过程中,利用障碍Lyapunov函数来解决输出约束问题。然后,将多维泰勒网(MTN)的逼近特性和自适应反步技术相结合,提出了一种新的自适应MTN 控制方法。在该方法中,通过设计了Lyapunov-Krasovskii 泛函,使得在存在时滞的情况下,仍然能够保证切换系统的稳定性。最后,通过仿真实例说明了本文设计方案的有效性和实用性。

    • 高文华, 钟衍楠

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0888

      摘要:基于切换网络下带有随机时延和随机通讯噪声的多智能体系统模型, 提出分布式多步近似次梯度随机投 影算法, 并进行了算法的收敛性分析. 首先利用网络扩维的方法将含随机时延的通讯网络转化为无时延网络. 其 次, 提出近似次梯度概念, 并设计多步近似次梯度随机批量投影算法,批量随机投影可以避免在实际问题中整体 约束集合不易获得以致投影算子不易执行等情况. 最后, 通过数值仿真说明了即使存在随机噪声, 所提出的算法 较一般的分布式多步次梯度算法有更好的收敛效果. 同时也分析了随机投影集合个数和随机噪声对收敛效果的 影响.

    • 陈应生, 李进金, 林荣德, 陈东晓

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0882

      摘要:集值信息系统中的对象的属性值多值化,以达到对复杂信息更全面的刻画. 在传统的集值信息系统中,每 个属性只有一个尺度. 但在具体的应用过程中,人们往往需要在不同的尺度上处理和分析数据. 为此,本文首次将 多尺度信息系统的粒度转换函数引入集值信息系统中,建立了多尺度集值信息系统的理论框架. 并讨论该系统的不 同尺度间信息粒、粗糙集的关系.在此基础上,建立了多尺度集值决策信息系统的粒计算模型. 并讨论了该模型不 同尺度间协调性的传递性质.然后,我们讨论了协调和不协调的多尺度集值决策信息系统的最优尺度选择方法.本文 改进了多尺度决策信息系统的粒计算模型,在理论分析和实际应用中有一定的价值.

    • 黄亭飞, 程光权, 黄魁华, 黄金才, 刘忠

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0787

      摘要:针对当前反无人系统单一类型拦截装备无法有效压制无人机的问题,使用多种类型拦截装备,采取最小距离射击原则,构建一种新的复合式反无人机方法,突破多类型拦截装备任务分配问题。针对传统多目标优化算法求解速度慢、智能算法参数难以调整且无法有效平衡全局搜索与局部优化的问题,本文提出一种基于深度Q网络(DQN)的多类型拦截装备复合式反无人机任务分配模型。为了提高算法收敛速度和学习效率,本文方法未采用下一时刻的状态来预测Q值,而是采用当前时刻的状态来预测Q值,同时消除训练过程中Q值过估计的影响。在模型训练过程中针对每个拦截设备采用一对一拦截的方式分别训练对应的智能体,在实际使用时根据最小距离射击原则来决定由满足拦截条件的智能体自主拦截。以国内某机场跑道周围区域开阔地为防护对象,构建反无人机系统的任务分配仿真环境,仿真结果验证了本文方法的有效性。同时,与DQN与Double DQN方法相比,本文改进DQN算法训练的智能体表现更为精确,并且算法的收敛性和所求解的表现更为优异。本文方法为反无人机问题提供新的思路。

    • 宋彦杰, 宋冰玉, 邢立宁, 贾也, 陈英武

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1459

      摘要:卫星和地面观测资源利用各自搭载载荷可以完成灾害预报、环境监测、目标发现等任务。地面观测资源可以与卫星配合共同完成观测任务,提升任务观测效果。通过规划将众多的观测任务分配给有限的卫星、地面观测资源来执行就可以让协同观测发挥作用。想要同时得出卫星和地面观测资源的协同任务执行方案对任务规划提出了很高的要求。本文对星地协同观测规划问题(SGCOPP)进行研究,构建了协同观测规划的数学模型,并根据问题特点提出了一种改进的人工蜂群算法(IABC)和一种卫星-地面资源协同时间选择算法(SGRCTSA)。改进的人工蜂群算法在初始种群生成、蜂群优化过程、个体淘汰过程等过程进行改进以提升算法的搜索优化能力。之后,通过大量的实验验证了提出的改进人工蜂群算法求解星地协同观测规划问题的有效性, 求解结果好于用于对比的基准算法。本文研究成果可以为跨域协同观测研究提供技术支持。

    • 吴健, 孙永波, 赵前进

      优先出版时间:2021-02-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1252

      摘要:针对一类具有周期扰动和输入时滞的不确定非线性系统, 提出一种基于神经网络的自适应动态面控制方 案. 与以往的神经网络逼近器的构造不同, 本文将径向基函数神经网络和傅里叶级数展开结合, 构造一种混合函 数逼近器来逼近系统中未知的周期扰动函数. 通过引入一个积分项解决输入时滞问题. 同时采用带有非线性滤波 器的动态面控制方法, 避免自适应反推控制方法中普遍存在的“复杂性爆炸”问题. 提出的神经网络控制方案确保 闭环系统中所有信号是半全局有界的, 并且系统输出能渐近地跟踪给定的参考信号. 最后, 两个仿真结果表明所 提出的控制方案是有效的.

    • 陈强, 黄佳毅, 南余荣

      优先出版时间:2021-01-25  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1087

      摘要:本文针对存在参数不确定、输入电压波动以及负载变化等未知动态的Buck型变换器系统, 提出一种基于未知系统动态估计器的快速固定时间控制方法. 首先, 设计基于一阶低通滤波器的估计器, 实现对系统未知动态的前馈补偿. 在此基础上, 基于输出电压误差和未知动态估计值设计固定时间滑模面和反馈控制器, 保证输出电压快速收敛至参考电压附近邻域内, 且控制器具有较好的抗干扰能力. 同时, 构造基于反余切型函数的增强型趋近律, 能够提高滑模变量的收敛速度和有效减小控制器抖振. }最后, 给出仿真和实验结果验证所提方法的有效性.

    • 周鲜成, 吕阳, 贺彩虹, 刘长石

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1427

      摘要:针对多车场绿色车辆路径问题,考虑顾客的坐标位置,采用K-means聚类方法将顾客分配给不同的车场;分析时变速度和实时载重对车辆油耗和碳排放的影响,确定车辆油耗和碳排放的度量函数;在此基础上,构建以油耗成本、碳排放成本、车辆使用成本、驾驶员工资以及时间窗惩罚成本之和最小作为优化目标的多车场绿色车辆路径规划模型,并根据模型特点设计一种改进蚁群算法求解。算例仿真结果表明,构建的模型和提出的算法能合理调度车辆,有效规避交通拥堵时间段,降低配送总成本,减少车辆油耗和碳排放,促进物流配送企业的节能减排。

    • 孙笑, 齐小刚

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1250

      摘要:针对维修保障系统内部工序调度问题具有工序多、维修人员种类不同、维修人员等级不同等复杂特性,本文建立了以维修工时最短和人力资源总负荷最小为目标函数的多目标多约束优化模型,设计了基于关键路径算法的优先权值编码对抢占式调度问题进行第一层编码,采用随机产生方案得出第二层人力资源编码,进而针对混合粒子群遗传算法设计了符合抢占式调度的交叉算子,利用MATLAB 软件对实例分别进行了无抢占、一次抢占、多次抢占调度方案仿真,最后对仿真结果进行对比分析。仿真结果得出多工序在多工种和多等级人力资源约束下的多次抢占式维修工序调度方案,以及无抢占、一次抢占、多次抢占调度所对应的目标函数解,决策者可根据实际需求设定目标函数权值以得出最佳调度方案.

    • 高宏宇, 张曼容, 姜博, 董宏丽

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1230

      摘要:本文以一类具有状态饱和与非线性耦合的复杂网络为研究对象, 针对无线通信传输负荷大的问题, 提出了一种动态事件传输机制下的递推滤波算法, 以达到保证滤波性能的同时减轻通信网络传输负担的目的. 论文首先构造了此类时变复杂网络的数学模型, 然后设计了具有较低保守性的递推滤波器, 计算了滤波器的增益, 并对设计的递推滤波算法进行了有界性分析. 最后, 论文给出了一个仿真实例. 从仿真结果可以看出, 动态事件触发机制的引入能够降低无线通信网络传输负担, 达到了节约能量的目的; 并且本文提出的递推滤波算法能够保证此类复杂网络在动态事件触发机制下仍具有较好的滤波效果, 验证了所提出算法的有效性.

    • 黄志清, 李鼎鑫, 王庆文

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1221

      摘要:本文提出一种基于双分辨率 2.5D 分层栅格地图的 Secure A* (SA*) 路径规划方法,以解决移动机器人 在非平坦地形下的安全路径规划问题。首先,设计一种双分辨率 2.5D 分层栅格地图,利用双分辨率栅格对环境 中的障碍物信息与高程信息进行存储,以节约地图的存储空间;然后,结合移动机器人运动能力,把环境中的 高程信息转化为约束因子,结合移动机器人尺寸,把移动机器人到目标点的距离作为自适应因子,引入 A* 算法 的代价函数中,以保证移动机器人在非平坦地形下的路径符合其运动能力;最后,通过仿真实验结果表明,该 方案相比 3D 栅格地图下的传统 A* 算法,可将地图存储空间减少 53.8%,路径的高程标准差降低 63.9%,可以 有效的确保机器人能够在非平坦地下的安全。

    • 郭鹏辉, 肖飞, 贾正荣, 芮万智, 许金

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1218

      摘要:针对多模块网格存储系统中的多分拣点货物排列问题,提出一种解耦的分散式控制方法,将问题解耦为各存储模块的独立调度和模块之间的协调调度。模块内采用循环移动方式进行独立调度,模块间通过交换需求和模块状态控制协调过程,在不同参数条件下进行了仿真实验,并与集中式控制方法进行了对比仿真。结果表明:分散式控制方法能在各种工况下稳定有效地求解,且相比集中式控制方法的结果更优,求解时间更短,验证了所提方法的有效性和通用性。

    • 邓武, 徐俊洁, 赵慧敏

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1196

      摘要:为了提高多目标优化问题非支配解集合的分布性和收敛性,根据不同差分进化策略特点,基于切比雪夫分解机制,本文提出一种基于多策略差分进化的分解多目标进化算法(MOEA/D-WMSDE)。该算法首先采用切比雪夫分解机制,将多目标优化问题转化为一系列单目标优化子问题;然后再引入小波基函数和正态分布实现差分进化算法的参数控制,探究一种基于五种变异策略优势互补的最优变异策略,提出一种基于参数控制和最优变异策略的多策略差分进化(WMSDE)算法;在此基础上,实现一种基于WMSDE的分解多目标进化算法。采用ZDT和DTLZ测试函数验证MOEA/D-WMSDE算法的有效性,实验结果表明,该算法在收敛性和分布性方面获得了较大的改进与提高,能有效求解多目标优化问题,并与其它算法对比分析表明所获得的解集整体质量更优,为多目标问题求解提供新方法。

    • 陈强, 曹雅倩, 吴春

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1166

      摘要:本文针对带有摩擦力矩、负载力矩以及扰动力矩等不确定性的机电伺服系统, 提出一种基于变速趋近律的自适应滑模控制方法. 首先, 构造双曲正切型辅助函数并设计新的变速趋近律, 用以调节滑模变量的收敛速度, 使其在到达减速点之前具有较快的收敛速度, 而在到达减速点以后则能有效削弱抖振. 在此基础上, 构造自适应滑模控制器, 保证系统位置输出能够快速稳定地跟踪期望轨迹. 同时, 设计参数更新律估计不确定项平方的上界, 确保控制信号的连续性和减小控制信号抖振. 基于李雅普诺夫稳定性定理给出误差收敛性分析, 并给出仿真对比验证本文所提方法的有效性.

    • 杨黎霞, 许茂增, 陈仁祥, 吴昊年

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1143

      摘要:针对蓄意攻击样本有限不均衡而引起无法有效识别关键危险源少数类样本的问题,文中提出多分类器集成加权均衡分布适配的关键危险源识别方法。首先在保证少数类样本被充分选择的前提下随机抽取多数类样本构成源域多样本训练集,在目标域上直接预测伪标签并给样本赋不同的权重,让少数类样本得到充分的训练;然后,训练源域样本集的分类器,经过多次迭代优化目标域伪标签并更新权重矩阵;最后,通过多分类器集成的策略将筛选出的基分类器集成强分类器,采用宏平均和微平均评价指标评价分类器的识别性能。利用全球恐怖主义数据库(Global Terrorism Database,GTD)数据进行实验验证,证明所提方法在保证了整体精度的同时能有效识别少数类样本。

    • 蔡蓉杰, 丁伯慧, 李泽, 丁晨阳

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1092

      摘要:为了掌握钢琴弹奏技能,初学者往往需要在教师的帮助下纠正错误的触键动作并不断重复训练。这种方法训练强度大、单调乏味,教学效果与教师的经验相关。本文利用Leap motion建立手指触键动作测量平台,采集手指触键动作参数值,并获得手指弹琴触键运动曲线,以此设计一款外骨骼钢琴教学机械手,该机械手采用欠驱动方式传动(仅控制掌指关节转动即可)。最后,采用ADAMS进行仿真分析,进一步验证钢琴教学机械手结构可靠,其运动曲线满足设计要求。该钢琴教学机械手结构简单、穿戴方便,能满足钢琴教学中手指触键动作要求,可辅助钢琴弹奏初学者自学。

    • 娄泰山, 王晓乾, 赵良玉, 赵素娜

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1086

      摘要:针对现有弱敏无迹Kalman 滤波需要代数求解增益矩阵耗时长和不能实时调节敏感性权重的问题, 提出一种自适应快速弱敏无迹Kalman滤波算法. 该算法在弱敏控制技术的基础上, 重新定义弱敏无迹Kalman滤波的敏感性权重矩阵, 将状态估计误差对不确定参数的敏感性加入滤波的代价函数, 并通过最小化该代价函数得到滤波增益矩阵的解析解, 减少了滤波计算复杂度和计算时间. 同时基于量测残差正交原理, 设计敏感性权重的自适应渐消因子, 实现滤波过程中敏感性权重的实时调节. 典型算例的数值仿真结果表明: 所提出的自适应快速弱敏无迹Kalman滤波算法能够提高计算效率和实时调节敏感性权重,有效地降低不确定参数对状态估计的不利影响;相较于传统的弱敏无迹Kalman滤波算法,所提出算法的状态估计误差和计算时间分别减少19.5%和99.9 %.

    • 李丽, 于晓

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1065

      摘要:本文研究了一类不确定离散时间系统的有限时间鲁棒预见控制问题. 与以往对误差信号和系统方程取差分不同, 本文通过引入辅助变量, 并用系统状态向量及输入向量与相应辅助变量之差代替通常的状态差分, 避免了对时变的系数矩阵取差分, 使得扩大误差系统的构造成为可能. 另外, 本文推导的扩大误差系统不再包含误差向量, 这不仅降低系统的阶数而且推广了适用对象. 针对所求得的不确定系统的扩大误差系统, 分别引入状态反馈和静态输出反馈, 并利用Lyapunov函数方法, 导出了闭环系统渐近稳定的充分条件. 该条件可以通过求解一个LMI问题而实现. 所得控制器回到原系统就得到带有预见作用的预见控制器. 数值仿真表明了本文结果的有效性.

    • 贾鹤鸣, 姜子超, 李瑶

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1025

      摘要:针对传统支持向量机在封装式特征选择中分类效果差、子集选取冗余、计算性能易受核函数参数影响 的不足, 利用元启发式优化算法对其进行同步优化. 本文首先利用莱维飞行策略与模拟退火机制对秃鹰搜索算法 的局部搜索能力与勘探利用解空间能力进行改进, 标准函数的测试结果证明其改进有效; 其次将支持向量机核函 数参数作为待优化目标, 利用改进后的算法在封装式特征选择模型中搜寻最优核函数参数,同时获得相对应的最 优特征子集; 最后对 UCI 存储库的 12 个标准数据集进行特征选择仿真实验, 在平均分类准确率、所选特征个数 及适应度值上综合评估分析, 实验结果表明本文所提算法可有效降低特征维度, 能够更准确的实现数据分类. 在 空间搜索与求解精度方面较原算法及其他非线性最优化算法表现优秀, 具有一定的工程应用价值.

    • 张李浩, 王嘉燕, 陈靖

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0930

      摘要:为了研究零售商存在资金约束和库存错放时, 供应链成员采用无线射频识别 (Radio Frequency Identification,RFID) 技术及融资决策的均衡问题, 本文以单制造商和单资金约束零售商组成的两级供应链为研究对象, 基于报童模型构建了供应链成员采用 RFID 技术前后零售商是否融资四种情景下的收益模型, 求解出相应的最优解并探讨了供应链成员 RFID 采用决策与零售商的融资策略. 研究发现: 当零售商的自有资金适中时, 供应链成员采用 RFID 技术一定程度上能够缓解零售商的资金约束; 零售商选择融资时, 供应链及其成员能够承担更高的 RFID 成本; 零售商分摊 RFID 固定成本的比例对制造商、零售商和供应链能够承担的 RFID 标签成本阈值有决定性的影响.

    • 李美娟, 卢锦呈

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0926

      摘要:针对属性权重未知,评价信息为毕达哥拉斯模糊数的多属性决策问题.本文首先对毕达哥拉斯模糊集的得分函数进行深入分析,为解决现有得分函数中存在的不足,提出了一种新的得分函数,通过证明其相关定理,分析了新得分函数的性质.其次,将新的得分函数运用到毕达哥拉斯模糊多属性决策问题中,以帮助决策者更好地处理模糊的决策信息.此外,针对现有大多数毕达哥拉斯模糊多属性决策方法基于决策者是完全理性的假设,忽略了决策者在面临风险时的不同主观价值感受的问题,引入累积前景理论,提出了基于新得分函数和累积前景理论的毕达哥拉斯模糊TOPSIS法,该方法用前景价值来代替各方案与正负理想解之间的距离测度,避免了忽略不同属性间的相关性对决策结果造成的影响,同时将各属性的灰靶贡献度近似看作对应指标对评价结果的重要程度以确定各属性的权重大小.最后,通过实例分析验证了所提得分函数及相关定理的正确性,并且通过仿真数据进一步验证了本文所提方法的有效性和可行性.

    • 袁景凌, 陈旻骋, 江涛, 李超

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0911

      摘要:随着新型基础设施建设(新基建)的加速,云计算将获得新的发展契机.数据中心,作为云计算的基础设施,其内部服务器不断升级换代,这造成计算资源的异构化.如何在异构云环境下,对作业进行高效调度是当前的研究热点之一.本文针对异构云环境多目标优化调度问题,设计了一种AHP定权的多目标强化学习作业调度方法.首先我们定义了执行时间、平台运行能耗、成本等多个目标.其中定义服务延迟成本用来描述用户对服务质量的满意程度.然后设计了面向异构资源的多目标调度综合评价方法,该方法利用层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)确定了各个目标的权重.最后将该方法引入Q-learning的奖励值计算,使其能反映异构云环境下作业的总体执行情况,并对后续抵达的作业起到良好的经验学习作用.实验结果表明本文提出的方法优于大部分对比方法,能较好地优化作业执行效率和保障用户及服务提供商的利益.

    • 罗凌, 薛定宇, 冯兴隆

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0883

      摘要:针对视网膜血管分割困难及时间复杂度高等问题,提出一种可以兼顾分割速度和准确度,同时结构非对称的视网膜血管分割模型,即紧凑混合网络(compact mixed network, CMNet).可变形卷积能够提取复杂多变的血管结构, 并且混合深度卷积中的大核在增大感受野的同时能够改善分割质量,首先在此基础上提出一种轻量级混合瓶颈模块; 然后采用自适应层融合方法进一步提高模型的空间映射能力;最后对血管分割性能进行定量和定性分析.算法在DRIVE、CHASE_DB1和HRF三个基准数据集上的AUC指标分别为0.984 0、0.987 9和0.985 3.以上 结果表明,所提出的模型能够得到高精度的分割结果.此外,在输入分辨率为512×512下, 模型在单张V100显卡上帧率可达33 FPS,进一步表明该模型适用于临床快速部署.

    • 薛 萍, 郝鹏, 王宏民

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0836

      摘要:非平稳工况下的齿轮故障检测是一项非常困难的工作,由于齿轮振动信号的复杂性,导致故障特征提取和故障诊断困难.针对这些问题,本文基于径向基(Radial Basis Function,RBF)神经网络,提出了一种在变速条件下齿轮的故障诊断的方法CIHDRFD.在CIHDRFD方法中,首先利用自适应白噪声的完整集成经验模态分解(Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition with Adaptive Noise,CEEMDAN)将原始振动信号分解为多个固有的模态函数(Intrinsic Mode Function,IMF),并通过计算其信息熵(Information Entropy,IE),筛选出IE最小的4个IMF作为特征IMF.然后,利用希尔伯特变换(Hilbert Transform,HT)处理特征IMF并求出Hilbert包络谱,利用Hilbert包络谱构建故障特征向量.最后,利用改进的双RBF神经网络进行故障检测.本文通过搭建齿轮故障检测平台验证了CIHDRFD方法的有效性.实验结果表明,CIHDRFD方法适用于齿轮故障诊断,在速度波动为3%的情况下,CIHDRFD方法诊断准确率和诊断时间分别为98.21%和74.53s.

    • 张恒, 何丽, 袁亮

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0610

      摘要:为提升移动机器人的路径规划能力,提出了一种改进双层蚁群算法,将蚁群划分为引导层蚁群和普通层蚁群. 为提升算法的收敛速度和路径的平滑程度,在设计引导层蚁群启发函数时加大终点栅格的吸引力, 设计普通层蚁群启发函数时同时考虑起点、终点和转折点的影响;针对复杂环境下蚁群算法死锁严重的问题,为引导层蚁群设计了应对死锁问题的自由寻路-剪枝策略,当引导层蚁群发生死锁时可以迅速跳出并优化路径;为进一步提升算法的运行效率,每一次迭代后仅对路径长度较短的路径进行信息素更新,并在信息素更新公式中引入次优路径抑制因子,充分发挥不同层蚁群在搜索过程中的协作优势,避免在迭代过程中陷入局部最优. 通过仿真实验验证了所提算法在大规模环境及复杂障碍环境的可行性、高效性和鲁棒性.

    • 张李浩, 张诚, 陈靖

      优先出版时间:2021-01-04  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0584

      摘要:本文以一个零售商主导的两级供应链为研究对象,构建两个生产竞争性或互补性产品的制造商是否采用无线射频识别技术(Radio Frequency Identification,RFID)时链上成员的收益模型,分析求解出零售商定价/订货决策时制造商的最优批发价和RFID标签成本分摊系数,以及零售商的最优零售价/订货量,进而得出链上各成员的最大收益并探讨了两个制造商采用RFID的均衡策略。研究发现:相较于订货决策,零售商采用定价决策能够促使制造商采用RFID技术;当零售商采用定价决策时,两种产品间的影响系数越大,两个制造商越倾向于均采用RFID技术;当RFID成本或产品错放率在某一范围内时,若零售商选择定价(订货)决策且销售竞争(互补)性产品,此时制造商采用RFID技术能够提升零售商的收益。

    • 吴宇, 胡莘婷

      优先出版时间:2020-12-18  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0557

      摘要:为无人机规划一条从起点出发到达指定目标点的航线是实现无人机各种应用的重要前提。飞行过程中,无人机应具备对于各种动态变化快速响应并重新规划航线的能力。本文针对多旋翼无人机在飞行过程中可能遇到的各种动态变化,研究其在离散城市环境下的在线航线规划问题。首先建立离散环境模型,并基于此模型定义无人机飞行规则。随后建立无人机航线规划模型,包括对航点的约束条件及航线规划的指标。其次,将各种动态变化按照其对无人机的不同影响进行分类,分为固定禁飞区、合作无人机、非合作无人机三类。并针对不同种类动态变化特点,分别提出重新规划三维航线、改变飞行速度、滚动优化三维航线三种在线航线规划策略及综合应对策略。改进快速随机扩展生成树算法(rapid-exploring random tree,RRT),使其适合于离散城市环境。仿真实验中分别验证了所提出的在线航线规划策略在应对单一动态变化及组合动态变化时的有效性。

    • 杨彪, 刘志邦, 李鑫培, 周烈兴, 邓卓, 母其海, 朱娜

      优先出版时间:2020-12-18  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0986

      摘要:微波加热的内部传热方式及热点的随机分布特性导致采用常规测量方法难以获得温度的准确信息,目前在改进机械设计的研究中,所设计出的螺旋辐射单模式搅拌器微波加热系统能改善温度分布的均匀性. 在单模式搅拌器的基础上,本文进一步探索具有多个模式搅拌器的微波加热系统的温度均匀性及其计算问题. 同时,由于微波加热过程中多物理场的深度耦合和边界条件的时变特性,如何协同模式搅拌器的状态特征与有效计算温度场,开展温度均匀性的优化处理成为关注的重点. 为此,本文应用一致性算法表达模式搅拌器的状态信息,进而对温度场分布的均匀性进行优化计算. 一方面通过一致性算法实现将加热空间电磁场边界条件的时变性用编队队形进行表征,组合模式搅拌器的位置状态信息表达编队队形的变换;另一方面由整型变量与连续型变量混合的优化问题构建温度有限元模型,并对温度场的均匀分布优化解开展了有效计算. 数值计算结果验证了所提一致性算法及其计算方法对微波加热温度均匀性进行优化是可行和高效的.

    • 王晓明, 邱瑶, 沈焱, 唐小我

      优先出版时间:2020-12-18  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1027

      摘要:柔性制造是装备制造企业应对制造稳定性干扰、提升竞争优势的重要手段. 注意到现有文献较少关注制造稳定性与制造柔性量化这一不足,分别用制造合格率和制造冗余量刻画制造稳定性和制造柔性,并在此基础上构建一个关于装备制造企业制造合格率、制造柔性以及制造利润的统一分析框架,用以考察并揭示装备制造企业柔性制造策略对其应对制造稳定性的影响. 研究结果表明:柔性制造策略的开展,有助于装备制造企业提高应对环境变化的能力,保证产品质量与数量,进而促进制造利润增长;当单位制造成本较小时,制造柔性水平与制造合格率呈倒U型变化趋势;当单位制造成本较大时, 制造柔性水平与制造合格率呈正相关关系;单位质检成本的提高会迫使装备制造企业降低制造柔性水平,并影响企业应对制造稳定性的能力,最终导致制造利润受损.

    • 张铸, 张仕杰, 饶盛华, 王静袁

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1292

      摘要:针对樽海鞘群算法(Salp Swarm Algorithm,SSA)在求解复合问题时存在收敛速度慢和容易陷入局部最优等缺点,提出了一种结合引力搜索技术和正态云发生器的樽海鞘群算法(Cloud Gravitational SSA,CGSSA)。在更新樽海鞘领导者位置阶段引入引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)中的加速度系数,避免樽海鞘群的无效搜索从而加快搜索速度;使用正态云模型对樽海鞘追随者位置进行更新,丰富了种群的多样性;同时正态云模型熵值能随着迭代次数增加自适应调整,有效地提高了迭代后期的收敛精度。在23个基准函数上进行了CGSSA和其他10种优化算法的综合比较。仿真实验的统计结果、箱线图和收敛曲线表明,改进后的算法在搜索效率、收敛精度和避免局部最优方面具有更好的性能。

    • 胡枫, 董方敏, 吴义熔, 邹耀斌, 孙水发

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1270

      摘要:循环神经网络(Recurrent Neural Networks, RNN)是一种以序列数据为输入,在序列的演进方向进行递归的人工神经网络.由于其高识别精度,被广泛用于自然语言处理、语音识别等序列信号的识别中.但随着网络层数的加深,传统循环神经网络极易产生梯度消失问题,且由于并行化计算能力较弱,导致网络训练速度缓慢.本文基于可以并行化计算的简单循环单元(Simple Recurrent Unit, SRU)网络,引入高速公路网络(Highway-Networks)的连接思想,提出高速简单循环单元(H-SRU)网络:一方面利用非饱和激活函数可以有效缓解梯度消失的性质,将原有SRU结构里单元状态和隐状态的激活函数替换为非饱和激活函数;另一方面在SRU的单元状态表示中引入高速公路网络采用的前馈链接思想,使网络对梯度变化更敏感.基于PTB(Penn Treebank Dataset)和WikiText-2两个数据集的语言模型构建,以验证所提方法的有效性.实验结果表明,所设计的高速简单循环单元网络H-SRU在保持SRU原有训练速度优势的同时,较大地提高了网络的性能.在WikiText-2数据集上我们方法的困惑度PPL值达到了26.1,这是目前已知最好效果,而且其效率也比已知的非SRU网络高.

    • 史浩然, 卢发兴, 王航宇, 许俊飞

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1168

      摘要:为实现不确定环境下无人机对远程超视距目标的精确指示,考虑空中移动和静止障碍物,提出基于观测优化的双机协同控制与避障算法,从而增加测量信息,减小目标状态估计的不确定度。以费舍尔信息矩阵(FIM)表征所获取的目标信息,理论推导出三维空间中双机最优观测的指标函数,并设计无人机协同控制律,得到优化的无人机观测航迹,增强无人机协同估计目标位置的能力。采用基于相对速度空间的避障算法,同时考虑转弯角速度和传感器探测距离限制的因素,提出保持观测优化的避碰策略,并设计避障控制律,实现对静止和移动障碍物的规避。仿真结果表明所提出的控制算法能够引导无人机处于优化的观测位置,同时完成对移动和静止障碍物的规避,仿真实验验证了所提控制方法的有效性与实用性。

    • 蒋伟进, 吕斯健, 王扬, 陈晓红

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1154

      摘要:在移动云计算中,由于数据存储和数据处理是在云端以远程方式进行的,因而信任是移动云计算安全中一个非常重要的因素.针对移动云计算环境中移动Agent系统安全和信任管理问题,借鉴人类信任机制(Human Trust Mechanism, HTM),研究主观信任形成、信任传播与信任进化规律,提出主观信任动态管理算法(MASTM),基于移动Agent与执行主机的交互经历以及第三方推荐信息收集基础信任数据,给出了公信主机选择算法,孤立恶意主机算法和综合信任度计算算法,实现选择信任机群,孤立恶意主机的功能,以增强移动Agent与主机的安全交互效果.对所给出的算法均进行了模拟验证,验证了其可行性和有效性.

    • 蔡赛男, 宋卫星, 班利明, 齐小刚, 汤润之

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195 / j.kzyjc.2020.1147

      摘要:针对轴承振动信号中的故障特征难以提取的问题,提出了一种基于改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机模型的故障分类方法.该方法使用变分模态分解和多尺度排列熵提取信号故障特征.针对鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm ,WOA)收敛速度慢和精度低的问题,引入冯诺依曼拓扑结构和自适应权重进行改进,可以适当地调整全局搜索能力和局部搜索能力之间的平衡.采用改进后的鲸鱼算法优化LSSVM核函数的参数和惩罚因子,建立滚动轴承故障诊断模型.结果表明,该方法的故障分类性能更好,准确率更高.

    • 楼振凯, 楼旭明, 侯福均

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1090

      摘要:在有限财政预算下,政府对再制造产品进行补贴,促进再制造产品的生产和销售。首先建立了政府对制造商进行生产补贴的三层决策模型,该模型中制造商与新产品销售商和再制造产品销售商进行Stackelberg博弈,同时两个销售商之间通过Bertrand博弈确定各自的销售价。通过对解的分析,揭示了生产补贴对批发价、销售价以及销售量的影响,并通过与无补贴销售量的比较,进一步给出了政府补贴提升再制造产品销量的根本原因。然后给出了对再制造产品销售商进行销售补贴下的三层模型,证明了销售补贴与生产补贴在影响销售价格、销售量方面的等价性。接着讨论了集中决策供应链中新产品与再制造产品销售的二层决策模型,比较了集中决策供应链与分散决策供应链再制造产品的销售量高低并分析其原因,指出政府倾向于优先补贴的供应链类型。最后给出一个算例,分析不同类型供应链中再制造产品销售量对参数的敏感性。

    • 冯鑫

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1080

      摘要:为了提升红外与可见光图像融合视觉效果,克服融合结果的伪影效应,提出一种基于内生长机制结合卷积稀疏表示的图像融合方法。首先,采用符合人类大脑推理的内生长机制对源图像进行分解,获取预测层和细节层;然后对细节层采用卷积稀疏表示进行二次分解,获取二次细节层和基本层,并分别对其采用活动水平测度取大以及加权平均规则进行融合;针对预测层定义ISR混合算子融合规则并进行融合;最后,将融合后的预测层和细节层相加获取最终融合结果。实验中,本文采用三组具有代表性的红外与可见光图像进行算法测试,实验表明提出的方法具有较好的主观视觉效果,并且客观评价指标也更好,具有有效性。

    • 罗煦阳, 宋春跃

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1074

      摘要:对于基金管理者而言,投资者提前或大额赎回有可能带来流动性风险,因此需要提前进行融资以应对需求。为了降低融资的成本,同时满足赎回需求,本文建立了一种混合整数二次约束规划模型,模型符合实际业务约束,并引入了融资成本波动的不确定性,将成本波动的风险量化为方差,同时考虑了融资成本和风险的最小化。当不考虑风险时,模型退化为确定性优化命题。使用金融机构提供的算例进行仿真,优化结果能够兼顾决策的最优性和求解的快速性,能够满足实际业务的需求。对比确定性和不确定性模型得到的决策方案,分析总结了降低融资风险的方法。针对方差上限进行灵敏度分析,结果进一步支持了已有的观点。

    • 张守武, 李擎, 王恒, 吕萌

      优先出版时间:2020-12-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1069

      摘要:针对无人车在非匹配不确定性影响下的路径跟踪控制问题,设计一种基于线性矩阵不等式(LMI)的滑模控制器。首先,根据车辆运动学和动力学方程,同时考虑轮胎侧滑造成的不确定性、车辆侧偏约束以及随机干扰影响,建立车辆非线性不确定系统模型。然后,提出一种线性滑模路径跟踪控制方法,给出线性滑模面存在的充分条件,并推导出线性滑模面存在的显式公式,以保证约束于该滑模面的降阶等价系统的二次稳定性。最后,在Serret-Frenet坐标系下,验证车辆单、双移线运动时的路径跟踪控制效果,仿真结果表明,所设计的滑模控制器可以保证对参考路径的稳定跟踪,具有较强的鲁棒性。

    • 左国玉, 张成威, 刘洪星, 龚道雄

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1057

      摘要:从图像中获取目标物体的6D位姿信息在机器人操作和虚拟现实等领域有着广泛的应用,然而基于深度学习的位姿估计方法在训练模型时通常需要大量的训练数据集来提高模型的泛化能力,一般的数据采集方法存在收集成本高同时缺乏3D空间位置信息等问题. 本文提出了一种低质量渲染图像的目标物体6D姿态估计网络框架. 在该网络中,特征提取部分以单张RGB图像作为输入,用残差网络提取输入图像特征;位姿估计部分的目标物体分类流对目标物体的类别进行预测,姿态回归流在3D空间中回归目标物体的旋转角度和平移矢量. 另外,采用域随机化方法以低收集成本方式构建了大规模低质量渲染、带有物体3D空间位置信息的图像数据集Pose6DDR.在所建立的Pose6DDR数据集和LineMod公共数据集上的测试结果证明了本文所提位姿估计方法的优越性以及大规模数据集域随机化生成数据方法的有效性.

    • 张天平, 邓伟伟, 吴自文

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1023

      摘要:本文针对一类具有全状态约束、未建模动态和动态扰动的严格反馈非线性系统, 通过构造一种非线性滤波器,并利用Young"s不等式, 提出了一种新的有限时间自适应动态面控制方法. 引入非线性映射处理全状态约束, 将有约束系统变成无约束系统. 利用径向基函数来逼近未知光滑函数. 利用辅助系统产生的动态信号处理未建模动态. 对变换后的系统, 利用改进的动态面控制和有限时间方法所设计的控制器结构简单, 移去了现有有限时间控制中出现的``奇异性"问题, 加快了系统的收敛速度. 理论分析表明, 闭环系统中的所有信号在有限时间内有界, 全状态不违背约束条件. 数值算例的仿真结果表明, 本文所提出的自适应动态面控制方案是有效的.

    • 刁鹏飞, 李树森, 姜雪松

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1002

      摘要:为提高算法求解动态多目标问题的寻优性能,本文提出一种多种群分解预测动态多目标算法。首先,提出进化向量生成策略,即基于偏好目标的解生成一组均匀分布的平行向量,并采用引力搜索算法优化每个子问题,保证其对应解的精度和分布的均匀性;其次,设计插值生成策略,即根据进化向量子问题的解在目标空间中的取值,通过线性插值的方式生成更多非支配解,保证解集的多样性和均匀性;再次,在环境变化后,根据相邻子问题的解存在相近性预测生成搜索种群,提高算法的寻优速度。与四个对比算法在十个标准动态测试函数进行对比分析,实验结果表明本文算法求解动态多目标问题具有较好的分布性和收敛性。

    • 潘瑞东, 孔维健, 齐洁

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0985

      摘要:针对法律判决预测中罪名预测和法条推荐子任务, 提出了基于BERT ( Bidirectional Encoder Representation from Transformers ) 预训练模型与知识蒸馏策略的多任务多标签文本分类模型. 为挖掘子任务间的关联, 提高预测准确率, 运用BERT预训练模型进行多任务学习, 建立了BERT12multi文本分类模型; 针对罪名、法条类别中的样本不均衡问题, 采用分组的焦点损失( Focal Loss ) 以增强模型对于罕见罪名及法条的辨别能力; 为降低模型计算复杂度并且提高模型推理速度, 提出了一种以教师模型评价为参考的知识蒸馏策略, 通过动态平衡蒸馏中的蒸馏损失和分类损失, 将BERT12multi压缩为浅层结构的学生模型. 综上, 构建出可以处理不均衡样本且具有较高推理速度的多任务多标签文本分类模型BERT6multi. 在CAIL2018数据集上的实验表明, 采用预训练模型及分组Focal Loss可显著提高法律判决预测的性能; 通过融入教师模型评价, 知识蒸馏得到的学生模型推理速度提高近一倍, 并且在罪名预测及法条推荐任务中获得86.7% 与83.0% 的F1-Score ( Micro-F1与Macro-F1的均值) .

    • 蔡如华, 樊向婷, 吴孙勇, 王力, 伍雯雯

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0983

      摘要:针对多传感器高速多机动目标的跟踪问题,提出了一种多传感器交互式贪婪势概率假设密度(MS-IMM-Greedy-CPHD) 滤波器.该滤波器在预测阶段,通过交互式多模(IMM)算法对CPHD滤波中目标的状态、势分布和运动模型同时进行预测;在滤波的更新阶段,利用贪婪(Greedy) 量测划分机制选取多传感器量测子集和拟分区,并通过拟分区量测子集对不同模型下CPHD 预测的目标状态和势分布以及模型进行交互式更新.仿真结果表明,所提MS-IMM-Greedy-CPHD 滤波能够对高机动多目标进行稳定有效的跟踪,相较于多传感器势概率假设密度(MS-CPHD)滤波,本文方法跟踪结果的OSPA 误差更小且势估计更加准确.

    • 姚邹静, 赵春晖, 李元龙, 付川, 乔红麟

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0974

      摘要:在工业领域,数据缺失十分普遍,对解决下游任务如软测量、异常检测造成阻碍,这些任务大多依赖完 整而高质量的数据集构造模型。现有缺失数据填补方法很少考虑数据填补后的具体下游任务——本文中指软测 量。如何根据下游任务针对性地进行数据填补是当前研究中的挑战之一。为此,本文提出了一种加入临时软测 量模块的对抗生成数据填补模型 (Imputation Generative Adversarial Network with Soft Sensor, SSIGAN)。与生成 对抗数据填补模型 (Imputation Generative Adversarial Network, GAIN) 相比,SSIGAN 模型显式地考虑了软测量 损失对数据填补模型的影响,通过临时软测量模块指导对质量相关变量的修复,实现数据填补的“定制化”,用于 更精准的工业软测量建模。本文通过某工业炼钢过程中的终点成分软测量实验验证了所提方法对软测量质量相 关变量缺失数据填补效果以及最终软测量效果的提升。

    • 王子赟, 张帅, 王艳, 纪志成

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0968

      摘要:针对未知但有界噪声离散时间状态空间系统,提出了一种基于多胞体双重滤波的系统状态估计方法.\;首先,采用有界误差方法对测量噪声和状态预测过程进行分析,利用正多胞体预测状态集包裹后离散成初始约束条件;随后,根据更新最小边全对称多胞体经过正多胞体紧致包裹后离散成约束条件,与测量方程约束条件组成三重约束;最后,通过求解2n个线性规划问题得到全部状态的上下界, 并获得包裹状态可行集的最紧致正多胞体.\;仿真示例验证了该方法估计离散状态空间系统状态的有效性和准确性.

    • 潘雅璞, 谢莉, 杨慧中

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0962

      摘要:利用提升技术可将非均匀采样非线性系统离散化为一个多输入单输出传递函数模型, 从而将系统输出表示为非均匀刷新非线性输入和输出回归项的线性参数模型, 进一步基于非线性输入的估计或过参数化方法进行辨识. 然而, 当非线性环节结构未知或不能被可测非均匀输入参数化表示时, 上述辨识方法将不再适用. 为了解决这个问题, 利用核方法将原始非线性数据投影到高维特征空间中使其线性可分, 再对投影后的数据应用递推最小二乘算法进行辨识, 提出了基于核递推最小二乘的非均匀采样非线性系统辨识方法. 此外, 针对系统含有有色噪声干扰的情况, 参考递推增广最小二乘算法的思想, 利用估计残差代替不可测噪声, 提出了核递推增广最小二乘算法. 最后, 通过仿真例子验证了所提算法的有效性.

    • 卢健, 王航英, 陈旭, 张凯兵, 刘薇

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0952

      摘要:应用于复杂场景下的行人再识别方法,常采用结合全局特征和局部特征的行人表示策略来提升模型的判别能力。但是,提取局部特征常需要针对特定的语义区域设计专门的模型,增加了算法的复杂性。为解决上述问题,本文提出了一种基于多尺度特征学习的行人再识别模型。该模型通过对不同细粒度局部特征与全局特征的联合表示,得到多层次具有互补性的判别信息,端对端地完成行人再识别任务。为了在获取高区分度信息的同时保留更多的细节信息,采用最大池化加平均池化的方式对特征进行下采样;此外,本文引入了TriHard loss约束全局特征并采用随机擦除方法增强数据以进一步提升模型对复杂场景的适应性。在Market-1501和DukeMTMC-reID数据集上进行对比实验,Rank-1的准确率分别达到了 94.9%和 87.1%,验证了本文方法的有效性。

    • 陈晶, 朱全民

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0935

      摘要:针对有理模型提出了两类辨识方法. 首先提出基于递阶辨识思想的混合辨识方法, 将模型分解为分子和分母两个子模型, 分别用最小二乘法辨识分子参数, 用粒子群算法和智能多步长梯度迭代算法辨识分母参数. 由于降低了模型维数, 且信息向量和噪声不相关, 因此相对于传统的偏差补偿最小二乘算法, 混合迭代法提高了辨识精度并降低了计算量. 为消除模型结构已知假设, 且充分利用最新数据更新系统参数, 提出了柔性递推最小二乘辨识方法, 将有理模型转化为时变参数系统, 进而辨识出时变系统的参数. 仿真例子验证了本文方法的有效性.

    • 迟居尚, 何世伟, 宋子龙, 薛守强, 冯骁

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0917

      摘要:整车物流中双层轿运车运输问题属于一类需要考虑乘用车装载(vehicle filling problem,VFP)及轿运车路径规划(vehicle routing problem,VRP)的组合优化问题,称此类问题为VFRP(vehicle filling and routing problem).由于VFP和VRP的问题复杂性均为NPC,且VFRP等组合优化问题模型的目标函数及约束往往具有非凸结构,使得该类问题的线性化处理,精确算法的设计及求解效率的提升一直是该领域的研究难点.本文以轿运车使用成本最低为目标,构建了双层轿运车的VFRP模型,在此基础上提出两种线性化方法并设计了改进分支定价算法(branch-and-price algorithm)以求解:以同时表示装载方案及走行路径的相关系数作为模型系数设计限制主问题,以限制主问题的影子价格作为子问题目标函数系数,构造生成新的装载方案及走行路径的相关系数的子问题,将子问题解作为新系数加入限制主问题,进行列生成(column generation)算法的迭代;使用分支定价算法获得整数解,并在此基础上提出结合最为分数策略(most-infeasible-branching strategy)和强分支策略(strong-branching strategy)的分支策略,以及在分支过程中降低可行域维度的降维方法以加速收敛.最后,结合实际数据设计多组算例,并与智能算法比较,验证了本文模型与算法的有效性.

    • 常树超, 赵春晖

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0901

      摘要:近年来,软测量技术的发展有效解决了工业过程中对于难以直接测量的质量变量的感知困难,为过程的控制与优化提供了有力保障。通常在含有多个质量变量的过程中,样本间的时序关系和多个质量变量间相互影响的空间关系能够反映过程本身的特性,这种时空特性的挖掘有益于软测量模型性能的提升,传统软测量方法往往局限于对时序关系的学习而并未考虑对质量变量间的空间关系进行有效利用。因此本文提出一种时空协同的图卷积长短期记忆网络(Graph Convolution Long Short-Term Memory Networks, GC-LSTM),应用于工业软测量场景。采用多通道网络结构将图卷积网络的空间关系挖掘能力和长短期记忆网络的时序关系学习能力相结合,对过程进行时空协同学习,实现了软测量应用。具体来说,每条通道用于对每种质量变量进行独立学习;对于过程的时序特性,利用各通道内的长短期记忆网络提取针对不同质量变量的时序特征;对于过程的空间特性,构建质量变量间空间关系的图结构,采用跨通道的图卷积运算将不同通道内不同质量变量的时序特征基于空间关系进行融合,得到兼具过程时空特性的特征,因而在软测量建模中实现了过程时空协同学习与融合。通过燃煤电厂磨煤机的实际生产数据验证了所提出的方法对软测量性能提升的有效性。

    • 张雪梅, 陈浩然, 刘志, 齐国虎

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0877

      摘要:构建双渠道和O2O两种模式下的供应链博弈模型,研究了Showrooms效应影响下的供应链定价和渠道模式策略选择问题。研究结果表明:无论何种渠道模式,Showrooms效应和线下展厅服务使得制造商和零售商提高了线上和线下渠道的零售价格;双渠道模式下制造商降低了批发价格,O2O模式下制造商不一定降低批发价格。线下展厅服务和Showrooms效应增加了线上、线下渠道和总需求量,实现了零售商利润增加,零售商会提供线下展厅服务并愿意接受O2O模式。只有当Showrooms效应较小时,制造商选择O2O模式,此模式在大部分条件下可以提高供应链运作效率。因此,当Showrooms效应和线上渠道需求比例满足一定条件时,O2O模式是制造商和零售商的一致选择,实现了从双渠道模式到O2O模式的成功转型。

    • 包汉, 祝海涛, 刘迪

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0745

      摘要:针对移动机器人路径规划问题,提出一种基于正态概率区间分族的家族遗传蚁群融合算法。首先提出初始种群优化及删除算子解决传统遗传蚁群融合算法中遗传阶段随机生成的初始种群质量低的问题。然后引入适应度值正态概率区间种群分族机制及家族混合交叉算子解决传统遗传蚁群融合算法中易出现未成熟收敛问题。最后引入混合变异策略,提高随机变异后生成路径质量。将全局路径规划算法与局部路径规划算法-动态窗口(dynamic window approach,DWA)算法结合形成完整移动机器人运动规划。基于MATLAB仿真平台与机器人操作系统平台(Robot Operating System,ROS)进行实验分析,验证了该正态化概率分族遗传蚁群融合算法求解移动机器人路径规划问题的有效性。

    • 闫军威, 黄琪, 周璇

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0734

      摘要:针对传统冷源系统节能优化方式机理建模复杂,缺乏自我学习能力,优化速度较慢等问题,提出了一种基于数据驱动和自我学习机制的冷源系统节能优化控制策略,设计了冷源马尔可夫决策过程模型,并采用源于策略梯度的DDPG算法解决维数灾难与避免控制动作离散化问题。本文以夏热冬暖地区某大型办公建筑中央空调冷源系统为研究对象,对冷源系统控制策略进行了节能优化,实现了在满足室内热舒适性要求的前提下,减少系统能耗的目标。在对比实验中,DDPG控制策略下的冷源系统总能耗相比PSO控制策略和规则控制策略减少了6.47%和14.42%,平均室内热舒适性提升了5.59%和18.71%,非舒适性时间占比减少了5.22%和76.70%。仿真结果表明,本研究所提出的控制策略具备有效性与实用性,相比其它控制策略在节能优化方面有较明显的优势。

    • 姜志彬, 潘兴广, 周洁, 张远鹏, 王士同

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0703

      摘要:由于传统机器学习方法的有效性依赖于大量的有效训练数据,而这难以满足,因此迁移学习被广泛研究并成为近年来的研究热门.针对当前多分类场景训练数据严重不足造成分类性能下降的挑战,提出了一种基于DLSR的归纳式迁移学习方法(TDLSR).该方法基于归纳式迁移学习框架,利用一种知识杠杆机制,从源域中迁移知识并结合目标域数据同时用于模型学习,在保证性能的基础上保护源域数据的安全性.TDLSR继承了DLSR通过扩大不同类别之间的间隔以适用于多分类任务这一特性,且具备DLSR所没有的迁移学习能力.因此保证了学习模型的合理性,更适用于复杂的多分类任务.通过在12个真实UCI数据集上的实验验证了本文方法在应对上述挑战时,具有很好的实验效果.

    • 王宏伟, 柴俊秀

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0671

      摘要:从概率统计方法出发,提出了一种基于高斯混合模型聚类与递推最小二乘算法的非均匀采样数据非线性系统的多模型建模方法。首先,采用高斯混合模型作为调度函数,使用极大似然估计算法(EM)迭代更新估计高斯混合模型中参数,从而通过每个子系统的高斯概率密度函数计算和比较来确定子系统的激活情况;其次,采用递推最小二乘算法估计局部子系统参数;第三,使用鞅收敛定理对提出的算法性能进行了分析;最后,通过非均匀采样系统的多模型建模实例证明本文提出方法的有效性。

    • 王小寒, 贾玉林, 蔡佳芯, 靳志宏

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0597

      摘要:铁路集装箱中心站主作业区资源分配与作业调度联合优化对中心站经营效益和运作效率有重要影响。基于“轨道吊-集卡”协同装卸方案,引入轨道吊动态配置原则,以最大化作业均衡率和最小化作业成本为目标,构建多目标非线性混合整数规划模型,综合研究轨道吊作业区域动态划分、集装箱贝位分配以及多轨道吊调度多层次联合优化问题。根据问题特点,融合启发式规则、遗传算法和模拟退火算法,设计三层混合启发式算法求解模型。通过不同规模算例,对比Cplex与所设计算法的实验结果,验证了模型的正确性和算法的有效性,并借助于不同划分原则、不同优化策略与不同间隔约束下的对比实验,验证了优化模型与算法普适性。结果表明,新型装卸方案、动态作业区域以及联合优化策略可大幅度均衡轨道吊作业量,避免资源过度负载、降低中心站作业成本,为中心站的实际运营管理提供决策支持。

    • 彭开香, 张丽敏

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0548

      摘要:工业过程多变量、数据高维度和非线性的特点使得对其质量监测及质量相关的故障诊断变得复杂.本文融合了核熵成分分析(KECA)及典型相关分析(CCA)方法的思想,进行特征提取降维的同时确保所提取特征与质量变量的最大相关性,提出了一种新的质量相关的工业过程故障检测方法.首先,采用KECA对输入数据进行核空间的映射及特征提取,同时融合CCA算法思想使得所提取特征与质量变量间关联最大化.其次,构建监测统计量并用Parzen窗估计其控制限,用于过程的故障检测.最后,运用所提方法对带钢热连轧工业过程实际生产数据进行分析,并与其他四种传统非线性算法对比分析,实验结果验证了所提方法的准确性、有效性及先进性.

    • 王松, 纪鹏, 张云洲, 朱尚栋, 暴吉宁

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0505

      摘要:行人重识别通常删除特征提取网络中的最后一个空间下采样操作,以增加最后输出特征图的分辨率,保留更多的细粒度特征。然而,这种操作会大幅减小神经网络的感受野,而更大的感受野可以为行人重识别提供更多的上下文信息。同时,在实际的视觉皮层中,相同区域的神经元的感受野是不同的,但当前行人重识别网络的设计大多忽视了这一点。为了解决上述问题,本文提出一种新颖的自适应感受野网络。网络的设计受启发于生物的视觉系统,通过在多分支网络上设置不同大小的感受野,结合注意力机制让网络自行选择合适的感受野特征,实现了网络感受野的自适应,并且采用了分组卷积使得自适应感受野模块更加轻量级。同时在各个分支利用空洞卷积增大感受野,补偿删除最后下采样操作所减少的网络感受野。在公开的大规模数据集上进行了实验,本文算法相比于基线方法有显著的提升,当使用ResNet-50作为特征提取网络时,在DukeMTMC-reID、Market-1501数据集上的Rank1和mAP分别达到了89.2%和76.0%、95.2%和87.2%。与现有方法相比,本文算法在精度有明显的提升.

    • 白钰, 彭珍瑞

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0454

      摘要:针对标准樽海鞘群算法收敛精度低、收敛速度慢的问题, 提出一种基于自适应惯性权重的樽海鞘群算法(AIWSSA). 首先, 在追随者位置更新公式中引入惯性权重因子评价个体之间的影响程度; 然后, 结合种群成功率与非线性递减函数对惯性权重因子进行自适应调整, 使算法的全局和局部搜索能力得到更好地平衡; 最后, 为防止算法陷入局部最优, 引入差分变异思想对非最优个体进行变异. 对12 个基准测试函数进行求解, 实验结果表明: AIWSSA具有较高的收敛精度、收敛速度和鲁棒性; Wilcoxon 统计检验结果表明: 与标准樽海鞘群算法、改进的樽海鞘群算法、其他群体智能算法相比, AIWSSA表现出较好的性能. 通过将其应用于两种带约束的工程设计问题,验证了AIWSSA的有效性.

    • 谭春桥, 杨慧娟, 易文桃

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0445

      摘要:针对共享经济中的信任问题,利用区块链技术搭建基于PoS(权益证明)共识机制的共享经济区块链网络,实现去信任化和去中心化。在PoS共识机制中,区块链用户提供交易费用,激励矿池招募验证者进行区块传播验证,区块链用户与矿池都能从更多的验证者数量中获益,但验证者越多,双方付出的成本越高。本文从纳什谈判的角度研究共享经济区块链网络PoS共识机制中区块链用户与矿池的利益冲突问题,在交易费用与验证者数量之间进行权衡,构建纳什谈判博弈模型;然后,证明了区块链用户与矿池的纳什谈判博弈模型中纳什谈判解的存在性和唯一性,得到了区块链用户和矿池的最优决策;最后,通过数值算例分析了通信成本与验证者数量对区块链用户和矿池的最优决策以及效用的影响。研究结果表明:区块链用户与矿池都能从较低的通信成本中获益;纳什谈判博弈模型能够有效解决共享经济区块链网络中用户与矿池的利益冲突,提高网络效率。

    • 苏本跃, 倪钰, 盛敏, 赵丽丽

      优先出版时间:2020-12-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0326

      摘要:传统动力下肢假肢运动意图识别算法常使用机器学习算法分类器, 在特征选择方面则需要手工提取, 随着深度学习算法在很多领域都发挥了重要作用, 将深度学习算法用在运动意图识别研究中具有重要意义. 本文算法通过在传统的卷积神经网络的基础上进行改进, 更适应于本文研究的基于短时行为样本数据的运动意图识别,同时抑制了深度学习算法应用于运动意图识别中的过拟合. 在意图识别数据集中进行滑动窗口预处理, 目的是对时间序列样本做数据增广, 扩增目标数据集能够使训练集更加丰富全面, 提高了识别的精度, 运用改进后的卷积神经网络对增广后的数据集进行特征学习与分类. 实验结果表明, 该方法在13类运动模式下的识别率达到93%.

    • 胡金昌, 吴颖颖, 王艳艳, 吴耀华

      优先出版时间:2020-11-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0938

      摘要:单人负责多台机器的单一工序作业车间场景中,工人由于重复操作机器而产生学习效应. 针对考虑依赖工件位置学习效应的单人单工序作业车间最小化最大完工时间的调度问题,建立了混合整数规划模型. 为解决该问题,设计了考虑学习效应的贪婪算子,利用该算子构造了两种贪婪算法,并提出了基于贪婪的模拟退火算法. 为衡量混合整数规划模型、贪婪算法和基于贪婪的模拟退火算法的性能,设计了大小两种规模问题的数据实验. 通过实验得出,现代混合整数规划模型求解器可以解决机器数量和工件总数量乘积小于75的小规模问题;基于贪婪的模拟退火算法求解此问题具有有效性,适用于各种规模的问题. 间隔插入贪婪算法解决此问题速度较快,效果良好,可以应用于需要快速求解的场景.

    • 莫宏伟, 田朋

      优先出版时间:2020-11-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0927

      摘要:视觉场景理解包括检测和识别物体,推理被检测物体之间的视觉关系以及使用语句描述图像区域.为了实现对场景图像更全面、准确的理解,我们将物体检测、视觉关系检测和图像描述视为场景理解中三种不同语义层次的视觉任务,提出一种基于多层语义特征的图像理解模型将这三种不同语义层进行相互连接共同解决场景理解任务.该模型通过一个信息传递图将物体、关系短语和图像描述的语义特征同时进行迭代和更新.更新后的语义特征被用于分类物体和视觉关系、生成场景图和描述,并且引入融合注意力机制提升描述的准确性.在视觉基因组和COCO数据集上的实验结果表明,所提出的方法在场景图生成和图像描述任务上比现有的方法拥有更好的性能.

    • 陈子聪, 王林, 刘建圻, 王钦若

      优先出版时间:2020-11-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0907

      摘要:针对一类带有输入饱和特性的不确定非线性系统, 为了在保证系统跟踪性能的同时最大限度节省系统通讯资源, 结合 Backstepping 技术, 本文提出了一种自适应模糊触发式补偿控制方法. 由于安全需求或者物理限制等因素, 输入饱和特性往往不可避免地存在于实际物理系统中, 给系统的控制性能和稳定性造成不利影响. 为有效解决该问题, 光滑的双曲正切函数被融入到自适应控制设计过程中, 以实现对系统输入饱和约束的补偿. 此外, 实际系统模型难以精确建立, 系统描述中难免会存在未知不确定部分. 本文将利用模糊逻辑系统对系统的未知不确定部分进行逼近处理. 在上述基础上, 为节省系统的通讯资源, 引入一种基于相对阈值的事件触发控制策略, 以减小系统传输压力. 通过Lyapunov 稳定性理论分析, 系统的所有信号都是半全局一致最终有界的. 仿真结果验证了所提方法的有效性.

    • 唐可心, 梁晓磊, 周文峰, 马千慧, 张煜

      优先出版时间:2020-11-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0898

      摘要:为解决粒子群优化算法中种群多样性和收敛性间的矛盾,提出了一种具有重组学习和混合变异的动态多种群粒子群优化算法。该算法动态划分多种群并融入重构粒子作为引导因子,在增加种群多样性的同时保留优秀粒子的空间信息;在算法执行阶段对最优个体施加混合变异,基于时变概率实施反向学习策略或者邻域扰动操作,帮助粒子快速跳出局部困境,加强对附近区域内的精细搜索。基于14个多类型标准测试函数,并与其他的改进粒子群算法进行对比,验证了几种改进措施的有效性和叠加影响;其次,为进一步探究概率性混合变异策略的敏感性,对变异方式及参数设置进行仿真实验,结果表明所采用的极值扰动策略具有显著的优势,合理地控制学习强度可以充分发挥反向学习的作用,并给出了影响参数的建议取值范围。上述实验结果表明本文所提出的算法能够更好地平衡种群的开发与勘探的能力,提高求解精度和收敛性能。

    • 兰蓉, 贾亚雯

      优先出版时间:2020-11-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0845

      摘要:针对经典的直方图均衡化图像增强算法可能存在的对比度过度增强、亮度分布不均匀和细节信息不突出等问题,提出了自适应直觉模糊相异直方图裁剪的图像增强算法. 基于直觉模糊集的“投票模型”,本文引入直觉模糊相异直方图的概念,并基于此提取图像像素的空间位置信息. 同时,利用S型隶属度函数对图像的直觉模糊相异直方图进行自适应裁剪,采用分段策略对裁剪后的直觉模糊相异直方图进行均衡化处理. 最后,利用直觉模糊集的犹豫度刻画原图像的未知信息,修正由引导滤波获得的细节图像,从而保留图像丰富的细节信息. 针对三种类型的图像,即,自然图像、MRI脑图像及近红外图像的实验结果表明,本文算法能有效提高图像的对比度,保留图像的细节信息,使图像呈现较自然的视觉效果,改善图像的质量评价指标.

    • 司方远, 韩英华, 袁怀通, 汪晋宽, 赵强

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0913

      摘要:为满足多样化能源需求并提高能源网络的可靠性,研究多能源系统优化管理和混合潮流问题.针对多能源的网络约束及其耦合特性,构建了整合分布式发电、热电联产、电力网络和区域供热网络的热-电互联综合能源系统模型.基于梯形模糊隶属函数构建模糊化软约束,量化了电力网络节点电压和区域供热网络节点供给温度的技术不满意度.考虑系统的经济运行和网络节点的能源供给质量,提出了一种计及混合潮流约束的热-电互联综合能源系统多目标优化调度策略以最小化运行成本和网络节点状态变量的技术不满意度.采用epsilon约束算法精确求解该多目标优化问题的Pareto前沿.算例分析结果表明,构建的模型和提出的算法可以有效提高系统能源供给质量和优化决策的准确性.研究成果进一步体现了提出的多目标优化方案在兼顾经济性,能源供给质量以及复杂的运行约束,保证系统经济稳定运行等方面的效益.

    • 刘晓亮, 蒋伟进

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0744

      摘要:随着群智感知的普及,以合理的成本招募最佳感知信息提供者的问题也变得更加重要,但移动用户追求高回报的贪婪特性会使得招募成本偏高.为此,提出了一种针对团体的群智感知招募的激励机制, 首先通过移动用户的属性和任务详细信息,来迭代所有可能团体;然后,评估生成的随机初始团体,在其中删除违反任务约束的团体,并计算其余团体的QoI(the Quality of Information,QoI)比率,团体将经过轮盘赌程序从当前团体中选择候选人进行进化程序,选定的团体经过交叉,在团体之间随机交换成员;最后进行突变,该过程随机替换团体的成员,从解决方案集中选择具有最佳QoI比率的团体.解决了移动用户对数据进行过高定价以提高利润的倾向.提出的激励机制包括选择和支付机制,避免了移动用户选择过程中的贪婪特性.通过使其与现有的团队招募框架方法的对比,以及实验数据集与原始模型进行的比较,证明了该激励机制的有效性.

    • 梁振英, 王稀, 金增珂

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0730

      摘要:研究基于视觉伺服的不确定非完整移动机器人的跟踪控制问题.基于视觉反馈和状态输入变换,提出了一类非完整运动学系统的不确定模型,并运用两个新的变换,对三种不同情况分别设计了自适应动态反馈控制器来跟踪不确定系统的期望轨迹.利用李雅普诺夫方法和推广的Barbalat引理,严格证明了误差系统的收敛性.最后仿真结果验证了该方法的有效性.

    • 石怀涛, 姚福星, 白晓天, 李刚, 佟圣皓

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0694

      摘要:针对欠驱动桥式起重机在自动化驾驶研究中负载升/落吊运动与台车水平位移联动时,负载摆动抑制效果和控制性能不能满足实际工程需要,易造成安全事故的问题,提出了一种基于能量分析的桥式起重机联动系统非线性耦合防摆控制器.采用非线性耦合控制方法,构造新型储能函数,设计出非线性耦合防摆控制器.利用LaSalle不变性原理和Lyapunov 方法对该闭环反馈系统稳定性进行严格的数学分析.理论推导、仿真与实验结果表明,相比于非线性跟踪控制器和局部反馈线性化控制器,所提非线性耦合防摆控制器具有更佳的控制性能,不仅提高了负载的吊运效率,而且有效抑制和快速消除负载摆角;在添加外部扰动的情况下,仍能取得良好的控制效果,具有较强的鲁棒性.为桥式起重机联动系统提供了一种新的防摆控制方法.

    • 姚红娟, 赵小强, 李炜, 惠永永

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0659

      摘要:针对间歇过程数据的动态特性带来的故障检测问题,提出了一种双权重多邻域保持嵌入(Double Weight Multiple Neighborhood Preserving Embedding, DWMNPE)算法。首先,为每个样本点寻找时间近邻来描述样本点之间的时序相关关系;接着定义角度近邻,并为样本点寻找角度近邻和距离近邻,来表征样本点在空间上的相似性,通过提取这三种不同的流形特征,充分表征数据的局部结构特征;进一步构造一种新的目标函数,在考虑误差最小的同时兼顾三种近邻的顺序信息,可防止NPE算法在计算重构权值时丢失近邻顺序信息,在解决数据动态性的同时充分提取了原始数据的本质局部结构;最后对降维数据构造局部离群因子(Local Outlier Factor,LOF)统计量进行监控,消除数据非高斯特性对监控效果的不利影响。数值例子和青霉素发酵过程仿真结果验证了DWMNPE方法对动态性间歇过程故障检测的有效性。

    • 廖纪勇, 吴晟, 刘爱莲

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0554

      摘要:选取合理的初始聚类中心是正确聚类的前提, 针对现有的K-means 算法随机选取聚类中心和无法处理离群点等问题, 提出一种基于相异性度量选取初始聚类中心改进的K-means 聚类算法. 算法根据各数据对象之间的相异性构造相异性矩阵, 定义了均值相异性和总体相异性两种度量准则; 然后据此准则来确定初始聚类中心, 并利用各簇中数据点的中位数代替均值进行后续聚类中心的迭代, 消除离群点对聚类准确率的影响. 此外, 所提出的算法每次运行结果保持一致, 在初始化和处理离群点方面具有较好的鲁棒性; 最后, 在人工合成数据集和UCI数据集上进行实验, 与3 种经典聚类算法和两种优化初始聚类中心改进的K-means 算法相比, 所提出的算法具有较好的聚类性能.

    • 李丽, 任祯琴

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0373

      摘要:基于具有参数依赖的Lyapunov函数方法及LMI技巧, 本文研究一类时变参数不确定离散时间系统的预见跟踪控制问题. 首先, 采用预见控制理论中误差系统的方法, 引入两个与状态变量和输入变量有关的辅助信号, 构造出包含未来目标值信号和干扰信号的信息的扩大误差系统, 将原系统的预见跟踪问题转化为扩大误差系统的镇定问题; 然后, 针对所推导的扩大误差系统, 考虑输出反馈时, 通过改造输出方程融合可预见信号的未来信息. 研究表明, 通过求解LMI, 即可确定静态输出反馈预见控制器增益矩阵的参数矩阵. 数值仿真表明本文结果的有效性.

    • 许宇翔, 葛红娟

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0234

      摘要:含补偿单元的四端输出三相-两相矩阵变换器(3-2MC)能有效提升带两相独立负载的矩阵变换器输入性能.在现有的调制方法下,四端输出3-2MC的电压增益较三端拓扑低,且该电压增益是与多个变量有关的表达式.针对上述缺陷,文章提出了一种输出侧协同调制的开关组合优化方法,该方法在单位调制周期时间内,对同极性输出侧和补偿侧进行协同调制,以提高有效矢量利用率.通过理论推导和分析可得,与现有调制方法相比,采用本文所提方法能将四端输出3-2MC电压增益提高到常规三端输出3-2MC的水平,同时使得四端输出3-2MC的电压增益是一个只与输出不对称度有关的函数表达式,且单位开关周期内的开关管切换次数较现有的调制方法少.仿真结果表明,基于输出侧协同调制的开关组合优化方法不仅仍然能实现输入与输出功率的解耦,与现有的调制方法相比,该方法能有效拓宽四端输出3-2MC的线性调节区间,同时使系统仍然具有良好的输入与输出性能.

    • 宋元明, 刘亚杰, 王锐, 张涛

      优先出版时间:2020-10-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.1187

      摘要:本文针对利用无线传能技术对移动无人单元进行动态传能的需求,选取微波无线传能作为传能方式,考虑在无线传能发射端和接收端之间设置中继传能节点的必要性,以及因无人单元连续移动所导致的无线传能链路的动态性,针对这类动态链路上采用不同中继传能节点部署方案所带来的在传能效率、系统成本等指标上的变化,构建了一个包含发射端、接收端和可移动能量中继平台的动态无线传能链路多目标规划模型,在此基础上根据决策变量的特点采用两种不同的进化算法对动态无线传能链路多目标规划模型进行双层迭代求解; 求解结果验证了模型的有效性和微波能量中继传输对提高动态无线传能链路平均传能效率的作用.

    • 程建华, 董铭涛, 赵琳

      优先出版时间:2020-09-02  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0592

      摘要:为了准确地求解组合权重的组合系数,将基于分解的多目标进化算法(Multi-Objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition, MOEA/D)思想引入评估领域,提出一种基于MOEA/D的组合权重方法.通常,利用加权和法将组合权重模型转化为单目标模型,模型系数难以准确确定.针对此问题,引入MOEA/D算法的分解思想将组合权重模型转化为多个单目标子模型. MOEA/D算法仅适用于无约束优化问题,然而,较为常用的惩罚函数法难以表达进化初期无可行解的情况,提出改进自适应惩罚函数(improved adaptive penalty function, IAPF),将组合权重模型转化为无约束优化模型.应用所提出方法与其它文献方法,开展仿真试验.试验结果表明,所提出算法具有有效性.

    • 陈子印, 张利军, 林喆, 梁晓玲

      优先出版时间:2020-08-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0411

      摘要:本文针对自主水下航行器的路径跟踪控制问题, 首先, 将基于路径坐标系和虚拟向导的概念建立的跟踪误差方程转换成一种新的级联系统的表示形式, 由一个位置误差名义系统和与之级联的速度和航向误差子系统组成, 与常规控制器求解相比解耦了位置误差与速度和航向误差子系统. 其次, 利用滤波反步法对速度和航向子系统进行求解, 避免了反步法对虚拟控制量解析求导引起的“计算膨胀”的不足, 并通过构造辅助系统对滤波误差和输入受限下的控制量残差进行补偿, 基于李雅普诺夫稳定性理论保证了速度和航向子系统的有界收敛. 然后, 通过级联系统理论证明了闭环跟踪误差系统所有信号的一致最终有界. 最后, 通过仿真实验验证了级联控制的有效性.

    • 代亮, 梅洋, 钱超, 孟芸, 汪贵平

      优先出版时间:2020-08-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0333

      摘要:对大规模路网交通流进行准确预测,能够应用于区域交通协同控制与管理,提高路网运行效率。针对如何高精度地拟合大规模路网交通流时空分布并对其进行准确预测,提出基于梯度惩罚的Wasserstein生成对抗网络(Wasserstein generative adversarial network with Gradient Penalty, WGAN-GP)的大规模路网交通流预测算法。根据大规模路网交通流数据特点,为了增加模型对时间相关性和远距离空间相关性特征的抽象能力,算法采用残差U型网络作为生成器来增加网络深度;采用多重判别器,分别从时间和空间特征来对生成数据进行判别,从而提高判别器的判别能力。该算法能够解决判别型深度学习模型仅能针对路网整体误差最小化,而忽略各交通流观测点预测误差最小化原则的问题,能够更好地满足现实交通场景需求。实验结果表明,该算法能够有效地学习路网交通流数据内部多因素耦合特性,具有更高的预测精度。

    • 顾秋阳, 琚春华, 吴功兴

      优先出版时间:2020-08-03  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0312

      摘要:结合用户群体中心性识别舆情信息传播的关键节点,对社交网络中的舆情信息传播实施控制,提出基于用户群体中心性的合作博弈分配方法. 将识别得到的关键节点标记为基于Shapley值的信息分隔符,进而提出SASVCGID算法. 结合传染病模型进行数值仿真和算法比较,结果表明,所提出算法在同质、异质和真实社交网络中,较其他舆情控制算法有较大提升;当控制节点数量增加时,受感染与免疫节点占比会分别加速下降和上升.

    • 王子赟, 张梦迪, 王艳, 纪志成

      优先出版时间:2020-07-01  DOI: 10.13195/j.kzyjc.2020.0212

      摘要:针对未知但有界扰动和噪声的线性时不变系统, 提出了一种基于向量集逆区间滤波的执行器故障观测器设计方法, 实现了噪声未知但有界环境下的故障区间估计. 通过将执行器故障视为增广状态向量, 构造与原系统等价的增广系统, 基于增广系统设计故障观测器, 从而得到系统的执行器故障的区间估计, 同时利用多时刻的测量输出进行区间滤波, 采用观测器估计区间和集逆收缩区间的交集, 得到更紧致的当前时刻的状态区间, 降低区间计算的包裹效应. 最后, 通过仿真实例验证了所提方法的有效性和实用性.