基于离散萤火虫算法的近红外波长优选方法研究

近红外光谱数据量大,需要进行压缩,以降低建立光谱校正模型的计算复杂度,提高模型精度和稳健性。为此,提出了一种基于离散萤火虫算法(discrete firefly algorithm)的近红外光谱波长变量筛选方法。首先采用蒙特卡罗方法剔除异常值,并应用Kennard-Stone法进行校正样本的选择。对通用萤火虫算法进行离散化处理,改进了吸引度的自适应公式,在移动公式中增加了牵引权重,以适应离散化处理的影响和优化算法,并在离散萤火虫算法中加入精英保留策略,加快算法的收敛速度。实验中找到DFA算法中的各项参数中的最佳值。通过离散萤火虫算法优选波长变量,建立发酵液中丁二酸含量的近红外光谱偏最小二乘回归(partial least squares regression)校正模型。与标准遗传算法(genetic algorithm)优选波长方法进行了比较。结果显示,基于离散萤火虫算法的波长优选方法所建立的PLS校正模型,其校正集的相关系数(R2_c)为0.986,RMSEC为0.409,预测集的相关系数(R2_p)为0.969,RMSEP为0.458,模型稳健性和精度都要优于全光谱建模以及遗传算法波长优选方法。显示了DFA在近红外光谱数据筛选方面的优越性。     

容错实时任务调度的DSPN建模与分析

复杂系统的形式化描述对新系统的设计以及现有系统的改进与评价都具有十分重要的作用。针对处理机系统容错实时混合任务调度,提出采用确定与随机Petri网(Deterministic and Stochastic Petri Net, DSPN)进行建模与性能分析。首先,根据任务执行的优先级、周期性、容错性和实时性,将任务分为四类;然后,采用DSPN对任务调度执行过程,不同优先级任务抢占式调度,处理机故障及故障恢复过程进行建模,由此构成处理机系统容错实时任务调度过程的DSPN模型;最后,仿真实验结果表明,在负载相同情况下,处理机利用率基本相同,且具有容错的实时任务调度算法可以有效地降低任务错失率。容错实时任务调度DSPN模型可以为复杂任务调度系统的Petri网建模与分析奠定了基础,并为实际工程应用提供了理论指导。     

基于Petri网和故障树的电力系统故障诊断模型

电力系统元件发生故障后,继电保护动作发出信号使相连的断路器断开,有效地保护了元件,但是也为故障的诊断增添了困难。本文针对带有主保护和后备保护的电力系统故障诊断建模困难复杂等问题,提出用故障树分析法对核心故障建模,并将故障树模型转换为对应的Petri网模型,运用Petri网的状态转移方程进行矩阵运算,不仅清晰的表示了故障的发生和形成,也能快速准确的诊断出故障发生元件,降低诊断的复杂性。实例分析说明了该方法准确性和有效性。     

基于有色Petri网的机械系统故障诊断研究

故障诊断对于机械系统的使用与维护起着重要的作用;为了提高机械系统故障诊断的效率以及直观性,提出了一种使用基于知识的故障诊断方法,即使用有色Petri网诊断方法建立一种通用机械系统故障诊断模型并进行分析。针对数控机床液压元件故障这一案例,首先获取其故障来源建立故障树;其次在故障树基础上运用有色Petri网建模工具CPNTools建立有色Petri网模型;最后对模型进行了仿真分析以模拟故障的传递,进行状态空间分析以判断模型安全性,结果表明所提出的建模方法能够使得故障传递更加直观化,快速了解故障的发展趋势,并表明此模型有着较强的易用性以及通用性。     

基于混沌离散PSO算法的乙烯生产过程模型变量的选择

管式炉裂解技术是当今乙烯生产的主要技术,乙烯生产过程中有多种影响质量指标的变量,将全部变量参与建模显然会增加建模难度和复杂性,并且大量的冗余信息会降低模型的精度;针对这一问题,提出了基于混沌思想的离散粒子群(PSO)算法进行模型变量的选择;首先,采用混沌离散PSO算法得到建模的最优输入变量集合,再通过偏最小二乘法(PLS)对所选变量进行建模;结果表明,该方法可更有效地克服传统粒子群算法容易陷入局部最优的问题并建立较高的模型精度。     

动态Web服务组合的选择策略

为了提高光网络资源的利用率,提出一种基于Petri网的Web服务组合最优化选择的方法.根据用户需求使用Petri网对服务组合之间的数据依赖关系建模,利用Petri网的T-不变量得到各种可能组合方案,并对于每种组合方案使用广义随机Petri网分析其性能.实验结果表明：该方法充分利用Petri网善于描述、分析、评价分布式系统的优点,得到性能最优的基于光网络资源的服务组合方案.     

动态Web服务组合的选择策略

为了提高光网络资源的利用率,提出一种基于Petri网的Web服务组合最优化选择的方法.根据用户需求使用Petri网对服务组合之间的数据依赖关系建模,利用Petri网的T-不变量得到各种可能组合方案,并对于每种组合方案使用广义随机Petri网分析其性能.实验结果表明:该方法充分利用Petri网善于描述、分析、评价分布式系统的优点,得到性能最优的基于光网络资源的服务组合方案.     

民航大涵道比涡扇发动机总体性能参数敏感性分析

由于人为误操作和数据库系统异步因素,电力系统监控数据存在错误风险,需要对监控数据进行多点校核来保障其一致性和正确性,可靠的监控数据保证电力系统的安全运转。然而多点校核业务流复杂且对数据精度要求高,目前的人工校核方法不仅成本高,且精度和效率低,不能保证整个监控数据的实时校核工作。为自动化监控数据多点校核过程,需要对整个业务流建模,针对该问题,提出一种基于Petri网的监控数据多点校核动态建模方法。首先将监控系统的校核业务背景形式化Petri网中的具有不同约束的节点;然后使用工作流Petri方法对校核的业务流程进行形式化定义、并将该业务流程用Petri网建模成为网状模型;最后,针对该模型提出一种化简技术对其进行化简,并证实该化简方法的有效性和该模型能拟合监控数据多点校核的整个流程。     

基于Petri网的电力系统监控数据多点校核方法

由于人为误操作和数据库系统异步因素,电力系统监控数据存在错误风险,需要对监控数据进行多点校核来保障其一致性和正确性,可靠的监控数据保证电力系统的安全运转;然而多点校核业务流复杂且对数据精度要求高,目前的人工校核方法不仅成本高,且精度和效率低,不能保证整个监控数据的实时校核工作;为自动化监控数据多点校核过程,需要对整个业务流建模,针对该问题,提出一种基于Petri网的监控数据多点校核动态建模方法;首先将监控系统的校核业务背景形式化Petri网中的具有不同约束的节点;然后使用工作流Petri方法对校核的业务流程进行形式化定义、并将该业务流程用Petri网建模成为网状模型;最后,针对该模型提出一种化简技术对其进行化简,并证实该化简方法的有效性和该模型能拟合监控数据多点校核的整个流程。     

单模激光混沌系统的可视化模型及仿真研究

提出了一种直接用仿真软件建立单模激光混沌系统可视化模型的方法。分析了单模激光系统的混沌特性 ,并对单模激光系统的混沌同步与控制进行了仿真研究。该方法的优点是无需用传统的程序代码对模型和算法进行编程 ,且可实现混沌光学系统建模及仿真分析的全程可视化 ,是研究光学动力学系统的一种简便、有效的新方法     

Computational modeling of MR flow imaging by the lattice Boltzmann method and Bloch equation

In this work, a computational model of magnetic resonance (MR) flow imaging is proposed. The first model component provides fluid dynamics maps by applying the lattice Boltzmann method. The second one uses the flow maps and couples MR imaging (MRI) modeling with a new magnetization transport algorithm based on the Eulerian coordinate approach. MRI modeling is based on the discrete time solution of the Bloch equation by analytical local magnetization transformations (exponential scaling and rotations).     

Identification of gradient elasticity parameters based on interatomic interaction potentials accounting for modified Lorentz-Berthelot rules

The identification algorithm developed here for scale parameters of gradient elasticity combines solutions for a deformed heterogeneous composite fragment in a continuous one-dimensional model and for a diatomic chain in a discrete atomistic model. For the identification, the models are taken equivalent and the effective stiffnesses of equivalent composite fragments are compared. In the discrete model, only the nearest neighbor atoms interact and the interaction between dissimilar atoms are determined by a modified Lorentz-Berthelot rule. As a result, the effective stiffness of the discrete composite represented as a nonuniform atomic chain is found. The continuous model is a gradient one and takes into account nonlocal effects in the volume and adhesive properties of phase boundaries. The problem of determining the effective stiffness of a composite fragment is solved analytically in the one-dimensional approximation. The study is aimed to develop a procedure of identifying the scale parameters of gradient theories such that the parameters would be independent of the choice of potentials used in discrete modeling. On the example of modeling using the Morse and Lennard-Jones potentials, we propose an identification methodology invariant with respect to the choice of potentials. It is shown that the invariance is provided if the potentials in discrete modeling are coincided in the vicinity of equilibrium points. It is demonstrated that for unambiguous determination of the scale parameters of gradient elasticity, it suffices to use the simplest two-parameter potentials approximating any other potentials subject to equal equilibrium bond distances and equal second derivatives at the equilibrium point (i.e., force constants). An example of identifying the gradient elasticity parameters is presented for a two-phase W-Si composite.     

磁绝缘传输线中心汇流区数值模拟的实现

介绍了磁绝缘的形成原理以及模拟中采用的基本空间和时间算法.成功地使用了非均匀网格模型,实现了对结构复杂的中心汇流区的三维数值建模;运用金属支撑杆模型,实现了负载的数值建模.探讨了MPI并行算法运用到模拟中的可行性及其应用价值.最后以Z加速器上MITL的中心汇流区为例,验证了模拟的正确性.     

光机靶室钢混结构基于动刚度等效的简化建模

钢混结构分离式有限元建模方法由于考虑了钢筋的实际分布,其计算精度较高,但建模过程复杂繁琐。开展了基于动刚度等效的钢混结构简化建模研究,该方法将钢筋和混凝土考虑为一种等效材料。研究中首先以典型钢混组合结构为例,以等效模型与分离式模型的模态特性等效为目标,建立了分部件的动刚度等效模型,然后将各部件等效模型组合成整体结构等效模型,数值仿真结果显示在相同载荷作用下,整体参考模型与整体等效模型的响应分布非常接近,而等效模型的规模远小于参考模型,说明了该等效建模方式的有效性。进一步将该等效建模方法应用于神光Ⅲ主机靶室钢混结构的动力学分析中,并计算了该巨型光机结构等效模型在实测基础加速度激励下的随机振动响应,靶球上各方向的响应实测结果与计算结果较为吻合。所采用的动刚度等效建模方法可应用在巨型光机结构动力学稳定性的进一步研究中。     

A retrodictive stochastic simulation algorithm

In this paper we describe a simple method for inferring the initial states of systems evolving stochastically according to master equations, given knowledge of the final states. This is achieved through the use of a retrodictive stochastic simulation algorithm which complements the usual predictive stochastic simulation approach. We demonstrate the utility of this new algorithm by applying it to example problems, including the derivation of likely ancestral states of a gene sequence given a Markovian model of genetic mutation.     

无人机多阶段航迹预测协同任务规划

针对多无人机(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)协同控制问题,提出了一种UAVs多阶段航迹预测分布式任务规划方法。定义从一次任务分配开始到其中一项任务完成为一个任务周期。在每个规划周期,首先,各UAV使用A*算法快速预测到所有任务目标的路径,提供至任务分配;然后,采用聚类算法修改目标价值向量,协商分配结果,并实时计算探测范围内的最短路径;最后,采用三次B样条曲线平滑所分配的最短路径,在线规划出满足飞行约束的飞行航迹。通过仿真实验对算法的有效性进行了验证,结果表明,提出的算法能够实时获得近似最优的任务分配结果并规划出可飞行航迹,并有效处理突发任务。     

基于RDC-PSOA的复杂自动化控制最优任务规划方法研究

在复杂的自动化控制模型中进行最优任务规划数据推荐时,容易出现只将任务分配给最先执行的处理器的情况,导致个别处理器上任务分配过多,造成整体时间跨度增加,提出一种基于推荐数据特点粒子群优化(Recommended data characteristics-Particle swarm optimization algorithm: RDC-PSOA)的复杂自动化控制最优任务规划方法,以一群随机粒子为初始解,依据复杂自动化控制模型中任务规划数据推荐问题的特点,在粒子群算法的基础上,重新塑造粒子描述形式,对粒子的位置与速度进行编码,将粒子群算法映射到离散空间,通过迭代获取全部可能的自动化控制任务规划方案,实现数据的有效推荐。仿真实验结果表明,所提方法不仅具有很强的收敛能力,而且数据推荐完成时间短,性能优越。     

An optimal control approach to probabilistic Boolean networks

External control of some genes in a genetic regulatory network is useful for avoiding undesirable states associated with some diseases. For this purpose, a number of stochastic optimal control approaches have been proposed. Probabilistic Boolean networks (PBNs) as powerful tools for modeling gene regulatory systems have attracted considerable attention in systems biology. In this paper, we deal with a problem of optimal intervention in a PBN with the help of the theory of discrete time Markov decision process. Specifically, we first formulate a control model for a PBN as a first passage model for discrete time Markov decision processes and then find, using a value iteration algorithm, optimal effective treatments with the minimal expected first passage time over the space of all possible treatments. In order to demonstrate the feasibility of our approach, an example is also displayed.     

Multiobjective muffler shape optimization with hybrid acoustics modeling

This paper considers the combined use of a hybrid numerical method for the modeling of acoustic mufflers and a genetic algorithm for multiobjective optimization. The hybrid numerical method provides accurate modeling of sound propagation in uniform waveguides with non-uniform obstructions. It is based on coupling a wave based modal solution in the uniform sections of the waveguide to a finite element solution in the non-uniform component. Finite element method provides flexible modeling of complicated geometries, varying material parameters, and boundary conditions, while the wave based solution leads to accurate treatment of non-reflecting boundaries and straightforward computation of the transmission loss (TL) of the muffler. The goal of optimization is to maximize TL at multiple frequency ranges simultaneously by adjusting chosen shape parameters of the muffler. This task is formulated as a multiobjective optimization problem with the objectives depending on the solution of the simulation model. NSGA-II genetic algorithm is used for solving the multiobjective optimization problem. Genetic algorithms can be easily combined with different simulation methods, and they are not sensitive to the smoothness properties of the objective functions. Numerical experiments demonstrate the accuracy and feasibility of the model-based optimization method in muffler design.