siPLS-LASSO的近红外特征波长选择及其应用

近红外技术广泛应用于食品、药品等生产过程和产品质量检测,具有样品无需预处理、成本低、无破坏性、测定速度快等优点。但是,全光谱数据维数高、冗余信息多,直接应用于建模会导致模型复杂性高、稳定性差等问题。siPLS是最常见的光谱数据降维方法,但是难以处理光谱数据的共线性问题。LASSO是一种相对新的数据降维方法,但在小样本应用中具有不稳定性。针对siPLS和LASSO在近红外光谱数据应用中存在的问题,提出了基于siPLS-LASSO的近红外特征波长选择方法,并将其应用于秸秆饲料蛋白固态发酵过程pH值监测。该方法首先采用siPLS算法,实现对光谱波长最佳联合子区间的优选;然后,对优选联合子区间使用LASSO算法进行特征波长选择,在此基础上建立PLS校正模型。同时,将siPLS-LASSO方法与其他传统特征波长选择方法进行了对比。结果表明：建立在siPLS-LASSO方法优选33个特征波长基础上的PLS模型预测结果更好,其预测方差(RMSEP)和相关系数(R_p)分别为0.071 1和0.980 8;所提siPLS-LASSO方法有效选取了特征波长,提高了模型预测性能。     

一种简单的局部离散速度统一气体动理论格式

统一气体动理论格式UGKS(Unified Gas-Kinetic Scheme)是一种适用于从连续流到自由分子流的全流域计算格式。在该格式中一般使用统一的离散速度空间。而在高速流动中,不同节点的分布函数往往差异很大。为了保证计算的精度,离散速度空间必须满足所有节点的需要,占用了大量的内存。采用局部的均匀离散速度空间,离散速度的范围随节点状态的变化而变化,从而降低了内存的需要,并通过引入背景网格避免了不同节点离散速度的插值。最后,通过两个一维算例对该方法进行了测试。测试结果显示,采用局部离散速度空间能够得到可靠的结果,并且在模拟高速流动时计算效率明显提高。     

水槽涡的变化规律数值模拟

建立了不可压缩Navier-Stokes方程的Crank-Nicolson有限差分方法,数值模拟水槽晃动中流场及其涡流的数值变化规律。将数值解与解析解和前人的数值解进行比较,数值验证了不可压缩Naver-Stokes方程有限差分方法的有效性。通过数值模拟得到水槽在不同程度的倾斜激励晃动下流场及涡流的数值变换规律,当倾斜激励晃动的频率接近或远离共振频率时,水槽涡场的变化逐步由双涡变成单涡,再到不规则的涡场。当倾斜激励晃动的频率靠近共振频率ω_p=0.95ω_1附近时,水槽流场上部形成一个小涡,然后小涡扩大成整个水槽中的大涡,大涡下沉分裂成两个单涡,最后在底部消失;当倾斜激励晃动的频率在ω_p=0.75ω_1附近时,水槽底部形成一个小涡,然后扩大成大的单涡,最后在自由面消失;当倾斜激励晃动的频率在ω_p=0.55ω_1附近时,水槽底部出现小涡,然后扩大成大的单涡,大涡在自由面消失,继而出现不规则的大涡和不规则的小涡。     

基于CSA-SQP的预测控制器参数整定研究

针对预测控制器参数整定困难, 提出了一种基于克隆选择和序列二次规划的预测控制器参数整定算法, 建立了一个基于免疫原理和序列二次规划算法进行控制器参数整定的机制, 并给出了参数整定问题中的抗原、抗体及亲和力的定义. 在此基础上, 针对系统的不确定性干扰, 构造了基于事件触发的参数调整框架. 最后, 将算法应用于仿真实验, 通过与设定值控制结果的对比, 证明所提出的预测控制器参数整定方法是有效的.     

Two-color laser wavelength effect on intense terahertz generation in air

Near-IR femtosecond lasers have been proposed to produce high-field terahertz radiation in the air via the laser-plasma interaction, but the physical mechanism still needs to be further explored. In this work, we theoretically investigate the effect of the two-color laser wavelength on the terahertz generation in the air based on a transient photocurrent model.We show that the long wavelength laser excitation can greatly enhance the terahertz amplitude for a given total laser intensity. Furthermore, we utilize a local current model to illustrate the enhancement mechanism. Our analysis shows that the terahertz amplitude is determined by the superposition of contributions from individual ionization events, and for the long wavelength laser excitation, the electron production concentrates in a few ionization events and acquires the larger drift velocities, which results in the stronger terahertz radiation generation. These results will be very helpful for understanding the terahertz generation process and optimizing the terahertz output.     

基于多目标属性决策和信息熵值法的港口集装箱装卸设备选型评价

装卸设备选型对专业集装箱码头的发展具有重大意义,本文从这一现实问题入手,基于集装箱装卸设备选型的多属性特征以及港口物流工业的一体化趋势,提出了基于信息熵值法的多目标属性决策模型(Multi-attribute decision-making Model Based on Information Entropy Method, MADM-IEM)。以装卸设备为研究对象,构建全面的装卸设备选型评价指标体系;针对指标属性不相容性和不确定性、相关指标难以量化呈现的特点,运用多属性决策和信息熵值法的数据效用值相结合的方法,客观、合理地计算属性指标的权重系数,并进行归一化处理;在此基础上结合ELECTRE法和TOPSIS法,对装卸设备进行综合排序,由此确定设备选型结果。注意到,两种方法求解结果具有一致性,验证了该模型的可行性和有效性。最后对港口装卸设备选型评价进行灵敏度分析,深入讨论评价指标的权重变动对结果的影响。研究结果充分表明提出的MADM-IEM模型能为中小型内河港口码头的基础建设规划提供科学合理的决策依据。     

改进差分进化算法求解装载率凹费用装箱问题

研究了广泛存在于物流作业中一类新型的装箱问题,主要特征体现在箱子使用费用是关于装载率的凹函数。为求解问题,提出了一种基于分组编码策略的改进差分进化算法,以避免常规实数和整数编码方法存在放大搜索空间的不足。针对分组编码策略,定制化设计了以促进优秀基因传播为导向的新型变异和交叉操作,另外还嵌入了以物品置换为邻域的自适应局部搜索操作以增强局部搜索能力。对以往文献给出算例在不同凹费用函数下进行测试,实验结果显示所提出的算法明显优于BFD启发式算法,并且较遗传算法也有显著性改进。     

电力设备红外图像的小波阈值去噪方法研究

对于电力设备的红外图像自动检测系统,图像去噪是非常关键的。针对传统的小波硬、软阈值函数在去噪时存在的不足,在传统小波硬、软阈值函数的基础上对其进行了改进。改进的阈值函数克服了硬阈值函数不连续的缺陷,改善了软阈值函数具有恒定偏差的不足,并引入了两个变量,具有一定的灵活性。同时还使用了一种新的分层阈值选择函数代替统一阈值方法,以改善实际应用的效果。实验结果表明:改进的小波阈值去噪方法在视觉效果、峰值信噪比和均方误差方面都优于传统的硬、软阈值去噪方法;改进的小波阈值去噪方法可以运用到红外图像自动检测系统中,使系统具有更好的去噪效果。     

基于人体血清荧光光谱和改进变量选择方法对血糖浓度测定的研究

利用人体血清240 nm激发波长荧光光谱在220～900 nm波段针对血糖浓度进行建模分析。在模拟退火算法和偏最小二乘算法的基础上进行建模波长变量筛选方法的改进。基于变量入选模型统计频率和无关变量消除法,分别进行了波长的初选和精选过程。同时,加入了主成分数自适应特性等加快收敛速度、减小计算量的措施。该模型对比了线性、三次样条函数、高斯函数作为偏最小二乘法插入基函数的情况下,分别对原始光谱、Daubechies小波分解第三层和第四层细节信号光谱建模。结果显示,该模型避免了主成分参数尝试导致的时间成本,在参数自适应的过程中很快趋于稳定并得到对应条件下的最佳建模主成分数。其波长变量筛选能力使得对独立样本的分析预测效果有了显著的提升,最佳建模预测效果达到0.25 mmol·L-1,达到了血糖检测的医用要求。加入了非线性建模条件使得模型有明显的改善,基于样条函数的效果总体最好,其次为基于高斯函数的情况。对原始光谱进行小波分解,得到的细节信号光谱建模效果更为可观。总体而言第四层细节信号光谱建模效果略优于第三层细节信号光谱。模型筛选波长变量的频率意味着在所给实验条件下的血糖浓度信息在不同波段的分布情况,这为血糖在血清成分中的物理化学特性提供了一定程度上的统计解释。     

Control strategy of central pattern generator gait movement under condition of attention selection

As a typical rhythmic movement, human being’s rhythmic gait movement can be generated by a central pattern generator (CPG) located in a spinal cord by self-oscillation. Some kinds of gait movements are caused by gait frequency and amplitude variances. As an important property of human being’s motion vision, the attention selection mechanism plays a vital part in the regulation of gait movement. In this paper, the CPG model is amended under the condition of attention selection on the theoretical basis of Matsuoka neural oscillators. Regulation of attention selection signal for the CPG model parameters and structure is studied, which consequentially causes the frequency and amplitude changes of gait movement output. Further, the control strategy of the CPG model gait movement under the condition of attention selection is discussed, showing that the attention selection model can regulate the output model of CPG gait movement in three different ways. The realization of regulation on the gait movement frequency and amplitude shows a variety of regulation on the CPG gait movement made by attention selection and enriches the controllability of CPG gait movement, which demonstrates potential influence in engineering applications.