• 2021年第4期文章目次
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    • 基于Luenberger观测器的SVG三矢量预测直接功率控制研究

      2021, 38(4):1-9.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 3.50 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统有限控制集模型预测控制(Finite Control Set Model Predictive Control,FCS-MPC)在一个控制周期输出单一的开关状态,在低采样频率下,控制精度不理想,且不固定的开关频率导致滤波器较难设计;三矢量预测电流控制(Three-vector Model Predictive Current Control,TV-MPCC)提高了控制精度且使开关频率固定;为提高静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)的动态响应速度和抗干扰能力,降低网侧输入电流谐波含量,提出了一种基于Luenberger观测器的三矢量预测直接功率控制算法(Three-vector Model Predictive Direct Power Control,TV-MPDPC);该控制算法的内环采用三矢量预测直接功率控制,比FCS-MPC有更好的控制精度,比TV-MPCC具有更好的动态响应性能;同时,针对该控制策略对参数(特别是对并网电感的参数)依赖性高,提出了采用Luenberger观测器对由参数失配产生的干扰进行补偿,仿真结果验证了该算法的有效性和可行性。

    • 基于到达时间差的曲线交叉点测向算法研究

      2021, 38(4):10-14.

      摘要 (435) HTML (0) PDF 1.20 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的基于到达时间差的曲线交叉点测向精度不高、权值确定困难的问题,提出一种采用旋转坐标系求出交叉点,根据几何精度因子GDOP来加权不同交叉点参量的方法;通过坐标系旋转,获得两个非线性方程关于两个未知变量的解析解,即方位角和俯仰角,改善了曲线交叉点测向精度不高的问题;与传统的加权方法相比,采用GDOP指标综合加权估计的WI法对目标位置的估计更加准确;仿真验证了采用3种不同加权方式下算法的性能,根据实验结果得出:采用综合加权估计的WI法更能接近克拉美罗下界,提高了对交叉点估计的精度,具有较高的定位性能。

    • 基于旋量理论的三顶点刚性折纸可折叠性分析

      2021, 38(4):15-22.

      摘要 (389) HTML (0) PDF 1.54 M (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:多顶点刚性折纸机构是可实现折叠和展开运动的一种空间机构,三顶点刚性折纸机构为多顶点中的一种形式,针对三顶点刚性折纸机构可折叠性问题,提出了运动学中基于旋量理论分析此类型机构可折叠性的方法;将三顶点刚性折纸机构运动学等效为双支链闭环的6R机构,建立该闭环机构的速度方程,对运动副的运动旋量之间的线性相关性进行判断,确定运动等效机构的可动性;基于Grassmann线几何原理,确定不同类型刚性折纸机构的维数,验证该类型刚性折纸机构运动旋量的线性关系;三顶点刚性折纸机构运动学等效与分析机构运动旋量线性相关性的综合方法,能够实现从运动学分析角度判断三顶点刚性折纸机构的可折叠性,并可拓展到其他多顶点刚性折纸机构的研究。

    • 欠驱动无人船的运动控制设计

      2021, 38(4):23-29.

      摘要 (405) HTML (0) PDF 1.22 M (538) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对欠驱动无人船在受到非完整约束和模型不精确时对精确轨迹跟踪控制设计困难,提出了曲率跟踪和逆动力学自适应控制设计方法;首先建立欠驱动无人船水平面的运动学和动力学模型,充分利用其非完整约束下的运动规律基础上引入目标轨迹曲线的相对曲率设计动态跟踪目标,从而将原问题转化为一个简单轨迹跟踪控制问题;然后基于滑模控制和逆动力学自适应控制设计力矩控制实现给定的运动任务;仿真结果表明,方法不但可以使欠驱动无人船精确地沿着给定目标轨迹运动,并且具有很强的鲁棒性;由于方法本质上跟踪的是目标轨迹的相对曲率,可以从根本上解决了欠驱动无人船的轨迹跟踪精确性问题,这为一般的欠驱动非完整机械结构的精确运动控制设计提供了一种新的思路。

    • 基于局部密度离群点检测k-means算法

      2021, 38(4):30-35.

      摘要 (393) HTML (0) PDF 1.03 M (483) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对数据集的聚类过程容易受到离群值的影响这一问题,提出了局部密度离群值检测k-means算法,即先对数据集使用局部密度离群值检测方法检测离群值,先把离群值去除,再进行k-means聚类,算法的有效性通过Davies-Bouldin指标(DB)、Dunn指标和Silhouette指标进行评价,在人工生成的数据集与UCI数据集上验证,去除离群值,再使用k-means算法得到的聚类结果相比原始数据集进行k-means算法聚类结果较好,并且用在疫情数据分析上,对安徽省、北京市、福建省、广东省等24个省、市、自治区2020年2月18日新型冠状病毒肺炎确诊人数进行聚类分析,得到的去除离群值在使用k-means算法相比原始数据集进行k-means算法聚类结果较好,该结果能帮助更好地在实际中怎么去做决策以及更好地降低经济损失。

    • 一种基于区块链PoS共识算法的改进研究

      2021, 38(4):36-41.

      摘要 (381) HTML (0) PDF 1.20 M (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:区块链共识算法保证了区块链中的区块按时间戳有序生成,算法优劣直接影响区块链系统性能。PoS共识算法是一种区块链公有链采用的主流共识算法,但生成区块的时间具有随机性,有些情况下区块间隔时间过长,不能满足商业应用场景需要;针对PoS共识算法生成区块的速度存在的性能局限,改进设计的Silkworm算法,通过智能合约对最快生成区块时间和最慢生成区块时间进行定义,结合Raft算法进行主节点选举;在有交易的情况下,当PoS共识算法未在定义的最快时间内生成区块时,Silkworm算法确保由主节点自动快速生成区块;在无交易情况下,当PoS共识算法未在定义的最慢时间内生成区块时,Silkworm算法也由主节点生成区块。而当主节点关闭或出故障时,PoS共识算法仍然生效正常生成区块。通过实验验证:Silkworm算法能较大提升基于PoS共识算法的区块链的性能,保证了区块链的安全性和健壮性,更能满足商业应用场景的需要。

    • 基于优化ORB算法的图像角点特征匹配方法

      2021, 38(4):42-51.

      摘要 (379) HTML (0) PDF 3.89 M (490) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统ORB算法的图像角点特征匹配精度不高的问题,提出基于优化ORB算法的图像角点特征匹配方法;首先使用Shi-Tomasi算法检测图像角点特征,然后使用BRIEF和SURF相融合算法生成图像角点特征双描述子序列并使用随机投影原理进行降维,最后使用优化的匹配算法进行匹配,简称Shi-Tomasi-SURFORB算法,仿真实验通过统计角点特征数、角点特征匹配数、角点特征正确匹配数、角点特征匹配精度、角点特征匹配精度率、图像匹配时间和图像匹配时间率共7个指标进行分析;分析结果表明:Shi-Tomasi-SURFORB算法与传统ORB算法相比,在图像角点特征匹配时间方面提升了9.46%,但在图像角点特征匹配精度方面提升了8.88%,为图像角点特征匹配提供了一种更加均衡的解决方案。

    • HHT在提取Lamb波特征参数中的应用

      2021, 38(4):52-55.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 1.08 M (497) 评论 (0) 收藏

      摘要:超声Lamb波被广泛用于薄板状结构的损伤检测,其频散特性为损伤信号特征参数的提取增加了难度,因此提出HHT方法对时域的Lamb波进行频域转换,以提取信号的能量和时间特征。首先,介绍了Lamb信号的特性及生成方式;其次,详细说明希尔伯特-黄变换(HHT)的实现方法及步骤,用Matlab进行了算法实现,获得Lamb波信号的Hilbert谱、瞬时能量密度谱和边际谱;最后,通过复合材料结构的损伤实验,分别对损伤前后的结构检测信号进行HHT变换,〖JP2〗提取信号的能量参数和时间参数,对比分析证明HHT能有效提取损伤前后信号的能量衰减和时间延迟信息,为下一步进行损伤程度和位置的识别提供了数据依据。

    • 饱和约束中立稳定多智能体系统有限时间广义一致性研究

      2021, 38(4):56-62.

      摘要 (380) HTML (0) PDF 1.30 M (496) 评论 (0) 收藏

      摘要:考虑系统有限时间稳定与执行器饱和的问题,针对具有输入饱和的中立稳定多智能体系统的有限时间广义一致问题,〖JP〗设计了二种分别适用于无领导者和领导-跟随情况下的分布式非光滑控制算法;该算法利用智能体间的局部通信,驱使智能体间达成有限时间广义一致;通过Lyapunov有限时间稳定理论、LaSalle不变集原理、不等式放缩及矩阵知识得出了系统实现全局有限时间广义一致的充分条件和系统收敛时间的范围;通过研究发现:具有输入饱和的中立稳定多智能体系统的收敛时间与控制参数、智能体间的通信关系、广义映射函数及饱和上界有关;最后,通过数值仿真进一步验证了理论结果的正确性及有效性。

    • 二次分式函数的n次迭代问题

      2021, 38(4):63-67.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 911.72 K (526) 评论 (0) 收藏

      摘要:离散动力系统是对常微分方程解族进行离散化之后得到的系统,因其形式简洁并易于反映问题的本质,从20世纪60年代开始在Smale等著名数学家的倡导下蓬勃发展起来,对函数n次迭代的研究有助于了解离散动力系统轨道的长期行为;关于二次分式函数的n次迭代将在已有结果的基础上利用共轭相似法研究的前人未解决的3类特殊情形,即:b1=0且a1c1=0;b1≠0且a1c1=0;a1b1c1≠0且a1=a2+1,b2=b1+2,c1=c2+1;共轭相似法的原理是找到一个可逆桥函数将二次分式函数转化为二次函数,再根据二次函数已有的n次迭代结果解决问题;方法的关键在于寻找桥函数,但这没有一个固定的方法,针对每一类特殊情形,将寻找不同的桥函数.

    • 一类随机互惠模型的遍历性和最优收获策略

      2021, 38(4):68-72.

      摘要 (407) HTML (0) PDF 1.11 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:讨论一个非线性生物互惠模型在随机扰动环境下的性质特征,以及最优收获策略问题。为了解模型系统的动力学特征,首先利用随机方程的比较原理证明系统解的存在唯一性,并给出两物种平均持续存在的条件;然后利用集合和遍历的方法得到最优收获策略的表达形式,且利用数值模拟直观表现物种在捕获条件下的生长情况,并与所得的理论结果吻合;这帮助人类在充分获取自然资源并获得最大收益的同时, 也能使物种生物量维持在一个合理的水平, 避免物种灭绝,保证生物多样性。

    • 跳跃扩散过程下企业的最优投资策略

      2021, 38(4):73-83.

      摘要 (369) HTML (0) PDF 1.93 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:越来越多的不确定因素使得投资企业很难快速决策以抓住最佳投资时机从而获取最大收益。针对这一问题,假定项目投资成本和产出价格均不确定且受突发事件的影响,通过建立不确定因素服从跳跃扩散过程的实物期权模型,求解了企业的投资期权价值和投资阈值,并分析了最相关参数对企业投资阈值的影响。在以往文献假设不确定因素相互独立的基础上,考虑了不确定因素的随机波动之间具有相关性的情形;在保留突发事件引起的跳跃幅度随机分布的假设框架下,运用均值、波动率、偏度3个统计特征参数对突发事件进行了刻画,进而推广了比较静态结果。研究结果表明:投资成本和产出价格的波动相关性越大,投资阈值越小,企业的最优投资策略为加快执行投资期权;而且,投资成本和产出价格的随机波动率对投资阈值的影响不仅与自身有关,而且取决于它们的相对波动率与相关性之间的大小关系;此外,引起投资阈值波动的主要因素是跳跃幅度均值和偏度而不是标准差,因此企业在作出投资策略前应重点考察突发事件的性质和影响方向。

    • 次分数Vasicek利率模型下可分离交易可转债的定价

      2021, 38(4):84-92.

      摘要 (355) HTML (0) PDF 1.36 M (477) 评论 (0) 收藏

      摘要:金融产品的合理定价是其交易的前提;考虑到利率的随机性、金融资产的长记忆性及利率同金融资产价格的相关性,因此,在假定无风险利率满足次分数Vasicek模型、股票支付连续红利且股票价格遵循几何次分数布朗运动的条件下,提出可分离交易可转债定价模型;运用次分数布朗运动的It公式、随机分析理论与风险中性定价理论,推导得到次分数Vasicek利率模型下可分离交易可转债定价公式;依据定价模型进行数值模拟,研究结果表明:利率的随机性影响可分离交易可转债的价值,且利率的波动越剧烈,可分离交易可转债的价值变化越显著,说明构建模型时考虑利率变化是非常有必要的;股票价格、执行价格、股票价格波动率、股票价格长程相关性和利率长程相关性等因素对可分离交易可转债定价有着重要的影响。

    • 山地都市边缘区农村居民点格局演变及影响因素分析

      2021, 38(4):93-101.

      摘要 (440) HTML (0) PDF 2.20 M (492) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对农村生产生活方式发生转型,揭示山地都市边缘区农村居民点格局演变规律,对重构城乡融合背景下山地都市边缘区乡村空间有重要意义;以重庆市两江新区为例,综合运用空间分析及空间统计法探索山地都市边缘区农村居民点格局特征及影响因素;〖JP+1〗结果表明:2010—2016年农村居民点呈现大规模低密度集聚分布与小规模高密度集聚的分布特征;农村居民点核密度由四大集聚地带逐渐向“多核心”式分散布局;农村居民点整体分布向东北扩张;地形地貌、政策规划、人口、区位、交通因素对山地都市边缘区农村居民点分布格局有一定影响;研究结果可为山地都市边缘区城乡融合发展下的乡村空间重构提供参考。

    • 基于GIS和RS的重庆市万州区土地利用变化及建成区景观格局研究

      2021, 38(4):102-110.

      摘要 (397) HTML (0) PDF 1.17 M (510) 评论 (0) 收藏

      摘要:区域土地利用变化和建成区景观格局特征,是反映区域土地利用水平和优化土地利用结构的重要依据;在RS和GIS的技术支撑下,以TM遥感数据作为基础数据源,运用人机交互解译的方法分别提取了万州区2007年、2012年、2018年三期土地利用现状数据,并通过土地利用变化相关分析模型及景观格局分析方法对研究区土地利用状况和建设用地扩展特征进行了系统分析与研究;结果表明:十多年来,研究区土地利用综合水平处于中等水平,土地利用结构保持稳定,耕地、林地为区域内主要土地利用类型;耕地、林地流向水域和建设用地的特征比较明显,也体现了库区土地利用结构变化的主要特征;城区建设用地的拓展方向是西南和东南方向,其重心迁移轨迹经历了由东南向西南迁移的过程;建成区景观斑块的破碎化程度较高,表现出相当强的人为特征,平均景观分维度指数处于较低水平,且有下降的趋势,说明研究区受人为干扰较大;揭示了土地利用结构变化和建成区景观格局特征,为后三峡时代万州区新一轮国土空间规划、资源环境保护和社会经济的可持续发展提供借鉴与参考。

    • 我国城市建设水平研究

      2021, 38(4):111-117.

      摘要 (410) HTML (0) PDF 1.01 M (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于《中国统计年鉴》最新数据,运用稀疏主成分方法及聚类分析方法,对2017年和2018年我国各地区城市建设水平的差异进行了研究;稀疏主成分分析在降维的同时,通过惩罚函数方法,对载荷矩阵进行稀疏化处理,其分析结果相较于主成分分析具有较强的可解释性;此外,对我国各地区进行了聚类分析,聚类结果验证了稀疏主成分法排名的合理性,结果表明:我国各地区城市建设水平是参差不齐的,江苏、浙江、广东、山东的城市建设水平较高,而西藏、宁夏、贵州的城市建设水平较低;最后,为我国各地区城市化的发展提供了一些对应的建议。

    • 包装工程专业人才“三融合三驱动”实践创新能力培养

      2021, 38(4):118-121.

      摘要 (373) HTML (0) PDF 1.12 M (468) 评论 (0) 收藏

      摘要:加强工科人才实践创新能力培养,成为新工科背景下工科人才培养的关键,针对包装工程专业人才实践创新能力培养问题,研究建立并实践了基于学生学科竞赛的“三融合三驱动”能力主导型培养模式,构建和阐述了该培养模式的内涵,并提出了三方面的实践对策:以学科竞赛的知识内容为重点,改革专业理论及实践教学;以学科竞赛的各级赛事为媒介,深化“产教融合”;以学科竞赛的有效开展为基础,改革教学组织管理模式。

    • 基于感性意象评价的家用厨师机造型设计研究

      2021, 38(4):122-128.

      摘要 (375) HTML (0) PDF 1.54 M (505) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确获得符合现代消费者不同审美需求的家用厨师机造型,以感性工学理论为基础,提出一种定性与定量研究相结合的厨师机造型优化设计方法;方法可以得到不同形状的形态分解要素在各类厨师机风格意象中的权重,便于形成优化设计,原型辅助厨师机造型设计;首先,选择代表性产品样本,并通过专家评估、主成分分析、形态分析等方法分别提取厨师机造型关键意象词汇和形态分解要素;其次,运用数量化理论Ⅰ构建厨师机造型分解要素与感性意象词汇的数学映射关系,经计算后得到各类分解要素的贡献度,将贡献度较高的形态要素组合后得到符合风格意象的设计原型简图,用于指导后续设计实践;经案例实践及评价,方法是有效的,可以为厨师机以及多元素组合的产品造型优化设计提供参考。

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