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  • ISSN 1006-3080
  • CN 31-1691/TQ

2015年41卷2期

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基于改进分布估计算法的带并行机模糊混合Flow Shop调度
耿佳灿, 顾幸生
2015, (2) :137-143.
摘要:
针对处理时间不确定情况下带并行机的混合Flow Shop调度问题,基于模糊规划理论,采用一种模糊数排序的方法建立了调度模型;以最小化加权模糊最大完工时间的平均值和不确定度作为调度目标,提出一种改进分布估计算法(IEDA)求解上述问题。 IEDA算法采用基于NEH(Nawaz Enscore Ham)和破坏重建策略的初始化方法,对较优个体进行变邻域局部搜索以提高算法的局部搜索能力,同时采用破坏重建策略增加种群多样性,在最优解连续若干代没有改进时对其进行基于破坏重建策略的变邻域局部搜索,增强算法跳出局部最优的能力,并用正交设计的方法调节算法参数。仿真实验结果验证了本文算法的优越性。
基于贝叶斯理论与Vine Copula的化工过程异常事件数的预测
吕成, 张子扬, 任翔, 李绍军
2015, (2) :144-150.
摘要:
针对化工过程风险,提出了一种化工过程异常事件数的预测方法。化工生产过程中由于受到干扰,时常发生异常事件。异常事件如果得不到有效控制将引发生产事故,其发生次数越高表明发生生产事故的概率越大,因此,准确预测化工过程异常事件数有助于提高化工过程的风险管理水平。基于操作班组,采用贝叶斯理论与Vine Copula建立了动态预测模型,实现对化工过程一个轮班内异常事件数的预测。
基于非线性微分几何理论的半间歇聚合釜温度控制器设计
李金, 孙京诰
2015, (2) :151-158.
摘要:
半间歇聚合反应具有强非线性、时滞、时变的特点,反应机理复杂,其温度控制一直是难点。应用传统的串级PID控制结构,无法保证温度控制在允许的误差范围内。为保证产品质量,设计了一个非线性控制器来提高温度控制精度。根据Chylla Haase反应器模型,利用非线性微分几何理论,通过微分同胚和状态反馈,实现输入 输出精确线性化,在此基础上引入误差渐近跟踪项和积分器,设计出温度渐近跟踪控制器,通过调整控制器参数,可达到误差快速指数衰减。仿真结果表明该控制器在设定值跟踪和抗干扰方面明显优于串级PID控制器及模糊串级PID。
基于改进粒子群优化算法的闭环时滞系统辨识
王谦, 孙京诰
2015, (2) :159-165.
摘要:
闭环时滞模型参数的辨识一直是先进工业控制领域的一个重要课题。然而由于时滞的存在,被控量不能及时地反映系统所承受的扰动,从而产生明显的超调,使得控制系统的稳定性变差。本文充分利用粒子群优化算法收敛速度较快和混沌运动遍历性的优点,提出了一种基于混沌优化思想的混沌粒子群优化算法来直接辨识含有滞后环节的被控对象的闭环传递函数,而不用将其转化为状态方程。将闭环时滞系统的传递函数通过z变换转化为离散的差分方程,对于滞后环节的处理,用一阶Pade近似。利用CPSO的全局优化能力来极小化误差准则函数,从而获得模型参数的估计值。仿真实验结果证明:该方法收敛速度较快、辨识得到的参数精度较高,适用于实际的工业生产。该方法与辅助变量最小二乘方法相比,计算量小、过程简单、不用计算多重积分、辨识速度较快、辨识精度高。
基于改进量子粒子群算法的无分流换热网络综合
叶贞成, 钱智媛, 罗娜
2015, (2) :166-172.
摘要:
用数学规划法求解换热网络优化问题,当换热网络模型考虑所有分流情况时,会包含大量的连续和离散优化变量,因此对大规模换热网络的优化求解非常困难。相比有分流模型,无分流的网络模型结构简单,变量少,求解难度低。本文以分级超结构模型为基础,建立了无分流换热网络模型,以年综合费用为优化目标,提出用单层改进量子粒子群算法综合无分流换热网络,即在生成无分流换热网络结构变量的同时,生成换热负荷变量。相比有分流同步综合模型,不考虑分流的同步综合模型的复杂度和求解时间显著降低。采用两个典型算例对该方法的有效性进行了验证。
基于自适应网络与动态拥挤距离的多目标粒子群算法及应用
丁晓霖, 侍洪波
2015, (2) :173-184.
摘要:
针对传统方法不易收敛到真实Pareto前端和解的多样性较差的问题,提出了一种基于自适应网络和动态拥挤距离的多目标粒子群优化算法。该算法能在外部种群的数量超过种群规模时,将目标函数空间均匀地划分为间隔相同的网格,统计每个网格中粒子的数量进而估计粒子的密度,限制外部档案的规模;然后引入粒子的方差信息,设计了基于动态拥挤距离的算法,避免了一次性淘汰所有拥挤距离小的个体而使解的分布性变差的问题,提高了解的多样性。函数优化实验及该算法在成品油调和经济效益问题中的应用都验证了改进后的算法具有很好的效果。
基于小波核函数极限学习机的模型预测控制模拟
徐凤, 刘爱伦
2015, (2) :185-191.
摘要:
针对醋酸精馏控制中,产品质量采用常规的温度间接控制存在精度低的问题,提出了一种基于小波核函数极限学习机的模型预测控制(KMPC)策略,在醋酸浓度软测量的基础上直接控制产品质量。鉴于小波核函数极限学习机(KELM)算法训练速度快并且稳定的特点,该控制系统采用KELM建立醋酸浓度控制器预测模型,以预测控制器的输出作为再沸器蒸汽流量控制器的设定值,构成串级调节系统,同时,以灵敏板温度、塔底温度、再沸器入口温度、压力等变量作为扰动变量,实现了对复杂精馏过程的前馈控制和非线性预测控制。运用ASPEN DYNAMICS流程模拟软件建立的醋酸精馏塔动态模型对KMPC策略进行仿真研究,结果表明,与传统DMC预测控制方案比较,塔底醋酸浓度控制精度有较大提高,控制结构简单,易于实施,能够实现产品质量的卡边控制。
基于加权距离邻域选取策略的多模态过程故障检测
刘帮莉, 马玉鑫, 侍洪波
2015, (2) :192-197.
摘要:
针对多模态过程数据密度不规则性提出的一类基于密度的方法,大多是以欧式距离为基础来比较彼此间的相似性,从而检测过程是否发生故障。然而多模态数据密度在较小范围内变化较大,采用欧式距离很难获得全面的数据信息。本文提出了一种新的基于加权距离选择邻居的策略,该策略首先对距离进行合理的加权,再根据新的加权距离重新选择样本点的邻居,能有效地避免数据信息不全面的问题。在仿真实验中,首先通过比较基于传统的欧式距离和基于本文加权距离选取的邻居,说明本文策略的优越性;进而将该策略与局部离群因子(Local Outlier Factor, LOF)结合用于TE过程,对TE过程的仿真结果表明该策略在应用于基于密度的检测方法上获得了的良好效果。
一种抗CPS控制层欺骗攻击的算法
孔令霖, 林家骏, 周昆
2015, (2) :198-204.
摘要:
信息物理系统(CPS)在原本的工控系统中加入了计算单元,使攻击者能够通过对该网络进行攻击。本文考虑攻击者通过恶意篡改信道中传输的传感器测量数据,使计算单元无法根据测量值对物理环境做出正确决策。通过改进针对CPS控制层欺骗攻击的卡尔曼滤波器算法,使改进后的算法对多种类型的欺骗攻击都有较好的检测性能,并能在一定程度上恢复被篡改的数据。本文使用改进算法对田纳西伊斯曼过程中反应釜内的压强测量值进行攻击检测,并与原算法进行比较,通过实验可以验证改进后算法对偏差型和几何型攻击的检测和恢复效果明显优于原算法。
一种有效的车辆跟踪算法与异常车辆检测
陈聪, 朱煜, 肖玉玲, 陈宁
2015, (2) :205-209.
摘要:
交通监控视频中车辆检测、跟踪与车型判别是智能交通监控系统的重要组成部分。本文运用W4背景减除法和光流法相结合的技术进行车辆检测。利用区域滤波和空洞填充方法提高目标检测精度。采用质心距离约束和目标大小约束条件实现目标区域之间的匹配和车辆跟踪。最后,根据车辆的几何形状特征对助动车等异常车辆进行检测和标记。通过对高速公路实际视频的测试表明,本算法对机动车进行了有效的跟踪与标记,并对道路上助动车等异常车辆进行了有效的检测。
基于CUDA和深度置信网络的手写字符识别
陆军建, 林家骏
2015, (2) :210-215.
摘要:
为了应对海量的字符(手写)识别,提出了一种将统一计算设备架构 (Compute Unified Device Architecture, CUDA)和深度置信网络相结合的方法进行手写字符识别。该方法结合受限玻尔兹曼机和反向传播神经网络形成深度置信网络对字符图片数据进行识别,并且使用CUDA在图形处理器(GPU)上进行并行计算来完成识别过程。实验结果表明,使用该方法后,在不降低识别精度的情况下手写字符识别的速度大幅提升。
基于改进的GHSOM聚类算法的图像检索
刘稳君, 罗健旭
2015, (2) :216-221.
摘要:
传统的图像检索需要顺序比较图像库中的图像与请求图像的相似度,检索速度和检索准确度都很低。针对此问题,提出了一种基于改进的增长型分层自组织映射网络(GHSOM)的图像检索方法。先将图像特征库用改进的GHSOM算法进行聚类,在图像检索时先在GHSOM网络模型上找到相似的类,然后在相似的类上继续进行检索,大大提高了检索效率。并且在搜索相似的类时充分利用GHSOM网络的分层结构,更进一步地提高了检索效率。改进的GHSOM网络根据算法的特点构建了赤迟信息量(AIC)准则,用该准则来选择每个独立的SOM网络的生长参数,使得每个网络都能正确地表达映射到它的数据集的结构,提高GHSOM网络的聚类效果,从而提高检索的准确性。实验结果表明,改进的GHSOM算法得到了更好的聚类效果,基于它的图像检索方法提高了将近3倍的图像匹配速度,同时图像检索准确率也得到了一定程度的提高。
一种基于简化MRAS无速度传感器的永磁电机EKF磁链辨识
刘梦佳, 孙自强, 卿湘运
2015, (2) :222-230.
摘要:
表面式永磁同步电机因其结构简单、功率密度高、效率高等优势,被广泛应用于高性能伺服系统以及其他工业场合中。由于电机控制性能受温度和磁饱和等现象影响,电机参数的在线辨识则显得至关重要。针对由于永磁电机数学模型阶数低造成无法由一个估计器同时辨识转速和电机参数的问题,本文提出了一种结合EKF和MRAS辨识的优点,在MRAS无速度传感器系统估计转速的基础上通过EKF观测器估计永磁体磁链的解决方法,并与精确MRAS算法作了比较,对自适应PI参数的选择进行了讨论。Simulink仿真研究验证了该方法的有效性和准确性,能满足电机运行速度快且动态要求高的场合需要。
基于OPED的有限角投影数据快速重建算法
朱晓丽, 朱宏擎
2015, (2) :231-235.
摘要:
针对Radon投影的计算机断层(Computer Tomography, CT)重建问题,提出了一种新的基于单位圆上正交展开法(Orthogonal Polynomial Expansions on the Disk, OPED)的有限角投影数据快速重建算法。该算法通过求解缺失投影与已知数据分别对应的正弦变换数据集之间所满足的线性方程组,得到完备数据正弦变换数据集的近似值,之后运用快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform, FFT)及线性插值算法提高重建速度从而缩短重建时间。分别推导了单、双边投影数据缺失时的快速重建算法并给出了重建结果,实验结果证明,该方法能够有效提高重建效率。
基于视频的情感时空融合特征提取算法
霍电广, 叶西宁
2015, (2) :236-243.
摘要:
随着计算机技术的飞速发展以及人机交互技术的广泛应用,基于视频的表情识别逐渐成为研究热点之一,并逐渐实用化。本文提出了一种基于视频的情感时空融合特征提取算法,并用于表情识别。首先获取情感视频的时空特征点和其对应的立方体(cuobids),然后融合Piotr Dollar提出的描述算子和CBP_TOP描述算子所提取的cuobids的特征向量作为时空特征点最终的特征向量,最后采用“词袋模型”方法来提取情感视频最终的表情特征,并用于后续的表情分类。仿真实验表明此算法在保证识别精度的基础上大大提高了识别速率。
基于Cauchy鲁棒函数的UKF改进算法
高丽君, 刘济
2015, (2) :244-249.
摘要:
对于大多数实际系统,其噪声统计特性未知,不敏卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,UKF)算法对噪声信息不准的鲁棒性较差,导致滤波精度急剧下降,甚至滤波发散。借助鲁棒数据校正的思想,提出了一种基于Cauchy鲁棒函数的UKF改进算法。以UKF的测量先验值与其实际值的残差作为基准,采用联合权函数对噪声估计值进行实时修正,从而提高了UKF算法的精度。通过两个实例的仿真,验证该算法的有效性。
车用微型步进电机检测系统的设计与实现
范自道, 凌志浩, 孙自强, 徐林
2015, (2) :250-255.
摘要:
随着汽车自动化操控要求的不断提高,现代汽车不断采用微型步进电机来驱动天窗、车窗等零部件。此类电机对带负载情况下的相电流、相电阻、失步等问题要求严格。本文通过硬件电路的设计、软件代码的编写构建了步进电机综合性能测试系统,并对系统进行了运行调试。实验结果表明:该系统性能稳定、结构简单,能够准确反映被测电机的综合性能,满足企业对步进电机自动化测试的需求。系统采用磁粉制动器、扭矩传感器来模拟负载的加载和检测功能,因此该方法能够应用于其他带负载的检测系统,具有良好的应用价值。
基于Metaface字典学习与核稀疏表示的人脸识别方法
曹玲, 朱煜, 陈宁, 陈志华
2015, (2) :256-259.
摘要:
完备的稀疏表示方法近年来应用在人脸识别中并取得较好的结果,它可以仅利用样本的随机投影完成对测试样本的识别。在实际应用中,由于受光照、遮挡等因素的影响,测试样本并不能通过训练样本的线性组合得到很好的稀疏重构。本文提出了基于Metaface字典学习与核稀疏表示的人脸识别方法,借助核技巧,将数据样本和字典集映射到高维的未知空间,以解决特征的非线性相似问题。在核空间对数据样本进行稀疏重构,得到数据在核空间的一种简洁的稀疏表达方式从而提高识别率,而Metaface字典学习框架的引入可以得到更加精炼的字典,从全局上提高识别率。通过在ORL人脸库、Yale人脸库和AR人脸库的实验表明,同等情况下,本文提出的方法优于PCA,SVM, SRC等方法,进一步提高了人脸识别率,具有较好的应用价值。
HTML 5 Canvas 技术在工程流程图中的研究与应用
成舟, 邵志清, 张欢欢, 胡芳槐
2015, (2) :260-265.
摘要:
基于HTML 5 Canvas技术研究并实现了一个新型在线流程图协作绘制平台,其优势主要有:数据集中存储在云端,方便共享与协作;可自由定制任务节点的元信息,为节点增加绑定附件的功能;支持创建流程图模板,使用户可以“一次绘制、多次使用”。最后,通过在实际工程项目系统中的应用,验证了该工具具备灵活性、可协作性、易用性等特点。
基于信誉的新药发现平台信任机制
范蜜, 李建华, 郭卫斌, 李洪林
2015, (2) :266-271.
摘要:
针对新药研发需要跨地域、跨学科合作的特点,建立了一个面向天然产物的新药发现平台。为了促进平台上各参与方进行联合研发,进而提高新药研发效率和成功率,需要支持参与方相互间进行可信度的评估,并在合作方间建立可靠的信任关系。本文将基于信誉的信任机制引入到新药发现平台中,通过收集各研发主体相互间的评价信息,综合考虑了节点能力、在系统中的参与度、时间因素,计算节点在整个网络中的全局信誉及节点间的局部信誉。最后,对所提出信任机制的有效性和抗攻击能力进行了实验验证,结果表明,该信任机制能够有效应用于新药联合研发中。
一种基于OpenStack的云应用开发框架
孙寒玉, 顾春华, 万锋, 杨巍巍, 周冀平, 陈煌
2015, (2) :272-276.
摘要:
云计算的迅速发展对云应用与云服务的开发提出了更高要求。然而,依靠提供商提供的云平台基本功能组件不能直接满足需求,对云平台进行二次开发会增加开发周期,降低开发速率。OpenStack是一个开源的云管理平台,为客户提供云基础架构服务,包括计算服务、存储服务和网络服务。以OpenStack为基础,针对虚拟机管理应用、存储应用和定制应用,设计并实现了一种云应用开发框架,融合了服务组合和元数据的设计思想。基于该框架实现了一个虚拟机定制系统,并验证了该设计框架的可用性和有效性。