基于拟牛顿法的深度强化学习在车联网边缘计算中的研究

为了解决车联网中由于多任务和资源限制导致的任务卸载决策不理想的问题,提出了拟牛顿法的深度强化学习双阶段在线卸载(QNRLO)算法。该算法首先引入批归一化技术优化深度神经网络的训练过程,随后采用拟牛顿法进行优化,有效逼近最优解。通过此双阶段优化,算法显著提升了在多任务和动态无线信道条件下的性能,提高了计算效率。通过引入拉格朗日算子和重构的对偶函数,将非凸优化问题转化为对偶函数的凸优化问题,确保算法的全局最优性。此外,算法考虑了车联网模型中的系统传输时间分配,增强了模型的实用性。与现有算法相比,所提算法显著提高了任务卸载的收敛性和稳定性,并能有效处理车联网中的任务卸载问题,具有较高的实用性和可靠性。

土体颗粒物流动物质点法模拟的弹塑性和非牛顿流体本构模型比较研究

土体颗粒物流动是一种典型的大变形破坏,具有非牛顿流体的流动特征。准确模拟土体颗粒物的流动及冲击过程,对滑坡和泥石流等地质灾害的防治具有重要意义。物质点法是一种无网格粒子类方法,已在各类大变形问题中得到了广泛应用。以往土体颗粒物流动的模拟,通常采用弹塑性本构模型,但缺乏对非牛顿本构模型的模拟分析。本文引入非牛顿本构模型的模拟分析,旨在为土体颗粒物流动模拟提供一种新的方法与思路。非牛顿本构模型的模拟分析是将非牛顿广义Cross模型引入三维物质点法,通过人工阻尼力模拟颗粒间的摩擦力,对土体颗粒物的坍塌、沿斜面滑动以及冲击障碍物等问题进行了动态模拟,研究了其运动全过程,并与弹塑性本构模型的模拟结果进行了对比验证。结果表明,基于非牛顿流体本构模型的物质点法可以较好地模拟土体颗粒物加速、减速到再次稳定的流动全过程及其对障碍物的冲击效应。

基于相对拟牛顿法的自卫式欺骗干扰抑制算法

自卫式欺骗干扰与目标信号高度相似,且二者的到达角完全相同,传统的主瓣干扰抑制算法难以对其进行抑制。针对该问题,文中在极化单输入多输出(PSIMO)雷达系统下,提出一种基于相对拟牛顿法的盲源分离算法。该算法利用干扰和目标的极化特性差异,通过构建重叠子阵结构计算出联合自相关矩阵,并采用相对拟牛顿法估计出分离矩阵,从而将目标和干扰信号分离在不同的通道上,实现干扰抑制作用。仿真实验结果表明,该算法能够有效抑制自卫式欺骗干扰,且在低信噪比(SNR)和密集干扰场景下依然具有良好的干扰抑制性能,当输入SNR为-10 dB时,输出的目标检测概率仍可以达到51.6%,拥有较强的鲁棒性。

非牛顿流体在叶片式静态混合器中的传热强化特性

非牛顿流体在化学、食品和材料等领域具有关键作用,但高表观黏度使其通常具有低传热特性。叶片式静态混合器作为一种高效的传热强化设备,在化工过程强化中具有鲜明的技术特色。本文针对非牛顿流体在Kenics静态混合器(KSM)和Lightnin静态混合器(LSM)内的流动和传热特性进行了比较研究。重点分析了体积流量、元件长径比及流体浓度等参数对羧甲基纤维素(CMC)幂律流体的流动及传热影响。结果表明,在相同工况下,随着CMC溶液的体积流量增大,管道内的换热系数和压降均增大。静态混合元件的插入使得换热系数和压降显著提高且Lightnin元件产生的影响更明显。元件长径比和CMC溶液浓度影响流体在管道内的流动和换热。随着长径比的减小,传热性能得到提高,但其增大的阻力系数影响占据主导地位,综合换热性能系数(PEC)降低。溶液浓度的增大使得管道换热能力逐步削弱,并对管道内压降的提升有显著影响,综合换热性能降低。总结得出,在体积流量为4.5×10^(-4)m^(3)/s,质量分数为0.374%、长径比为3.0时,KSM的PEC最大为2.114。

一种带记忆的阻尼牛顿法

本文在引进阻尼技术的基础上构造了新的拟牛顿方程,该方程通过利用相邻两次迭代点之间的梯度差和变化量的线性组合,实现了曲率对的更新,以此改进校正公式。为求解高维问题,引入有限内存记忆框架,提出了D-LBFGS算法。利用D-LBFGS算法对神经网络中的权值阈值参数进行优化的算法,进一步提出了D-LBFGS—CNN算法,在解决无创光谱血糖浓度的预测问题中迭代351次时精度达到99.999%。所提出的D-LBFGS算法在一定程度上优于标准的LBFGS算法(迭代474次时精度99.999%)、阻尼牛顿法(精度99.359%)及文献中的LBFGS算法(精度99.744%)。

牛顿环测量透镜曲率半径数据处理的研究

用图解法、逐差法、加权平均法、最小二乘法对牛顿环测量的实验数据进行了处理,对四种处理方法进行深入的分析、比较,得到加权平均法是牛顿环数据的最佳处理方法;计算了实验测量结果中的各类不确定度,并对不确定度和存在误差进行分析。

一个单参数随机拟牛顿算法

本文设计一个单参数随机拟牛顿算法,证明该算法的收敛性并分析了复杂性,对非凸经验风险最小化问题进行数值实验,验证了算法的有效性和竞争性。

一类二次矩阵方程的牛顿迭代法及其收敛性

二次矩阵方程是科学与工程计算中一类重要的方程,探讨有效的数值方法是一项有意义的工作,拟生灭过程在股价模拟、库存控制、排队论等很多领域都有着重要的应用,对一类来源于拟生灭过程的特殊的二次矩阵方程进行了研究。在最小非负解存在且唯一的假设条件下,提出了牛顿迭代法并证明其收敛性。当初始矩阵取零矩阵时,牛顿迭代法产生的矩阵列收敛到方程的唯一最小非负解。最后通过数值例子验证算法的有效性与可行性。

云课堂辅助教学模式探索——以牛顿环干涉实验为例

牛顿环干涉实验原理复杂,步骤烦琐,传统教学模式难以达到预期效果。通过对该实验引入云课堂辅助教学模式,丰富学生的学习手段,拓展学生的学习空间,激发学生的学习兴趣。学生可以随时随地利用“装在口袋里的实验室”围绕特定的知识点进行交流学习,有效解决传统实验教学模式中教法单一、只能被动接受的问题,极大提高学习积极性,从根本上培养自己的自主学习能力和创新思维。

单调线性权互补问题的新全牛顿步可行内点算法

提出求解单调线性权互补问题(WLCP)的全牛顿步可行内点算法。基于线性优化的连续可微函数,给出中心方程的新等价形式,接着运用牛顿法求解定义中心路径的等价方程组,从而得到单调WLCP的新搜索方向。沿该搜索方向使用全牛顿步,无需进行线搜索。通过适当选取参数,分析了全牛顿步的严格可行性,证得算法是二次收敛的且具有多项式时间迭代复杂度。最后数值实验结果表明算法有效。

“牛顿第三定律”实验设计对比分析

实验既是物理教学的重要环节,也是培养学生物理学科核心素养的重要途径和方式。为说明实验设计的教学价值,基于人教版高中物理必修第一册“牛顿第三定律”实验,设计拔河模型、滑板小车模型引入新课,设计2只弹簧秤对拉、2根小磁针相互作用、2根绳子对拉、2只数显推拉力计相互作用、2只力传感器对拉等实验突破难点,并对其进行对比分析,从中揭示出实验设计的重要性和策略性。

动力学发展小史 从亚里士多德到牛顿

动力学是推动物理学前进的核心,阐述其自亚里士多德以迄牛顿的几个发展阶段,以概括牛顿革命的渊源和背景,并彰显其作为现代科学典范的《自然哲学之数学原理》正是一部动力学著作。

利用GeoGebra的迭代特点促进核心素养落地——以牛顿法求方程的近似解为例

GeoGebra作为高度适用于数学教学的软件,可以在几何作图、代数运算和数据处理等多个数学领域角度进行融合,本文根据课标对数学教学的要求,着重举例GeoGebra迭代特点在函数、数列、几何和概率统计方面的应用,并以“牛顿法--用导数方法求方程的近似解”一课为例,提出基于GeoGebra的高中数学教学设计方案,旨在展示如何有效利用其迭代特性推动核心素养在数学教学中的落地实施.

2021~2023年高考对牛顿运动定律的考查归类分析

物理课程标准对牛顿运动定律的要求:通过实验,探究物体运动的加速度与物体受力、物体质量的关系。理解牛顿运动定律,能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。通过实验,认识超重和失重现象。

从三角形到多边形的合理迁移和思维培养——以共点力平衡和牛顿第二定律典型题目为例

大部分学生在解决力和运动问题时会感觉很难,对于受力分析,要么不会做,要么做不对.产生这种现象的原因是根据传统的正交分解的方法解题时比较抽象,往往计算量很大,对学生计算能力要求较高,学生很容易算错.想要解决上面的问题,笔者认为要教会学生透过问题的表象,挖掘知识的本质.力的合成的本质是矢量加减,在学生完成数学中向量知识的学习后,可以通过画矢量图的方式解决力的合成问题。

瞬态层流流动过程中牛顿流体的非牛顿效应

对牛顿流体在瞬态层流流动过程中所表现出来的非牛顿效应进行了详细的理论分析提出了动量传播速度的概念，对牛顿粘性定律在瞬态层流问题中的应用进行了分析。

拟牛顿法在求解无约束多维函数极值中的应用

基本牛顿法和修正牛顿法的优点是二阶收敛且收敛速度快,常用来求解最优问题且求解精确,但存在两个明显缺陷。拟牛顿法的改进思路是用近似Hesse矩阵代替Hessian矩阵的逆矩阵,从而降低运算的复杂度;另外每一步迭代时通过测量梯度的变化来构造一个目标函数模型以确保超线性收敛,从而克服可能出现的死循环。详细分析了拟牛顿法的的算法步骤,用经典测试函数测试拟牛顿法在求解无约束多维函数极值中的逼近效果。

对牛顿第一定律的阐发

在著名的牛顿三定律中,牛顿第一运动定律即惯性定律占有着重要地位,它是牛顿第二,第三定律得以建立的理论基础,具有重要的物理意义。

基于蒙特卡洛随机采样方法与牛顿-拉夫逊迭代方法的钻锚机器人机械臂逆运动学求解方法

钻锚机器人机械臂逆运动学精确求解是实现煤矿巷道自动支护的关键,针对钻锚机器人机械臂这种非传统结构机械臂逆运动学求解方法存在精度低、实时性差和容易陷入局部最优难以收敛的难题,提出了一种融合蒙特卡洛随机采样方法和牛顿-拉夫逊迭代方法的非传统结构机械臂逆运动学求解方法。首先,根据钻锚机器人机械臂结构构建运动学模型,建立各个关节坐标系,利用坐标系转换关系实现机械臂正运动学求解;其次,基于蒙特卡洛随机采样方法计算机械臂运动空间,设定步长将运动空间轮廓外接立方体分割为若干个小立方体,构建小立方体内空间点的三维坐标和对应关节变量与小立方体的映射关系,根据给定的目标空间点对应的转换矩阵,通过索引函数确定其对应的小立方体,计算立方体内与目标空间点误差最小的点,将它对应的关节变量值作为初始值;最后,引入牛顿-拉夫逊迭代方法,利用多元函数迭代公式确定各关节变量的变化量,循环往复实现非传统结构机械臂逆运动学的求解。仿真实验结果表明,与基于随机初始值的牛顿-拉夫逊迭代方法和粒子群优化算法相比,所提方法计算结果对应的平均角度误差分别降低了64.98%和57.34%,平均耗时分别降低了35.90%和22.33%,求解精度和时效性均有所改善,验证了所提融合蒙特卡洛随机采样方法与牛顿-拉夫逊迭代方法针对非传统结构机械臂逆运动学求解的可行性和有效性。