过程数据压缩中PLOT算法的研究

介绍了一种过程数据的压缩方法———分析线性在线趋势化 (PiecewiseLinearOnlineTrending)压缩方法。该方法对离散时间采样信号进行分段线性拟合 ,利用对过程方差的估计自动适应过程数据的变化趋势 ,同时实现对野点的检测。

基于数据驱动的文物环境风险状态评估方法研究

在博物馆文物保护中,对环境风险监测和风险变量的及时定位有重要意义。然而,由于各个文物展馆的差异性,很难将某一展馆的环境风险划分标准应用于其他展馆,甚至无法应用到同一展馆的不同类型文物。除此之外,当风险出现时,博物馆无法及时锁定影响因素,延长了风险排除所需的时间。因此,结合上海博物馆江南文化艺术临展的连续监测数据,提出了一种针对纸质文物的环境风险状态评估二级监测框架,并按需求划分为“优、良、中、差”四个等级进行风险监测。首先,使用“优”数据集建立主成分分析(principal component analysis,PCA)模型并构建控制限用以挑选“优”数据,“差”数据集通过已有的PCA模型得到判断“差”等级的控制限;然后,使用“非优非差”数据集建立ReliefF-PCA模型并得到“良”“中”等级划分的控制限;最后,对应PCA模型和ReliefF-PCA模型分别使用贡献图和基于ReliefF算法计算权值的加权贡献图,以此量化风险,初步定位对环境指标存在影响的风险变量。通过两个评价模型构建的监测框架,为文物保存环境质量的评估和后续馆藏环境调控提供了一种更为科学的方案,有助于提高整个文物保护系统的效率。

车载紧凑式换热器高效轻质的性能优化研究

针对当前车载锯齿型板翅式换热器在某新型车辆有限空间内传热与流动阻力性能不足、整机质量大的问题,提出了一种车载锯齿型板翅式换热器的优化方案。首先,对4种具有不同翅片参数的空气-水车载锯齿型板翅式换热器进行了实验测试,探究了已有换热器的传热与流动特性;然后,基于实验数据构建了锯齿型翅片通道的三维数值计算模型,获得了适用结构参数范围更加宽泛且拟合精度良好的换热器流动换热关联式,同时基于换热器几何结构获得了整机质量计算模型;最后,结合非支配排序遗传算法(NSGAⅡ)以及传热与流动阻力综合性能评价图,开展了车载锯齿型板翅式换热器关键翅片结构参数的多目标优化研究,给出了综合性能优异的换热器结构参数。结果表明:优化后锯齿型板翅式换热器的阻力系数降低了14.3%,综合性能评价因子增加了10.7%,整机质量减少了18.2%,实现了换热器高效轻质的优化目标。所提车载锯齿型板翅式换热器优化方案,对提升其综合性能与降低制造成本具有参考价值。

卡尔曼滤波在海洋浮标数据预处理中的应用

【目的】优化自动化数据预处理方法,以提高海洋浮标数据质量。【方法】结合海洋浮标数据特征,提出了一种改进的自适应卡尔曼滤波自动化数据预处理方法,该方法通过箱型图进行异常值的检测,并采用方差受限的方法解决测量噪声导致的滤波发散问题。【结果与结论】海上工程应用和仿真实验结果表明,改进的算法计算开销低且不影响浮标系统的正常采集和数据融合工作,浮标数据采集率达100%,云数据中心数据接收率达97%。浮标采集的原始数据经过异常值修正和滤波降噪处理后,数据曲线更为平滑且符合随时间序列变化的规律,数据预处理效果良好。

基于遗传算法的船用雷达标绘功能优化仿真

为了解决雷达人工标绘耗时、难以数字化且非最优问题以及“试操船”功能依赖于操作人员主观调参以动态确定避碰方案的不确定性和非最优性且无法提供复航时机的问题,提出一种可行的多变量、单目标优化方法。基于雷达现有ARPA功能提供的目标运动要素及碰撞参数(DCPA和TCPA),以延迟时间、避让航向和时间、复航航向和时间为优化对象,以船舶绕航距离最短为优化目标,考虑避碰规则要求和基于标绘原理构建约束条件,建立雷达自动标绘功能优化模型,利用遗传算法完成模型求解并进行仿真实验验证。实验结果表明,建立的优化模型在对遇、交叉相遇和追越等局面下均可生成最优标绘避让方案。该方法建立了人工标绘原理的优化模型,实现自动试操船(即雷达全自动标绘)功能,可应用于雷达模拟器及真机,有效完善其依靠目标跟踪和试操船进行辅助避碰的功能,对使用雷达进行避碰操作具有一定的指导意义,同时可用于船舶避碰路径规划、辅助船舶自主避碰策略的制定。

依比例尺自适应调整的墨卡托投影面大地线精确展绘算法

针对现有墨卡托投影面大地线展绘方法计算数据量与制图精度不匹配、纵跨赤道大地线展绘拱高误差超限等问题,本文在分析墨卡托投影面大地线表象曲线几何特性的基础上,借鉴二分法搜索思想,建立了大地线赤道分割点对分逼近精准解算模型,实现了任意给定比例尺条件下纵跨赤道大地线赤道分割点求解;通过分析内插点与拱顶点切线方位角的变化规律,构建了大地方位角精确引导的拱顶点搜索规则,实现了墨卡托投影面任意弧段大地线表象曲线拱高误差快速解算;类比道格拉斯普克算法思想,将制图允许误差作为曲线抽稀阈值,最终实现了任意给定比例尺条件下大地线快速精确展绘。试验结果表明,本文算法显著提高了计算效率,降低了内插冗余。在典型应用场景中,本文算法在严格控制拱高误差不超过制图允许误差条件下,计算所得内插点数最大程度可减少为现有算法的约千分之一,计算所用时间缩短至约百分之一。

几种基于随钻参数地层识别方法的对比分析

地层岩性的实时识别对及时调整钻井参数、有效控制井眼轨迹、寻找地下储层都具有十分重要的作用。与传统岩性识别方法相比,通过监测随钻参数变化进行岩性识别,具有便捷、高效、实时、准确、环保以及节能等优点。围绕基于随钻参数的地层岩性识别技术,按照煤矿勘探、油气藏开采等不同岩性识别应用领域对随钻参数进行分类;通过对随钻测控技术及装备的研究现状分析,介绍随钻参数采集及传输技术;介绍了机器学习算法、多元统计分析法、灰色关联法、交会图法的特点及应用情况;结合应用案例对4种基于随钻参数的地层识别方法进行对比分析。最终,归纳总结了随钻岩性识别研究的关键技术问题,分析了在研发及工程应用中存在的不足及面临的挑战,并给予建议。

基于GWO-BiLSTM的岩性识别方法研究与应用

为解决常规岩性识别方法精度不高、耗时较长且受人为影响较大等问题,构建了基于GWO-BiLSTM的岩性识别方法。结合录井资料、岩心资料以及测井资料,采用常规方法对研究区进行岩性识别,效果较差,进而利用GWO-BiLSTM模型在研究区展开岩性识别工作。根据皮尔逊函数对各测井曲线与岩性进行分析,优选出相关系数绝对值大于0.3的测井曲线值作为输入特征,采用灰狼优化算法对BiLSTM超参数组合随机生成与更新,从而更加快速地获取最优解,进一步提高模型的效率以及准确率。实验表明,基于GWO-BiLSTM模型的岩性识别准确率达96%,与BiLSTM模型、RF模型、BP神经网络和SVM模型相比具有较高的准确率,验证了该模型在识别复杂岩性时的可靠性,并为复杂岩性识别提供了方法参考。

铁路列流图自动生成算法

针对铁路列流图目前由手工绘制存在的缺陷,研究铁路列流图自动生成算法。根据图论理论,从列流图中的列流路径由车流组织确定而无需考虑路径长度的特点出发,借鉴最短径路算法,提出站点连通路径标号算法,用来求出起点至终点经历的站点集合。采用点集合及边集合自动生成算法,自动生成路网内的车站、衔接方向、道岔及铁路线。分析不同情形下径点偏移的横纵坐标关系,按列流线等间距绘制的要求提出列流线自动生成算法。依据自动生成算法开发列流图编制软件,运用该软件自动生成具有65条列流线的某路网列流图,证明列流图自动生成算法能够很好地提高设计效率和质量,同时有助于实现列流图的规范化。

列流线偏移描绘自动化

基于图论理论分析了列流图的组成特性,以解决列流线折点自动搜索问题.提出列流线折点搜索算法和列流线偏移描绘算法.采用基于节点信息表绘制列流图.开发了列流图自动生成数据库系统.用实例表明了算法及软件有效性和可行性.

基于向量图分析的迭代学习控制非线性算法

打破多年来人们一直囿于Arimoto的思路 ,另辟途径寻找新的迭代学习控制的研究方法 ,以期构架迭代学习控制的几何理论 .基于数学的几何方法 ,通过对通常算法所构成的向量图进行分析 ,获得了一类快速的迭代学习控制新算法 ,然后对这种新结构的算法在理论上进行了完整的收敛性分析 .这类新算法与目前所有迭代学习控制算法不同 ,具有非线性结构 .

基于交会技术的碳酸盐岩多矿物处理新方法

基于塔里木油田碳酸盐岩储层的特点,建立了适合各油田的测井解释模型和单矿物处理程序,对比分析了现有的各种多矿物处理方法,提出基于交会图技术的新的迭代算法,使得程序更稳定,适用性更强;整合油田已建立的各种测井解释模型,形成适合于塔里木油田储层特征的碳酸盐岩多矿物处理软件。通过实际生产应用,在精细处理与储层评价方面效果良好。

一种基于向量图分析的迭代学习控制算法

基于向量图分析的思路,对迭代学习控制算法进行了研究。在前人分析的基础上,针对输出可测量的控制系统,提出了一种带角度修正的迭代学习控制算法。该算法利用同一三角形中角度和边长对应关系的原理,将相邻两次误差的大小关系转化为对应角度的大小关系,以此来判断控制量调整的方向,并用二者角度差二分之一的正弦对修正项进行"奖-惩",不断调整系统输入,使得系统输出能加快收敛到期望轨迹,通过数值仿真,证明了该算法的有效性和优越性。

改进的基于密度方法的态势聚类显示算法

为解决计算机标图过程中因缩小地图比例尺而导致的标号扎堆问题,通过分析邻域参数,利用DBSCAN算法寻找相互遮挡的标号,在其质心处用标图代替扎堆标号。针对DBSCAN算法的不足,结合实际应用情况,将传统基于密度方法的圆形邻域改为针对应用的多边形邻域,提出改进的算法BDIRCAN。实验结果表明,BDIRCAN算法能较好地解决标号扎堆问题,避免对临近但不相互遮挡的标号进行错误的聚类。

四川紫色土地区典型小流域分布式产汇流模型研究

针对日益加剧的四川紫色土地区水土流失情况,为定量分析紫色土地区小流域水土流失程度,选取四川省南部县鹤鸣观小流域为研究区,在蓄满产流模型的基础上,构建了适合紫色土地区小流域分布式产汇流模型。该模型以地块为计算单元,在每个地块上输入参数,然后依据流域产汇流机制计算每个地块的产汇流量,并用递归算法将计算结果推算到流域出口,得到流域径流总量。该模型能评价流域下垫面各因子空间分布不均匀性和人类活动的影响,模拟每个地块次降雨产汇流过程。在鹤鸣观小流域进行了模型的检验与应用,模拟过程与实测结果符合较好。该研究为四川紫色土地区水土保持治理提供了科学依据。

基于Elitism的改进免疫遗传算法应用研究

研究遗传算法等经典算法存在早熟、收敛速度慢等问题,针对上述问题,提出了新的抗体相似度、期望繁殖率以及克隆选择概率的定义及算法,结合Elitism策略提出了免疫遗传算法并建立了数学模型。抗体的相似度和期望繁殖率在进化过程中可以动态调整,以平衡群体的多样性和算法的收敛速度,采用了Elitism策略,保证算法收敛到全局最优解,选用PID控制进行仿真实验,通过与其他经典算法比较,结果表明算法具有一定的可行性。

基于差分进化算法拟合原煤可选性曲线

介绍了原煤可选性曲线的常用绘制方法。尝试了新的曲线拟合方法,即运用差分进化算法,对模型函数的参数寻优,当拟合误差最小时,得到模型参数值。根据拟合好的模型函数,编写MATLAB程序绘制可选性曲线。结果表明,差分进化算法拟合的可选性曲线准确性好、曲线平滑,对选煤生产具有重要意义。

多边形地形要素的向量计算方法

对于多边形地理要素的坡向计算,多采用算数平均法及众数法,这种方法对于多边形栅格数据的计算,会造成南北倒置的问题。通过对传统方法的比较,提出了一种平均坡向的向量代数矢量计算方法[1],即将图斑所包含的所有栅格单元的坡向看成为向量,图斑的综合坡向就等于这些向量的代数和,并通过众数滤波、平滑等处理,其计算出的结果更符合实际应用需求,符合人们对坡向指标的地学描述和理解。与传统的使用栅格点算术平均值表达坡向的方法相比,该算法误差小,可克服坡向算术平均值所导致的坡向错误。

雷达图图形特征提取中的特征排序

基于多元数据的雷达图图表示,提出了雷达图重心图形特征。针对同样的多元数据不同的特征排序会导致不同的雷达图图表示,进而产生不同的重心特征,而这些重心特征会最终影响分类器的性能,因此提出一种新的问题,即雷达图图形特征提取中的特征排序问题。基于这个新的问题,设计了一种新的解决方法,即提出了基于改进的遗传算法的特征排序。同时也研究并改进了传统的基于排序的特征选择方法。基于一些机器学习数据库的分类实验结果表明:一方面,数据的原始特征排序下的重心特征和传统的特征提取方法相比,并不总是最优,但是在遗传算法下特征排序的重心特征优于传统的特征提取方法;另一方面,在遗传算法下特征排序的重心特征优于传统的基于排序的特征选择方法下的重心特征。尤其对于高维小样本的肺癌数据达到了12.5%的留一法交叉验证错误率,效果非常好。乳腺癌数据和糖尿病数据等的分类结果优于目前国际上的报道。

基于中点约束算法的态势标绘研究

针对二三维环境下态势标绘中实时态势标绘要求,重点研究单箭头标绘和双箭头标绘,提出二维态势与三维态势联动表现的一体化操作和显示的中轴线约束标绘模型,提出一种中点算法模型的曲线拟合方法,便于控制曲线趋进度,可有效实现二三维环境下箭标的实时标绘,对态势标绘的推广应用具有借鉴意义。