基于故障树分析法的某控制系统故障与可靠性研究

针对复杂卫星载荷控制系统高可靠性提升问题,聚焦系统故障潜在原因,提出一种基于量化底事件与顶事件重要度解析的故障树分析方法。以卫星载荷控制系统设计原理及功能为基础,利用故障树分析法定义故障树顶事件,查找故障原因,确定与底事件之间的逻辑关系,构建故障树;利用布尔代数方法确定故障树最小割集,对故障树底事件进行定性分析;通过最小割集失效率对顶事件进行定性分析,调整单一底事件的质量参数,对底事件与顶事件重要度依赖关系进行量化。研究结果表明,故障树能直观显示系统存在的故障原因,主控芯片故障、时钟信号异常、上位机复位通道故障等为影响系统可靠性的主要故障因素,可根据量化底事件对顶事件故障的影响程度,实现对产品设计、生产、调试、运行过程中潜在故障的预先排查。

基于随机树势场函数的复杂障碍物逃逸航路规划方法

无人机在执行任务过程中需根据外界环境规划出满足约束条件的飞行路径。针对传统人工势场法(APF)规划的航路存在局部极小值、无法脱困和狭窄航路震荡等缺陷导致航路规划失败的问题,提出了一种基于随机树势场的复杂障碍物逃逸航路规划方法。首先,建立了无人机离散化环境地图模型,采用快速随机搜索树(RRT)的方式分别在各个环境地图中生成随机树路径,并设计了一种随机树势场函数,对路径节点构建势场;然后,通过合理的设计随机树势场的参数与引入时机,引导无人机逃逸出缺陷情况下的势场环境,解决了传统人工势场法的缺陷问题;最后,将文中算法与对比算法进行仿真和分析。结果显示,相比快速搜索随机树算法与传统人工势场法存在航路规划失败的情况,文中算法在各个障碍物情况下都完成了航路规划,并缩短了规划的航路长度,进一步提升了航路规划的安全性和有效性。

TWO IMPROVED GRAPH-THEORETICAL CLUSTERING ALGORITHMS

Graph-theoretical approaches have been widely used for data clustering and image segmentation recently. The goal of data clustering is to discover the underlying distribution and structural information of the given data, while image segmentation is to partition an image into several non-overlapping regions. Therefore, two popular graph-theoretical clustering methods are analyzed, including the directed tree based data clustering and the minimum spanning tree based image segmentation. There are two contributions： （1） To improve the directed tree based data clustering for image segmentation, （2） To improve the minimum spanning tree based image segmentation for data clustering. The extensive experiments using artificial and real-world data indicate that the improved directed tree based image segmentation can partition images well by preserving enough details, and the improved minimum spanning tree based data clustering can well cluster data in manifold structure.

基于禁忌搜索的聚类簇数目估算算法

本文提出一种基于禁忌搜索的聚类算法,能自动估计数据集的正确的聚类簇数目,其数据对象既可是紧凑球型分布,也可是非紧凑球型分布,或皆具两者。该算法包括三个阶段:最小生成树聚类、聚类簇重组和禁忌搜素优化。实验结果表明,所提出的算法可行、有效。

基于图论的含分布式电源配电网供电恢复动态规划方法

研究基于计划孤岛划分的配电网故障恢复策略,分析了含DG配电网的故障恢复流程。通过对现有计划孤岛划分算法的比较和研究,针对复杂配电网闭环设计、开环运行的特点,详细研究了计划孤岛划分的目标、原则和算法。根据在线划分思想提出了基于最小生成树和动态规划算法的分布式电源孤岛划分方法,该方法能够处理含环网结构的复杂配电网,保证计划孤岛的稳定运行以及和上层电网的快速并网。最后讨论了该算法的数据结构、参数设定以及数学变化等问题,并通过实例验证了该方法的可行性。

宽角反射地震波走时模拟的双重网格法

在研究地壳结构的人工源宽角反射地震资料解释中,常规宽角反射波走时和射线路径计算大都假定地壳模型为层状块状均匀介质.为了逼近实际地壳结构模型,要求模型尺度较大,为了提高地震资料解释的可靠性,须减小模型离散单元的尺寸,但同时计算量大大增加,使资料解释的效率较低.为此,本文尝试同时提高宽角反射地震资料解释效率和可靠性的方法,即使用双重网格计算宽角反射地震波走时和射线路径的最小走时树方法.双重网格法在均匀介质内部仅计算大网格节点,在速度变化点、震源点和检波点区域,同时计算小网格节点;在界面边界点使用比介质内部节点更大的子波传播区域.模型计算结果表明,对于大尺度的层状块状均匀介质模型,在保证精度的条件下,本文所提出的双重网格射线追踪方法的计算效率比单网格方法显著提高.

基于射线追踪技术计算地震定位中震源轨迹的改进方法

使用震源轨迹确定震源位置不仅稳健而且直观,但当介质复杂时震源轨迹难以给出解析解.基于最小走时树射线追踪技术计算震源轨迹的方法(以轨迹所在的残差场中残差最小的点(初始点)至残差较小的点(震源轨迹代表点)的射线路径表示震源轨迹)适用于复杂速度模型,但尚不能正确计算由多段组成的震源轨迹,同时兼顾计算轨迹的完整性和精细性较为困难,计算参数设置烦琐不适于大批量数据的自动处理.针对该方法存在的问题,本文对其进行了改进:(1)采用一种"削皮"算法选取震源轨迹所经过的模型单元的节点作为轨迹代表点;(2)将残差较小的区域作为震源轨迹计算区域(该区域依轨迹分布自适应地划分为若干个连通区域),从未计算的轨迹代表点中选取残差最小者作为射线路径初始点,利用最小走时树算法依次计算所有连通区域内的震源轨迹;(3)通过去掉较短的不再分叉的射线路径使震源轨迹更为精细.虚拟和真实事件的算例表明,改进方法有效克服了原方法的不足,可便捷地计算复杂速度模型中事件的震源轨迹,计算的轨迹精细且较完整.

考虑分布式能源综合利用的交直流混合配电网规划研究

文章建立了包括分布式光伏、负荷和换流站在内的规划模型。以交直流混合配电网扩展投资运行总费用最小为目标,建立满足节点电压、线路有功功率、分布式电源容量约束的数学模型;考虑负荷增长的需求,提出了改进GA的最小生成树规划方法,避免了不可行解,提高了优化效率;通过对分布式电源和交直流混合配电网进行选址定容和网架的综合优化,建立了考虑分布式能源综合利用的交直流混合配电网扩容优化方案。最后,采用对比分析,验证了文章所提规划方法的有效性。

股指极端波动下中国股票市场网络拓扑结构

采用最小生成树方法构建股票市场网络,研究中国股市网络在股指极端波动前、中、后阶段MST结构的演化、拓扑指标与关键节点不同时期的个体行为特征.结果表明:中国股市行业内有很强的聚集性和行业间的匀质性;在极端波动时MST网络收缩,波动后网络又伸展扩张;极端波动中后期,材料业和信息技术业异军突起占据网络重要位置;不同传染源引起的极端波动其风险传播途径不同.股指极端波动加剧了股票市场股票间的联动性,市场中资产发生重新配置,网络结构产生新的调整.

基于多态故障树的伺服刀架可靠性分析

为了描述工程实际中某些故障现象的退化过程,定义了两状态事件、多状态事件和多态表决门单元,并提出多态故障树的建造方法.首先从系统故障顶事件逐级细分出可能出现的各种故障模式,根据实际工况将故障模式分为功能失效模式和状态恶化模式两大类,分别视为两状态事件和多状态事件;然后判断出各故障模式对应的所有故障部位,视为多状态事件.不同状态事件间的逻辑关系通过多态表决门来表征.采用最小路集法建立基于多态故障树的可靠性定量分析模型,求解系统可靠度及事件概率重要度.将该方法应用在伺服刀架可靠性分析中,结果表明,所建立的多态故障树能描述实际工况,据此来判别影响系统可靠性的薄弱环节具有指导意义.

基于最小生成树的图像分割

基于最小生成树思想,给出了一种利用改进的最小生成树进行图像分割的方案,减少了最小生成树的构建过程,对初分割的结果利用NNG算法进行合并。该方案节约了分割时间,并且对分割后的图像进行了有效的合并,达到了较好的分割效果。

基于静态故障树的矿井提升机系统故障诊断研究

矿井提升机是煤矿井下三大设备之一,其安全性能至关重要。为了实现对矿井提升机的故障诊断,建立了矿井提升机制动系统的静态故障树。通过静态故障树分析法,找出影响矿井提升机制动系统发生障故时的各种因素,逐层分析,建立起故障树树形图;通过研究该故障树的最小割集,对影响故障发生时的各种因素进行定性分析及定量计算,得出故障发生时,各因素引起故障发生的概率,根据概率值的大小,找出故障发生时影响最大的因素以及影响最小的因素,对维修人员提供了技术支持,维修时有的放矢,缩短了诊断时间,提高了劳动效率。该方法在实际煤矿中得以应用,实践证明该方法是切实可行的,为后续的智能诊断奠定了基础。

基于混合遗传算法求解CMST问题

ＣＭＳＴ （Ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ Ｍｉｎｉｍ ｕｍ Ｓｐａｎｎｉｎｇ Ｔｒｅｅ）是通信网络拓扑结构设计中经常遇到的问题，一般解决此问题采用启发式方法，本文提出了使用混合遗传算法求解ＣＭＳＴ问题的新算法。

基于稀疏化最小生成树聚类的个性化轨迹隐私保护算法

现有的轨迹匿名算法没有充分考虑轨迹内外在特征信息以及移动对象个性化的隐私需求.为此,本文提出个性化轨迹κ-匿名的概念,并提出轨迹结构相似性度量模型,综合考虑轨迹方向、速度、转角和位置等内外在特征信息;然后,提出基于稀疏化最小生成树聚类的个性化隐私保护算法,通过稀疏化的方法降低最小生成树聚类的执行时间,通过贪婪策略生成近似最优的轨迹κ-匿名集合.实验结果表明,本文的轨迹结构相似性度量模型能更加准确地度量轨迹间的相似性,所提算法花费了更少的时间代价,具有更高的数据可用性.

赋权有向图最小生成树的表上作业法

每一赋权有向图可用一个赋权表来表示。本文在借助于赋权表而不是赋权有向图本身讨论圈和生成树的基础上，给出了一种求解赋权有向图最小生成树的新方法——表上作业法，证明了方法的最优性。该方法简单易行，借助于计算机Ｓｐｒｅａｄｓｈｅｅｔ软件，如ＭｉｃｒｏｓｏｆｔＥｘｃｅｌ，可很方便地进行大规模复杂问题的求解。

一类最小支撑树的逆问题及其求解方法(英文)

本文针对传统的基于边的最小支撑树逆问题,提出了一类基于点边更新策略的最小支撑树逆问题.更新一个点是指减少与此点相关联的某些边的权值.根据是否含有更新点的费用,考虑了两类模型,它们均可转化为森林上的最小(费用)点覆盖的求解问题,算法的复杂性都是O(mn),其中m=|E|,n=|V|.

三维复杂速度模型的交切法地震定位

地震定位是地震监测与减灾研究重要基础.基于均匀或横向均匀介质模型,利用震源轨迹确定震源位置的交切法具有稳健和效率高的优点,但定位精度较低,特别是震源深度.为提高震源定位精度,我们提出适用于三维复杂速度模型的地震定位交切法.将地壳速度模型由均匀或横向均匀介质模型扩展为三维复杂速度模型;均匀或横向均匀介质模型对应的原假设为球面或双曲面的震源轨迹通过最小走时树射线追踪技术予以确定.确定震源位置的震源轨迹以到时差作为约束条件;将震源定位于震源轨迹交汇最密集的点处,即总的到时差残差(RDT)最小的点处.定位结果的不确定性可通过RDT值较小节点的空间分布予以定性表示.考察了准确速度模型、扰动速度模型、扰动观测到时及地震在台网外等4种情况下改进方法的地震定位效果,结果表明改进的交切法可用于三维复杂速度模型的地震定位;综合利用P波与S波的到时差信息,可明显改善震源位置约束;使用多条震源轨迹进行定位,有助于减少由随机因素导致的定位误差.

煤矿复杂事故树最小径集算法研究

文章在分析"成功树"法求事故树最小径集不足的基础上,结合煤矿五大灾害复杂事故树分析的特点,运用布尔代数和福塞尔行列法的基本原理,提出两种事故树最小径集的求解方法。通过一个煤矿复杂事故树分析实例,验证了方法的正确性和有效性,为实现事故树分析计算机化提供了有效的算法支撑。

线性相关环及其在电力系统可观察性分析中的应用

在分析测量向量间线性相关的基础上提出了线性相关环的概念；介绍了将线性相关环用于可观察性判断，以提高在线应用实时性的具体方法，如对Ｈ矩阵直接分解、大节点合并法及将数值法与拓扑法相结合的方法；同时将线性相关环用于解决后备重数、择优布置测量等问题。

乾县苹果营养诊断和施肥研究

经调查，供试３４个果园的施肥量和产量变异很大。许多果园施氮肥过多，钾肥太少。经叶分析，Ｎ，Ｐ，Ｋ，Ｆｅ，Ｚｎ的平均含量依次是２２．８±２．５ｇ·ｋｇ－１，１．４±０．２ｇ·ｋｇ－１，１０．７±２．０ｇ·ｋｇ－１，２２５±５１ｍｇ·ｋｇ－１和１８．７４±１２．３６ｍｇ·ｋｇ－１．Ｋ和Ｚｎ的含量低于正常值的果园数分别占３５．３％和５８．９％．多数果园Ｎ，Ｐ，Ｋ营养不平衡，营养三要素的需要顺序多是Ｋ＞Ｐ＞Ｎ．根据目标产量、生产单位果品需要养分量和养分平衡指数，确定了各果园的最小养分因素及其需肥量，并按养分比例法推荐了其他肥料的施用量。