基于GBDT算法的基桩竖向承载力预测方法

目的为研究支撑-半刚接钢框架结构体系的抗震性能,方法设计了一榀由嵌套式单边螺栓与T型钢构成的半刚性梁柱节点的中心支撑钢框架,并进行了拟静力试验与有限元数值模拟,通过观测整个试验现象,分析了其滞回、承载力、刚度退化、耗能等抗震指标。结果结果表明:试件破坏过程明显经历了弹性段、塑性段、破坏段三个阶段,试件破坏模式主要为支撑受压失稳破坏,塑性变形主要累积在支撑体系上,整体呈现延性破坏特征;支撑断裂后,梁柱及T型钢节点无明显塑性变形,钢框架仍具有较高的安全储备,符合“强节点、弱构件”设计原则,表明了结构具有两道抗震防线;结论支撑与半刚接钢框架协同工作使得试件具有较高的抗侧刚度抵抗水平变形,且承载力较高、滞回性能稳定、耗能能力优良;单边螺栓在试验过程中的受力性能较普通高强螺栓并无较大差别,未出现严重的预紧力松弛现象,并能高效的保持螺栓预紧力。通过有限元数值模拟分析可知,减小支撑长细比,虽能有效提高结构的抗震性能,但长细比较小会导致支撑刚度增大,加速其余构件的损坏。故应以考虑结构的延性为前提,降低支撑的长细比,才能有效提高结构的抗震性能。

Robust Control of a Bevel-Tip Needle for Medical Interventional Procedures

In minimally invasive surgery, one of the main objectives is to ensure safety and target reaching accuracy during needle steering inside the target organ. In this research work, the needle steering approach is determined using a robust control algorithm namely the integral sliding mode control(ISMC) strategy to eliminate the chattering problem associated with the general clinical scenario. In general, the discontinuity component of feedback control input is not appropriate for the needle steering methodology due to the practical limitations of the driving actuators. Thus in ISMC, we have incorporated the replacement of the discontinuous component using a super twisting control(STC)input due to its unique features of chattering elimination and disturbance observation characteristics. In our study, the kinematic model of an asymmetric flexible bevel-tip needle in a soft-tissue phantom is used to evaluate stability analysis. A comparative study based on the analysis of chattering elimination is executed to determine the performance of the proposed control strategy in real-time needle steering with conventional sliding mode control using vision feedback through simulation and experimental results. This validates the efficacy of the proposed control strategy for clinical needle steering.

考虑不良杠杆量测的电力系统抗差状态估计方法

针对电力系统状态估计中,不良杠杆量测会造成坏数据辨识失败,进而导致状态估计结果精度低的问题,基于广义潜能指标和中国科学院大地测量与地球物理研究所提出的IGGⅢ函数,提出了一种考虑不良杠杆量测的电力系统抗差状态估计方法。首先利用基于凝聚聚类改进后的广义潜能指标快速准确辨识杠杆量测;然后将IGGⅢ函数平滑处理后与最小二乘估计结合,实现抗差状态估计;最后在华北地区某实际风电场系统验证所提方法能准确识别杠杆量测。结果表明,所提方法有较好的抗差性能和计算精度,有利于工程实际应用。

变负载下柔性系统的改进THEI输入整形器振动抑制

针对高精度运动平台中柔性系统负载改变而导致的固有频率和阻尼比双参数共同变化下输入整形器不敏感性优化问题,提出一种改进双股峰EI(two-hump extra-insensitive,THEI)输入整形器的设计方法,实现在相同滞后时间的前提下改善THEI输入整形器的不敏感性。该改进THEI整形器在正向设计传统THEI输入整形器的基础上,加入对双参数不敏感性的反向优化。首先,利用三维灵敏度曲线推导了用于量化THEI输入整形器双参数不敏感性的评价指标。其次,建立了以幅值调节因子为设计变量的优化脉冲约束下THEI输入整形器双参数不敏感性优化模型;基于蚁群优化(ant colony optimization,ACO)算法求解设计变量,并更新改进THEI输入整形器的脉冲幅值,实现不敏感性最优。最后,数值仿真和试验结果共同验证了所提方法的有效性。

变暖环境下华北地区农业气象灾害风险评估Ⅰ:基于综合指标体系法农业干旱风险评估及适应对策建议

随着全球气候变化,干旱发生频率及强度持续增加,农业干旱灾害风险评估是当前防灾减灾的重要方法之一。基于自然灾害风险形成机理,构建华北农业干旱风险评估指标体系模型,利用内部检验法对模型进行稳健性检验,根据华北34个市农业干旱风险形成特点聚类分类,并提出相应的风险防范建议。结果表明:调整风险评估模型中的指标和方法时,华北地区34个市农业干旱风险排名变化幅度多为1~2.5位,模型稳健性较好;除防灾减灾能力较高的北京、天津外,华北中部和北部农业干旱风险最高,与危险性和脆弱性指标较高有关,河南北部以及山东南部农业干旱风险较低,主要得益于该地区各市危险性较低;华北34个市可分为6个农业干旱风险集群,集群分布在空间上无分散、跨市分布,城市聚集性较好,其中北部山区集群4干旱风险最高,与其极高的环境脆弱性和低防灾减灾能力有关,应在农业种植结构上适当降低农业种植面积并加大农业投入;位于中部和南部的集群2、5和6具有较高的粮食种植面积且粮食因干旱减产率较高,可通过增加农业投入、提高灌溉保证率等进一步降低农业干旱风险。

考虑灵活性的交直流混联配电网分布鲁棒优化运行

为适应未来配电网交直流混联的配电方式、应对新能源不确定性带来的运行灵活性调节量不足问题,提出一种考虑灵活性的交直流混联配电网两阶段分布鲁棒优化运行模型。首先,在交直流混联配电网架构下,分析其灵活性资源供需关系,定义上调/下调灵活性裕度指标;其次,综合考虑系统中各类约束,构建描述配电网经济性、新能源消纳性与灵活性的优化运行模型,结合数据驱动生成的风光典型场景,采用基于综合范数距离的分布鲁棒优化方法处理风、光出力不确定性,并根据优化变量的出力特性构建两阶段分布鲁棒优化运行模型;最后,对模型进行凸性转化与求解,通过修改的33节点交直流混联配电网算例验证模型的有效性。

通货膨胀下的α-鲁棒最优投资策略研究

该文主要研究通货膨胀下具有模型不确定性的最优投资问题.假定金融市场上存在无风险资产、风险资产以及用于对冲通胀风险的通货膨胀指数债券可投资,其中风险资产价格服从CEV模型,而后利用价格指数水平折现各类资产价格呈现其真实价格,运用α-maxmin均值方差效用函数建立投资模型,并通过求解HJB方程获得均衡投资策略与值函数的显式解.最后结合数值仿真分析了参数变动下的最优投资策略变化趋势.

四川省极端气温事件与城镇化发展的关联影响

在当前全球变暖背景下,近年来城镇化进程加速,研究四川省极端气温事件与城镇化发展的关联,对于降低四川极端温度事件的灾害风险和未来城市规划布局具有重要参考价值。利用四川省36个气象站点1980—2020年气温日值数据、夜间灯光和土地利用遥感数据、经济和人口空间分布网格数据,通过计算世界气象组织推荐的16个极端温度指数,并采用K-means与层次聚类相结合的方法,将气象站点划分为城市、城郊和乡村3类,分析四川省城镇化进程中极端温度事件的时间变化趋势及其与城镇化的关联影响,并探讨1980—2010年、1980—2015年、1980—2020年3个不同时段极端温度事件的区域变化趋势和不同类别气象站点的变化差异。结果表明,四川省1980―2020年极端高温事件呈增加趋势,极端低温事件呈减少趋势;城市站点的最高气温极大值、暖昼日数、月平均日较差增加趋势最明显,乡村站点的霜冻日数、冷夜日数、冷昼日数减少趋势最明显,城郊站点的夏季日数和暖夜日数增加趋势最明显;极端气温事件的增暖趋势在3个时段都较为显著,且乡村站点的增暖趋势相比城市和城郊站点更为明显;3个时段内,城市和城郊站点的夏季日数均多于乡村站点,而乡村站点的霜冻日数多于城市站点,城市和城郊站点的冷事件减少幅度均小于乡村。研究结果揭示了城镇化对极端气温事件影响的共性和区域差异性,对影响机理的深入研究还有待后续进一步分析和讨论。

具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞系统鲁棒预测控制

针对具有执行器饱和特性和未知扰动的时变时滞离散系统,提出一种混合H 2/H∞指标的鲁棒模型预测控制方法。首先,用凸组合方法对执行器饱和特性进行变换,很大程度上降低了处理执行器饱和特性的复杂度,并且构造了依赖时变时滞上下界的Lyapunov-Krasovskii泛函。其次,通过Lyapunov稳定性理论,研究了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制在范数有界意义下的扰动抑制问题,得到了混合H 2/H∞鲁棒模型预测控制器存在的充分条件。最后,进行仿真对比,结果表明提出的方法具有很强的鲁棒性和良好的应用价值。

基于IGGⅢ抗差估计的GNSS部分模糊度固定改进算法

针对滑坡等复杂环境下GNSS观测数据受高遮挡、多路径等因素影响,易使模糊度固定成功率降低进而导致定位可靠性变差的问题,提出一种基于IGGⅢ抗差估计的GNSS部分模糊度固定改进算法。通过引入抗差估计算法,削弱粗差对参数估计的影响,提升浮点模糊度精度;此外,为避免残余误差对后续整周模糊度解算产生影响,采用基于条件方差矩阵法的部分模糊度固定改进策略,进一步提升模糊度固定成功率。实验结果表明,相比于全模糊度固定方法,该算法可显著提高模糊度固定率,3个测站分别提升5.9%、52.7%、48.0%;同时,相比于传统的卡尔曼滤波算法,改进的抗差估计算法可明显改善模糊度固定错误的情况,极大提升GNSS定位精度,水平方向RMS优于1cm,高程方向RMS优于2cm。

电力人工智能指标算法模型多场景鲁棒性评价方法

为解决传统的模型鲁棒性评价方法存在描述相符性较低,难以获得精准的场景匹配数据的不足,提出了一种新的电力人工智能指标算法模型多场景鲁棒性评价方法。针对多场景数据进行提取,设置局部空间的多场景数据扰动范围区间,控制空间范围的区间移动距离,在区间范围内预测样本点的数据获取结果。输入算法模型的基础特征参数,在输入参数维度提高的同时选择多场景数据获取距离范围数值,根据选取的数值进行初始数据评估操作。针对不确定的控制目标的特点进行数据基础分析,确保系统处于稳定状态中,并保持系统的动态特征,有效分析不同的系统参数之间的差异,构建偏差值范围,判断算法模型的多场景特点,实现数据评价。实验结果表明,该电力人工智能指标算法模型多场景鲁棒性评价方法能很好地变换采样点坐标,确保多场景采样点数据图像具备不变性,从而克服场景数据旋转敏感问题,提高响应速度。与传统评价方法相比,笔者提出的评价方法在干扰鲁棒性和仿射形变鲁棒性等方面具有较强的优势。

含V2G的虚拟电厂双层逆鲁棒优化调度策略

采用虚拟电厂(virtual power plant,VPP)实现对电动汽车入网(vehicle to grid,V2G)智能充放电和风力发电的打包管理。考虑风电入网和V2G的不确定性影响,建立含VPP的双层逆鲁棒优化调度模型。该模型内层以发电总利润最大为目标;外层考虑内层优化结果的鲁棒性和决策者要求,引入风电出力和V2G充放电功率的最优逆鲁棒指标(optimal inverse robust index,OIRI),以此来分析风电消纳水平和V2G充放电功率之间的极限制约关系。采用网格细菌群体趋药性(grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC)算法、拓扑映射和二分法相结合的嵌套优化方法对模型进行求解。最后应用仿真算例系统验证算法的有效性。

计及风电最优逆鲁棒指标的双层优化调度策略

引入双层逆鲁棒优化方法来应对风电不确定性影响。同时为提高风电消纳能力,对抽蓄电站的抽水-发电工况进行优化,建立含抽水蓄能电站的双层逆鲁棒优化风电调度模型。该模型内层以发电总成本最小为目标,外层根据目标函数的理想扰动约束来引入风电出力的最优逆鲁棒指标(optimal inverse robust index,OIRI),以此来分析发电总成本与消纳风电量之间的极限制约关系。利用在网格多目标细菌群体趋药性(grid multi-objective bacterial colony chemotaxis,GMOBCC)算法中加入拓扑映射和二分法来求解该模型。最后应用某地区电网系统数据对模型和求解方法进行模拟,通过对比显示了所提方法的经济性和有效性。

基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计

针对设计参数随机波动引起的产品族性能稳健问题,提出了一种基于性能稳健指数的产品族稳健优化设计方法。以区间型设计参数的稳健设计为研究对象,为度量设计的稳健性,提出了性能稳健指数概念和计算方法。在此基础上,通过分析设计参数的灵敏度来选择平台参数,使用模糊C均值算法对性能变化进行聚类以确定平台参数的共享策略。最后以性能稳健指数作为约束条件的判据,构建了稳健优化模型,提高了实例产品的稳健性。通过通用电机产品族的稳健优化设计实例,验证了该方法的有效性和可行性。

综合收益和风险的供应链鲁棒性指标模型研究

基于企业整体利益的角度,设计了一种综合考虑收益和风险的系统化供应链鲁棒性指标量化方法,建立了综合考虑供应链持续供应能力、收益和服务水平的集成化鲁棒性衡量指标体系,以指导企业的供应链设计、评价和管理;并且,研究了多源供应、战略库存和应急期权3种供应链模式的鲁棒性.最后,通过数值算例验证了该方法的科学性.

一阶时滞过程PID控制器优化准则

对单回路控制系统,期望得到控制器的统一优化准则。以误差积分性能指标描述系统时间响应,以环路函数的频域约束表示系统稳定裕度,从而建立一种综合的鲁棒性能(RP)指标,即系统的稳定裕度和积分性能的指数加权指标。针对比例积分微分(PID)控制器串联一阶时滞过程(FOPDT)的系统,通过计算机数值运算,选择出RP的合理加权因子范围为1～2。以加权因子取1.5的RP作为控制器优化准则,对时滞比从0到∞的FOPDT过程获得了最优PID控制。仿真表明,该法对鲁棒性和积分性能的折中是合适的,对一般工业过程的控制器参数优化有较大的借鉴意义。

煤炭运输网络结构鲁棒性评价及应用研究

煤炭运输网络是包括铁路、公路、水路运输等多种方式的复杂网络,处于动态、开放的环境中并受各种不确定因素影响.为了更好地测度煤炭运输网络抵御破坏的能力,提高煤炭运输网络的结构鲁棒性,本文基于煤炭运输网络特性,在分析影响结构鲁棒性的内部和外部因素的基础上,定义了煤炭运输网络的结构鲁棒性,建立了煤炭运输网络结构鲁棒性评价指标体系,并以山西煤炭运输网络为算例进行仿真分析.结果表明,煤炭运输网络对于边随机破坏和按照度攻击,表现出较好的里程可达鲁棒性和效能鲁棒性;随机攻击节点和按照度攻击节点时,网络的结构熵鲁棒性变化不明显;对网络进行攻击的同时以一定的概率修复网络,网络呈现出较好的恢复鲁棒性.

基于Info-Gap理论的基桩下伏岩溶顶板稳定性的主动分析方法

针对因不能获得足够数据信息量而无法准确描述不确定参量的分布形态问题,引入Information-Gap(简称为Info-Gap)理论,首先,通过对不确定参量的不确定性程度度量方法和满足预定功能的不确定参量的允许不确定性程度变化幅度确定方法的研究,建立基桩下伏岩溶顶板稳定性的不确定性分析的稳健可靠度分析模型;然后,基于现有岩溶顶板安全系数在不同失稳模式下的极限平衡分析方法,建立基桩下伏岩溶顶板功能输出响应模型,并在此基础上,基于区间组合分析法,建立基桩下伏岩溶顶板稳定性的稳健可靠度指标确定方法,从而提出基于Info-Gap理论的基桩下伏岩溶顶板稳定性的不确定性分析新方法。该方法对数据信息量要求低,无需掌握不确定参量的分布形态,是对现有相关理论与方法的补充与完善;而且,由于该方法将不确定参量区分为设计变量和设计参数,实现基桩下伏岩溶顶板稳定性在不同设计变量下不确定设计参数的允许不确定性程度的动态分析,因而,使该新方法既具有被动应对功能,又具有主动处置功能。最后,通过工程实例分析,表明所提方法的可行性与合理性。

辣椒穴盘育苗复合基质配方筛选

[目的]筛选适合辣椒育苗的新型环保复合基质。[方法]利用蚯蚓粪配制不同体积比育苗复合基质,研究蚯蚓粪育苗复合基质对辣椒幼苗生长发育及生理特性的影响,[结果]用草炭∶蚯蚓粪∶蛭石∶珍珠岩按体积比4∶6∶1∶1组成的复合育苗基质不但基质营养全面,而且辣椒幼苗长势好、壮苗指数高,为辣椒专用育苗复合基质最佳配方。[结论]为提高辣椒育苗质量,节约草炭资源,实现工厂化育苗奠定基础。

线性综合评价模型中指标标准化方法的比较与选择

分析与比较各种指标一致化与无量纲化方法对综合评价结果的影响,并构建兼容度指标对无量纲化方法的相对有效性进行测度。结果表明:在线性综合评价模型中,减法一致化方法、Z-Score法和极差化法相比其他标准化方法更为有效。选择合适的指标标准化方法,能够有效提高综合评价结果的准确性。