光谱技术结合水分校正与样本增广的棉田土壤盐分精准反演

棉田土壤盐分的精准反演对于棉花的种植管理具有重要意义。水分和盐分作为主要环境因素,共同影响棉田土壤的波谱特征,两者之间的耦合关系直接影响土壤盐分的检测分析。为了提高基于光谱技术构建的模型对棉田土壤盐分信息解析的准确性与可靠性,该研究联用可见/短波近红外(400~1 000 nm)和长波近红外(960~1 693 nm)技术,采集不同含水率与含盐量的新疆地区土壤样本的光谱;结合外部参数正交法(external parameter orthogonalization,EPO),校正不同标样集与不同波段光谱中的土壤含水率干扰信息;引入基于不同卷积步幅的深度卷积对抗网络(deep convolutional generative adversarial networks,DCGAN),进行样本增广与质量评估;参考三层残差神经网络设计一维卷积神经网络RNet,最终构建基于EPO-DCGAN-RNet的优化模型,用于棉田土壤盐分的反演。结果表明,与传统机器学习方法和基于VGG或EfficientNet结构一维卷积神经网络相比,该研究提出的EPO-DCGAN-RNet方法能够有效地滤除水分对盐分反演的影响、提高模型对特征波段的挖掘能力、降低深度学习算法对样本量的依赖性,并能得到更优的模型预测性能。EPO-DCGAN-RNet的建模集R^(2)和均方根误差分别为0.942、115.420μS/cm,验证集R^(2)和均方根误差分别为0.910和136.472μS/cm。研究结果可为新疆棉田土壤盐分快速精准检测提供理论指导和技术支持,有助于促进盐碱地区棉花种植的水肥科学管理。

幂幂损失下正约束参数的贝叶斯估计量及其应用

所提出的幂幂损失函数对参数过大或过小具有均衡收敛速度或惩罚,具有本文列出的所有七个性质,因此建议用于正限制参数空间.然后在幂幂损失函数下计算参数的贝叶斯估计量、后验风险、综合风险和贝叶斯风险.接着,我们在一个分层正态–正态逆伽玛模型下解析地计算了这些量.最后,数值模拟验证了我们的理论研究.

基于自适应抗差最小二乘的线路正序参数在线辨识方法

针对在线PMU(Phasor Measurement Unit)数据会存在随机量测噪声甚至不良数据的实际情况,本文提出了一种输电线路正序参数的自适应抗差最小二乘在线辨识方法。文中基于线路双端多时刻断面的PMU电气量建立了线路正序参数的最小二乘辨识模型;在简要介绍抗差最小二乘原理的基础上,为充分利用量测信息,采用IGG(Institute of Geodesy&Geophysics,Chinese Academy of Sciences)权函数(方案I)实现"三段"法抗差参数辨识;并利用中位数原理在线估计方程残差序列的期望和方差,实现自适应地调整权函数的抗差阈值。该方法无需事先确定量测设备的量测误差,具有很好的抗差能力及结果可信度,同时也消除了参数迭代对初值的敏感性。基于PSCAD仿真和PMU实测数据的算例表明,该方法十分有效,更适合于在线参数辨识。

利用电压及电流双端测量信息的高压输电线路正序参数测量方法及应用

利用全球卫星定位系统同时测量输电线路首末两端的三相电压和三相电流,提出了利用输电线路的双端电压及电流测量信息的高压输电线路正序参数测量方法。给出了正序参数测量步骤及计及分布电容影响的正序阻抗和正序电容计算公式,并给出了测量系统的硬件结构。仿真与实测结果验证了该方法的可行性。

基于正交参数化的注塑保压段线性时变建模方法

利用注塑过程的重复性,提出了一种基于正交参数化的注塑机保压段线性时变建模方法,能够很好地描述注塑过程保压段特性,且方法简单、可靠性强,实验结果表明了算法的有效性.

非正态分布参数的蜗杆传动可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,讨论了具有非正态随机参数蜗杆传动的可靠性灵敏度设计问题,提出了可靠性灵敏度设计的计算方法,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对蜗杆传动可靠性的影响,为蜗杆传动的可靠性设计提供了理论依据。

基于外部参数正交的葡萄糖近红外漫射光谱温度校正

不同温度下葡萄糖的近红外光谱存在较大差异,故温度干扰将影响葡萄糖浓度的预测精度.本文提出采用基于外部参数正交化的光谱预处理方法,对不同温度下葡萄糖在浑浊介质中的漫射光谱进行温度校正.该方法仅需预先对代表性样品进行不同温度下的漫射光谱采集,即可获得消除温度变量的滤波矩阵,利用该矩阵可以将所有温度下的光谱校正至基准温度水平.该校正方法预先对外部干扰变量单独建立模型,此模型与葡萄糖浓度预测模型的建立是分离的.该方法与温度、葡萄糖浓度混合建模的传统方法相比,复杂度大大降低.针对葡萄糖在浑浊介质中的测量场合,本文提出两种对于温度校正中代表性样品的选取方法,并实验验证了两种方案对葡萄糖在脂肪乳溶液中漫射光谱温度校正的效果.该方法为人体无创血糖测量中的温度校正提供了借鉴.

用参数正交选优神经网络算法解货郎问题

本文发现了货郎问题(TSP)能量函数的参数空间中的吸引域与全局性优化解之间存在着确定的对应关系,并找到了许多参数空间中的吸引域。在此基础上提出了一种新算法——参数正交选优神经网络算法求解TSP,30城市,31城市(中国)和300城市TSP的求解结果都十分满意,表明这种新算法的有效性。

非正态参数二维分叉裂纹扩展寿命的可靠性分析

以材料属性和载荷为随机变量,以控制分叉裂纹扩展的修正Paris-Erdogan公式为基础,结合建立在随机有限元法基础上的四阶矩可靠性分析方法,提出了基本变量服从任意分布时,二维分叉裂纹扩展寿命可靠度的计算方法,裂纹扩展方向采用最大周向应力准则。以平面二维分叉裂纹为例分析了其扩展寿命及可靠度变化规律,结果表明,随着裂纹的扩展,平板剩余寿命逐渐缩短,剩余寿命对设计寿命的可靠度随着裂纹扩展而逐渐降低。

非正态随机参数的机械零部件可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,并应用4阶矩技术,提出了基于4阶矩方法的可靠性灵敏度设计计算方法,讨论了具有非正态随机参数的机械零部件可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对机械零部件可靠性的影响,为机械零部件的可靠性设计提供了理论依据。

SWAT模型在黄土丘陵区参数敏感度分析及率正研究

SWAT模型是基于水文过程的、具有很强物理机制的流域分布式水文模型。应用SWAT模型,结合1986—2000年罗玉沟流域实测水文资料对径流进行模拟,并进行了模型参数敏感度分析和率正。通过敏感度分析,辨析出影响该流域产流模拟结果精度的主要参数因子,如径流曲线数CN2等。依据上述结论调整参数值,对模型进行了率正和验证,得出率正期的相对误差为14.0%,R2为96.1%,Nash—Suttcliffe系数为0.89;验证期的相对误差为8.8%,R2为91.5%,Nash—Suttcliffe系数为0.82。结果表明实测流量和模拟流量的线性回归系数和模型的效率系数满足模型模拟的要求,SWAT模型适用于该研究区域。

非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计

将四阶矩技术、可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度方法与稳健设计方法相结合,讨论了具有非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计问题,提出了可靠性稳健设计的计算方法。把可靠性灵敏度融入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以得到具有非正态随机参数的螺旋管簧的可靠性稳健设计信息,实现其可靠性稳健设计。数值算例表明,此方法是一种方便和实用的可靠性稳健设计方法。

主从位置同步系统的规则参数自修正模糊控制

用基于规则参数自修正的模糊控制策略对变频调速的主从位置同步系统进行了控制，仿真结果表明了这种控制方法有着比常规模糊控制更好的控制效果。

非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计

将可靠性优化设计理论、可靠性灵敏度技术与稳健设计方法相结合,讨论具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计问题,提出可靠性稳健设计的计算方法。将可靠性灵敏度溶入可靠性优化设计模型之中,将可靠性稳健设计归结为满足可靠性要求的多目标优化问题。利用四阶矩技术在基本随机参数的前四阶矩已知的情况下,通过计算机程序可以实现具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计,迅速准确地得到具有非正态随机参数的机械零件的可靠性稳健设计信息。数值算例表明文中所提方法是一种非常方便和实用的可靠性稳健设计方法。

非正态随机参数的旁支消声器声学可靠性灵敏度设计

首次将可靠性设计理论与灵敏度分析方法应用于旁支消声器噪声控制,讨论了内燃机进气系统旁支消声器声学可靠性灵敏度设计问题。提出了旁支消声器声学可靠性灵敏度设计的计算方法,探讨了非正态随机参数的旁支消声器的声学可靠性灵敏度设计方法,应用四阶矩技术建立了旁支消声器声学可靠性灵敏度设计数学模型,给出了随着设计参数改变旁支消声器的声学可靠性灵敏度变化规律。

非正态随机参数的车辆零件的可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论、四阶矩技术和灵敏度分析方法相结合,并应用计算机辅助仿真技术,提出了基于四阶矩方法的可靠性灵敏度设计的计算方法,讨论了具有非正态随机参数的车辆零件的可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对车辆零件的可靠性的影响,为车辆零件的可靠性设计提供了理论依据.

考虑T-stress的非正态随机参数疲劳裂纹扩展寿命的可靠性分析

基于断裂力学的疲劳裂纹扩展寿命问题的研究常常将裂纹尖端应力展开项的高次项忽略,引起了裂纹扩展模拟的误差,本文考虑高次项T-stress对裂纹扩展角的影响,对裂纹扩展过程做了数值模拟,结果显示相同裂纹扩展长度下,考虑T-stress会延长裂纹扩展寿命。文章首先采用修正的Paris-Erdogan公式计算了两端承受均布拉伸载荷的边缘斜裂纹板的疲劳裂纹扩展寿命,裂纹扩展方向采用两参数修正的最大拉应力准则。由于结构尺寸,材料特性和载荷等因素具有不确定性,导致疲劳裂纹扩展过程带有一定的随机性,本文以材料属性和载荷为随机变量,在随机有限元法的基础上,结合计算可靠度的四阶矩法,Edgeworth级数展开方法,提出随机参数服从任意分布时的结构疲劳裂纹扩展寿命可靠度的计算方法。分析了参数为非正态分布时的平板裂纹扩展寿命可靠度随裂纹扩展的变化过程。本文方法可预测工程中板裂纹的扩展行为,以及预测裂纹板的可靠度。

非正态参数圆孔间裂纹扩展寿命的可靠性分析

机械设备不可避免地存在许多圆孔结构,孔边是应力集中多发区域,许多裂纹发源于孔边,因此研究孔边裂纹扩展寿命对结构的疲劳寿命评定具有重要的实际意义.工程实际中结构尺寸、材料特性、载荷等因素常常具有不确定性,裂纹扩展过程是一个随机过程,研究随机裂纹扩展更加符合工程实际.以材料属性和载荷为随机变量,采用Paris-Erdogan公式计算裂纹扩展寿命,裂纹扩展方向采用最大周向应力准则,在随机有限元法的基础上,结合计算可靠度的四阶矩法、Edgeworth级数展开,提出随机参数服从任意分布时的结构疲劳裂纹扩展寿命可靠度的计算方法.研究了参数服从任意分布时平板上两圆孔之间的疲劳裂纹扩展寿命可靠性相关问题,模拟了裂纹扩展路径,得到裂纹扩展寿命可靠度随裂纹扩展的变化趋势,从结果看出裂纹扩展速率不断加快,可靠度随着裂纹扩展逐渐降低,结构的剩余强度逐渐变小.新方法对孔边产生的裂纹扩展寿命可靠性分析具有一定的理论意义.

基于近红外光谱和水分校正算法的造纸木片基本密度预测

基本密度是评估木材制浆造纸性能的重要指标。采用近红外光谱技术检测造纸木片基本密度,实时掌握原料材性变化,能够为制定和优化制浆生产工艺提供基础理论数据。但在实际生产中,原料来源的复杂性造成木片水分含量波动较大,光谱中的水分干扰信息严重影响模型预测效果,成为制约近红外技术实际应用的主要因素。以杨木片为研究对象,通过对木片失水过程的近红外光谱动态监测,结合主成分分析明确光谱中水分吸收信息的特征响应,揭示了木片水分中结合水和自由水的变化规律。分别采用不同水分条件下的木片光谱建立偏最小二乘回归(PLS)模型预测木片基本密度,通过对比分析模型预测性能,探究木片水分变化对近红外预测木片密度的影响,并采用外部参数正交化算法(EPO)消除光谱中水分的干扰,提高模型对水分变化的抗干扰能力。研究结果表明,基于饱水木片光谱的模型具有最好的预测精度,模型的建立主要依靠近红外光谱对木片纤维结构特征信息的获取。而光谱中大量的水分吸收信息对建模是冗余无用的,并且会导致模型对样品水分高度敏感,当测试集水分含量变化时,模型预测出现严重偏差。通过EPO算法对木片失水过程动态光谱的解析,提取水分校正因子,能够有效消除水分变化引起的光谱差异。基于水分校正的基本密度预测模型对不同水分条件下的测试集均表现出稳定的预测性能,均方根误差、决定系数和预测相对标准偏差分别为12.23 kg·m^(-3)、0.8834和2.93。该研究将EPO算法引入对木材材性的近红外光谱分析,构建了抗水分干扰的稳健型基本密度预测模型,较好地解决了水分含量波动对原料材性快速检测的影响,为近红外光谱技术在制浆造纸领域的推广应用提供了依据。

非正态随机参数的汽车常用弹簧的可靠性灵敏度设计

将可靠性设计理论与灵敏度分析方法相结合,应用四阶矩技术,提出了基于四阶矩方法的可靠性灵敏度设计的计算方法,讨论了具有非正态随机参数的常用弹簧可靠性灵敏度设计问题,给出了可靠性灵敏度的变化规律,研究了设计参数的改变对汽车常用弹簧可靠性的影响,为汽车常用弹簧的可靠性设计提供了理论依据.