基于多层耦合网络的装备保障体系级联失效及抗毁性分析

为准确描述装备保障体系结构特征与毁伤失效流程,进而提升装备保障体系功能与抗毁能力,基于杀伤层、保障层和储供层构建装备保障体系的多层耦合网络模型。基于杀伤链给出装备维修保障链与储供保障链的特征和典型样式,在此基础上,提出考虑装备保障体系多层耦合网络特性的级联失效模型与节点重要度评估方法。给出对应的网络抗毁性评估指标。仿真结果表明,考虑级联失效的多层耦合网络模型能较好地反映遭受攻击时整个装备保障体系的性能变化情况,所提出的使命任务节点重要度能准确识别关键节点。与传统网络抗毁性指标相比,杀伤链数量对节点失效产生的装备保障体系抗毁性变化更加敏感。

双态噪声驱动的分数阶星型耦合网络的随机共振

本文研究了一类分数阶星型耦合网络模型的随机共振行为,该网络由一个中心粒子和多个耦合粒子组成,其中粒子的耦合强度受到双态噪声的扰动.本文将耦合粒子运动轨迹的算术平均值定义为系统的平均场,然后分别讨论了中心粒子和平均场的统计特征和共振行为.利用随机平均法及变换技巧,本文首先推导了中心粒子和平均场的一阶稳态矩和稳态响应振幅的表达式,然后分析了中心粒子和平均场的运动轨迹的一致性条件以及耦合粒子的同步条件,最后数值研究了中心粒子和平均场的共振行为.仿真结果显示,网络存在丰富的共振行为:中心粒子和平均场的稳态响应均可能出现“单峰共振”“单峰-单谷共振”“单谷-单峰共振”及“逆共振”等共振行为,说明中心粒子和平均场的稳态响应对参数的依赖性很高.此外,本文还基于中心粒子和平均场的稳态响应振幅给出了模型的共振区.本研究可望为分数阶星型网络共振行为的控制提供理论基础.

考虑用户出行成本预算的电力-交通耦合网络充电站定价策略

随着电动汽车的规模化发展,研究如何有效考虑用户的出行行为机理并制定合理的充电站充电价格,对电力-交通网络的协同优化调度具有重大意义。针对此问题,提出了考虑用户出行成本预算的电力-交通耦合网络充电站定价策略。首先,建立考虑出行成本预算的交通用户均衡模型,将均衡状态通过变分不等式进行等效描述,从而对电动汽车出行需求和充电行为进行刻画。其次,构建考虑功率削减的配电网二阶锥优化模型,将充电站定价问题转化为含有变分不等式约束的优化问题,并根据问题设计交替迭代算法和外梯度算法进行求解。最后,通过算例对所提模型和方法的有效性进行验证,结果表明了考虑出行成本预算对耦合网络充电定价的必要性。

双层耦合网络中基于改进SIHR模型的舆情传播研究

当前信息网络迅速发展,舆情在社交网络上的传播变得十分复杂。舆情传播的现实情况表现为多个社交网络间共同传播,单个社交网络的舆情传播研究已不能真实地描述现实情况。除此之外,舆情传播过程中,个体状态的变化存在多样性。特别的是,存在初次“免疫”舆情的个体由于后续产生兴趣而变为传播者的情况。因此,本文将以双层耦合网络为载体,基于改进的SIHR模型来研究舆情传播动力学过程并提出具体的应对策略。具体为,首先根据改进的SIHR模型,给出各状态人群在双层网络下的状态转移图。再根据离散的马尔可夫链方法,给出改进的SIHR模型的舆情传播动力学方程。最后,通过MATLAB软件开展模拟仿真,来研究舆情传播的规律及模型参数对于传播过程的影响。并在此基础上,从公共部门、社交平台、用户三个方面给出舆情应对策略,包括:强化官方媒体的威信力,加强平台的监管力度,做好用户情感引导。

电-路耦合网络下电动汽车充电站选址定容低碳规划

针对现有电动汽车充电站规划研究鲜有考虑碳排放的问题,提出了一种电-路耦合网络下电动汽车充电站选址定容低碳规划的方法。首先,建立电-路耦合网络,考虑不同车辆的相互影响并计及电动汽车用户里程焦虑,利用蒙特卡洛法模拟车流;其次,对耦合网络碳排放进行溯源和追踪;然后,考虑经济成本和碳排放量,建立多目标充电站规划模型,并利用帕累托前沿求取最优解;最后,以IEEE 33节点配电网和12节点交通网组成的耦合网络作为算例,验证所提方法的有效性。

考虑电动汽车和5G基站的电力-信息-交通耦合网络需求响应策略

电动汽车(EV)是具有移动负荷和通信用户双重属性的主体,为充分挖掘其参与需求响应产生的可调度潜力并降低电网负荷波动,提出了电力-信息-交通网络耦合背景下EV和5G基站需求响应策略。首先,分析了EV和5G基站参与下的多网络耦合关系。其次,建立了EV集群和5G基站集群的灵活性模型。基于此模型,提出了两阶段需求响应优化调度策略:第1阶段以通信成本最小为目标,为EV提供充电导航和路径规划并优化基站用能模式;第2阶段以配电网负荷波动最小为目标,制定EV的充放电策略。最后,通过某城市交通模型的测试,分析了调度策略对基站运行、配电网负荷、潮流和用户的影响,验证了模型和方法的有效性。

基于用户心理特征的双微耦合网络舆情演化模型

[目的/意义]利用传染病模型构建基于用户心理特征的双微耦合网络舆情演化模型,为网络舆情的危机应对和正确引导提供参考。[方法/过程]选用微博微信社交平台构建双微耦合网络,利用改进传染病模型模拟网络舆情在双微耦合网络中横纵向传播过程,通过仿真实验分析基于用户心理特征的双微耦合网络舆情演化机理。[局限]在案例选取和数据处理方面还有一定局限。[结果/结论]仿真实验发现耦合作用能加速舆情传播,控制舆情传播要求对双微平台同时采取措施。猎奇心理对用户舆情传播影响较小,权威效应提高会使网络中传播者下降3%,从众心理过大会导致传播者数量增加6%。改进SEI2R构建的舆情演化模型能够有效揭示社交媒体耦合网络舆情演化机制及用户心理特征对舆情演化的影响,可为相关部门舆情预防和控制提供参考。

面向双碳目标的交通网-电网耦合网络中电动汽车负荷低碳优化方法

交通系统与电力系统是全球化石能源消耗的两大主体,也是双碳目标下需要重点优化的对象。电动汽车兼具交通与用电属性,其作为燃油车的环保替代品虽然可以避免行驶过程中的直观碳排放,却会在充电的同时产生上游发电碳排放,因此亟待解决如何通过优化电动汽车的充电负荷来减少整个系统的碳排放。提出一种面向双碳目标的交通网-电网耦合网络中电动汽车充电负荷低碳优化方法。先将电动汽车的行驶、充电行为进行建模得到电动汽车的聚合充电负荷,再依据电网最优潮流结果进行碳排放的溯源与追踪,进而提出基于模拟退火算法的优化求解框架与方法,在不牺牲用户原本充电需求的前提下,仅通过转移充电负荷的时空分布,将原本由火电承担的部分功率转移给新能源发电,在提升新能源就地消纳的同时降低整个耦合网络的碳排放总量。最后通过算例分析验证了所提低碳调度方法的有效性。

考虑混合需求不确定性的电力-交通耦合网络最优定价策略

随着电力网与交通网融合的不断加深,研究如何制定有效策略来优化整体系统具有重要意义。依托变分不等式,提出计及混合需求不确定性的电力–交通耦合网络最优定价策略,以引导系统在不确定风险下实现最优运行状态。首先研究了促进交通系统最优运行的路段拥堵收费策略,从理论上说明该策略能够引导和改变用户的行为,实现系统的最优运行状态。其次,提出耦合网络的最优定价模型,并推导其等价变分不等式形式。在此基础上,提出考虑混合需求不确定性的电力–交通耦合网络鲁棒定价模型及其等价变分不等式形式,从而将复杂鲁棒优化问题转化为变分不等式问题进行求解,为电力–交通耦合网络的复杂鲁棒优化问题提供新的解决思路。最后,仿真基于耦合测试系统,验证了所提方法的有效性。

基于代理拉格朗日松弛的电-氢耦合网络优化调度

针对电-氢耦合网络的调度问题,将电网与氢供应网协调优化,决定氢运输拖车的路径,并考虑氢运输的时效性,提出基于代理拉格朗日松弛的分布式求解方法。首先,考虑氢运输中拖车的行程和到达加氢站的时间等因素,以电网和氢供应网的运行成本最小为目标函数,建立电-氢耦合网络的混合整数线性规划调度模型;其次,根据代理拉格朗日松弛法将该调度问题分解成电制氢与氢供应子问题,并进行同步协调;最后,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性。

一种基于耦合网络的RD-IHSAT网络谣言传播模型

为探究谣言在社交网络中的传播规律,基于耦合原理,构建由巴拉巴西-阿尔伯特(Barabási-Albert,BA)无标度网络与瓦茨-斯特罗加茨(Watts-Strogatz,WS)小世界网络组成的沉默者、辟谣者、无知者、犹豫者、传谣者、铁杆传谣者、疲惫者(reticent,debunker,ignorant,hesitated,spreader,adherent,tired,RD-IHSAT)谣言传播模型。该模型在易感者、感染者、移出者(susceptible,infective,removal,SIR)模型的基础上引入兴趣衰弱机制、感知社会共识机制、沉默与反沉默的螺旋等因素,并融入犹豫者、铁杆传谣者、沉默者、辟谣者等角色,使其更加逼近真实情形。仿真结果显示,耦合网络极大地促进了谣言的传播,不仅加快谣言爆发速度,而且扩大谣言传播规模;提高对犹豫者的辟谣概率能够极为显著地抑制谣言规模,是控制谣言传播的最有力因素;仅降低谣言传播率对谣言控制作用较小;提高沉默群体的比例是遏制谣言传播的关键一环;对辟谣时滞的把控极大地影响了辟谣效果。

计及混合交通均衡的电力交通耦合网络扩展规划

为了降低大规模电动汽车出行造成的交通瘫痪风险和电网安全运行风险,在建立配电网和交通网耦合模型基础上,提出计及混合交通均衡的电力交通耦合网络双层规划模型。上层模型是以道路通行时间、道路扩容、新建充电桩、变电站扩容和新建配电网线路的成本之和最小为目标,建立的投资规划模型。下层模型是基于用户均衡理论,考虑道路扩容和充电站拥堵效应,建立的混合交通均衡模型。然后,上层模型通过混合粒子群算法进行求解,下层模型结合构建的车主最优出行路径模型,通过IPOPT求解器进行求解。以Nguyen交通网和14节点的配电网构建耦合网络进行仿真分析,结果得出电动汽车出行需求在增加0、25%、50%、75%和100%5个场景下的最优扩展规划策略,验证了所提规划方法的有效性。

基于SCIR双层耦合网络的信息学教育培训市场发展策略分析——以徐州市为例

在“双减”政策背景下,针对徐州市信息学教育培训市场的发展现状,对当地群众开展了问卷调查,并对调查数据进行统计分析,总结出信息学教育遇到的问题。基于SCIR模型构建双层耦合网络,模拟徐州市学生参与信息学线上培训和线下培训的人数变化,通过建模仿真,得出在后疫情时代参与网络教育的人数将超越传统教育的人数,同时政府的引导能够有效地推动信息学教育的发展。最后通过仿真结果分析信息学教育发展前景,针对各个群体给出相应的建议,对徐州市信息学教育培训市场的发展具有重要意义。

复杂耦合网络交通动力学模型研究

为了准确反映网络的交通行为,提出一种基于复杂耦合网络的改进交通动力学模型。对双层结构耦合网络的信息产生和传递情况进行分析,并探讨了复杂耦合网络信息交通过程的特征,引入层间控制参数和层内控制参数分别控制不同层之间信息传递的速度和路径选择,重点考虑了层间传递信息的损耗代价情况。在所提动力学模型的基础上,研究了耦合网络中信息交通过程涌现出的统计学特征。结果表明:提出的耦合网络交通动力学模型中所有节点都能够产生和传递信息,随着层内控制参数的增大,网络交通容量出现先增大后减小的变化趋势,当层内控制参数为3.8时,耦合网络交通容量达到最大。研究结果对交通网络中的拥塞问题的缓解具有指导意义,可以通过调整控制参数来增大网络的交通容量。

考虑多主体利益电力-交通耦合网络定价策略

随着电动汽车渗透率的增加,电力网络和交通网络在时空上的耦合更加密切。为降低电动汽车无序并入给电网安全稳定运行带来的挑战,充分考虑电力负荷需求和交通路况不确定性的影响,建立电动汽车用户-充电站聚合商-电网运营商多主体利益分层博弈模型,在满足约束条件的前提下基于改进型蝙蝠算法对多主体利益分层优化问题进行求解。由仿真算例可知,电网运营商针对不同电动汽车渗透率积极调整定价策略可以获得更高的运行效益。所提方法能有效改善电网电压质量以确保系统安全稳定运行,为完善电力产业价值链体系提供理论支撑。

国家自然科学基金项目 矩阵耦合网络上混杂多智能体系统的一致性控制研究

混杂特性的多智能体系统广泛存在于现实世界中,对其更深地科学理解和技术支撑也变得越来越重要,但绝大多数已有的研究只基于标量权重的网络。然而,在实际中,标量权重无法展现智能体多维状态之间的相互依赖性,因此,采用矩阵来刻画网络中边的权重会更加准确,更加具有重要的现实研究意义。本项目以三类混杂多智能体系统为研究对象,研究其矩阵耦合网络上一致性控制问题。

基于耦合网络的线上线下互动舆情传播模型研究

[目的/意义]互联网时代,人们拥有网民和现实社会人双重身份,可以同时在线上互联网社交网络和线下社会人际网络两种渠道传播话题,本文提出了一种模型来研究这种舆情传播现象。[方法/过程]采用Price网络和WS网络模拟线上线下网络层,通过一定的关系连接设计了传播的耦合网络载体。针对线上辐射传播,线下选择传播的特性以及节点双渠道传播的状态变化规律,构建了线上线下互动舆情传播模型SIR_2O。[结果/结论]实验结果表明,线上线下互动扩大了话题传播的速度和广度,下传率和上传率都与传播覆盖率呈正相关关系,其联合作用存在传播阈值。

电力通信耦合网络建模及其脆弱性分析

为了更好地揭示电力通信耦合网络的拓扑特性,首先,通过分析实际的电力网、电力通信网的元件配置规律及耦合规律,依电网拓扑建立了与实际电力信息物理融合系统结构特点相符合的电力通信耦合网络模型。然后,基于电力通信耦合网络的异质性,考虑攻击者获取信息的多寡,针对各类型元件构建了多种信息攻击方案。最后,结合实际的电力通信耦合网络各类元件失效规律,考虑各类元件间的相互作用关系及网间故障传播的不确定性,建立了电力通信耦合网络连锁故障模型。使用IEEE 39节点系统、IEEE 118节点系统和IEEE 300节点系统,建立相应的电力通信耦合网络模型并分析其网络特性。对IEEE 118节点系统构建的电力通信耦合网络进行脆弱性分析。实验结果表明,由电力节点、通信节点及耦合支路组成的耦合体是耦合网络极其关键的组成部分。攻击者获取的信息越多,信息攻击对耦合网络的影响就越大。

耦合网络模型和有限元模型计算巨型水轮发电机定子温度场的比较研究

为了研究用耦合网络模型替代有限元模型来节约计算时间和内存空间,该文在建模原理一致的基础上,针对发电机定子铁心段基本单元分别建立了基于有限元法计算参数的非线性热-流体耦合网络模型和基于热-流体耦合单元的三维非线性有限元温度场模型。采用这两种模型计算了多种工况下、多个典型区域的定子铁心段基本单元温度分布,用统计方法对两者计算结果的偏差作对比分析,表明两种模型的温度计算结果是接近的,且基本上都在实测值范围内,说明两种模型的有效性。而前者的计算时间和内存空间比后者大为减少。为求解具有复杂冷却结构的三峡发电机定子温度场提供了一条可行、有效的途径。

三峡水轮发电机全定子非线性热–流体耦合网络模型研究

为了计算水轮发电机水冷定子温度场,提出了基于有限元法计算参数的三峡水轮发电机全定子非线性热–流体耦合网络模型。网络模型中热阻参数均采用有限元法计算发电机三维局部温度模型得到,提高了参数计算准确性。模型计及铜的电阻率和水铜交界面对流换热系数随温度的变化而造成耦合网络方程的非线性。该模型可克服解算定子局部模型时某些边界条件无法确定的问题,同时实现了热网络和流体网络的耦合求解,计算值与实际运行数据基本符合,说明了该模型的正确性和有效性。为研究大型发电机全定子温度场提供了一种新方法。