含风光出力随机性的独立微电网二次频率控制

针对风、光发电随机性的问题,提出一种考虑新能源减载参与二次调频的模型预测控制方法。建立包含随机功率扰动的扩展状态矩阵,采用卡尔曼滤波估算随机未知扰动;依据风、光最大可用功率,建立实时变约束,避免机组功率越限;设置合理的权重系数,优先风、光发电出力参与二次调频;通过求解变约束二次规划问题,获得各个机组的优化调频功率。最后,建立含多个光伏、风电的微电网模型,在不同场景下与常规二次调频方法进行对比仿真。仿真结果表明,所提方法能提高系统频率恢复速度,减小系统频率波动,尤其在风、光发电剧烈波动场景下。

基于优化快速搜索随机树算法的全局路径规划

为了改善传统快速搜索随机树(RRT)算法在全局路径规划中存在的平滑度差、具有潜在碰撞性等问题,提出了一种双重优化的RRT算法。在传统RRT算法基础上,引入自适应目标偏向策略以缩短采样时间,引入角度约束采样策略以适应车辆极限转角。得到初始路径后,建立二项优化函数(即降低路径曲率和远离障碍物),并将其作为基点进行梯度下降二次优化,生成可供车辆行驶、平滑性良好且碰撞概率低的路径,并进行仿真验证。结果表明:优化RRT算法相比于传统RRT算法、RRT-Connect算法和RRT算法,平均曲率分别降低了38.1%、36.4%和24.7%,曲率均方差分别降低了38.4%、38.4%和27.2%。

基于特征变量扩展的含气饱和度随机森林预测方法

采用数据驱动的方式,提出了一种基于随机森林机器学习算法训练出含气饱和度地震预测方法,并将该方法应用于中国西部复杂天然气藏中,分别对单井资料和二维地震资料进行了含气饱和度预测与分析。研究结果表明:(1)抽取井旁道纵波速度、横波速度和密度3个弹性参数叠前地震反演结果作为基本特征变量样本,引入边界合成少数类过采样技术对基本特征变量样本和对应的含气饱和度样本进行平衡化处理;利用扩展弹性阻抗结合数学变换自动生成一系列的扩展变量;再利用随机森林对特征变量进行含气饱和度预测重要性排名,并优选重要性较高的特征变量进行含气饱和度随机森林训练。(2)该方法大幅减少了特征变量提取和优选的人工工作量,且有效减少了信息冗余以及因含气饱和度样本不平衡导致的训练偏倚问题,有效增强了随机森林算法在含气饱和度地震预测方面的能力。(3)实际单井应用中预测的含气饱和度与测井解释的含气饱和度的相关系数可达0.9855;在二维地震资料应用中,该方法比基于常规未平衡化的11个弹性参数作为随机森林输入预测出的含气饱和度精度更高。

考虑随机需求的高铁快递运输计划优化方法

为了充分利用高速铁路非高峰期的列车运输能力,提升高速铁路运营的经济效益,研究载客动车组客货共运模式下的高铁快递运输计划优化问题。首先,考虑高铁快递运输需求的时效性与随机性,以最大化高铁快递运营企业期望总利润为优化目标,同时满足列车运输能力、车站装卸效率、标准箱到发量守恒等约束,构建高速铁路快递运输计划优化的2阶段随机规划模型。在第1阶段,以最大化高铁快运期望总利润为目标,确定各列车的运输能力分配计划;在第2阶段,根据第1阶段获得的列车运输能力分配计划,确定随机需求场景下的高铁快递实际装运方案,使该场景下的运营收益达到最大。其次,基于蒙特卡洛模拟随机生成需求场景,采用反向消减算法(BRA)将2阶段随机规划模型转化为包含有限场景数的确定性整数线性规划模型,从而调用商业求解器GUROBI进行求解。最后,以宁杭高速铁路为背景进行算例分析,验证模型和算法的有效性。结果表明,相较于基于确定性需求得到的运输计划,利用随机规划方法得到的方案更能适应需求的随机性,从而达到更好的盈利效果,同时可以兼顾服务水平与企业收益,适用于实际运营中高铁快递运输计划的设计与优化。

基于随机森林的发电机定子线棒局部放电图谱特征识别方法

发电机定子线棒局部放电的在线监测和故障诊断对于电机故障预警、故障定位和指导机组检修有重要意义。目前存在部分不同类型局部放电相似度高,模式识别方法计算时间过长的问题,需要高精度和高效的识别方法,为此提出一种基于随机森林的定子线棒局部放电识别方法。制备了6种类型定子线棒,用特高频天线检测局部放电信号,基于相位分布局部放电(PRPD)图谱比对,提出参数幅值不对称度。基于随机森林方法识别缺陷类型,计算特征重要性,选择有效特征。最后,可视化特征相似度,与传统反向传播(BP)神经网络方法对比,验证有效性。结果表明:随机森林算法可以有效识别人工缺陷定子线棒局部放电,总体识别正确率达到93.33%。筛选半数特征后,随机森林比BP神经网络的准确率提高了10.83%,特征选择对随机森林的准确率影响很小,但识别效率大幅提高。随机森林在少量特征时识别准确率、计算时间都明显优于神经网络。幅值不对称度参数的重要性排在全部特征前1/3,具有推广价值。

基于高度角随机模型的GNSS外辐射源雷达定位算法

针对GNSS外辐射源雷达定位时不同卫星对定位的误差贡献不同的问题,提出基于高度角随机模型的定位算法,理论分析目标位置估计量的克拉美罗界和统计特性,并计算卫星位置误差和地面站位置误差对定位误差的影响。仿真结果表明:所提出算法对不同GNSS卫星的直射、反射路径的伪距差测量值误差进行了合理分配,定位性能达到了克拉美罗界,且不会因为选星方案的改变而大幅恶化。对地面站位置误差和卫星位置误差的分析表明:地面站位置的标准差小于10 cm、卫星位置的标准差小于1 km时对定位总误差的贡献可以忽略不计。

基于多源数据与随机森林方法的城市建成区提取——以郑州市为例

基于夜间灯光数据的阈值分割法在城镇建成区提取研究中被广泛应用,但由于夜间灯光数据分辨率低、灯光溢出和阈值分割法无法顾及区域差异等问题,一定程度上影响了该方法的提取精度。以郑州市为例,以LJ1-01与NPP/VIIRS两种夜间灯光影像为主要数据源,结合Landsat8中分辨率遥感影像、网络城市兴趣点(POI)及路网数据,利用随机森林分类方法对郑州市2018年建成区进行提取,参考土地利用数据,对RF分类法与NTL、VANUI、BANUI、PANUI、RANUI指数等阈值法进行对比实验和精度评价,评估基于多源数据的随机森林分类方法在城市建成区提取中的优势。实验表明,RF比阈值法提取的建成区更接近真实建成区且提取精度更高,具有更好适用性;LJ1-01数据提取的效果和精度总体优于NPP/VIIRS数据;在采用RF分类时,各类特征的重要性在不同夜光数据源中表现差异较大。

基于随机森林算法的异常发热复合绝缘子分类模型

不同类型异常发热复合绝缘子对应的检修决策、应急处理手段各不相同,因此迫切需要建立复合绝缘子异常发热类型识别方法。该文分析了表面积污、护套老化受潮和芯棒酥朽发热复合绝缘子的表面中轴线温度曲线,并定义了7个温度特征量对复合绝缘子异常发热状态进行表征。此外,该文提出了基于随机森林算法的异常发热复合绝缘子分类型模型,并使用现场和实验室拍摄的异常发热复合绝缘子红外图像构建温度特征量样本集。采用SMOTE算法对芯棒酥朽复合绝缘子温度特征量进行数据增广、10折交叉验证选择决策树个数。模型测试结果显示,表面积污、护套老化受潮和芯棒酥朽复合绝缘子的分类精确率均在85%以上。

可再生能源投资的政企随机演化博弈研究——基于动态碳价视角

针对传统确定性演化博弈模型的不足,引入几何布朗运动模型模拟动态的碳价参数,构建了具有随机支付矩阵的演化博弈模型,以全国碳市场背景下的发电企业为例,研究了政企双方的演化过程和策略选择,探究了不同因素对演化均衡和政企决策的影响.结果显示:碳价是影响政企决策的重要因素,碳价较低时,政企的最优决策分别是选择作为策略即采取奖惩措施和不投资可再生能源,碳价较高时最优决策转变为不作为和投资.火力发电的成本、收益和碳排放系数以及可再生能源发电的成本、收益和建设成本是影响政府和发电企业策略选择的关键因素.发电企业投资意愿与政府的奖惩力度正相关,政府作为意愿与奖惩力度负相关,短期内提高政府的奖惩力度可激励发电企业的投资行为,但会缩短政府作为时长.

基于指数随机图模型的发明者合作网络形成机制研究

聚焦探讨不同因素是否以及如何影响发明者合作网络形成,基于2004—2021年华为在中国申请的专利数据,构建发明者合作网络,运用指数随机图模型探讨行动者属性和内生结构效应对发明者合作网络形成的影响机理。结果表明:发明者合作网络是稀疏网络,呈现星形结构和闭合三角形结构共存的网络结构模式;发明者协同创新能力抑制新合作关系的形成,但发明者合作伙伴多样性和合作深度均促进新合作关系的形成,且具有相同水平合作伙伴多样性或合作深度的发明者之间更容易建立合作关系;发明者倾向于与处于中心位置的发明者建立合作关系以及与具有共同合作伙伴的直接合作伙伴建立新合作关系。

基于条件风险价值的虚拟电厂参与能量及备用市场的双层随机优化

为充分发挥虚拟电厂的灵活性价值,提出了虚拟电厂参与电能量及备用辅助服务市场的双层随机优化模型。上层基于条件风险价值理论建立了虚拟电厂参与电能量及备用辅助服务市场的两阶段风险决策模型,其中,第一阶段考虑新能源不确定性的潜在风险,建立了虚拟电厂参与能量和备用辅助服务市场的投标报价模型,第二阶段针对不同场景下的新能源出力建立了以虚拟电厂期望运行成本最小为目标的分布式资源优化调度模型;下层在已知各市场主体的投标报价信息后,开展电能量市场及备用辅助服务市场的联合出清。仿真分析表明,所提方法能够有效指导虚拟电厂规避新能源不确定性的潜在风险,并通过将备用价格提高到下一个边际机组的报价从而增加自身利润。

非平稳随机地震激励下多层框架-摇摆墙结构的响应分析

框架-摇摆墙是一种可有效提高建筑抗震性和韧性的组合自复位结构,为充分了解其在地震下的随机响应特性,构建多自由度框架-摇摆墙结构的简化非线性方程,并利用等效线性化,基于响应的伪谐波行为假设,构建含时变参数的等效线性动力方程;基于随机平均的原理,得出控制响应幅值概率密度函数(PDF)的时间演变形式的福克-普朗克-科尔莫哥洛夫(FPK)方程,最终得出随机响应时间相关方差的一阶微分方程;并以某教学楼一榀框架为样本构建算例模型进行验证。结果表明:近似解析方法具有优异的精确度,在保证随机响应时间相关方差准确性的前提下,相对于传统的蒙特卡罗模拟(MCS)方法可提高分析的效率;在可分离形式和不可分离形式的非平稳地震动功率谱模型的结果中,随机响应方差曲线趋势与随机地震激励的形式相关,且在分段式调制非平稳谱作用下其分段点表现出很明显的不平滑现象;不同类型的随机地震激励扰动下的结果证明了此方法优异的适用性。

高阶伪随机信号在对地通讯中的应用

对地通讯(Through-The-Earth Communication,TTEC)以大地为传播介质,使用低频电磁波来传输信息,在地下工程建设调度、预警、救援中有着重要作用.高阶伪随机信号可同时包含数十个频率,其具有易于实现、频率可控、抗干扰能力强的特点,有应用于对地通讯的潜力和价值.鉴于此,本文提出一种基于高阶伪随机信号的对地通讯新方法.通过在高阶伪随机信号中设置静态频组和动态频组,利用静态频组保证多个主频的平均幅值以维持发射稳定性,利用动态频组对通讯信息编码,传输有效信息.在实际工作时,发射端将通讯信息编码转换为高阶伪随机信号,利用长导线源向大地发射,接收端利用电极或者线圈接收电磁信号,经模式识别、时频变换、反向解码转换为有效通讯信息.通过仿真测试和在济南市某煤矿井下试验,完成有效通讯信息的发射、传输、解译等过程,实现了基于高阶伪随机信号的对地通讯方法,验证了方法在地下工程通讯的可行性和可靠性.

基于加窗随机解调架构的电网超谐波信号检测方法

针对电网超谐波检测采样压力大、数据处理困难等问题,提出一种基于加窗随机解调架构的超谐波信号检测方法。该方法首先利用模拟信息转换技术结合加窗思想,在采样端对超谐波信号进行加窗压缩采样,得到压缩采样后的数据;随后,在重构端采用逐级二分的思想,将残差的一阶微分作为收敛阈值,改进稀疏度自适应匹配追踪(SAMP)算法,实现对采样数据的快速重构。大量的仿真实验和测试结果表明,方法可以在减少90%数据量的情况下实现超谐波信号的频率幅值精确检测,其中频幅值检测的相对误差≤2%,频率检测误差≤3 Hz,为更准确测量超谐波提供了新思路。

口炎清颗粒(无糖)治疗慢性咽炎的多中心、随机、开放、阳性平行对照临床研究

目的评价口炎清颗粒(无糖)治疗慢性咽炎的有效性和安全性。方法采用多中心、随机、开放、阳性平行对照方法,将纳入的186例慢性咽炎患者按1∶1比例随机分为试验组与对照组,分别给予口炎清颗粒(无糖)、慢严舒柠?清喉利咽颗粒,服用方法为口炎清颗粒(无糖)一次2袋,2次/d,慢严舒柠?清喉利咽颗粒一次1袋,3次/d,两组疗程均为4周。观察慢性咽炎患者的咽痛、咽痒、咽干等临床症状。结果调整意向治疗患者,试验组92例,对照组88例。主要有效性指标第28天的临床症状与总有效率,试验组为76.7%,对照组为71.8%,两组差异无统计学意义(P>0.05),总有效率试验组非劣效于对照组。次要有效性指标第7天的临床症状与体征总有效率,试验组为32.6%,对照组为19.3%,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。治疗第28天单项临床症状与体征咽痛消失率,试验组为58.0%,对照组为34.0%,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。其他次要有效性评价指标,两组差异均无统计学意义,但试验组的点估计值高于对照组。试验中,不良事件发生率试验组为30.4%,对照组为27.3%。严重不良事件,试验组1例,对照组2例。与试验药物相关的治疗期不良事件试验组和对照组均有2例。两组不良事件发生率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论口炎清颗粒(无糖)治疗慢性咽炎,可有效改善临床症状,且临床应用安全性较好。

液化土中管道随机地震响应分析与可靠度评价研究

地震作用下饱和砂土液化会导致埋地管道上浮,引起系统功能失效。为探究液化场地中埋地管道的地震响应和可靠度水平,充分考虑地震动的随机性和非平稳性,提出了基于概率密度演化法和等价极值分布的概率分析方法,从超孔隙水压力、加速度和结构位移变形三方面对埋地管道进行随机动力分析和可靠度评价。结果表明:地震动的随机性对埋地管道的动力响应有显著影响,传统的确定性分析方法可能会低估管道的地震响应,提出的分析方法能较全面地研究管道的上浮机理和可靠度水平;地震作用下,孔隙水压力上升,导致土壤有效应力下降,进而发生土壤液化是管道上浮的主要原因;两侧土壤向管道底部的挤压和指向管底的渗流压力进一步加剧了管道的抬升。最后,基于成灾机理研究了U型碎石排水对埋地管道的减灾效果和机理。提出的随机概率分析方法,可以对管道的上浮机理和可靠度做出较为准确的分析。

基于随机多权重TOPSIS法的目标威胁评估

在目标威胁评估问题中,为了解决目标各项特征权重选取可能存在主观决策误差的问题,提出了一种基于随机多权重TOPSIS法的空中目标威胁评估方法。基于层次分析法确定了各项特征之间的权重,对难以定量衡量的目标特性进行了特征提取,并基于随机多权重TOPSIS法将空中目标的威胁度进行了评估。仿真实例表明:随机多权重TOPSIS法威胁评估与AHP、TOPSIS方法排序一致,但给出了各目标威胁度的不确定范围,实验中不确定范围值最低为0.08%,最高为3.78%。战场指挥人员可以通过本文中提出的威胁度不确定性范围得到更多参考信息。

不平整跑道激励下飞机起落架随机响应及可靠性分析

采用非线性二自由度系统构建了飞机起落架模型,通过时域噪声刻画了不平整跑道对飞机起落架系统的随机激励,并引入路面不平度系数描述了跑道的不平整程度;基于飞机起落架模型响应的概率密度函数及其统计量,开展了不平整跑道对飞机起落架系统影响规律的研究。应用随机可靠性分析方法以及人体振动舒适性理论,通过建立安全域和舒适域与系统响应之间的关系,分析了起落架模型在不同路面不平度系数下的可靠性,并对乘客舒适性进行了评价。研究结果表明:路面不平度系数越大,系统状态变量的波动越剧烈,系统的可靠性和舒适性与路面不平度系数呈一定的负相关性;在路面不平度系数较小的情况下,系统平均首次穿越时间以及舒适性受随机扰动的影响更加显著。

考虑随机返工与紧急插单的可抢占设计项目群调度

鉴于多项目并行以及因随机返工和紧急插单而导致的任务抢占特征,使设计项目群调度问题难以求解,而传统随机动态规划方法因维数灾难只能获得小规模问题的最优策略,为构造面向大规模问题的高效近似方法,提出将原随机调度问题近似分解为各个状态下的确定性调度子问题,从而获得原问题的次优策略。建立了确定性调度子问题的混合整数规划模型,并提出基于元启发式算法和优先规则的求解方法。基于标准测试集PSPLIB设计了多组计算实验,在不同调度环境下验证了所构建模型和算法的有效性。实验结果表明,元启发式算法不但在单项目平均拖期比目标下较最优规则提升了12%以上,而且具有较高的计算效率,能够满足实际决策需求。

肠道微生物与细菌性肺炎易感性的因果关系:双样本双向孟德尔随机化研究及cML-MA的应用

目的通过孟德尔随机化研究方法探究肠道菌群与细菌性肺炎易感性之间的因果关系。方法使用三种不同的孟德尔随机化分析方法,对211个肠道菌群类群与细菌性肺炎之间的关系进行211次双样本分析,并进行反向孟德尔随机化分析。以随机效应逆方差加权法(IVW)作为主要结果,并采用其他方法作为补充参考。结果柔膜菌纲(OR=1.14,95%CI 1.02~1.27,P=0.02)、放线菌科(OR=1.17,95%CI 1.02~1.35,P=0.03)、放线菌目(OR=1.17,95%CI 1.01~1.35,P=0.03)以及软壁菌门(OR=1.14,95%CI 1.02~1.27,P=0.02)的丰度升高与细菌性肺炎易感性的增加有关;消化球菌科(OR=0.88,95%CI 0.78~0.98,P=0.02)、直肠拟梭菌群(OR=0.85,95%CI 0.75~0.97,P=0.02)和鞘螺菌科UCG001(OR=0.90,95%CI 0.83~0.99,P=0.03)的丰度升高与细菌性肺炎的发病风险降低相关。一系列敏感性分析以及条件孟德尔随机化分析(cML-MA)的结果表示该研究结果可靠。反向孟德尔随机化未发现反向因果关联。结论肠道微生物的丰度升高与细菌性肺炎的易感性增加或降低相关,肠道菌群在细菌性肺炎发病机制中有重要作用,提供了潜在干预措施的新思路。