Microorganism Selection and Determination of Mixing Ratio of Selected Strains in the ＂Chao＂ Production

The paper presents the research for the purpose of selecting microorganisms into the production process of ＂chao＂ to improve the quality of ＂chao＂ products and ensure food safety. Several analytical methods such as determination of formal nitrogen, determination of the protease hydrolysis activity, sensory evaluation method, experimental procedure, methods of analysis and processing of empirical data were used in this study. The findings showed that two out of four selected microorganism strains （one strain of fungi and three strains of bacteria denoted NM1, VK1, VK2, VK3, respectively） were the most appropriate for the cooperation among them and the production of %hao＂, which were coded NM1 and VK1. The suitable mixing proportion of strains of NM1 and VK1 was determined at 1：1.25, compatible with the 1：100 ratio of the varieties of microorganisms （in powder form） to tofu.

基于小样本下改进ChaosNet的轴承故障诊断

为解决在训练样本不足条件下,轴承故障特征提取困难的问题,提出一种基于改进神经混沌学习(neurochaos learning+AdaBoost,NL-AdaBoost)的轴承故障诊断新方法。首先,对时域振动信号进行快速傅里叶变换(fast fourier transform,FFT)提取频域特征,拼接时频域信号获得一维特征样本;其次,输入信号产生对混沌GLS神经元的激励,形成ChaoFEX特征,馈送至集成学习分类器(AdaBoost);随后,选取轴承故障特征样本,对样本集做k折交叉验证,获得模型最优超参数值,将其应用于测试集进行模型分类能力验证;最后,在小样本对比实验中,与4种常见深度学习算法比较模型的macro F1-score。实验结果证明,在低训练样本条件下,NL-AdaBoost模型具有良好的准确性和泛化能力。

基于Swarm卫星数据及CHAOS-6模型的中国地区岩石圈磁场研究

本研究主要关注Swarm卫星数据及CHAOS-6模型对岩石圈磁场的应用。重点考察该模型能否较好地模拟中国地区岩石圈磁场,同时检验高质量的卫星数据中是否还包含模型模拟部分以外的其他信息,特别是岩石圈磁场中的一些小尺度特征,这些信息有助于研究岩石圈磁场并提高模型的精度。基于Swarm卫星数据和CHAOS-6模型,将卫星数据沿轨道按纬度1^°为间隔网格化后,计算相邻网格的差值,即差分计算。对比不同轨道,不同时间段之间的轨道差分,同时还考虑模型中15-20阶磁场的长期变化,以研究岩石圈磁场中所包含的小尺度成分。结果显示CHAOS-6模型可以很好地模拟Swarm卫星数据,均方偏差在3nT左右,模型基本反映了地磁场的长期变化。此外,从数据上还发现了一个未被模拟的磁异常,该异常位于磁赤道附近,有可能是外源场影响的结果。对于岩石圈磁场的研究应更侧重于所建立的模型而非卫星数据本身。

一种混合多策略改进的麻雀搜索算法

针对麻雀搜索算法SSA求解目标函数最优解时具有过早收敛、在多峰条件下易陷入局部最优和在高维情况下求解精度不足等问题,提出了一种混合多策略改进的麻雀搜索算法MISSA。考虑到算法初始解的质量很大程度上会影响整个算法的收敛速度与精度,引入精英反向学习策略,扩大算法的搜索区域,提升初始种群的质量和多样性;对步长进行分阶段控制,以提高算法的求解精度;通过在跟随者的位置中加入Circle映射参数与余弦因子,提高算法的遍历性与搜索能力;采用自适应选择机制在麻雀个体位置更新中加入Lévy飞行,增强算法寻优和跳出局部最优的能力。将改进后的算法与麻雀搜索算法及其他算法在13个测试函数上进行对比,并进行Friedman检验。实验结果表明,改进后的麻雀搜索算法能够有效提高寻优精度与收敛速度,并在高维问题中也具备较高的稳定性。

基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法

针对卫星图像在传输、存储过程中涉及的信息安全问题,该文提出一种新型的基于混沌理论与DNA动态编码的卫星图像加密算法。首先,提出一种改进型无限折叠混沌映射,拓宽了原有无限折叠混沌映射的混沌区间。之后,结合改进型Chebyshev混沌映射与SHA-256哈希算法,生成加密算法的密钥流,提升算法的明文敏感性。然后,利用混沌系统的状态值对Hilbert局部置乱后的像素进行DNA编码,实现DNA动态编码,解决了DNA编码规则较少所带来的容易受到暴力攻击的弱点。最后,使用混沌序列完成进一步混沌加密,从而彻底混淆原始像素信息,增加加密算法的随机性与复杂性,得到密文图像。实验结果表明,该算法具有较好的加密效果和应对各种攻击的能力。

仿猫类落地姿态的准零刚度隔振器

对设备加装隔振装置是保证其高效工作的重要方法之一.本文从仿生学的角度,根据猫科动物落地时优秀的抗冲击能力,通过观察其落地动作姿态,利用非线性补偿原理,以空气弹簧作为正刚度结构,设计出一种具有非对称刚度特性的高静低动刚度隔振器.以其为研究对象,建立了动力学模型,利用特定的方法对非对称刚度系统进行分析求解,并与数值结果和有限元仿真结果进行对比.结果表明,在较低阻尼以及较高激励幅值下,还会出现倍周期响应甚至混沌响应.同时,通过将本文设计的隔振结构和单一空气弹簧的隔振性能对比,可以得到隔振效果明显优于单一空气弹簧的结论,从而验证了所设计隔振结构的有效性和可行性.

Chenier的内涵分析和译名建议

名词术语规范化是推动科学技术创新、创建科技话语体系、争取国际科技话语权等工作的基础性工作。Chenier(及与之相关的Chenier Plain)是一种独特而重要的海岸沉积地貌类型,但是其译名并未统一。自1970年来以来,Chenier的中文译名先后出现了4大类、8种,以贝壳堤相对常见,这种情况不利于中文语境下术语的统一表达和高效传播。本文首先详细说明了Chenier的内涵,即位于高潮滩、沿岸、蚀余、粗颗粒天然堤。然后对上述译名进行分析和评述。虽然“贝壳堤”的使用相对最为广泛,但是Chenier既可能主要由贝壳物质组成,也可能以硅质砂砾为主,从而引发矛盾。基于内涵和术语的翻译定名特点,本文建议将Chenier翻译成潮滩堤,Chenier Plain即为潮滩堤平原。考虑到物质组成,潮滩堤(Chenier)可以分两种,一为砂质潮滩堤(SandyChenier),一为贝壳潮滩堤(ShellyChenier),后者可以简称为贝壳堤,以及对应的贝壳堤平原。

多电平级联H桥逆变器通用型离散模型及分岔与混沌行为特性分析

多电平级联H桥逆变器内部功率器件多、等效开关频率高、开关组合状态繁杂、离散数学模型建立难度大,其分岔、混沌动力学行为难以进行系统性分析。基于虚拟遍历法建立了具有N个单元的多电平级联H桥逆变器通用型离散映射数学模型;引入对交流变量跟踪性能更佳的准比例谐振控制器,并重点分析了比例增益、谐振增益、单元数量N变化以及主电路和控制电路中其他参数变化情况下的分岔、混沌行为特性;对比分析了引入混沌抑制前后系统稳定性变化情况。从方法论角度分别采用根轨迹图和折叠图验证了稳定性分析结果的正确性,并通过PSIM仿真和实验验证了相关结论的正确性和抑制分岔与混沌行为的有效性。

激励频率对换挡行星传动系统非线性动力学影响分析

换挡机构是变速系统中最关键的部件之一,其性能直接影响传动系统的动力性和平稳性。建立了二级换挡行星传动系统动力学方程,研究了外界激励频率对传动系统复杂动力学特性的影响;通过分析分岔图、时域响应图、相图、庞加莱截面图以及频谱图变化规律,明晰了二级换挡行星传动系统混沌振动特性,获得了外界激励频率稳定振动区间;利用比例微分控制方法对传动系统混沌振动进行控制,将混沌振动调整为稳定的单周期振动。研究结果为提高换挡行星传动系统运转的稳定性奠定了基础。

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

基于全光混沌注入双环电光相位反馈环的混沌保密通信系统研究

针对现有混沌保密光通信系统时延特征隐藏所需反馈增益系数较大这一问题,设计了一种基于全光混沌注入双环电光相位反馈环的混沌保密通信系统。首先,由全光反馈产生光混沌并将其耦合至2个电光相位混沌反馈环中。然后,通过相位调制的方式实现信息与混沌载波的非线性耦合并参与混沌载波的生成。最后,在检测端通过光混沌同步实现信号的解密。借助MATLAB软件仿真分析了系统中混沌信号的复杂度、时延特征隐藏、同步性、鲁棒性和通信性能。仿真结果表明,所设计的混沌保密通信系统在较小的反馈系数时具有较高的复杂度且时延特征得到较好的隐藏。

时滞SMIB混沌系统的同步及其在通信干扰对消中的应用

在实施通信干扰时,为了消除干扰信号对己方通信的影响,研究了干扰信号对消问题。考虑到混沌的类随机性使得混沌信号可以代替高斯噪声作为通信干扰源达到较好的干扰效果,以时滞SMIB混沌系统为干扰源,证明了存在外干扰时,参数失配的两个时滞SMIB混沌系统在线性状态误差反馈控制下达到有误差界的同步的判据,给出了误差界的估计,并进行了仿真验证。结果表明:利用该研究结论,可以在通信接收端对混沌干扰信号进行对消,基本消除混沌干扰对自身的影响。

基于多项式混沌展开的交直流系统全纯嵌入概率潮流计算方法

为快速、准确量化分析风电出力不确定性对交直流电力系统潮流分布的影响,提出一种基于多项式混沌展开(PCE)的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算方法。该方法首先根据风电出力的概率分布特征选择最优正交基函数,构造近似风电出力概率分布特征的PCE表达式;其次,将该PCE表达式引入交直流电力系统的全纯嵌入潮流方程中,构建基于PCE的交直流电力系统全纯嵌入概率潮流计算模型;再次,通过Galerkin投影将所构建的全纯嵌入概率潮流计算模型转化为高维确定性全纯嵌入潮流计算模型;然后,借助确定性全纯嵌入潮流模型求解方法,实现对所转化的高维确定性全纯嵌入潮流模型的求解,并根据所得PCE逼近系数计算交直流电力系统潮流的概率分布特征;最后,通过修改的PJM 5节点、IEEE 30节点和IEEE 118节点交直流测试系统算例验证所提方法的准确性和有效性。

超磁致伸缩致动器非线性动力学的分数阶时滞反馈控制

设计了一种分数阶时滞反馈控制器,用于控制单自由度的超磁致伸缩致动器(GMA)的非线性动态响应。考虑到预压碟形弹簧机构引入的几何非线性因素影响,建立了GMA系统的非线性数学模型。利用平均法求解系统在含分数阶时滞反馈控制策略下主共振的幅频响应方程,根据Routh-Hurwitz准则得到系统的稳定性条件。通过数值模拟研究GMA系统中关键结构参数对幅频响应特性的影响,以及主共振峰值和系统稳定性随每个时滞反馈参数变化的特性规律;通过分岔图和Lyapunov指数图得到外激励幅值对系统混沌运动的影响;最后调节时滞反馈增益和分数阶次抑制系统的混沌运动。结果表明,时滞反馈增益和分数阶次能够有效抑制系统的主共振峰值和不稳定区域,可以将系统响应从混沌运动调整为稳定的周期运动,提高系统的稳定性。

面向准时化生产的船体分段排产分析

针对国内某典型船厂存在的智能化程度低、作业方案可控性差和库存成本高等问题,以减少船体分段的库存时间、满足分段的开工时间限制和保证胎位负荷均衡为目标建立数学模型,并引入遗传算法解决此类NP-Hard问题。在算法运行过程中采用混沌映射、精英保留策略和自适应交叉变异算子增强算法的全局寻优性和收敛性。对某船厂的实际生产数据进行计算和对比分析,结果表明,采用改进算法所得结果比船厂排产计划库存时间更少,资源利用率更高,该算法有效。

基于自抗扰控制的H桥逆变器的混沌研究

为了解决新能源发电系统逆变器出现混沌的问题,提出了一种基于自抗扰控制的H桥逆变器的调节方案。针对处于混沌状态的逆变器的稳态和动态特性差的现象,构建了逆变器的离散模型,并通过建立跟踪微分器、扩张状态观测器以及状态误差反馈控制律进行混沌控制。通过分岔图、折叠图以及仿真分析,结果可知基于自抗扰控制的H桥逆变器比基于比例控制的H桥逆变器的稳定范围扩大了45%,有效地抑制了混沌现象的发生。通过分析可得出:该控制策略对系统的混沌行为能够进行抑制,拓宽了系统稳定工作范围。

重联编组条件下城轨车底运用方案优化研究

随着对城市轨道交通日常客流出行规律的不断挖掘,运输组织创新是解决客流与运力有效匹配问题、实现系统能耗节约及社会经济效益最大化的关键手段,而重联编组运营模式可有效提高客流与运力的匹配度。通过分析重联编组与固定编组条件下车底运用问题的差异性,构建基于“影子列车”的重联编组车次接续法,以车底与车次接续、车底一致性和重联编组作业等为约束条件,以车次接续总成本最小和车底使用时间标准差最小为目标函数,构建重联编组条件下城市轨道交通车底运用方案优化模型。通过引入非线性惯性权重更新方法和动态学习因子,设计多目标混沌粒子群优化(Multi-objective Chaos Particle Swarm Optimization,MOCPSO)算法。以某城市轨道交通线路的102个车次为例验证模型的有效性,并对车次接续时间上限、车底重联解编作业和车底存放情况进行讨论分析。研究结果表明:MOCPSO算法通过引入Logistic混沌优化策略可有效跳出局部最优;车次接续时间上限越大,需要投入的车底数量越多,不宜使车次接续时间过长;在车底运用过程中应尽可能地减少联挂解编作业的次数。该方法可为决策者提供一系列不同运营投入和车底运用均衡性下的车底运用Pareto非劣方案,有助于协调线路运能利用,同时降低了轨道交通的能耗。

分数阶Boost变换器的混沌控制研究

基于电容电感均为分数阶的事实,对分数阶连续导通模式Boost变换器的非线性动力学特性进行分析,提出了基于优化参数共振微扰法的分数阶Boost变换器混沌控制策略。首先,采用预估-校正算法建立了峰值电流控制分数阶Boost变换器的预估-校正模型,通过分岔图详细分析了电路参数对变换器非线性动力学特性的影响。然后,采用优化参数共振微扰法对变换器进行混沌控制,推导了系统的稳定判据,计算了扰动信号的最优幅值与相位。最后,在MATLAB/Simulink中进行仿真实验。研究表明,选择合理的扰动信号,能够有效抑制变换器的混沌现象,使变换器由混沌回归稳定状态。与参数共振微扰法相比,优化后的控制策略提高了系统的鲁棒性。仿真结果验证了所提策略的有效性。

径流序列相空间重构的水文学含义及应用

为确定径流序列相空间重构后的水文学含义并提高径流中长期预测精度,基于混沌理论进行径流序列相空间重构,并对径流影响因素与重构后相空间列向量进行相关性分析。在此基础上建立了混沌理论与人工神经网络耦合(Chaos-BPNN)的径流预测模型,并应用于黑河上游莺落峡水文站和正义峡水文站。结果表明:径流序列重构后相空间列向量具有明确的水文学含义;Chaos-BPNN径流预测模型仅需径流序列数据就可进行建模和预测,规避了径流预测过程中主控因素难以确定和不易量化的问题;黑河上游降水量、输沙量、水位和气温分别与重构后相空间的第1、3、6、7列具有较高的相关性,风速与任何一列都不相关,推测雪线高程、植被覆盖率以及土地利用类型等因素与第2、4、5列存在相关性;构建的Chaos-BPNN径流预测模型在黑河上游莺落峡水文站和正义峡水文站的径流预测精度均在86%以上。

t分布与螺旋黏菌搜索的混沌自适应秃鹰搜索算法

针对秃鹰搜索算法搜索精度低、收敛速度慢及易于陷入局部最优的不足,提出t分布与螺旋黏菌搜索的混沌自适应秃鹰搜索算法.首先引入混沌Bernoulli映射进行种群初始化,丰富种群多样性;然后在搜索空间猎物阶段利用螺旋黏菌搜索策略依搜索进程动态修正位置更新方式,提高算法全局搜索能力和收敛精度;在俯冲捕获猎物阶段引入自适应惯性权重策略平衡算法全局搜索与局部开发,提高算法求解精度;最后利用t分布随机扰动策略依概率对种群个体变异,增加算法跳离局部最优、找到全局最优的概率.利用基准函数对算法寻优性能进行实验评估,并引入Wilcoxon秩和检验评估算法搜索性能.结果表明:改进秃鹰搜索算法在寻优精度和收敛速度上都得到了更大提升.