高度重用行为资源的海战仿真行为建模

针对海战仿真行为建模需求,提出了一种多粒度组合行为建模方法。该方法构建了包括原子层、状态层、行动层和任务层行为模型的四层级行为建模框架,以组合与重用作为行为建模的主要操作。将海战仿真常见的作战行为按照作战职能、作战过程进行分解,细分为层次结构分明、功能边界清晰、支持组合重用的原子行为和原子条件模型。阐述了组合式状态建模、行动建模和任务建模的具体实现方法。示例性应用表明,该建模方法可显著提高行为建模的效率和质量。

基于多Agent的服装可持续消费行为建模与仿真

“双碳”目标下,随着服装消费引起的气候变化和环境污染等生态问题日益严重,迫切需要重新思考和重塑服装消费模式,推动服装消费向质量型、低碳化转变,从而实现服装产业的绿色转型。文章运用多Agent建模方法,构建服装可持续消费行为仿真模型,采用Netlogo平台进行仿真实验,探求服装可持续消费行为的影响机理。结果表明,消费者可持续消费认知、产品可持续性和设施供应条件均显著促进可持续消费行为;但不同强度下,产品可持续性和设施供应条件的推动作用存在差异。基于此,从可持续消费认知和供应条件两方面提出了引导中国消费者服装可持续消费行为的建议和对策。

水分侵入高温硫化硅橡胶扩散行为的仿真研究(一):数值建模与计算

硅橡胶复合绝缘子在高湿多雨环境下容易发生劣化,但由于受到实验方法和观测表征技术的限制,难以判断硅橡胶复合材料中水分的来源及侵入路径。借助数值建模与可视化仿真,通过两篇系列论文分别研究液态水和气态水在高温硫化硅橡胶内部的扩散行为,该文是系列论文第一篇。首先,基于Langmuir扩散模型研究水分侵入过程的数值建模方法,结合时域有限差分法和牛顿–拉夫逊法实现精确建模与高效解算。然后,使用MATLAB软件编程,对高温硫化硅橡胶内部的液态水扩散行为开展仿真,实现对自由态水分和结合态水分的解耦,获得液态水侵入过程的时空分布及质量演变规律。通过硅橡胶样品吸水增重实验,验证数值模型和仿真的正确性。最后,研究氢氧化铝和温度两种因素对水分扩散行为的影响,揭示亲水性氢氧化铝填料和温度对水分侵入过程的影响规律。所提出的数值仿真方法可为研究水分侵入复合绝缘子提供新的思路。

地铁车站步行障碍行人避让行为建模与进出站仿真

为向步行障碍人群提供更精细化的出行服务,本文研究步行障碍行人微观出行行为,解析不同个体属性行人间的冲突避让行为机理。从行人的生理差异角度出发,扩展传统元胞自动机模型场域,同时改进场强模型和模型更新规则,建立步行障碍行人运动及避让行为的元胞自动机模型。通过构建行人运动场地实验,提取普通行人和步行障碍行人轨迹,分析其运动速度、运动偏移角度和横向移动距离等冲突避让特征参数,标定元胞自动机模型中的相关参数。场地实验结果表明,步行障碍行人的运动能力较差,自由度较低,其在冲突避让过程中的偏移角度和偏移距离均明显小于普通行人,主要通过降低行走速度进行被动避让。仿真结果显示,行人速度及普通行人、轮椅行人和婴儿车行人的横向偏移距离与实测数据的误差分别为2.74%、3.35%、6.71%、6.16%。最后,基于改进模型对上海地铁迪士尼站站台层乘客出站场景进行仿真,进一步验证了模型的有效性,并提出无障碍电梯布设的优化方案。步行障碍行人仿真模型的有效建立,可为地铁无障碍电梯等无障碍设施的规划和设计提供理论支持。

城市道路场景中车辆驾驶行为分析及统一建模

为提高城市道路微观交通流的仿真精度和效率,以信号交叉口进口道换道车辆及其目标车道上跟驰车辆作为研究对象,提出一种考虑车辆驾驶员行为特征的统一建模方法。以驾驶员多向多车预期能力为基础,引入侧向车辆影响系数,将全速度差跟驰模型拓展为描述换道过程中换道车辆和跟驰车辆纵向行驶动作的微观交通流模型,通过改进跟驰模型中的优化车速函数,将交通控制信号和换道类型对驾驶员决策的影响纳入模型中。研究结果表明:换道过程中侧向行驶车辆运动状态和换道类型变化对跟驰行为的影响要高于换道行为;不同类型换道场景中驾驶人对外界刺激的主要关注点会发生变化;全速度差模型比Gipps模型更适合作为基础模型用来模拟城市道路微观交通流。

异常行为敏感的学生行为时序建模及心理健康预测方法

为了对学生异常行为的早期感知及校园行为时序建模,提出一种异常行为敏感的学生行为时序建模及心理健康预测(student behavioral temporal modeling sensitive to abnormal behavior for mental health prediction, SBTM-SABMHP)方法,利用移动设备收集的加速器、声音传感器及移动热点(wireless fidelity, WI-FI)等多种行为感知数据,构建异质信息网络,对学生当前行为模式进行建模。同时,为实现对学生历史行为时序数据的建模,建立了基于注意力机制的异常行为敏感的门控模块,有效融合学生长短期行为,并对学生行为时序建模,实现心理健康预测。在公共数据集StudentLife上对所提出的模型进行了对比分析实验。实验结果表明,与多种学生心理健康预测基线方法相比,该方法在4个评价指标上都取得了最佳性能,证明了该模型在学生心理健康预测任务上的有效性。

基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法

加氢站的氢负荷受氢燃料电池汽车出行行为影响,其时空分布具有高度的不确定性。为了研究加氢站氢负荷的分布特性,并准确描述车辆用户出行规律,提出一种基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法。首先,基于美国家庭出行调查数据集对车辆出行过程中的行为特征量(如出行时刻、行驶时间、目的地、行驶距离等)概率分布进行拟合;其次,基于蒙特卡洛模拟的方法多次抽取样本,形成由车辆出行行为所组成的出行链;最后,以出行目的地类型为划分标准,分别模拟出一天内不同区域加氢站的氢负荷特性。通过合理利用实际出行数据和蒙特卡洛模拟方法,能够准确描述车辆行为规律,并根据出行目的地类型推断出不同区域加氢站的氢负荷特性。

基于BDD的作战实体行为一体化建模方法研究

针对传统基于规则的建模方法存在规则建模有限性及行为描述不全面、难以应对作战过程中的未知事件等问题,建立了“感知行为-决策行为-物理行为”模型整体概念及基于规则与学习一体化的建模框架,实现了一种基于行为树-深度神经网络-深度强化学习(BDD)的作战实体认知行为一体化建模方法,包括基于深度神经网络的未知事件感知与特征识别、基于PER-DQN算法的未知事件处置行为决策,它们与行为树方法共同完成完整战场态势的处理。以战场侦察活动为例进行了建模验证与仿真分析,实验表明,上述方法拓展了传统方法作战实体认知行为的建模能力,可解决其行为描述有限性问题,可应用于复杂战场环境下作战实体行为建模。

基于支持向量机的异常用电行为预测建模仿真研究

随着经济的发展,电网的安全运行成为社会经济秩序稳定发展的重要基础保障。异常用电行为的频繁发生会对电网的安全运行产生严重的威胁。当前,窃电等异常用电行为使用的手段越来越高科技化,如何精准高效识别出异常用电行为是当前急需解决的技术难题。对此,采用支持向量机算法对异常用电行为进行建模仿真研究,构建分类效果较好的预测模型,能够较为精准地识别出异常用电的行为用户,为电网的安全运行保驾护航。

基于消费者行为的茶叶销售策略数学建模分析

在茶叶市场中,消费者行为变化直接影响茶产品的销售策略和方向。传统的数据分析方式不能够发现茶叶销售中复杂的问题。引入数据建模理论,能够对各种变量进行立体化的呈现,并生成科学的销售策略,为茶叶销售提供参考。对此,结合茶叶市场中消费者的行为特点,探索利用数学建模构建茶叶销售策略的方法,旨在为茶企业产品销售工作提供参考。

质子交换膜燃料电池热管理系统建模及故障仿真

文章以质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)系统为研究对象,分析系统中各组成部件的工作机理,在MATLAB/Simulink软件中搭建了燃料电池电堆电压、阴极、质子交换膜、阳极以及温度的数学机理模型,同时使用Simulink/Simscape物理建模平台搭建热管理系统的物理模型,将两种模型集成为完整的PEMFC系统仿真模型。在所搭建的热管理系统模型中注入典型故障:散热器风扇故障和冷却液流量不足故障,对各故障模式下的燃料电池性能进行了分析。仿真结果表明:PEMFC系统模型结果与试验结果基本一致,验证了模型的合理性;通过对热管理系统故障进行仿真,可以清楚地了解故障发生的机理,为其故障诊断提供了参考依据。

面向需求响应的电力用户行为建模:研究现状与应用

通过建模理解电力用户行为,有助于在需求响应中有效引导用户灵活用电,从而挖掘负荷侧的灵活性。面向需求响应场景的实际需求,系统梳理电力用户行为建模的研究现状与应用。分析并总结电力用户行为建模的研究进展,包括用户行为特性描绘、用户行为解析和用户行为定量建模3个不同层次。梳理电力用户行为建模在需求响应中的主要应用方向,包括需求响应潜力评估、考虑需求响应的能源系统协同优化、负荷零售商定价和考虑需求响应的市场机制设计。讨论现有电力用户行为建模研究所面临的不完全信息条件、用户的有限理性等实际问题,并对未来的研究方向进行展望。

同轴送粉激光熔覆的粉末熔化过程建模与仿真

同轴送粉激光熔覆中,粉末与激光的交互作用会直接影响熔覆成形的精度与质量,红外摄像无法直接获得激光内粉末的熔化行为,因此通过分析粉末对热量的吸收情况,使用高速摄像系统采集粉末熔化的动态行为,并建立粉末熔化过程的动态解析模型,通过仿真分析激光功率对不同熔化阶段的影响,及粉末进入熔池时的温度特征.结果表明,高速摄像系统采集粉末在激光中的动态熔化行为中存在“固态→固液两相态→液态”3个典型熔化特征阶段,粉末熔化动态行为可以使用数学解析模型解析,而不同阶段的热物理行为具有粉末与激光热交互作用的动态解析模型,分析了激光功率、离焦量、载粉气流量对粉末熔化行为的影响,同时通过仿真分析不同激光功率对各个特征阶段持续时间的影响,预测粉末颗粒到达基材的温度分布,发现激光功率从100 W增加至1 500 W时,粉末进入熔池的温度呈非线性变化,温度从750℃增加至3 250℃.

燃料电池系统建模与供气系统控制方法

为了研究燃料电池系统的特性以及空气系统对燃料电池特性的影响,利用Simulink仿真软件对燃料电池系统进行建模,模型包括电压模型、空压机模型、阴极模型、阳极模型.分别通过前馈比例-积分-微分(proportional-integral-differential, PID)和模糊PID对燃料电池空气系统进行控制.结果表明:在负载电流变化时,前馈PID和模糊PID都能够使过氧比达到设定的常数值2.0附近,但模糊PID比前馈PID响应更快,且模糊PID控制下的燃料电池输出功率波动较小,燃料电池系统更加稳定.

晶闸管强迫换流虚拟仿真实验建模与分析

针对120°导电型逆变器中晶闸管的强迫换流过程复杂,传统硬件实验无法完成测试的现状,研究了晶闸管强迫换流虚拟仿真实验的建模方法。该方法利用Simulink工具箱搭建晶闸管三相桥式串联二极管式电流型逆变器实验模型,仿真分析了交流电动机反电动势和漏阻抗对换流过程产生的影响、换流二极管的临界导通条件和换流电容的充放电过程,测试了反电动势负载条件下三相全桥电流型逆变器的谐波影响。仿真结果表明,该模型能够直观和真实地反映逆变器中晶闸管的强迫换流过程,提供了有效的虚拟仿真实验教学资源。

基于温度检测数据集的用户烹饪行为建模

辅助用户安全健康地烹饪是当前厨电行业创新研发的热点之一。首先,通过烹饪实验采集用户烹饪过程中的一系列行为及对应的锅内温度数据;其次,通过专家评价法对用户烹饪过程进行行为分段;再次,对划分出的各个子行为对应的温度数据进行参数分析,探寻其特征参数,从而对用户烹饪行为进行建模;最后,设计了一款辅助烹饪原型系统进行回测实验,以验证建立的用户烹饪行为模型的科学合理性。结果表明:特定烹饪行为段内采集到的锅内温度变化曲线具有相似性且具有特征参数,可以还原用户的烹饪行为。

基于数字孪生的电梯乘客异常行为建模与识别方法

为了解决异常行为识别研究中存在的异常案例缺乏、训练样本稀缺问题,以垂直电梯的乘客异常行为监测为任务需求,提出了基于数字孪生的电梯乘客异常行为建模与识别方法。通过搭建电梯乘客行为监测数字孪生系统架构,完成了电梯运行状态与乘客行为的虚实映射。基于数字孪生场景与人体行为建模理论构建了电梯乘客异常行为案例,扩充了异常行为的孪生数据。利用改进的OpenPose获取骨骼特征,并使用PCA-DNN训练分类模型,实现了融合孪生数据的乘客异常行为快速识别。实验结果表明,该方法不仅展现了应用数字孪生技术创建异常数据的便捷性、高效性以及安全性,还验证了使用孪生数据进行模型训练的可行性、可靠性以及准确性。

基于Simulink的后台数字校正流水线ADC行为级建模

采用参考ADC,通过主ADC与参考ADC转换数据的差值来驱动自适应滤波器,采用LMS算法消除谐波失真是近年来很流行的一种新型流水线型ADC后台数字校正方式.为了研究这种校正算法,提出了一种在Simu-link仿真环境下的高级仿真模型.该模型采用参考ADC法对一个10位精度,1.5位每级结构,采样速度为50Ms/s的后台数字校正流水线型ADC进行了建模,并对建立的模型进行了仿真.仿真结果验证了这种数字校正算法能有效提高ADC的分辨率,降低系统功耗.

基于语言-视觉对比学习的多模态视频行为识别方法

以对比语言-图像预训练(Contrastive language-image pre-training, CLIP)模型为基础,提出一种面向视频行为识别的多模态模型,该模型从视觉编码器的时序建模和行为类别语言描述的提示学习两个方面对CLIP模型进行拓展,可更好地学习多模态视频表达.具体地,在视觉编码器中设计虚拟帧交互模块(Virtual-frame interaction module, VIM),首先,由视频采样帧的类别分词做线性变换得到虚拟帧分词;然后,对其进行基于时序卷积和虚拟帧分词移位的时序建模操作,有效建模视频中的时空变化信息;最后,在语言分支上设计视觉强化提示模块(Visual-reinforcement prompt module,VPM),通过注意力机制融合视觉编码器末端输出的类别分词和视觉分词所带有的视觉信息来获得经过视觉信息强化的语言表达.在4个公开视频数据集上的全监督实验和2个视频数据集上的小样本、零样本实验结果,验证了该多模态模型的有效性和泛化性.

基于Petri网的数学建模竞赛报名系统建模优化及变化域分析

为解决数学建模竞赛报名系统中存在的结构性问题,提高竞赛报名效率,利用Petri网的相关理论对数学建模竞赛报名系统进行建模,并对竞赛报名系统存在的问题,进行了优化并使用模型间迹行为轮廓关系对模型进行变化域定位分析,最后使用PIPE软件进行仿真模拟。实验结果表明,优化后的模型具有合理性和可行性。