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基于神经动力学优化的均衡约束数学规划问题研究

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基于神经动力学优化的均衡约束数学规划问题研究

作者：冉恩重庆交通大学

学位级别：硕士

本文研究了基于神经动力学方法的均衡约束的数学规划问题(Mathematical Programs with Equilibrium Constraints,MPEC)及其相关的矩阵线性互补问题和双层规划问题.MPEC问题因包含非线性不等式和互补约束而呈现非凸特性,使得传统优化方... 详细信息

本文研究了基于神经动力学方法的均衡约束的数学规划问题(Mathematical Programs with Equilibrium Constraints,MPEC)及其相关的矩阵线性互补问题和双层规划问题.MPEC问题因包含非线性不等式和互补约束而呈现非凸特性,使得传统优化方法难以直接应用且易陷入局部最优.相比之下,神经动力学优化以其快速、适合大规模并行处理的特点,适用于处理此类非凸、非光滑优化问题.本研究首次通过泰勒近似和线性变换方法将问题转化为凸优化问题,并借助Karush–Kuhn–Tucker(KKT)定理和投影定理,设计了投影神经网络模型以求解.最后验证了模型从任意可行起点出发都能收敛至MPEC的最优解,并通过数值实验确认了提出算法的有效性.本文的主要研究内容分为以下几个部分:1.研究了一般的MPEC问题.在松弛法的前提下,利用泰勒近似把互补约束条件转化为不等式约束条件,得到了与MPEC问题等价的非线性凸规划问题.基于KKT定理和投影定理,构造了投影神经网络进行求解,并证明了提出的神经网络模型的平衡点在Lyapunov意义下是稳定的且全局渐近收敛到MPEC的唯一最优解.2.研究了矩阵线性约束问题.在松弛法的前提下,利用线性变换处理互补约束条件,得到了原问题的近似互补线性半正定二次规划问题.基于KKT定理和投影定理,构造了投影神经网络进行求解,并证明了提出的神经网络模型的平衡点在Lyapunov意义下是稳定的且全局渐近收敛到矩阵线性约束问题的唯一最优解.3.研究了双层规划问题.在松弛法的前提下,利用线性变换处理互补约束,得到了原问题的近似互补线性半正定的二次规划问题.基于KKT定理和投影定理,构造了投影神经网络进行求解,并证明了提出的神经网络模型的平衡点在Lyapunov意义下是稳定的且全局渐近收敛到双层规划的唯一最优解.

关键词：投影神经网络泰勒近似线性变换正定二次型均衡约束

基于神经动力学方法的沥青混合料配合比设计优化

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基于神经动力学方法的沥青混合料配合比设计优化

作者：代佳芩重庆交通大学

学位级别：硕士

沥青混合料是道路建设中的重要材料,其质量在很大程度上取决于组成材料和沥青混合料的配合比设计,这对道路性能尤为重要.然而,计算沥青混合料配合比的传统方法存在误差较大,灵活性较差的问题.为了解决这个问题,本文将沥青混合料配合比... 详细信息

沥青混合料是道路建设中的重要材料,其质量在很大程度上取决于组成材料和沥青混合料的配合比设计,这对道路性能尤为重要.然而,计算沥青混合料配合比的传统方法存在误差较大,灵活性较差的问题.为了解决这个问题,本文将沥青混合料配合比设计与贝雷法相结合,以贝雷法参数作为约束条件,将其建模为非线性规划和多目标优化问题,并使用神经动力学方法进行求解.通过三种不同的方法对沥青混合料进行配合比优化,摒弃了传统的试算法和图解法繁琐的验算过程,极大地提高了设计效率和设计精度,并且可以根据实际工程修改约束条件,更加灵活的求解沥青混合料的配合比.数值模拟证明了该方法的有效性,且得到的沥青混合料配合比符合《公路沥青路面施工技术规范》.本文主要内容如下:1.本文利用贝雷法构造了沥青混合料配比优化模型,并利用神经动力学方法构造投影神经网络.通过利用合适的Lyapunov函数,得到了投影神经网络模型的稳定性和收敛性.最后,使用Matlab求解出实际示例中各种集料的比例.2.考虑沥青混合料的成本因素,构造了一个沥青混合料配合比多目标优化模型,考虑配合比和成本最优.加权求和法计算过程相对简单,易于理解和操作,使用加权求和法将多目标优化问题转化成单目标优化问题,再利用投影神经网络模型来求解这个模型,得到了多目标模型的稳定性和收敛性,最后使用Matlab来进行数值模拟.3.针对上述多目标优化模型使用ε-约束法处理并求解.ε-约束法克服了部分主观性因素,更具客观性和科学性.本文使用ε-约束法处理多目标模型得到的解更加准确,并利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件和投影定理构造投影神经网络,得到了多目标模型的稳定性和收敛性,最后利用Matlab来对实际例子进行数值模拟,得到沥青混合料的配合比.

关键词：沥青混合料配合比设计多目标优化神经动力学优化加权求和法 ε-约束法

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基于神经动力学优化的鲁棒线性规划问题研究

基于神经动力学优化的鲁棒线性规划问题研究

作者：何力重庆交通大学

学位级别：硕士

鲁棒优化是最优化问题的一个分支,主要目的是通过消除不确定因素带来的影响,使优化问题具有一定程度的鲁棒性.随着时代发展,鲁棒优化在物流工程、经济管理、电力系统等相关领域得到广泛的应用,推动了国内外对于不确定性问题的进一步研究... 详细信息

鲁棒优化是最优化问题的一个分支,主要目的是通过消除不确定因素带来的影响,使优化问题具有一定程度的鲁棒性.随着时代发展,鲁棒优化在物流工程、经济管理、电力系统等相关领域得到广泛的应用,推动了国内外对于不确定性问题的进一步研究.神经动力学优化是一种基于人工神经网络的智能优化算法,相对于传统算法,神经动力学优化计算更加快捷,易于实时并行求解大规模优化问题,常常被用于处理非光滑非凸优化、分布式非凸优化、多目标优化、区间值优化等优化问题.在鲁棒优化的领域目前还没有学者使用神经动力学优化方法来解决问题,这种思想值得被研究和推广,这也成为了本文的主要研究目的.本论文将分三章分别将神经动力学优化应用于盒式不确定集、多面体不确定集和椭球不确定集下的鲁棒线性规划中,再根据最优性条件构造对应的神经网络模型,并对其进行稳定性分析.本文的主要研究内容分为以下几个部分:一、基于神经动力学优化方法求解盒式不确定集下的鲁棒线性规划问题.首先根据对偶范数的相关理论将鲁棒线性规划问题转化为一个一般线性规划问题.再根据KKT条件和投影定理构造一个投影神经网络.最后根据皮卡-林德洛夫定理和Lyapunov函数证明所提出的神经网络模型全局渐近收敛到线性规划问题的唯一最优解.二、基于神经动力学优化方法求解多面体不确定集下的鲁棒线性规划问题.首先根据多面体不确定集具有线性结构的特征以及对偶的相关知识将鲁棒线性规划问题转化为一个具有m项不等式约束和m项等式约束的线性规划问题.该线性规划问题具有m+1个决策变量和2m+3个参数.再根据KKT条件和投影定理构造一个投影神经网络模型.最后利用Lyapunov函数证明所提出的神经网络模型全局渐近收敛到线性规划问题的最优解.三、基于神经动力学优化方法求解椭球不确定集下的鲁棒线性规划问题.首先根据椭球不确定集的参数特征引入相应的参数矩阵.再通过对偶范数的相关理论将鲁棒线性规划问题转化为一个具有m项不等式约束的二阶锥规划规划问题.然后根据KKT条件和投影定理构造一个复杂度极高的投影神经网络.最后根据变分不等式的相关性质证明所提出的神经网络模型全局渐近收敛到线性规划问题的最优解.

关键词：鲁棒优化不确定集神经动力学优化投影神经网络 Lyapunov函数

几类神经动力学优化方法及其在若干问题中的应用

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几类神经动力学优化方法及其在若干问题中的应用

作者：陈贾重庆交通大学

学位级别：硕士

利用神经网络方法解决实际工程中的优化问题,需要良好的神经动力学优化理论基础做支撑。目前为止,神经动力学优化理论还有待进一步完善,亟需研究的问题还很多,对神经动力学优化理论、模型的拓展研究也是一个有意义的课题。鉴于此,本文... 详细信息

利用神经网络方法解决实际工程中的优化问题,需要良好的神经动力学优化理论基础做支撑。目前为止,神经动力学优化理论还有待进一步完善,亟需研究的问题还很多,对神经动力学优化理论、模型的拓展研究也是一个有意义的课题。鉴于此,本文对几类神经动力学优化方法及其在若干问题中的应用进行了研究。全文主要研究以下几方面内容:一、把实数全局投影动力系统推广到复数域中。并构造了可用于解决复优化问题的复数神经网络模型。由于实数神经网络无法解决具有复数信号的问题,因此将实数投影神经网络理论推广到了复数域。我们将复值全局投影动力系统分解为实部和虚部,再应用Lyapunov稳定性分析方法和一些不等式技巧对系统的稳定性进行研究。二、鉴于投影神经网络模型会受到脉冲的影响,我们提出了一种具有脉冲效应的投影神经网络模型。设计的脉冲投影神经网络能够解决一类具有脉冲效应的变分不等式问题。三、利用神经动力优化方法对无线传感器网络中的数据收集问题进行了研究。针对数据收集问题建立了基于事件触发的神经网络模型,通过构造Lyapunov函数,利用不等式技巧,得到模型的平衡点,即原问题的最优解。

关键词：神经动力优化投影神经网络脉冲效应无线传感器

基于数据场和时域特征的复杂雷达信号分选方法研究

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基于数据场和时域特征的复杂雷达信号分选方法研究

作者：贾然中国舰船研究院

学位级别：硕士

雷达信号分选的实质是从侦察系统中截获的大量的脉冲中分离出具有各个不同特征的脉冲序列,并把它对应到每一部雷达辐射源。只有在正确的分选基础上才能对雷达的各种参数进行预估和提取分析,从而后续对目标的定位、跟踪、分析才会精确,... 详细信息

雷达信号分选的实质是从侦察系统中截获的大量的脉冲中分离出具有各个不同特征的脉冲序列,并把它对应到每一部雷达辐射源。只有在正确的分选基础上才能对雷达的各种参数进行预估和提取分析,从而后续对目标的定位、跟踪、分析才会精确,雷达库的数据才会进一步的完善。本文首先介绍了复杂雷达信号的基本特征,分析了雷达信号参数时域。频域、空域以及幅度特性,从本质上了解雷达信号的工作原理。然后讨论了雷达侦察系统的组成以及其中的关于雷达信号分选的预处理和主处理机构成、功能和原理。论文针对传统聚类算法需要预先设定聚类中心和聚类数目,对于复杂雷达信号的分选效果不是很理想,提出了一种基于数据场聚类的雷达信号分选算法。首先所有数据样本经过归一化计算,根据数据场理论计算样本的势值,通过最陡梯度法寻找极大值点及其个数来确定初始聚类中心和聚类数目,之后重新计算聚类中心,并不断迭代直到满足收敛条件为止。基于时域特性的雷达信号主分选,首先对传统的直方图法以及改进的CDIF法和SDIF法进行了讨论,经过仿真并分析其效果。由于直方图法对于谐波的抑制能力较差,PRI变换法是在自相关函数的基础上加上相位因子,从而使PRI在其谐波得到了抑制,但是此方法对抖动PRI序列的适应能力较差。经过改进之后PRI变换法通过变换时间起点和小箱重叠的办法能够很好的适应抖动PRI序列,并经过仿真实验证明。最后,给出了整个的一个分选过程,预分选后对其序列检索,并进行参差识别,仿真实验表明,方法可靠性较强,分选效果较为理想。

关键词：信号分选数据场聚类分选 PRI变换法

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分布式协同估计方法研究

分布式协同估计方法研究

作者：王硕北京理工大学

学位级别：硕士

本文研究基于分布式网络的分布式协同估计问题。分布式网络是在一片环境中分散采集数据的代理集合，分布式信号处理能够从代理采集到的数据中提取有用信息。分布式协同估计是分布式信号处理的一个分支，即分布式网络中多个代理通过与相... 详细信息

本文研究基于分布式网络的分布式协同估计问题。分布式网络是在一片环境中分散采集数据的代理集合，分布式信号处理能够从代理采集到的数据中提取有用信息。分布式协同估计是分布式信号处理的一个分支，即分布式网络中多个代理通过与相邻代理的信息交互完成对共同目标参数的协同估计。分布式协同估计的目标主要是未知参数，选择自适应算法作为分布式算法，利用分布式策略进行参数协同估计。首先介绍两种基本自适应估计算法，即最小均方（LMS）算法和递归最小二乘（RLS）算法，针对单代理模型给出相应的算法实现，通过仿真实验对两种算法进行比较分析。在单代理自适应估计的基础上，研究分布式协同估计算法，详细描述分布式网络中的增量式策略和扩散式策略，分析不同策略的信息传输过程，建立分布式网络参数模型，给出分布式LMS算法和分布式RLS算法，对算法估计性能进行仿真比较。仿真结果表明，分布式协同估计算法比非协作代理估计算法具有更好的估计效果，并且相比分布式LMS算法，分布式RLS算法在保证较快收敛速度的同时，具有较好的估计精度。在实际环境中，分布式网络中各代理所采集的数据不可避免包含噪声，改进传统的分布式网络模型，推导出分布式RLS算法的估计结果存在偏差，基于偏差补偿原则，需要得到偏差的估计值才能实现无偏估计，因此研究分布式协同估计偏差补偿算法。为了实现偏差补偿，本文提出一种噪声方差实时估计方法，根据不同的分布式协作策略，得到分布式偏差补偿递归最小二乘（BCRLS）算法。仿真结果表明相比分布式RLS算法，分布式BCRLS算法能够对目标参数实现无偏估计，并且信噪比越高，偏差补偿的效果越好。考虑信噪比对分布式偏差补偿算法的影响，为了更好的实现无偏估计，根据信噪比大小改进扩散式BCRLS算法中的合并策略，能够得到扩散式BCRLS-M算法。仿真结果表明根据信噪比改进的扩散式BCRLS-M算法，相比扩散式BCRLS算法具有更低的均方误差（MSE）。

关键词：协同估计分布式策略自适应算法偏差补偿噪声估计

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荆州市承接产业转移政策问题研究

荆州市承接产业转移政策问题研究

作者：杨婵长江大学

学位级别：硕士

产业转移是经济结构调整的重要内容,我国经济在多年的发展中由于东部地区特有的地理优势和资源优势,形成了东中西的梯度差,现在随着各方面不利因素的影响,东部地区的产业结构调整和升级势在必行,因此东中西的产业转移也必然发生。湖北... 详细信息

产业转移是经济结构调整的重要内容,我国经济在多年的发展中由于东部地区特有的地理优势和资源优势,形成了东中西的梯度差,现在随着各方面不利因素的影响,东部地区的产业结构调整和升级势在必行,因此东中西的产业转移也必然发生。湖北荆州被界定为国家级承接产业转移示范区,也被湖北省给予了“壮腰”政策的支持,这是荆州发展的大好时机。荆州承接产业转移已经实施了一段时间,但实施过程中存在一定的问题,主要是承接产业与本地企业的配套和引领作用不明显,地方吸纳和承载产业的能力不强,环境压力增大,在引进过程中缺乏理论研究做指导等问题。本文从以下几个方面进行了研究：第一部分,从产业转移、承接产业转移、产业转移政策这三个概念入手,对产业转移的相关概念进行界定。再从政府政策支持对产业转移作用的理论研究入手,解释政府政策对产业转移的不同作用。第二部分,运用实地调查、数据分析和理论研究三种方法,根据产业转移、承接产业转移、产业转移政策这三个概念,采用企业和政府两视角对荆州市承接产业转移的现状进行解读,分析了荆州市承接产业转移的政策上的优势与不足。第三部分,结合现状分析了荆州在承接产业转移方面所遇到的问题。主要归纳为：政策缺乏整体规划,园区同质化明显;忽视人力资源政策,企业招工困难;园区建设分工不明,政策优势不足;园区企业聚集效应不明显;环保政策缺乏力度。第四部分,通过文献研究和案例分析研究方法相结合的方式,分析广东省构建“双转移”战略的过程和经验启示,提出了在荆州承接产业政策构建中,应突出主导产业引进优势,优惠政策向适合本地发展的产业倾斜;鼓励吸引关联企业,用完善的产业链降低企业生产成本;搭建校企合作平台,推动校企双赢;出台环境保护具体措施,加快环保立法工作;强化政策引导,引导产业转移氛围向更好方向发展等对策建议。最后,通过问卷调查分析,对本文研究进行总体综合,总结出荆州市承接产业转移的一些突出问题,并给出了荆州市促进承接产业转移和提升开放水平中应突出主导产业,尽量吸收关联企业、健全产业链,加强校企合作,提高环保意识,加强政策引导等政策建议。

关键词：产业转移集聚效应校企合作产城分离

基于FPGA的数据实时采集与存储系统的设计与实现

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基于FPGA的数据实时采集与存储系统的设计与实现

作者：刘亨瑞北京理工大学

学位级别：硕士

伴随着嵌入式技术的快速发展,高速数据采集系统以其在数据传输率、采样率、有效位数、以及缓存设备的容量等方面的优势,逐渐超越传统采集系统,而走入大众的视线。高速采集系统的应用备受关注,其相关设计方案亦是层出不穷。高采样率、高... 详细信息

伴随着嵌入式技术的快速发展,高速数据采集系统以其在数据传输率、采样率、有效位数、以及缓存设备的容量等方面的优势,逐渐超越传统采集系统,而走入大众的视线。高速采集系统的应用备受关注,其相关设计方案亦是层出不穷。高采样率、高分辨率、和实时性已经成为数据采集系统的主要发展方向。在此背景下,本课题基于电子所有源定标器项目需求,设计了一片基于Xilinx公司spartan6 FPGA为核心的采集板卡。该板卡采用单片AD9269采集芯片,支持5通道模拟数据输入,最高采样率为20Msps。板卡中主要有ADC采样模块、DDR3缓存模块、FPGA模块、NANDFLASH存储模块等。其中,ADC采样模块采集数据;然后数据通过LVDS接口传送到FPGA模块;FPGA模块把接收到的采集数据缓存到DDR3缓存模块中;最终数据存储在NANDFLASH中。本文首先以研究背景、国内外发展动态及课题研究的目的及意义为引入点,对数据采集与存储技术进行了初步介绍,并对论文后续章节的研究内容进行了安排。着重介绍了整个系统的结构组成、基本工作原理。其中重点介绍了FPGA、ADC、和DDR3和NANDFLASH的工作原理。随后主要介绍了系统的整体设计及,包括系统的整体结构、各个模块的硬件原理图及选型。然后给出了系统各个模块功能的具体实现与设计。最后对系统仿真与测试验证。

关键词：数据采集 FPGA DDR3缓存 NANDFLASH存储