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变分资格迹元强化循环网络用于空间滚动轴承剩余寿命预测

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计算机集成制造系统 2024年第6期30卷 2159-2171页

作者：姜沛轩李锋汤宝平汪永超四川大学机械工程学院四川成都610065 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

针对经典时间循环神经网络(SRNNs)在预测时间序列中存在长时依赖的缺陷,同时由于遍历整个训练数据集进行现有监督式学习增加了时间复杂度,造成SRNNs在预测空间滚动轴承剩余寿命中存在预测精度和计算效率较低的问题,提出一种变分资格迹... 详细信息

针对经典时间循环神经网络(SRNNs)在预测时间序列中存在长时依赖的缺陷,同时由于遍历整个训练数据集进行现有监督式学习增加了时间复杂度,造成SRNNs在预测空间滚动轴承剩余寿命中存在预测精度和计算效率较低的问题,提出一种变分资格迹元强化循环网络(VETMRRN)。在VETMRRN中,构建新型时间循环网络结构以增大历史信息记忆量,并设计基于神谕门机制的元学习超参数自初始化网络来加速搜索VETMRRN的最优回顾序列长度;设计含有资格迹算子的变分自编码元策略梯度学习算法,以提高对VETMRRN参数的训练速度和全局优化效果。在此基础上提出基于VETMRRN的空间滚动轴承剩余寿命预测方法。首先采用Shapely值特征融合提取空间滚动轴承的性能退化特征;然后将性能退化特征输入VETMRRN中预测性能退化特征趋势;最后建立威布尔分布可靠度模型来预测空间滚动轴承的剩余寿命。该方法具有较高的预测精度、较好的泛化性能和较高的计算效率。最后通过空间滚动轴承剩余寿命预测实例证明了该方法的有效性。

关键词：元学习时间循环网络神谕门机制元策略梯度空间滚动轴承剩余寿命预测

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一种多粒度空间的快速构建方法

计算机学报 2024年第9期 2141-2162页

作者：赵凡张清华吴成英谢秦王国胤重庆邮电大学计算智能重庆市重点实验室重庆邮电大学大数据智能计算重点实验室旅游多源数据感知与决策技术文化和旅游部重点实验室重庆邮电大学网络空间大数据智能安全教育部重点实验室

粒计算是模拟人脑多粒度认知模式处理复杂问题的一种方法.模糊商空间理论作为粒计算的一种典型模型,将复杂问题渐进式粒化成为分层递阶的多粒度空间,从而实现层次化的求解.然而,面对海量高维数据,现有模糊商空间模型通过模糊相似关系构... 详细信息

粒计算是模拟人脑多粒度认知模式处理复杂问题的一种方法.模糊商空间理论作为粒计算的一种典型模型,将复杂问题渐进式粒化成为分层递阶的多粒度空间,从而实现层次化的求解.然而,面对海量高维数据,现有模糊商空间模型通过模糊相似关系构建多粒度空间的效率将大幅降低.一方面,模糊相似关系需要计算数据空间中任意两个对象之间的相似性,不利于处理体量大的数据集;另一方面,模糊相似关系包含大量冗余信息,导致后续步骤中存在大量的冗余计算.因此,本文基于2近邻模糊关系,提出了多粒度空间的快速构建方法,在保证面向下游分类任务时性能不下降的前提下,极大地提升了多粒度空间构建效率.首先,基于k近邻算法提出k近邻模糊关系,并分析证明其关键性质;然后,面向多粒度空间构建任务,对k近邻模糊关系进行参数分析,从理论上证明k取2时即可包含数据空间中全部有效信息;随后,定义了最近邻和次近邻两阶段的有效位置数,提出了模糊相似关系有效值和有效位置提取算法,多粒度空间构建效率提升了75%左右.最后,通过在9个UCI数据集、3个UKB数据集、3个图像数据集和3个文本数据集上的相关实验,验证了该算法构建多粒度空间的高效性、正确性以及面向下游分类任务的有效性、稳定性和显著性.

关键词：粒计算多粒度空间 k近邻模糊关系模糊商空间

近场爆炸下UHPC-FST墩柱的抗爆性能分析

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工程力学 2024年第10期41卷 142-155页

作者：徐佳沛苏琼吴昊同济大学土木工程学院上海200092

为研究钢管-超高性能混凝土(UHPC-FST)墩柱在典型爆炸威胁下的抗爆性能:通过已有UHPC材性试验数据,系统地标定了适用于UHPC的K&C(Karagozian&Case)材料模型全参数;基于UHPC-FST墩柱的近场爆炸和轴向承载力试验开展数值模拟,通过对比墩... 详细信息

为研究钢管-超高性能混凝土(UHPC-FST)墩柱在典型爆炸威胁下的抗爆性能:通过已有UHPC材性试验数据,系统地标定了适用于UHPC的K&C(Karagozian&Case)材料模型全参数;基于UHPC-FST墩柱的近场爆炸和轴向承载力试验开展数值模拟,通过对比墩柱的破坏形态和轴向力-位移曲线,充分验证了材料模型、参数及有限元数值算法的可靠性;根据美国联邦应急管理署(FEMA)对于恐怖爆炸威胁的分类,选取箱包、小轿车和面包车炸弹三种威胁等级,对VII度抗震设防下UHPC-FST和RC墩柱的抗爆性能开展对比分析。结果表明:箱包炸弹接触爆炸作用下,两类墩柱均呈现局部破坏,RC和UHPC-FST墩柱的残余轴向承载力分别较设计值降低85%和6.5%;小轿车炸弹近场爆炸作用下,RC和UHPC-FST墩柱分别呈现局部和整体破坏,其残余轴向承载力分别较设计值降低83%和24%;面包车炸弹近场爆炸作用下,两类墩柱均发生严重破坏,完全丧失承载能力。

关键词：桥梁工程 UHPC-FST 有限元模拟墩柱近场爆炸

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生物质平台化合物催化转化制备芳香多元羧酸研究进展

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洁净煤技术 2024年第1期30卷 87-100页

作者：呼延成张文静曹景沛中国矿业大学化工学院徐州221116

芳香多元羧酸,如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸等是重要的大宗化学品,可以制备各种聚合物材料,在日常生活的各个领域应用广泛。工业上,这些芳香多元羧酸是以石油基衍生的芳香烃为原料进行高温高压催化氧... 详细信息

芳香多元羧酸,如对苯二甲酸、邻苯二甲酸、偏苯三甲酸、均苯三甲酸、均苯四甲酸等是重要的大宗化学品,可以制备各种聚合物材料,在日常生活的各个领域应用广泛。工业上,这些芳香多元羧酸是以石油基衍生的芳香烃为原料进行高温高压催化氧化获得。在双碳背景下,开发利用可再生生物质替代传统化石能源生产芳香多元羧酸具有重要的现实意义。生物质转化过程是首先在化学或生物催化下,将生物质降解到一系列C1~C6的平台化合物,然后再通过这些化合物之间的耦合转化制备工业化学品。详细总结了生物质平台化合物催化转化制备芳香多元羧酸的研究进展。这些工作的创新点是开拓新的生物质基合成工艺来生产芳香多元羧酸,关键挑战步骤是芳环的构建。针对该难点,成功开发了两种策略:①呋喃类分子与烯烃的Diels-Alder反应与后续脱水芳构化反应;②醇脱水生成共轭二烯烃,再与烯烃进行Diels-Alder反应以及后续的脱氢芳构化反应。按所生产芳香多元羧酸的种类进行分类,包括对苯二甲酸、苯酐/邻苯二甲酸、苯三甲酸以及均苯四甲酸。研究为生物质催化转化新体系的研发与工艺过程优化提供借鉴。

关键词：芳香多元羧酸生物质催化转化平台化合物 Diels-Alder反应脱氢反应

厦门湾大佰屿、小佰屿海域八放珊瑚物种多样性及中国新记录种

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生态学报 2024年

作者：阳静王云沛施宜佳刘佳英集美大学水产学院台湾中山大學海洋永续推动研究中心福建省海洋渔业资源与生态环境重点实验室

气候变化和全球变暖是珊瑚白化的主要原因之一，2016年的高温事件导致大堡礁内40%的珊瑚白化死亡，普遍认为海洋热浪会导致珊瑚种群的严重损失，包括珊瑚死亡率增加和珊瑚分布密度降低、生物量下降等。全球珊瑚礁的迅速减少使得人们越... 详细信息

气候变化和全球变暖是珊瑚白化的主要原因之一，2016年的高温事件导致大堡礁内40%的珊瑚白化死亡，普遍认为海洋热浪会导致珊瑚种群的严重损失，包括珊瑚死亡率增加和珊瑚分布密度降低、生物量下降等。全球珊瑚礁的迅速减少使得人们越来越关注保护和恢复珊瑚礁生态系统。珊瑚礁是地球上典型的生态系统之一，为许多鱼类和海洋无脊椎动物提供了理想的生存条件，具有丰富的海洋生物多样性，为人类提供重要的服务和产品，如海岸保护、渔业资源和制药原料，并具有重要的文化价值，对人类社会和海洋生态环境的健康与可持续发展起着至关重要的作用。八放珊瑚是珊瑚礁生态系统中重要的组成类别，在维持海洋生态系统结构完整性和生物多样性方面具有重要作用。为了解厦门湾内大佰屿、小佰屿海域八放珊瑚物种多样性现状，于2017年7月和2021年4月，在厦门湾内的大佰屿、小佰屿附近海域进行潜水调查，分别采集了137株和42株八放珊瑚样本。采用传统形态学鉴定方法对样本进行鉴定，结果显示，大佰屿栖息有6科8属16种珊瑚，小佰屿栖息有5科7属13种珊瑚。发现厦门湾新记录种7种，分别是真丛柳珊瑚（Euplexaura amerea、Euplexaura robusta）、小月柳珊瑚（Menella flora、Menella simplex、Menella woodin）、等柳珊瑚（Parisis laxa）和棘穗软珊瑚Dendronephthya purpurea。发现中国八放珊瑚新记录种5种，分别是真丛柳珊瑚E. amerea、小月柳珊瑚（M. flora、M. simplex、M. woodin）及等柳珊瑚（P. laxa），并对这5种珊瑚进行了详细的形态描述。此外，通过基因片段定序技术（COI、mtMutS及ND2基因片段），对珊瑚样本进行系统发育分析。结果显示，mtMutS基因系统发育进化树能将真丛柳珊瑚属、小月柳珊瑚属、棘穗软珊瑚属、星柳珊瑚属、刺柳珊瑚属清晰地分开。COI、ND2基因系统发育进化树能将真丛柳珊瑚属、瘦枝珊瑚属、等柳珊瑚属、星柳珊瑚属、棘穗软珊瑚属物种分开。本研究结果既丰富了中国和厦门湾的珊瑚物种记录，也丰富了世界八放珊瑚地理分布信息，可为厦门湾开展生物多样性保护和管理工作提供数据支持。

关键词：珊瑚分类新记录种大佰屿小佰屿

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树木木质部含碳率变化规律研究进展

世界林业研究 2024年第3期37卷 60-66页

作者：魏裕沛郭娟殷亚方中国林业科学研究院木材工业研究所北京100091 国家林业和草原局木材标本资源库北京100091

树木木质部含碳率是指树木木质部生物量中碳质量所占的比例,是森林碳储量科学评估的重要组成部分。近年来,越来越多的研究已不断量化树木木质部含碳率在森林生物群落、分类群(针叶材与阔叶材)、树种、器官、组织类型乃至生长轮水平的差... 详细信息

树木木质部含碳率是指树木木质部生物量中碳质量所占的比例,是森林碳储量科学评估的重要组成部分。近年来,越来越多的研究已不断量化树木木质部含碳率在森林生物群落、分类群(针叶材与阔叶材)、树种、器官、组织类型乃至生长轮水平的差异,但在全球范围内广泛采用的木质部含碳率简化值(50%)可能使森林碳储量的准确评估产生一定程度的偏差。文中综述树木木质部含碳率变化规律的主要研究进展,展望木质部含碳率在测量评估体系、多尺度研究以及数据库构建方面的发展方向,以期实现树木木质部含碳率在森林碳储量评估中更科学、更具时空与分类学特征的应用。

关键词：树木木质部生长轮含碳率含碳率测定含碳率数据库碳储量

1992—2021年刚果（金）武装冲突的时空演化特征及影响因素分析

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世界地理研究 2024年第10期 31-42页

作者：孔凡沛胡洋李安林云南师范大学地理学部云南师范大学非洲地理与资源环境研究院

刚果（金）是非洲的资源能源大国，拥有巨大的发展潜力，但长期受制于武装冲突的负面影响。以刚果（金）1992—2021年间的武装冲突为研究对象，综合运用核密度分析、多距离空间聚类分析、标准差椭圆的GIS空间方法，探究刚果（金）武装... 详细信息

刚果（金）是非洲的资源能源大国，拥有巨大的发展潜力，但长期受制于武装冲突的负面影响。以刚果（金）1992—2021年间的武装冲突为研究对象，综合运用核密度分析、多距离空间聚类分析、标准差椭圆的GIS空间方法，探究刚果（金）武装冲突的空间格局、演变特征和产生原因。研究结果显示：近30年来，刚果（金）的武装冲突呈现不断集聚的空间特征。从空间结构变化看，刚果（金）武装冲突的空间格局由“一带六核”演变为“一带单核”，始终以北基伍省、伊图里省和南基伍省为核心；从空间集聚程度看，刚果（金）武装冲突的范围有所缩小，但集聚程度不断提升；从空间扩散方向看，刚果（金）武装冲突扩散方向由“东-西”向演变为“东北-西南”向，空间扩散方向的指向性显著。本文认为，族际矛盾、国际干涉和资源利益是造成刚果（金）武装冲突的主要原因。对刚果（金）武装冲突空间格局和演变趋势的分析，可以为中国企业在刚果（金）的投资行为和安全风险防范提供信息参考。

关键词：刚果(金) 武装冲突空间格局演变特征非洲

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模块化多电平有源电力滤波器误差反馈模型预测控制策略

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电力建设 2024年第3期45卷 107-115页

作者：刘琛吕世轩刘宗沛郑丽君太原理工大学电气与动力工程学院太原市030024

有源电力滤波器(active power filter, APF)应用在高电压大容量场合需要采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)结构,然而,由于系统阻抗等参数与实际参数存在偏差,导致传统模型预测控制(model predictive control, ... 详细信息

有源电力滤波器(active power filter, APF)应用在高电压大容量场合需要采用模块化多电平换流器(modular multilevel converter, MMC)结构,然而,由于系统阻抗等参数与实际参数存在偏差,导致传统模型预测控制(model predictive control, MPC)输出预测值失去最优性,最终影响MMC-APF补偿效果。为此,针对MMC-APF提出一种误差反馈模型预测控制策略,通过结合MPC与电压排序算法将每个控制周期开关状态计算量从C2NN次降低至N+1次,并分别设计输出补偿谐波控制、环流抑制以及子模块电容能量均衡控制的评价函数,同时引入误差反馈对预测值进行修正,降低了预测值与输出值之间的稳态跟踪误差,从而提高了网侧电流谐波补偿效果,并实现对环流的有效抑制以及子模块电容能量均衡。在Matlab/Simulink仿真平台进行了验证,仿真实验结果表明:采用所提控制策略,MMC-APF能够将网侧电流谐波含量由27.6%降至0.2%,证明了所提控制策略的正确性及有效性。

关键词：模块化多电平变换器(MMC) 有源电力滤波器(APF) 误差反馈模型预测控制(MPC)

包覆层对含能药粒与器壁间静电相互作用特性研究

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兵工学报 2024年

作者：冯跃周子隆吴成成郭学永张波王浩王硕辽宁庆阳特种化工有限公司北京理工大学机电学院湖北航天化学技术研究所

针对包覆型含能药粒生产过程静电安全阈值不清问题，利用再展开法构建柱坐标系下摩擦电包覆型药粒与容器壁面间的静电相互作用模型，基于改进Paschen定律明确药粒与壁面间静电放电的电荷密度与场强阈值边界，揭示颗粒结构与电学关键参... 详细信息

针对包覆型含能药粒生产过程静电安全阈值不清问题，利用再展开法构建柱坐标系下摩擦电包覆型药粒与容器壁面间的静电相互作用模型，基于改进Paschen定律明确药粒与壁面间静电放电的电荷密度与场强阈值边界，揭示颗粒结构与电学关键参数对包覆型含能药粒静电安全阈值的影响规律。研究结果表明：金属器壁对任意带电量的药粒在任意间距下保持静电吸引；电场峰值位于药粒–壁面间隙处；当药粒与器壁接触时，导体颗粒与金属器壁之间的电场趋于无穷；活性金属药粒的静电放电风险远高于单质炸药药粒；小间隙下包覆层会提高介质核心药粒间隙电场，但会降低导体核心药粒间隙电场；当包覆层介电常数为7.5ε0时(ε0为真空介电常数)，表面电荷密度为40 μC/m2的包覆后介质核心药粒间隙电场峰值提高29.5%，达到放电阈值，而表面电荷密度为1.0 μC/m2的导体核心药粒间隙电场从无穷大降低至放电阈值下；虽然包覆层提高了活性金属导体药粒的本质静电安全，降低了单质炸药介质药粒的静电安全性，但包覆型活性金属导体药粒静电安全性仍远低于包覆型单质炸药介质药粒。

关键词：包覆结构药粒颗粒-壁面系统静电放电静电安全阈值