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基于强化竞争学习鸽群优化的多无人机博弈决策

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 136-148页

作者：雷阳琦段海滨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院仿生自主飞行系统研究组北京100083 鹏城实验室深圳518000

多无人机(multi-unmanned aerial vehicle, multi-UAV)博弈决策是无人机博弈对抗领域的关键性技术难题.本文提出了一种强化竞争学习鸽群优化(enhanced competitive learning pigeon-inspired optimization, ECPIO)算法,以解决多无人机博弈决策问题.建立了六自由度无人机模型以及无人机博弈态势评估模型,据此计算博弈双方无人机的收益矩阵.采用非合作博弈模型,将多无人机博弈决策问题建模为基于混合策略纳什均衡的目标函数寻优问题,采用强化竞争学习鸽群优化求取目标函数的最优解,通过引入强化竞争学习策略可有效降低优化结果陷入局部最优的概率.最后,通过将所提出的强化竞争学习鸽群优化算法与基本鸽群优化、基本粒子群优化、竞争粒子群优化以及反向学习粒子群优化算法的仿真对比实验,验证了所提方法解决多无人机博弈决策问题的可行性与有效性.

关键词：多无人机博弈决策鸽群优化强化竞争学习

时变切换拓扑下基于虚拟误差的无人机集群分布式协同控制

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1637-1651页

作者：张兆宇段海滨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院飞行器控制一体化技术重点实验室仿生自主飞行系统研究组北京100083

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通... 详细信息

本文针对时变切换的受限通信链路条件下的无人机集群协同控制问题,设计了一种基于虚拟误差的多无人机分布式协同控制算法,研究对象设置为具有非线性耦合特性的四旋翼无人机集群.首先,使用时变切换无向拓扑来描述干扰存在的受限环境下通信链路通断特性,将连续可微的权重函数用作邻接矩阵元素,用以描述邻居节点间通信链路的时延阻滞特性.其次,设计姿态内环控制回路的指令驱动力矩,消去非线性姿态旋转误差项,利用障碍李雅普诺夫函数证明姿态控制内环系统稳定性.此外,在外环位置控制回路中引入两个辅助控制量,利用其构造与原平动动力学系统等价的辅助误差系统.利用该虚拟误差系统设计满足推力有界性的控制输入,避免每个节点的控制系统对节点自身和邻居节点的位置及速度信息的反馈需求,将集群内全部无人机节点的虚拟位置、速度误差以堆叠形式构造位置控制回路李雅普诺夫函数,基于姿态回路的渐近稳定证明位置闭环控制系统的渐近稳定性.最后,设置仿真场景中的通信拓扑为满足一致联合准强连通的时变无向切换拓扑,引入4个四旋翼无人机节点开展分布式协同控制律的仿真实例验证,进一步将本文设计的分布式控制协议分别同其他文献中所提出的基于虚拟系统的分布式控制算法及基于滑模误差流形的控制算法相对比,验证本文所提出算法能够仅在给定中心参考速度前提下跟踪速度积分所得的虚拟领导中心轨迹,且在集群构型保持和速度一致性控制方面具有显著优势.

关键词：四旋翼无人机集群分布式控制虚拟误差法时变拓扑

氧化锌/膨胀蛭石复合材料组分协同增效延缓沥青老化行为研究

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中国公路学报 2024年第2期37卷 183-196页

作者：张恒龙段海辉罗尧湖南大学土木工程学院湖南长沙410082 湖南大学绿色先进土木工程材料及应用技术湖南省重点实验室湖南长沙410082 湖南云中再生科技股份有限公司湖南省建筑固废资源化利用工程技术研究中心湖南长沙410205

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条... 详细信息

为揭示氧化锌/膨胀蛭石(ZnO/EVMT)复合材料改性剂组分协同增效作用及其对沥青老化行为的影响规律,以推动新型复合材料改性剂及其改性沥青材料的研究和应用,进而提高沥青路面的耐老化性能和延长路面服役寿命,采用均相沉淀法在相同工艺条件下制备了单一ZnO粒子、单一EVMT、单一ZnO粒子复配单一EVMT(ZnO+EVMT,成分比例与ZnO/EVMT复合材料一致)和ZnO/EVMT复合材料并探究了其组分间作用特征,然后从沥青的物理性能、流变性能、化学官能团指数和分子量等方面探明了ZnO/EVMT复合材料对沥青老化行为的影响规律。结果表明:采用均相沉淀法合成的ZnO/EVMT复合材料可实现ZnO粒子和EVMT在微纳米尺度上有序复合,组分间的相互作用削弱了ZnO粒子的团聚效应并提高了ZnO粒子的分散性及其与EVMT之间的均匀性;ZnO/EVMT复合材料的紫外光吸收能力优于ZnO+EVMT和EVMT;此外,ZnO/EVMT复合材料与沥青形成了剥离型相结构,且ZnO/EVMT改性沥青具有良好的储存稳定性。因此,ZnO/EVMT复合材料的微观结构及其改性沥青的基本性能分别优于单一组分和复配改性剂及其改性沥青,其组分具有协同增效作用。最终,ZnO/EVMT复合材料改性沥青在室内短期热氧老化、长期热氧老化和长期紫外老化后均表现出较低的物理和流变性能老化指数、生成了较少的含氧官能团产物以及更低的大分子含量,故ZnO/EVMT复合材料可有效延缓沥青的老化行为。

关键词：路面工程改性沥青老化性能氧化锌/膨胀蛭石复合材料协同增效

基于深度强化学习的无人机集群数字孪生编队避障

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工程科学学报 2024年第7期46卷 1187-1196页

作者：张宇宸段海滨魏晨北京航空航天大学飞行器控制一体化技术重点实验室北京100083

无人机集群在各个领域中扮演着重要角色,具有丰富的应用场景.然而,将深度强化学习方法应用于自主无人机面临着诸多严峻挑战.本文基于多智能体深度强化学习,通过使用局部信息建立单个无人机的状态空间,并使用多智能体近端策略优化(Multi-... 详细信息

无人机集群在各个领域中扮演着重要角色,具有丰富的应用场景.然而,将深度强化学习方法应用于自主无人机面临着诸多严峻挑战.本文基于多智能体深度强化学习,通过使用局部信息建立单个无人机的状态空间,并使用多智能体近端策略优化(Multi-agent proximal policy optimization,MAPPO)的在线策略算法来训练策略网络,从而克服了环境的不确定性和对全局信息的依赖.同时,引入了数字孪生的概念,为资源紧张型算法提供了新思路.为了解决采样困难和资源紧张的问题,基于数字孪生技术,构建了一个用于无人机编队避障策略模型训练的架构.首先,构建了多个数字孪生环境,用于强化学习算法在任务开始之前进行交互采样的预训练,以使集群具备基本的任务能力.然后,使用在真实环境中采集的数据进行补充训练,使得集群能够更好地完成任务.对采用这种两阶段训练架构的效果进行了对比,同时与其他策略算法进行比较,验证了MAPPO的样本效率性能.最后,设计了实际飞行验证测试,验证了从孪生环境中获得的策略模型的实用性和可靠性.

关键词：数字孪生深度强化学习无人机编队控制避障

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单分支线性约束循环程序的终止性分析

软件学报 2024年第3期35卷 1307-1320页

作者：李轶唐桐中国科学院重庆绿色智能技术研究院自动推理与认知中心重庆400714 中国科学院大学北京100049

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上... 详细信息

秩函数法是循环终止性分析的主要方法,秩函数的存在表明了循环程序是可终止的.针对单分支线性约束循环程序,提出一种方法对此类循环的终止性进行分析.基于增函数法向空间的计算,该方法将原程序空间上的秩函数计算问题归结为其子空间上的秩函数计算问题.实验结果表明,该方法能有效验证现有文献中大部分循环程序的终止性.

关键词：循环程序线性秩函数增函数终止性多阶段秩函数

仿鹰鸽捕食逃逸行为的多无人机分组对抗博弈方法

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控制理论与应用 2024年第5期41卷 855-865页

作者：仝秉达段海滨魏晨北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院仿生自主飞行系统研究组北京100083 鹏城实验室广东深圳518055

针对多无人机对抗问题,本文提出了一种三维空间中仿鹰鸽捕食逃逸行为的多无人机分组对抗博弈方法.在分析鹰鸽捕食逃逸行为的基础上,文章构建了多无人机博弈对抗系统模型,并定义了微分博弈中的连续可微值函数,证明了值函数满足Hamilton-J... 详细信息

针对多无人机对抗问题,本文提出了一种三维空间中仿鹰鸽捕食逃逸行为的多无人机分组对抗博弈方法.在分析鹰鸽捕食逃逸行为的基础上,文章构建了多无人机博弈对抗系统模型,并定义了微分博弈中的连续可微值函数,证明了值函数满足Hamilton-Jacobi-Isaacs(HJI)方程,从而保证鞍点策略存在.使用最优分配方法,为仿鹰无人机一方设计了分组对抗分配策略,以解决多无人机追逃场景中的任务分配问题.本文对比仿真实验结果验证了所提出方法的有效性.

关键词：多无人机对抗微分博弈任务分配捕食逃逸鞍点策略

初中学校家庭教育指导的问题及对策研究 ——以S中学为例

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初中学校家庭教育指导的问题及对策研究 ——以S中学为例

作者：段海芹山东师范大学

学位级别：硕士

随着时代的发展,家庭教育指导日益受到家长、学校、社会等相关主体的重视,家庭教育正从过去的“纯私人领域”解放出来,变得越来越具有公共性特征。当前,学校已经成为家庭教育指导不可或缺的主体,是家庭教育指导的主阵地。初中生正处在... 详细信息

随着时代的发展,家庭教育指导日益受到家长、学校、社会等相关主体的重视,家庭教育正从过去的“纯私人领域”解放出来,变得越来越具有公共性特征。当前,学校已经成为家庭教育指导不可或缺的主体,是家庭教育指导的主阵地。初中生正处在成长的“叛逆期”,同时也是人生的“拔节孕穗期”。家长往往对这一时期的孩子不敢管、不会管。因此,初中学校对家长进行家庭教育指导是重要的且必要的。如何才能进行有效的家庭教育指导,是摆在初中学校面前的一个重要问题。本文以S中学为例,对S中学的家长从家庭教育现状、家长需求、学校指导现状等维度进行问卷调查,对S中学的领导、教师分别进行访谈调查。通过调查发现,虽然初中学校家庭教育指导取得了一定成效,总体上得到了家长的认可,但是,初中学校家庭教育指导方面仍存在一些问题。第一,缺乏积极、专业的家庭教育指导人员。第二,缺少均衡、系统、科学的家庭教育指导内容。第三,学校提供的家庭教育指导方式与家长的指导需求出现了一定偏差。第四,初中学校家庭教育指导与社会的协同性不足。深入分析出现这些问题的原因,发现学校和教师缺乏动力源,影响了他们进行家庭教育指导的积极性;学校内部具有经费有限、教师工作量大、指导经验不足等现实挑战;学校未去切实了解家长的需求;家校社协同育人机制不够健全;教师与家长的地位不够对等。检视初中学校家庭教育指导工作,既有来自社会的支持,也有家长的殷切期待,还有来自自身的现实挑战。如何让初中学校突破自身藩篱,积极联合其他参与主体,做好家庭教育指导,值得我们去思考与探索。基于此,本文提出了五个方面的改进对策。第一,多方驱动,提升学校及教师的积极性。第二,通过寻求资金支持、聘请家庭教育指导团队、创新指导方法等措施解决初中学校的现实挑战。第三,学校建立“调查”“反馈”“保障”渠道,切实了解家长需求。第四,学校通过主动牵头,积极促进家校社协同育人机制的形成。第五,转变教师观念,提升服务品质。

关键词：初中学校家庭教育指导家校社协同

基于Kalman滤波与频率聚焦的单声源到达方向实时估计与跟踪方法

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清华大学学报(自然科学版) 2024年

作者：周静鲍长春段海威北京工业大学信息学部语音与音频信息处理研究所

为改善在噪声、混响及声源移动情况下传统到达方向(direction of arrival, DOA)估计方法的性能,该文提出一种基于Kalman滤波与频率聚焦的单声源DOA实时估计与跟踪方法。该方法由去噪、去混响和DOA估计3个步骤构成。其中:去噪与去混响步... 详细信息

为改善在噪声、混响及声源移动情况下传统到达方向(direction of arrival, DOA)估计方法的性能,该文提出一种基于Kalman滤波与频率聚焦的单声源DOA实时估计与跟踪方法。该方法由去噪、去混响和DOA估计3个步骤构成。其中:去噪与去混响步骤的目标函数分别由最小化去噪信号误差和多通道线性预测系数误差建立,并分别通过Kalman滤波求解;DOA估计步骤通过基于频率聚焦的导向响应功率实现。该文所提方法建立在传播矩阵集成去混响与去噪步骤的基础上,通过波束形成获得的期望信号的先验估计, DOA估计步骤被进一步集成,从而促进3个步骤间的因果有序迭代。实验结果表明:与参考方法相比,该文所提方法的DOA估计与跟踪性能更优。

关键词：到达方向估计多通道线性预测 Kalman滤波频率聚焦去混响

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渠道视角下恒源煤电营运资金管理研究

渠道视角下恒源煤电营运资金管理研究

作者：段海亮兰州财经大学

学位级别：硕士

在现代企业管理中,资本运作是企业日益繁荣的动力源泉,营运资金的有效流通是其核心所在,它贯穿于企业各项业务活动之中,为组织的持续发展提供坚实保障。面临市场竞争的愈发激烈,身处煤炭产业的企业必须在稳固市场地位的同时,还要应对社... 详细信息

在现代企业管理中,资本运作是企业日益繁荣的动力源泉,营运资金的有效流通是其核心所在,它贯穿于企业各项业务活动之中,为组织的持续发展提供坚实保障。面临市场竞争的愈发激烈,身处煤炭产业的企业必须在稳固市场地位的同时,还要应对社会责任的承担、清洁能源的开发以及减排目标等多元复杂课题,这一系列因素构成了对管理层及企业自身的巨大挑战。营运资金的管理工作因而被赋予了更高层次的要求,一旦管理不当,就可能导致资金链的断裂或企业运营的中止,这对企业的稳健运行构成了严峻考验。鉴于此背景,本研究选定恒源煤电作为调查对象,并以其运营资本管理为起点,采用案例分析的研究方法。选取了恒源煤电2018年至2022年间的财务数据进行深入探讨,通过系统审视公司运营资本的规模以及管理状况,课题发现随着企业资本体量的上升,现行的运营资金管理机制未能与公司的成长速度相匹配,造成了一系列问题的逐渐突显,包括长时间占用供应商资金、存货过剩、应收账款周转效率低下,以及货币资金利用率不佳等。由此可见,恒源煤电亟待对其运营资本的管理策略进行优化调整。本文通过案例研究法和大量文献研究,结合理论知识,深入探讨了恒源煤电问题的根源。研究结果表明,导致企业与供应商缺乏合作意识的原因之一是易受到外部环境的影响;同时,渠道内部存在信息共享管理不足的问题,也是导致缺乏合作的因素之一。此外,企业信用政策过于宽松和对资金管理的重视程度不足也是导致该现象存在的两个重要原因。为确保公司的长远发展,提升恒源煤电营运资金管理效率及其长期发展的支持能力,本文建议采取如下针对性改良策略:一是深化与供应商的合作关系,避免资本过度占压现象的产生;二是强化渠道之间的信息交流网络建设,进而优化生产流程;三是提高应收账款管理的效能;四是增强管理层专业知识的深度储备,并完善营运资金评估体系,增进对营运资金管理的深刻理解与实践。通过这些方法的综合施行,将有效改进恒源煤电在营运资金管理方面的表现。

关键词：营运资金管理渠道理论恒源煤电