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基于持续同调的高维数据聚类算法

华中科技大学学报（自然科学版） 2024年第2期52卷 29-35页

作者：熊正大韦逸卓熊子恒何琨华中科技大学计算机科学与技术学院湖北武汉430074 武汉科技大学香涛学院湖北武汉430081

针对复杂的高维数据,提出了基于持续同调的聚类(PHBC)算法.该算法从拓扑学的角度处理数据,通过使用单纯复形来计算不同种类样本的拓扑特征,将拓扑特征转化为持续同调信息,再将持续同调信息转化为向量形式作为聚类算法的输入,使得传统聚... 详细信息

针对复杂的高维数据,提出了基于持续同调的聚类(PHBC)算法.该算法从拓扑学的角度处理数据,通过使用单纯复形来计算不同种类样本的拓扑特征,将拓扑特征转化为持续同调信息,再将持续同调信息转化为向量形式作为聚类算法的输入,使得传统聚类算法能够处理高维度的数据.实验结果表明:PHBC算法能够应对并处理多种复杂的高维数据,与多个经典的聚类方法相比,在多种聚类指标上均有一定程度的提升,并且指标的标准差更小,即聚类结果的稳定性更高.

关键词：机器学习聚类高维数据拓扑数据分析持续同调

水下多格弹性角反射体声反射特性及强度增强方法

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兵工学报 2024年第6期45卷 2025-2033页

作者：罗祎张景卓褚子超吴浩然海军工程大学兵器工程学院湖北武汉430033 海军工程大学基础部湖北武汉430033 海军工程大学电子工程学院湖北武汉430033

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分... 详细信息

单格角反射体只能反射一定方向的入射波,为了反射不同方向入射声波,需要构造多格角反射体并研究其声反射特性。以不同类型八格金属板角反射体为对象,基于结构有限元耦合间接边界元法,对水下多格弹性角反射体的散射声场进行数值仿真,分析不同频率、材料、厚度、入射角度等因素影响下不同类型多格角反射体声反射性能,从便于工程应用角度提出增强其声反射能力的方法。通过典型情况下的水池实验,对仿真计算与实验数据的一致性进行验证。实验结果表明:水下多格弹性角反射体目标强度随入射频率增大而增大,并趋向稳定;目标强度随入射角度改变波动幅度较大,不同类型角反射体目标强度值差异较大;目标强度随平板厚度的增加而增大,但不显著;目标强度随着边长的增加而明显增大;软介质材料构成的多格角反射体,水下声反射性能明显优于金属角反射体。因此,为增强水下多格角反射体声反射能力,增大反射体边长及选用低阻抗材料是更有效的方法。

关键词：水下多格角反射体弹性声反射增强方法

直线行驶场景下车辆主动悬架与制动协调控制方法研究

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直线行驶场景下车辆主动悬架与制动协调控制方法研究

作者：卓子昌长春工业大学

学位级别：硕士

随着电控技术的不断发展,车辆底盘控制技术逐渐成为了研究的热点。主动悬架系统作为车身与车轮之间重要的连接装置,对车辆行驶的平顺性与操纵性有重要影响。制动系统负责车辆的减速运动,其性能的好坏决定了车辆的行驶安全性。这二者作... 详细信息

随着电控技术的不断发展,车辆底盘控制技术逐渐成为了研究的热点。主动悬架系统作为车身与车轮之间重要的连接装置,对车辆行驶的平顺性与操纵性有重要影响。制动系统负责车辆的减速运动,其性能的好坏决定了车辆的行驶安全性。这二者作为车辆底盘系统中的重要组成部分,并非相互孤立。实际上,二者存在着相互耦合的联系,因此本文对主动悬架系统和制动系统进行协调控制研究,旨在进一步提升车辆行驶的综合性能。本文主要研究内容如下:(1)根据车辆动力学机理,本文先后了建立路面输入模型、半车主动悬架模型、制动系统模型以及轮胎模型,为后面控制策略的设计打下基础。(2)针对直线行驶场景中车辆匀速行驶或非紧急制动工况,将车辆的俯仰运动考虑在内,设计了基于线性二次型调节器(Linear quadratic regulator,LQR)的主动悬架控制器,来提升车辆行驶平顺性与舒适性。此外,针对LQR控制器中权重系数的取值选取难度大、存在人为主观性的问题,提出一种基于改进的灰狼优化算法(Improved grey wolf optimization algorithm,IGWO),对所设计的LQR主动悬架控制器进行权重系数寻优的策略。其中,针对原始灰狼优化算法存在容易陷入局部最优解的问题,本文对收敛因子进行了非线性改进,来更好的提升算法的全局寻优能力。仿真分析结果表明:采用IGWO-LQR控制的主动悬架与被动悬架、传统LQR主动悬架相比,能够很大程度上减少路面变化对车身的冲击,车辆悬架系统平顺性和舒适性得到了进一步的提升,验证了所提方法的优越性。(3)针对紧急制动工况下,本文提出车辆主动悬架与防抱死制动系统(Anti-lock braking system,ABS)协调控制策略。首先,根据车辆滑移率设计基于模糊PID控制的ABS控制器,来提升紧急制动工况下的制动安全性。其次,分析主动悬架与制动系统的耦合关系,设计上层协调控制器,通过主动悬架施加主动作动力来进一步增强车辆行驶的安全性能。最后,在Carsim与Matlab/Simulink环境下进行联合仿真。结果表明:本文所提出的控制策略与逻辑门限值控制和PID控制相比,在制动距离、制动时间和车轮滑移率等方面均获得了明显提升,有效提升了车辆行驶安全性。

关键词：协调控制主动悬架系统防抱死制动系统 LQR控制模糊PID控制

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融合点线特征的视觉惯性同时定位及建图

哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 771-778页

作者：姚建均李英朝吴杨唐瑞卓于新达闫宇坤哈尔滨工程大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001 维沃移动通信有限公司广东东莞523850

为了解决移动机器人在低纹理场景中的定位精度较低且容易跟踪丢失问题,本文设计了一种点线特征提取和匹配策略,并以此构建了视觉惯性同时定位和建图系统。提出线特征提取和匹配算法,通过改良线特征提取算法的隐藏参数,提高了线特征提取... 详细信息

为了解决移动机器人在低纹理场景中的定位精度较低且容易跟踪丢失问题,本文设计了一种点线特征提取和匹配策略,并以此构建了视觉惯性同时定位和建图系统。提出线特征提取和匹配算法,通过改良线特征提取算法的隐藏参数,提高了线特征提取的精度。利用点线特征不同匹配筛选框架减少误匹配的数目,得出了可以应用于视觉惯性同时定位和建图系统的线特征提取匹配算法。在现有视觉惯性框架中引入提出的线特征约束,搭建了能在未知低纹理环境下鲁棒运行的视觉惯性同时定位及建图系统。研究表明:在真实环境中的移动机器人定位实验证明了该系统的精度和鲁棒性优于现有的视觉惯性框架,其室内定位精度提高了24.2%,走廊定位精度提高了8%,对于移动机器人在低纹理场景下的高精度定位具有较高价值。

关键词：同时定位及建图点线特征视觉惯性里程计单目视觉移动机器人感知特征匹配低纹理回环检测

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自黏结预应力CFRP修复含缺陷钢板的疲劳性能

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中国公路学报 2024年第4期37卷 224-238页

作者：陈卓异刘雁王升旗严子卓彭晖长沙理工大学桥梁工程安全控制教育部重点实验室湖南长沙410114

为研究预应力CFRP加固含中心缺陷和双边缘缺陷钢板的疲劳性能,基于团队自主研发的自黏结型预应力CFRP施加装置,开展了2种缺陷类型和3种缺陷长度下预应力CFRP单面加固含缺陷钢板在拉伸循环荷载下的疲劳试验,分析了试件的两阶段预应力,讨... 详细信息

为研究预应力CFRP加固含中心缺陷和双边缘缺陷钢板的疲劳性能,基于团队自主研发的自黏结型预应力CFRP施加装置,开展了2种缺陷类型和3种缺陷长度下预应力CFRP单面加固含缺陷钢板在拉伸循环荷载下的疲劳试验,分析了试件的两阶段预应力,讨论了有限黏结长度下试件的破坏模式、疲劳寿命以及荷载循环次数-钢板表面应变分布规律。利用ABAQUS建立有限元模型,通过计算结果分析了不同疲劳裂纹长度下钢板、CFRP和胶层的应力分布,讨论了胶层刚度的退化规律,探讨了CFRP和预应力对裂纹尖端应力强度因子幅ΔK的影响,并基于裂纹闭合效应的Paris模型预测了缺陷钢板的疲劳寿命。结果表明:有限黏结长度下,自黏结预应力CFRP加固钢板具有更长的光滑断裂面,更长的疲劳裂纹稳定扩展区域,可以较好增加钢板的临界裂纹长度;预应力可以提高CFRP的加固效果,使CFRP承担更多的荷载,改善钢板和胶层应力分布,降低缺陷区域应力集中程度,延缓胶层刚度退化时间;CFRP和预应力可以有效降低裂纹尖端应力强度因子幅ΔK,提高钢板疲劳寿命;基于有限元计算的ΔK和裂纹闭合效应的Paris公式,可以准确预测缺陷钢板的疲劳寿命,预测值与试验值误差小于10%。

关键词：桥梁工程预应力CFRP 有限元分析缺陷钢板疲劳性能应力强度因子

距离产生美么?大企业内部创业“物理隔离”空间有效性研究——基于多维邻近性视角

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科技进步与对策 2024年第15期41卷 84-96页

作者：李浩郑子卓吉龙腾甘肃政法大学商学院甘肃兰州730070 西安理工大学经济与管理学院陕西西安710054

基于空间地理和时间成本双重距离维度,以2005—2022年42家上市公司子公司数据为研究样本,探究内部创业企业开展创业活动的时空距离对企业内部创业绩效的影响。研究发现:①时空邻近性对内部创业绩效具有正向影响,即母公司与内部创业单元... 详细信息

基于空间地理和时间成本双重距离维度,以2005—2022年42家上市公司子公司数据为研究样本,探究内部创业企业开展创业活动的时空距离对企业内部创业绩效的影响。研究发现:①时空邻近性对内部创业绩效具有正向影响,即母公司与内部创业单元之间的距离越近,内部创业绩效越好,考虑内生性和稳健性问题后,该结论依然成立,并呈现“近距离产生美”的地理区位效应;②异质性分析结果表明,当地区制度环境与互联网发展水平较高时,母公司与内部创业单元之间的距离对内部创业绩效的促进作用更加显著;③进一步分析结果表明,多种形式非时空邻近性对时空邻近性发挥替代或互补效应。基于经济地理学与战略管理学的融合框架有助于丰富内部创业研究,为上市公司开展内部创业活动提供经验依据。

关键词：时空距离内部创业绩效多维邻近性

一种融合叶绿素荧光技术与可见-近红外光谱的番茄幼苗热胁迫无损检测方法

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光谱学与光谱分析 2024年第6期44卷 1613-1619页

作者：魏子朝卢苗雷文晔王浩宇魏子渊高攀王东陈煦胡瑾西北农林科技大学机械与电子工程学院陕西杨凌712100 农业农村部农业物联网重点实验室陕西杨凌712100

全球气温上升导致高温天气频发,番茄作为温度敏感型植物更易发生热胁迫,最终导致产量损失。在植物热胁迫检测中,温度通常被用作标定其受胁迫程度的依据,但由于不同植株个体的耐热性和自身健康状态存在差异,同一温度下的植株可能会产生... 详细信息

全球气温上升导致高温天气频发,番茄作为温度敏感型植物更易发生热胁迫,最终导致产量损失。在植物热胁迫检测中,温度通常被用作标定其受胁迫程度的依据,但由于不同植株个体的耐热性和自身健康状态存在差异,同一温度下的植株可能会产生不同程度热胁迫症状,以温度来标定热胁迫状态可能会导致误判。以番茄幼苗为研究对象,提出了一种融合叶绿素荧光技术与可见-近红外光谱的番茄幼苗热迫胁程度快速分类方法,以提高对番茄热胁迫程度评估的准确性。采集了对照组植株和热胁迫植株的叶绿素荧光参数与可见-近红外光谱数据,以叶绿素荧光参数为热胁迫评价指标,结合k-means++聚类算法评估了番茄幼苗受热胁迫影响的严重程度,通过对标定后样本的叶绿素荧光参数和植物逆境胁迫相关生理量进行分析,验证了标定结果的合理性。以聚类模型输出为依据对光谱数据进行标定,采用3种预处理方法及其组合,结合3种特征波长提取算法对光谱数据进行处理,获得了6个与样本热胁迫程度相关的特征波段。最后以6个特征波段为输入,热胁迫程度为输出,基于4种机器学习算法构建分类模型,实现了对样本热胁迫程度的分类。结果表明:样本叶绿素荧光参数F_(v)/F_(m),F_(v)/F_(o),NPQ,Y(NPQ)和Y(NO)与其胁迫状态存在显著的中高度相关,依据以上参数将所有样本标记为无胁迫,轻度热胁迫和重度热胁迫三类。三类样本的叶绿素荧光参数、丙二醛(MDA)含量以及光合色素含量均表现出了组间显著差异,聚类结果合理。基于聚类结果对光谱数据进行标定,根据标定结果提取光谱特征波长,99%以上的冗余特征被消除,进一步筛选获得了6个用建立分类模型的特征波长。在建立的4个模型中,线性判别分析(LDA)模型具有最优性能,其测试集分类准确率为92.45%,F1分数为0.9291,AUC为0.9780。结果表明,采用叶绿素荧光技术结合可见-近红外光谱技术检测热胁迫是可行的,该研究为热胁迫的快速检测、耐热性快速筛选以及高温灾害预警提供了一种有效方法。

关键词：热胁迫叶绿素荧光 k-means++算法可见-近红外光谱分类模型

基于全球地表水数据的长沙市湿地景观动态变化研究

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南京林业大学学报（自然科学版） 2024年第2期48卷 9-18页

作者：曾哲礼佘济云唐子朝罗楚滢中南林业科技大学林学院湖南长沙410004 湖南省农林工业勘察设计研究总院湖南长沙410007

【目的】探究长沙市1999—2019年湿地景观的时空演变规律,综合分析长沙市湿地景观格局的动态变化特征,以及自然、人为因素对湿地景观格局的影响机制,为长沙市湿地资源的保护与合理利用提供理论依据。【方法】基于全球地表水数据(GSWD),... 详细信息

【目的】探究长沙市1999—2019年湿地景观的时空演变规律,综合分析长沙市湿地景观格局的动态变化特征,以及自然、人为因素对湿地景观格局的影响机制,为长沙市湿地资源的保护与合理利用提供理论依据。【方法】基于全球地表水数据(GSWD),结合气象、水文等数据,采用湿地分布信息提取、湿地类型划分和景观格局指数的方法,针对湿地季节性和波动变化特征,对长沙市1999—2019年湿地景观格局的动态演变情况进行长期且连续的监测,分析其长时间尺度的演变趋势以及短期的波动变化特征。【结果】(1)1999年以来,长沙市湿地面积持续增加,其中,永久性河流是长沙市的主要湿地类型。2007—2009年,长沙市湿地景观发生了较大的变化,主要表现为2008年前永久性河流、湖泊分别向季节性河流、湖泊转化,2008年后出现逆转。2017年以前,长沙市湿地景观格局破碎化程度不断加剧,2017年之后开始逐渐恢复。(2)在自然因素中,长沙市湿地面积受降水和湘江径流量影响较大;在人为因素中,人口的增加和粗犷的社会经济发展模式,会间接导致景观格局破碎化加剧,但政府政策和措施对湿地修复具有强制性作用。【结论】基于全球地表水数据提取湿地信息具有可行性;长沙市湿地面积持续增加,永久性河流及其周边是主要湿地类型。研究结果可为长沙市湿地资源的保护与合理利用提供重要参考。

关键词：湿地景观格局全球地表水数据长沙市

激光选区熔化制备纯钽异形零件的工艺及力学性能

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兵器材料科学与工程 2024年第3期47卷 22-27页

作者：闫超吕绪明贾子朝核工业理化工程研究院天津300180 粒子输运与富集技术全国重点实验室天津300180

用激光选区熔化技术(SLM)制备纯钽试样,对在不同工艺参数下制备的钽试样表面质量、致密度进行分析。确定最优参数,并对最优参数试样的显微组织与力学性能进行分析。结果表明:激光功率为310 W,扫描速度为440 mm/s,铺粉层厚为0.04 mm,扫... 详细信息

用激光选区熔化技术(SLM)制备纯钽试样,对在不同工艺参数下制备的钽试样表面质量、致密度进行分析。确定最优参数,并对最优参数试样的显微组织与力学性能进行分析。结果表明:激光功率为310 W,扫描速度为440 mm/s,铺粉层厚为0.04 mm,扫描间距为0.06 mm时制备的试样致密度为99.76%;金相为单相组织、等轴晶粒,平均抗拉强度为672 MPa、屈服强度为623 MPa、伸长率为23.2%;在此工艺参数下制备的异形零件,在退火温度为950~1450℃,保温时间为120 min时制备的零件质量良好,成品无裂痕、无缺陷,为最优参数组合。

关键词：钽难熔金属激光选区熔化异形结构件力学性能