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多策略帝王蝶优化算法及其工程应用

清华大学学报（自然科学版） 2024年第4期64卷 668-678页

作者：王振宇王磊西安理工大学计算机科学与工程学院西安710048

针对帝王蝶优化算法存在的收敛速度慢、寻优精度低和易陷入局部极值等缺陷,提出了一种多策略改进的帝王蝶优化算法。首先,采用正向正态云发生器对父代帝王蝶个体执行非线性云化操作,增加候选解数量,提高算法的局部开发能力;之后,引入基... 详细信息

针对帝王蝶优化算法存在的收敛速度慢、寻优精度低和易陷入局部极值等缺陷,提出了一种多策略改进的帝王蝶优化算法。首先,采用正向正态云发生器对父代帝王蝶个体执行非线性云化操作,增加候选解数量,提高算法的局部开发能力;之后,引入基于凸透镜成像的反向学习策略,应用到当前最优个体上产生新的个体,提高算法收敛速度和寻优精度;最后,在调整算子中融入自适应策略,增加种群的多样性,避免算法陷入局部最优。通过对8个基准测试函数的寻优对比,以及Wilcoxon秩和检验结果的对比,发现改进算法具有更好的收敛性能、寻优性能和鲁棒性。与此同时,通过工程应用中压力容器设计和焊接梁设计的优化对比,进一步验证了改进算法处理实际工程问题时的优越性。

关键词：帝王蝶优化算法正态云模型凸透镜成像自适应调整率压力容器设计焊接梁设计

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挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识与控制

力学学报 2024年第2期56卷 433-445页

作者：陈竑宇陈提南京航空航天大学航空学院南京210016

挠性航天器的姿态机动与其挠性部件的振动存在强耦合,这导致系统表现出明显的非线性特征,其动力学行为的描述与控制是非常具有挑战的问题.为了处理挠性航天器建模与姿态控制中的非线性问题,针对挠性航天器的姿态控制问题提出了一种基于K... 详细信息

挠性航天器的姿态机动与其挠性部件的振动存在强耦合,这导致系统表现出明显的非线性特征,其动力学行为的描述与控制是非常具有挑战的问题.为了处理挠性航天器建模与姿态控制中的非线性问题,针对挠性航天器的姿态控制问题提出了一种基于Koopman算子理论的数据驱动建模方法,并基于数据驱动辨识得到的模型设计了最优控制器,实现对挠性航天器的姿态控制和振动抑制.首先,提出了一种基于Koopman算子理论和非线性系统稀疏性辨识算法(SINDY)的SO(3)上挠性航天器姿态动力学数据驱动辨识方法,根据SO(3)上挠性航天器姿态的动力学特点,设计了一组包含姿态动力学状态的观测函数,用于提升空间上挠性航天器姿态动力学的广义线性模型稀疏性辨识.然后,在小角速度假设下进行全局线性化,通过去除广义线性模型中的高阶项来得到挠性航天器姿态动力学的有限维Koopman稀疏模型,并通过仿真验证了广义线性SINDY模型与Koopman线性化模型的预测能力.最后,以数据辨识得到的线性化模型为基础,提出了基于Koopman算子的最优线性二次型调节器(LQR)用于挠性航天器的姿态控制与振动抑制.通过仿真验证了所提出控制器的效果,并将所提出的控制器与经典非线性最优控制方法进行对比,证明了所提出算法的优势.

关键词：挠性航天器 SO(3) Koopman算子数据驱动 SINDY LQR

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农业知识图谱技术研究现状与展望

农业机械学报 2024年第6期55卷 1-17页

作者：侯琛牛培宇中国农业大学信息与电气工程学院北京100083 北京大学大数据分析与应用技术国家工程实验室北京100871

在当前农业信息化的发展进程中,多数农业子领域面临着数据资源分散、信息整合难度大、知识利用效率低等问题。作为近年来新兴的一种知识表示技术,知识图谱已在部分农业特定领域展现出了强大的语义推理和数据整合能力,同时帮助一些农业... 详细信息

在当前农业信息化的发展进程中,多数农业子领域面临着数据资源分散、信息整合难度大、知识利用效率低等问题。作为近年来新兴的一种知识表示技术,知识图谱已在部分农业特定领域展现出了强大的语义推理和数据整合能力,同时帮助一些农业上层应用提高了性能。为系统总结近年来农业知识图谱构建与应用方面的研究成果,本文首先阐述了知识图谱基础和农业知识图谱的构建流程,并从本体建模、信息抽取、知识融合以及知识加工4方面总结了构建农业知识图谱所涉及的关键技术。将当前农业知识图谱的应用分为信息检索、问答系统、推荐系统、专家诊断系统和作物预测5方面,并对这些应用工作进行了梳理。最后,对当前农业知识图谱的研究现状进行了总结,并认为未来农业知识图谱可以从多模态知识推理、强时效性知识更新、多语言知识查询、跨领域数据融合以及子领域知识图谱构建等方面加以研究。

关键词：知识图谱农业领域信息检索问答系统推荐系统专家诊断系统作物预测

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严格可证明安全的两方协同SM2签名协议

电子学报 2024年第2期52卷 540-549页

作者：程一帆刘擎宇梁泽宇于昇云海链控股股份有限公司海南澄迈571924 牛津(海南)区块链研究院有限公司密码学实验室海南澄迈571924

SM2签名算法自提出后得到了广泛的应用,其中电子合同是一个典型的应用场景.用户在使用电子合同服务签约时,由于单个用户抗攻击能力较弱,存在严重的私钥泄露风险,因此往往将私钥托管在服务商的云端服务器上.但是这又涉及对服务商的信任问... 详细信息

SM2签名算法自提出后得到了广泛的应用,其中电子合同是一个典型的应用场景.用户在使用电子合同服务签约时,由于单个用户抗攻击能力较弱,存在严重的私钥泄露风险,因此往往将私钥托管在服务商的云端服务器上.但是这又涉及对服务商的信任问题,甚至直接影响电子合同的合法性.为了解决这个两难问题,我们基于同态加密的思想提出了一种两方协同SM2签名协议,用户和服务商协同生成并保存各自的私钥分片,在使用时通过线上交互的方式合作生成签名,从而同时解决安全和信任问题.我们发现,现有的两方协同SM2签名协议的安全性都存在问题或者错误,就我们所知,本协议是第一个严格可证明安全的两方协同SM2签名协议.

关键词： SM2协同签名可证明安全电子合同同态加密安全多方计算

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俯冲侵蚀的研究历史、现状与展望

岩石学报 2024年第3期40卷 719-740页

作者：黄彤宇王强杨宗永中国科学院广州地球化学研究所同位素地球化学国家重点实验室广州510640 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中科院地球化学研究所矿床地球化学国家重点实验室贵阳550081

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中,俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明,俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程,同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属... 详细信息

俯冲侵蚀是指在板块俯冲过程中,俯冲板块通过构造作用移走俯冲上盘的物质并将其带到深部地幔的过程。前人研究表明,俯冲侵蚀在新生代环太平洋俯冲带是一种十分普遍且非常重要的地质过程,同时对活动陆缘的构造变形、岩浆弧的形成、金属成矿、壳-幔物质循环以及大陆地壳的生长与演化均具有重要的影响。本文在回顾前人研究历史的基础上,简要介绍了俯冲侵蚀的基本模型和控制因素,系统总结了俯冲侵蚀引起的地质效应以及识别依据,分析探讨了俯冲侵蚀与金属成矿、大陆地壳演化的关系。此外,本文还介绍了俯冲侵蚀在国内的研究现状,并分析了青藏高原的班公湖-怒江缝合带和雅鲁藏布江缝合带晚中生代俯冲侵蚀识别的研究实例,揭示了欧亚大陆南缘在晚中生代是一个侵蚀型的板块汇聚边界。最后对我国今后开展相关研究提出了一些思考和展望。

关键词：汇聚边界俯冲带俯冲侵蚀岩浆作用金属成矿陆壳破坏

基于BCPO发光材料近紫外有机发光二极管的电致发光效率与稳定性

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物理学报 2024年第4期73卷 263-271页

作者：任兴于宏宇张勇西南大学物理科学与技术学院微纳结构光电子学重庆市重点实验室重庆400715

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylph... 详细信息

近十年来,制备近紫外有机发光二极管成为有机电子学领域的研究热点之一.但是当器件的电致发光波长延伸到400 nm以下后,对器件中各功能层的材料选择提出了更高要求.本实验中,以宽带隙小分子材料BCPO(bis-4-(N-carbazolyl)phenyl)phenylphosphine oxide)为发光层,基于BCPO的发射光谱确定了电子传输材料和空穴传输材料,制备了电致发光峰位波长在384 nm附近的近紫外有机发光二极管.在最佳的器件结构下,器件的最大外量子效率达到2.98%,最大辐射功率达到38.2 mW/cm^(2).电致发光谱中波长在400 nm以下的近紫外光占比为57%.结果表明器件在恒压模式下展示了良好的稳定性,此外,对影响器件稳定性的多个关键因素给予了深入的分析.

关键词：有机发光二极管近紫外光辐射功率外量子效率

基于有限时间观测器的光储系统母线电压互补滑模控制

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湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 12-21页

作者：皇金锋杨振宇陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,... 详细信息

针对光储直流微网混合储能系统易受能源间歇性输入、负载随机性扰动以及功率流向切换等干扰,会造成母线电压波动、系统功率失稳等问题,提出一种基于有限时间观测器的互补滑模控制(FTESO+CSMC)策略.首先,根据混合储能元件的高低频特性,对系统差额功率进行电流等效分配.然后,设计有限时间扩张状态观测器,对系统受到的总扰动进行观测,并将扰动观测值作为前馈项输入互补滑模控制器中,对系统扰动进行补偿,保证系统状态在有限时间内达到收敛,提高了系统的快速性和抗扰性,并根据Lyapunov理论证明了控制系统的稳定性.最后,基于MATLAB仿真平台,对多种模拟工况进行仿真,仿真结果表明,相较于传统控制策略,本文所提控制具有更快的响应速度以及更好的抗扰性能.

关键词：光储直流微网混合储能母线电压有限时间观测器互补滑模

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直升机声学超材料舱壁的低频多带隙降噪特性

航空学报 2024年第6期45卷 349-364页

作者：王晓乐孙萍顾鑫赵春宇黄震宇上海交通大学感知科学与工程学院上海200240 航空工业空气动力研究院气动噪声重点实验室哈尔滨150001

针对直升机舱内500 Hz以下的低频噪声控制难题,在原有直升机舱壁结构基础上引入声学超材料设计范式,提出一类低频多带隙声学超材料结构。该声学超材料结构单元内部包含4个悬臂梁式共振结构,在各个共振结构的谐振频率处能够打开局域共振... 详细信息

针对直升机舱内500 Hz以下的低频噪声控制难题,在原有直升机舱壁结构基础上引入声学超材料设计范式,提出一类低频多带隙声学超材料结构。该声学超材料结构单元内部包含4个悬臂梁式共振结构,在各个共振结构的谐振频率处能够打开局域共振完整带隙。首先,建立声学超材料结构单元的有限元动力学模型,算例分析其能带结构特性并揭示多带隙形成机理。其次,开展声学超材料样件安装于小尺寸均匀平直板前后的法向入射传声损失试验与锤击激励振声试验,发现实测的隔声提高区和传递函数幅值衰减区均符合理论预测的带隙频率范围,从而验证了理论模型的正确性。最后,在混响室-全消声室测试环境中开展声学超材料样件附加于大尺寸曲面加筋壁板前后的扩散场入射传声损失试验与激振器激励振声试验,证明即便应用于复杂结构壁板,声学超材料的带隙频段仍然显示出很高的潜力来改善隔声性能和振声行为。研究工作旨在为采用轻薄声学超材料降低直升机舱内噪声提供思路和方法。

关键词：直升机噪声声学超材料低频带隙

壳聚糖对氧化淀粉凝胶热挤压3D打印成型性的影响

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华南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 1-9页

作者：陈玲吕嘉宇邱志鹏华南理工大学食品科学与工程学院/广东省天然产物绿色加工与产品安全重点实验室/淀粉与植物蛋白深加工教育部工程研究中心广东广州510640

氧化淀粉凝胶材料因其具有亲水性和电荷性、易反应与组装等优势,成为近年来食品及生物医药等领域研究和应用的热点材料,但其作为热挤压3D打印凝胶材料时却存在打印成型性较差及凝胶强度较低等缺陷。本研究提出利用壳聚糖与氧化淀粉分子... 详细信息

氧化淀粉凝胶材料因其具有亲水性和电荷性、易反应与组装等优势,成为近年来食品及生物医药等领域研究和应用的热点材料,但其作为热挤压3D打印凝胶材料时却存在打印成型性较差及凝胶强度较低等缺陷。本研究提出利用壳聚糖与氧化淀粉分子间的非共价及化学交联作用对其进行调控,探究不同壳聚糖添加量对氧化淀粉凝胶材料的流变性能、打印成型性和凝胶强度的影响。结果表明:壳聚糖与氧化淀粉糊特性依然呈现典型的剪切稀化特征,随着壳聚糖添加量增加(0.5%~2%),氧化淀粉-壳聚糖凝胶体系中存在氢键及静电吸引等非共价相互作用导致黏度增大,触变性先提升后下降,流动应力(τ_(f))先减小后增大、屈服应力(τ_(y))先增大后减小。相比于氧化淀粉凝胶,氧化淀粉-壳聚糖凝胶均具有良好的打印成型性,尤其是当壳聚糖添加量为1%时,复合凝胶触变性最好,流动应力(τ_(f))最小、屈服应力(τ_(y))最大,因此打印成型性与打印精度最佳。此外,由于壳聚糖与氧化淀粉的非共价相互作用以及希夫碱化学交联作用,使得氧化淀粉凝胶网络结构更加致密,稳定性提升,凝胶强度显著增大,且随壳聚糖添加量增加变化趋势愈加明显。本研究结果可为氧化淀粉凝胶材料的性能改善及适合热挤压3D打印加工需求的氧化淀粉-壳聚糖凝胶材料设计与应用提供理论依据和技术支撑。

关键词：热挤压3D打印氧化淀粉凝胶壳聚糖打印成型性凝胶强度