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基于自适应增强随机搜索的航天器追逃博弈策略研究

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西北工业大学学报 2024年第1期42卷 117-128页

作者：焦杰苟永杰吴文博泮斌峰西北工业大学航天学院陕西西安710072 航天飞行动力学技术国家级重点实验室陕西西安710072 上海宇航系统工程研究所上海201108

针对航天器与非合作目标追逃博弈的生存型微分对策拦截问题,基于强化学习研究了追逃博弈策略,提出了自适应增强随机搜索(adaptive-augmented random search,A-ARS)算法。针对序贯决策的稀疏奖励难题,设计了基于策略参数空间扰动的探索方... 详细信息

针对航天器与非合作目标追逃博弈的生存型微分对策拦截问题,基于强化学习研究了追逃博弈策略,提出了自适应增强随机搜索(adaptive-augmented random search,A-ARS)算法。针对序贯决策的稀疏奖励难题,设计了基于策略参数空间扰动的探索方法,加快策略收敛速度;针对可能过早陷入局部最优问题设计了新颖度函数并引导策略更新,可提升数据利用效率;通过数值仿真验证并与增强随机搜索(augmented random search,ARS)、近端策略优化算法(proximal policy optimization,PPO)以及深度确定性策略梯度下降算法(deep deterministic policy gradient,DDPG)进行对比,验证了此方法的有效性和先进性。

关键词：非合作目标追逃博弈微分对策强化学习稀疏奖励

三元低共熔溶剂在木质素解构及酶解性能改善方面的应用及机理研究

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三元低共熔溶剂在木质素解构及酶解性能改善方面的应用及机理研究

作者：易文博齐鲁工业大学

学位级别：硕士

由于化石燃料的过度开发以及随之而来的环境问题,迫切需要将能源需求从化石燃料转向可再生能源以实现可持续发展。木质纤维素是一种丰富、廉价、可再生和高潜力的生物资源,被认为是化石资源的有效替代品。木质纤维素的结构非常复杂且不... 详细信息

由于化石燃料的过度开发以及随之而来的环境问题,迫切需要将能源需求从化石燃料转向可再生能源以实现可持续发展。木质纤维素是一种丰富、廉价、可再生和高潜力的生物资源,被认为是化石资源的有效替代品。木质纤维素的结构非常复杂且不均匀,主要由三种聚合物组分构成,即纤维素、半纤维素和木质素。木质纤维素对化学和微生物分解具有很高的抗性,导致天然木质纤维素的酶水解效率较低。因此,使用物理、化学、微生物或结合预处理对于提高木质纤维素的生物转化产量是必不可少的步骤。近期,具有易于制备、可生物降解、环境友好、低成本、化学和热稳定性好、无毒以及不易燃等特性的低共熔溶剂(Deep eutectic solvents,DES)受到了越来越多的关注。DES是由氢键供体(Hydrogen bond donors,HBD)和氢键受体(Hydrogen bond acceptors,HBA)组成的低共熔混合物,通过打断木质素-碳水化合物复合物和木质素中的氢键和醚键,从而将木质素解构并从木质纤维素中分离出来。大量文献表明,由醇基HBD组成的DES对木质素的解构效率和酶解性能提升方面表现有限,因此本课题通过理性设计合成了一种简单、绿色、高效的三元醇基DES,用于高效预处理花生杆以提高其酶解转化效率。此外,还全面研究了该三元DES预处理以提高酶解性能以及对木质素解构的机理。本文主要研究内容有:(1)选择不同种类的多元醇作HBD,如乙二醇、丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,2-戊二醇和山梨醇与HBA(氯化胆碱)按照不同摩尔比构建DES,通过观测室温下的溶剂状态(是否呈澄清溶液)进行判断,经过初步筛选得到二元醇基DES。然后引入第三组分甲酸或草酸合成三元醇基DES,通过溶剂化显色参数以及对花生杆酶解效果筛选出了氯化胆碱/1,3-丙二醇/草酸最佳低共熔溶剂组合,实现了二元醇基DES的提质增效。(2)确定了氯化胆碱/1,3-丙二醇/草酸三元醇基DES对花生杆的最佳预处理条件。在最佳预处理条件下,半纤维素去除率达到62.86%,木质素去除率达到25.49%,预处理后富纤维素固形物的72 h酶解转化率达到了94.47%,葡萄糖浓度为9.3 g/L。根据密度泛函数理论和分子模拟计算确定了氯化胆碱/1,3-丙二醇/草酸三元DES内部含有大量的氢键,且对木质纤维结构有解构能力,其O-H···Cl阴离子氢键可以与木质素二聚体之间的阳离子氢键O-H···O进行竞争,从而使其发生断裂。(3)采用扫描电子显微镜、X射线衍射、热重和傅里叶红外光谱等探究三元醇基DES对花生杆的解构机理。同时采用结构明确的木质素馏分代替简单的木质素模型物,探究三元醇基DES预处理对木质素的解构机理。结果表明,三元醇基DES能有效去除木质纤维素内木质素及半纤维素组分,并且可以保留大部分的纤维素,从而提高纤维素酶的水解效率。根据核磁结果发现氯化胆碱/1,3-丙二醇/草酸三元醇基DES能够断裂木质素芳香环中C-H键和β-O-4'键从而使得木质素发生解聚,同时还有脱甲氧基反应,在降解过程中产生的小分子物质之间会发生缩合反应,从而产生新的C-C键。

关键词：低共熔溶剂木质素木质纤维素预处理酶解性能

基于第一性原理GGA+U方法研究Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)电子结构和光电性质

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物理学报 2024年第1期73卷 296-305页

作者：张英楠张敏张派胡文博辽宁师范大学物理与电子技术学院大连116029

采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫... 详细信息

采用基于密度泛函理论的GGA+U方法,计算了本征和Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)的形成能、能带结构、态密度、差分电荷密度和光电性质.结果表明,Si取代四面体Ga(1)更容易实验合成,得到的β-Ga_(2)O_(3)带隙和Ga-3d态峰值与实验结果吻合较好,且贫氧条件下更倾向于获得有效掺杂.Si掺杂后,总能带向低能端移动,费米能级进入导带,呈现n型导电性;Si-3s轨道电子占据导带底,电子公有化程度加强,电导率明显改善.随着Si掺杂浓度的增加,介电函数ε_(2)(ω)的结果表明,激发导电电子的能力先增强后减弱,与电导率的量化分析结果一致.光学带隙增大,吸收带边上升速度减慢;吸收光谱结果显示Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)具有较强的深紫外光电探测能力.计算结果将为下一步Si掺杂β-Ga_(2)O_(3)实验研究和器件设计的创新及优化提供理论参考.

关键词： GGA+U方法 Si掺杂β-Ga_(2)O_(3) 电子结构光电性质

面向遥感图像的多尺度旋转框目标检测研究与应用

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面向遥感图像的多尺度旋转框目标检测研究与应用

作者：易文博南昌大学

学位级别：硕士

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基于言语智慧的小学叙事散文教学策略研究

基于言语智慧的小学叙事散文教学策略研究

作者：苑文博内蒙古科技大学包头师范学院

学位级别：硕士

叙事散文作为小学阅读文本的重要组成部分,具有形质兼优、语言隽永的特点。阅读叙事散文对培养学生的文本审美,语言创造等方面具有重要作用。然而从现实教学来看,存在一定的问题及困惑,这些问题大多指向对言语智慧不够重视。例如叙事散... 详细信息

叙事散文作为小学阅读文本的重要组成部分,具有形质兼优、语言隽永的特点。阅读叙事散文对培养学生的文本审美,语言创造等方面具有重要作用。然而从现实教学来看,存在一定的问题及困惑,这些问题大多指向对言语智慧不够重视。例如叙事散文的教学停留在作者所叙述的事件发展,忽视对“这一篇”叙事散文言语形式的感悟;品味言语的活动设计停留在文本的表面含义,不能深入挖掘和感悟文本深处的内涵;单一的写话练习缺乏对言语形式的迁移与运用。因此基于言语智慧对小学叙事散文的教学进行研究具有必要性。本文基于言语智慧的相关理论,采用文献研究法、文本分析法、课例分析法开展研究。首先,以现行小学语文教材中的叙事散文为切入点,整理现行小学语文教材中的叙事散文篇目,探究小学叙事散文文本中言语智慧的具体表现,包括言语内容的深度和言语形式的秘妙。其次,对名师的叙事散文优秀课例进行分析,归纳教师如何通过教学设计帮助学生生成言语智慧。最后,提出基于言语智慧的小学叙事散文教学优化策略,为小学叙事散文教学实践提供一定理论指导。通过此研究所提出叙事散文教学优化策略如下:一是在品读内容中培育言语智慧;二是在赏析形式中沉淀言语智慧;三是在言语实践中生成言语智慧。

关键词：言语智慧叙事散文教学策略

无线传感器网络中无人机充电与通信多目标优化方法的研究

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无线传感器网络中无人机充电与通信多目标优化方法的研究

作者：席文博吉林大学

学位级别：硕士

在无线传感器网络中,自身能量的约束和复杂的地形通常会影响物联网设备的电力补给和通信能力,甚至导致网络故障和崩溃。而无人机因其极高的适应性,且能够配备无线电力补给及通信技术,非常适合维护无线传感器网络的可靠性。然而能量有限... 详细信息

在无线传感器网络中,自身能量的约束和复杂的地形通常会影响物联网设备的电力补给和通信能力,甚至导致网络故障和崩溃。而无人机因其极高的适应性,且能够配备无线电力补给及通信技术,非常适合维护无线传感器网络的可靠性。然而能量有限的无人机服务无线传感器网络的过程中,如何提高服务效率是一个值得研究的问题。在无人机为网络中的设备节点实现电能补充及信息传输的过程中,无人机从初始地出发,从空间中选择悬停位置进行悬停并对其服务范围内的节点提供服务,在对所有的设备节点提供服务后,保证其在机载能量耗尽完前返回起始地。本文基于群体智能算法,对无人机在三维空间中部署进行研究,构建了无人机在能量受限下的多目标优化模型,旨在提高无人机的服务效率,具体如下:(1)提出了无人机充电效率最大化多目标模型和无人机数据传输效率最大化多目标模型。无人机从基站出发选择空间中的一系列悬停位置为网络中的设备实现电力补给;该问题的目标是尽可能减少无人机的充电总时间来提高整体的电力补给性能的同时联合优化无人机的悬停点及电力补给时间。进一步通过对悬停位置的选择和悬停时间的确定,来最小化无人机悬停时间的同时最大化网络系统的吞吐量。(2)提出了一种改进的多目标粒子群优化算法来解决无人机充电效率最大化多目标模型。使用ICMIC混沌映射机制来初始化无人机悬停位置和充电时间,能够使悬停位置和充电时间在搜索空间中均匀分布,相较伪随机数生成可使无人机的初始解获得了随机性和多样性的提升;进一步引入柯西算子变异方法,使悬停位置和充电时间在每次更新时概率进行变异以避免陷入局部最优;融合了灰狼优化算法中的搜索更新策略以借鉴无人机解集之间的信息共享和最优解的带领作用,在悬停位置和充电时间更新时有效地避免了局部优化,提高了算法进行全局搜索的能力。实验模拟的结果表明,改进后的多目标粒子群优化算法与其它优化算法相比,针对不同物联网设备数的解决方案精度更高。(3)提出了一种针对无人机数据传输效率最大化多目标模型的改进的多目标蝗虫优化算法。初始蝗虫种群时算法结合了Q-OBL反向学习的初始化策略,保证了无人机位置和通信时间的多样性和问题初始解的质量;为了便于寻找更好的悬停位置且避免局部最优,算法吸收了高斯变异的更新因子以注入一定的随机性,从而能更广泛地搜索三维空间;改进的多目标蝗虫优化算法融合了多元宇宙优化算法,通过吸收虫洞更新策略中的权重系数和WEP、TDR两个参数扩展增强了算法对悬停位置和通信时间的寻优能力。仿真实验结果表明,优化后的多目标蝗虫算法是一种有效的优化方法,能更好地针对不同物联网设备规模的无人机数据传输效率最大化多目标模型进行求解。

关键词：无线传感器网络无人机无人机充电与数据通信多目标优化方法多目标粒子群算法多目标蝗虫算法

辅助新型电力系统二次调频的多元化储能控制策略

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辅助新型电力系统二次调频的多元化储能控制策略

作者：司文博东北电力大学

学位级别：硕士

新型电力系统的主线任务是高比例新能源供给消纳体系建设,当前以风光为主的新能源发电功率波动大和可控能力弱的问题严重威胁电力系统频率安全,对常规火电机组和抽水蓄能机组的调节能力提出了更高的要求。随着新型储能在火电机组侧、新... 详细信息

新型电力系统的主线任务是高比例新能源供给消纳体系建设,当前以风光为主的新能源发电功率波动大和可控能力弱的问题严重威胁电力系统频率安全,对常规火电机组和抽水蓄能机组的调节能力提出了更高的要求。随着新型储能在火电机组侧、新能源场站侧和电网侧的大规模应用,电力系统频率调节能力明显提升。但是火电机组侧电池储能寿命衰减快、新能源场站侧储能利用率低和电网侧大规模储能并网使得区域电网节点分布更加复杂等问题逐渐凸显。为推动多元化储能在电力系统调频领域的进一步应用,本文针对当前安装在电源侧和电网侧的规模化储能的调频控制策略展开研究。首先,本文从储能调频技术发展现状出发,分析了全球及我国储能装机规模以及储能参与电网调频的方式,并从火电机组侧、新能源场站侧和网侧三个方面对储能参与电网调频的控制策略展开分析,总结了现有研究的不足之处。其次,提出了提升二次调频响应性能的火-混合储能系统协调控制策略。首先,基于电网二次调频性能考核机制,将每个调频控制周期分为响应阶段、爬坡阶段和稳定阶段,设计了不同阶段混合储能辅助火电机组调频动作时机与动作深度的自适应确定方法,避免混合储能系统电量浪费的同时有效提升火电机组调频性能;其次,构建基于荷电状态(State of Charge,SOC)分区的混合储能系统调频责任分配策略,以提高混合储能系统持续调节能力。接着,提出了考虑储能辅助跟踪调度计划并参与调频的多风-光-储系统协同优化调度策略。首先,构建了适合新能源场站侧储能参与的调频辅助服务市场机制,并说明新能源场站侧储能参与该市场运行的模式;其次,提出了新能源场站侧储能辅助跟踪调度计划并参与调频的最优控制策略,基于模型预测控制以风储/光储电站利润最大为目标进行滚动优化,确定场站储能辅助调度计划功率和调频辅助服务上报功率,提高场站侧储能利用率和跟踪调度计划能力;最后,提出以储能联盟代理商的形式参与调频辅助服务市场,提高新能源场站调频辅助服务收益。最后,提出了基于集合经验模态分解和多目标遗传算法的火-多储系统调频功率双层优化策略。首先,基于集合经验模态分解构建时空滤波器,将区域调频总需求分解为适合火电机组和储能电站响应的低频和高频分量,以充分发挥不同调频资源的优势;其次,将区域内火电机组整体需承担的调频责任以经济性最优为目标分配给每一台火电机组,将区域内储能电站整体需承担的调频责任以经济性最优和SOC均衡恢复为多目标分配给每一座储能电站,提高区域电网调频的经济性和可持续性;最后,采用“校验-添加-再校验”的思想对线路输电有功约束,以保障电网安全稳定运行。

关键词：二次调频新型储能火储系统新能源场站滚动优化控制策略

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起伏地形下的重磁异常欧拉反褶积方法研究

起伏地形下的重磁异常欧拉反褶积方法研究

作者：金文博吉林大学

学位级别：硕士

欧拉反褶积方法是一种在重磁勘探中广泛应用的重要技术。其基于欧拉方程,通过求解欧拉解来估算地下地质体的位置。起伏地形下的欧拉反褶积计算中,重磁异常导数计算的精度直接影响到欧拉反褶积的精度。其次,欧拉解的筛选仍然是一个欧拉... 详细信息

欧拉反褶积方法是一种在重磁勘探中广泛应用的重要技术。其基于欧拉方程,通过求解欧拉解来估算地下地质体的位置。起伏地形下的欧拉反褶积计算中,重磁异常导数计算的精度直接影响到欧拉反褶积的精度。其次,欧拉解的筛选仍然是一个欧拉反褶积方法中的重点问题。本文主要对起伏地形下的欧拉反褶积法进行改进,致力于提高起伏地形下导数计算的精度和欧拉解筛选的准确性。针对起伏地形下导数计算精度问题,本文利用等效源法代替直接在波数域计算导数。同时,引入相关成像法作为等效源布设的深度,为等效源布设提供先验信息。针对欧拉解筛选问题,本文引入DBSCAN(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise)聚类算法进行欧拉解筛选,同时改进了DBSCAN聚类算法。这些改进包括在初次聚类后尝试合并不同簇数据,并以轮廓系数增加为依据来保留新的类簇,以优化欧拉解的筛选过程。理论模型实验的结果表明:基于相关成像的等效源法能够提高起伏地形下的重磁异常导数计算精度,从而也提高了欧拉反褶积方法的精度。改进后的DBSCAN聚类算法在欧拉解筛选中的效果优于传统方法,能有效减少虚假解,同时保留更多真实解。与传统的欧拉解筛选方法相比,该方法的预设参数更少,减少了人为干预的可能性。最后,我们将本文提出的算法应用于陕西省神木县某煤田过火区的定位,得到的欧拉解位置与前人的相关成像结果对应较好,且与实测验证点位置也一致。

关键词：欧拉反褶积起伏地形等效源相关成像 DBSCAN聚类

“三百千”优秀传统文化融入小学语文教学的策略研究

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“三百千”优秀传统文化融入小学语文教学的策略研究

作者：谭文博集美大学

学位级别：硕士

在语文教育发展的长河中,“蒙学”十分发达,古代圣贤创作出许多优秀的蒙学读物,《三字经》《百家姓》《千字文》是最具有代表性的蒙学读物,其中蕴含着丰富的中国传统文化元素,同时也具有极高的文化传承价值。随着《完善中华优秀传统文... 详细信息

在语文教育发展的长河中,“蒙学”十分发达,古代圣贤创作出许多优秀的蒙学读物,《三字经》《百家姓》《千字文》是最具有代表性的蒙学读物,其中蕴含着丰富的中国传统文化元素,同时也具有极高的文化传承价值。随着《完善中华优秀传统文化教育指导纲要》的推出,“三百千”作为我国优秀传统文化中的一部分又重新进入人们的视野,一些学校将其作为校本课程组织学生学习,但“三百千”并不是如今小学语文的主流教学,如何在小学语文中融入“三百千”优秀传统文化是值得深入研究和思考的问题。本研究通过文献研究法从教育目标、教育内容、教育方法三个方面梳理“三百千”中蕴含的优秀传统文化,基于建构主义理论、社会文化学理论和实用主义教育理论,以福州市S学区四所小学为研究对象,通过问卷调查法和访谈法从融入意识、融入内容、融入方法、融入效果这四个维度调查这四所小学中“三百千”优秀传统文化融入小学语文教育的现状。根据调查发现,“三百千”优秀传统文化融入小学语文教学中主要存在四个方面的问题:第一,“三百千”优秀传统文化融入程度较为浅显,主要表现在“三百千”优秀传统文化课堂融入频率低、小学语文教师融入熟练程度低。第二,“三百千”优秀传统文化融入内容挖掘有限。第三,“三百千”优秀传统文化融入方法不够灵活,主要表现在偏重于以讲授法为主的语言传递类教学方法、直观感知类的教学方法的运用欠缺、偏重于练习法为主的实际训练类的教学方法。第四,优秀传统文化融入效果缺少教学评价,主要表现在缺少教师融入“三百千”优秀传统文化的语文教学工作评价、学生学业评价偏向成绩考试。针对上述研究中发现的问题,从教师教学的角度出发提出以下对策:教师要具备正确的融入教学理念以及扎实的“三百千”优秀传统文化知识基础,转变教学观念增强融入意识;在课堂教学中,深挖“三百千”优秀传统文化内容精心设计教学环节,并通过拓展作业扩大融入教学机会;利用多媒体教学工具以及丰富的综合实践性活动,拓展“三百千”优秀传统文化融入小学语文教学的方法;完善“三百千”优秀传统文化融入小学语文教学评价,构建多元化教学评价监督融入教学效果,注重形成性评价的督促作用,及时调整融入策略。为进一步验证所提策略,选取部编版语文教科书中小学三年的课文《孔子拜师》进行《三字经》优秀传统文化的融入,将其作为案例展示,希望为广大一线教师开展“三百千”优秀传统文化融入小学语文的教学提供一定的参考和借鉴。

关键词： “三百千” 优秀传统文化小学语文教学