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基于种群多样性控制的多级信息迁移多任务优化粒子群算法

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控制与决策 2024年第3期39卷 728-738页

作者：程美英钱乾倪志伟湖州师范学院经济管理学院浙江湖州313000 湖州师范学院教师教育学院浙江湖州313000 合肥工业大学管理学院合肥230009

基于群体智能“隐并行性”实现多任务优化已取得一系列研究成果,但任务间频繁的垂直信息传递导致种群异质性过度增加,进而产生信息负迁移消极影响,这也是目前多任务优化领域尚未完全解决的难题之一.针对此问题,首先将粒子群算法(PSO)与... 详细信息

基于群体智能“隐并行性”实现多任务优化已取得一系列研究成果,但任务间频繁的垂直信息传递导致种群异质性过度增加,进而产生信息负迁移消极影响,这也是目前多任务优化领域尚未完全解决的难题之一.针对此问题,首先将粒子群算法(PSO)与多种群演化信息共享机制相结合,然后引入标杆管理思想实现多层级信息迁移及智能涌现,最后通过计算种群多样性指数有效控制信息迁移频率,提出多级信息迁移多任务优化PSO算法(multi-level information transfer multi-task PSO, MITMPSO).仿真实验表明,通过设置合理的信息迁移阈值,MITMPSO能在多项式时间内显著提高多任务高维函数优化、多任务多约束函数优化以及多任务二元离散优化问题的求解质量,加快各优化问题的收敛速度.

关键词：多任务优化粒子群算法多级信息迁移种群多样性控制

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基于循环神经网络的双麦克风语音增强算法

传感技术学报 2024年第3期37卷 430-438页

作者：邱智乾陈霏郎标天津大学微电子学院天津市成像与感知微电子技术重点实验室天津300072 深圳清华大学研究院广东深圳518057

针对基于神经网络的语音增强算法难以部署在助听器中的问题,基于循环神经网络,提出了一种低延迟、低复杂度的双麦克风语音增强算法。该算法利用两个麦克风做空域滤波初步去除非期望方向噪声,并进一步通过循环神经网络得到纯净语音信号... 详细信息

针对基于神经网络的语音增强算法难以部署在助听器中的问题,基于循环神经网络,提出了一种低延迟、低复杂度的双麦克风语音增强算法。该算法利用两个麦克风做空域滤波初步去除非期望方向噪声,并进一步通过循环神经网络得到纯净语音信号。为了解决助听器中全相位滤波器组阶数较多而引起群延迟较大的问题,创新性地提出一种分段式滤波器组,在保证性能的同时有效减少了阶数。仿真结果显示,该滤波器组在16 k采样率下的群延迟为3.125 ms,在0 dB的babble、volvo、factory1环境下,该语音增强算法的SNR平均提升了10.556 5 dB,PESQ平均提升了0.678 7。实际测试结果中,SNR平均提升了9.439 4 dB,PESQ平均提升了0.735 0。当DSP系统时钟频率为104 MHz时,助听器经过的系统延迟为8.4 ms,功耗为6.2 mA,可以很好满足助听器高续航的需求。

关键词：语音增强滤波器组循环神经网络助听器,DSP实现

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带角度约束的三维积分二阶滑模拦截制导律

宇航学报 2024年第4期45卷 590-602页

作者：尤浩常新龙赵久奋石学乾火箭军工程大学导弹工程学院西安710025

针对导弹在三维场景中以期望角度拦截加速度未知的机动目标问题,提出了一种考虑角度约束的三维拦截制导律。首先,建立了三维弹目非线性拦截制导模型;其次,设计了一种全滑动模态的积分滑模面,省去了传统滑模制导律中的滑模趋近阶段,有效... 详细信息

针对导弹在三维场景中以期望角度拦截加速度未知的机动目标问题,提出了一种考虑角度约束的三维拦截制导律。首先,建立了三维弹目非线性拦截制导模型;其次,设计了一种全滑动模态的积分滑模面,省去了传统滑模制导律中的滑模趋近阶段,有效地降低了拦截制导过程中的能量消耗;而后,基于设计的积分滑模面和二阶滑模控制理论,在弹目视线法向和侧向上分别设计了一种带角度约束的三维积分二阶滑模拦截制导律,有效地抑制了抖振现象,同时对目标机动造成的未知干扰进行了在线补偿;此外,对所设计算法进行了严格的Lyapunov稳定性数学证明;最后,数值仿真结果验证了本文所提三维拦截制导律的有效性、优越性以及抗干扰的鲁棒性。

关键词：导弹角度约束三维拦截制导积分滑模面机动目标

基于超螺旋ESO的CI-SIDO Buck变换器滑模解耦控制

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基于超螺旋ESO的CI-SIDO Buck变换器滑模解耦控制

作者：章乾陕西理工大学

学位级别：硕士

耦合单电感双输出(Couple Inductor Single-Inductor Dual-Output,CI-SIDO)Buck变换器使用一个耦合电感可以实现两路输出不同电压等级,具有功率密度和转换效率高,设备体积小,无电磁干扰等优点。在便携式设备,电动汽车等领域具有广阔的... 详细信息

耦合单电感双输出(Couple Inductor Single-Inductor Dual-Output,CI-SIDO)Buck变换器使用一个耦合电感可以实现两路输出不同电压等级,具有功率密度和转换效率高,设备体积小,无电磁干扰等优点。在便携式设备,电动汽车等领域具有广阔的应用前景。但CI-SIDO变换器的输出支路间存在耦合效应,使得变换器输出支路间存在交叉影响,影响系统的动态性能。因此,实现CI-SIDO开关变换器的解耦,抑制输出支路间的交叉影响,提高系统的动态性能成为国内外研究的热点。首先,根据变换器时序关系得出CI-SIDO Buck变换器的工作模式,推导变换器的状态方程和稳态增益,分析了平均电流解耦控制下变换器的交叉影响的现象和特性。采用扩张状态观测器(Extended State Observer,ESO)结合滑模的控制方法抑制输出支路间的交叉影响,提高系统的暂态性能,并介绍了滑模控制和扩张状态观测器的设计过程以及结合的方法。基于硬件在环实验平台验证了此控制策略的有效性。其次,为了提高扩张状态观测器的观测能力与收敛速度和滑模控制器对扰动的补偿能力,提出了一种基于超螺旋扩张状态观测器(Super Twisting Extended State Observer,ST-ESO)的串级滑模解耦控制策略。采用ST-ESO观测变换器的内外环中的耦合项、未建模部分以及不确定性扰动视为内外环的总扰动,设计超螺旋滑模ESO对内外环总扰动进行估计,并设计超螺旋滑模控制对总扰动进行补偿,实现系统的解耦,抑制输出支路间的交叉影响,提高系统的暂态性能和抗扰能力。基于硬件在环实验平台验证了此控制方法实现了系统的解耦,提高了系统的暂态性能和抗扰能力。最后,为了进一步提高超螺旋ESO对CI-SIDO Buck变换器的观测能力和超螺旋滑模控制算法对扰动的补偿能力,提出了变增益超螺旋ESO(Variable Gain Super-Twisting Expanded State Observer,VGST-ESO)的积分型非奇异自适应滑模控制策略。采用双曲线函数作为超螺旋ESO的切换函数,抑制系统抖振问题,设计了可随着观测误差实时变化的变增益函数对超螺旋ESO进行改进,提高超螺旋ESO的观测能力;设计了不需要边界信息的自适应函数对超螺旋滑模控制器进行改进,并设计积分型非奇异快速终端滑模面结合自适应超螺旋滑模控制提高对扰动的补偿能力。基于硬件在环实验平台验证了此控制方法进一步提高了系统的解耦能力,抑制了交叉影响,提高了系统的暂态性能。

关键词：单电感双输出 Buck变换器扩张状态观测器超螺旋滑模控制解耦控制

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DAB变换器控制系统的研究

DAB变换器控制系统的研究

作者：张泽乾北方工业大学

学位级别：硕士

随着经济的蓬勃发展和对能源需求的持续增长,清洁能源作为绿色、低碳的能源形式,已经占据了至关重要的地位。其广泛应用为解决当前诸多能源和环境问题提供了有效途径。因此将清洁能源高效转化为电能,优化电能结构变得尤为重要。这一转... 详细信息

随着经济的蓬勃发展和对能源需求的持续增长,清洁能源作为绿色、低碳的能源形式,已经占据了至关重要的地位。其广泛应用为解决当前诸多能源和环境问题提供了有效途径。因此将清洁能源高效转化为电能,优化电能结构变得尤为重要。这一转化过程不仅考验着能源转换技术的成熟度,更对能量的高效传输和稳定存储提出了严峻挑战。其中,双有源桥变换器(dual-activebridge,DAB)其具有高功率密度,能量双向传输以及软开关特性使得能量的传输能够灵活转换,其种种优点使得该拓扑成为电力电子领域中的常用拓扑结构。此外,针对传统滑模方法虽然在动态性能方面优于传统PI控制,但是会产生抖振严重时会破坏系统的稳定性。本文针对传统PI控制和传统滑模控制在三重移相稳态电流应力控制策略的动态性能不足之处进行了优化,提出了一种基于三重移相最小电感电流应力超螺旋滑模观测器控制方法,其相较于传统滑模控制可以降低抖振以及有着更好的动态响应特性,并且能够实现全部器件的软开关以及最小的稳态电流应力。本文详细介绍了超螺旋滑模观测器控制方法的推导过程,通过搭建MATLAB/Simulink仿真平台和硬件电路实验平台,从稳态性能和动态性能两方面与传统PI控制方法和传统滑模控制方法进行了对比,仿真和实验结果表明基于超螺旋滑模观测器控制的三重移相最小电感电流应力控制策略不仅能够在稳态工作条件下显著降低电感电流应力,而且当系统面临动态变化时,如输出电压突变,该控制策略也能迅速调整并稳定输出,提升了DAB变换器的动态响应能力。

关键词：双有源桥变换器移相控制超螺旋滑模控制滑模观测器最小电流应力优化软开关特性

东北黑土区侵蚀农田土壤质量指数构建及其空间分异

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农业工程学报 2024年第15期40卷 54-64页

作者：彭珏龙凌郭忠录王军光蔡崇法华中农业大学水土保持研究中心农业农村部长江中下游耕地保育重点实验室武汉430070

侵蚀的空间异质性会改变土壤性质,导致土壤质量在空间分布上的差异。为明确中国东北侵蚀农田黑土土壤性质在不同空间位置上的分布规律,该研究基于纬度变化,从寒温带到中温带跨区选择了4个丘陵区(从北到南依次为九三、克山、海伦、宾县)... 详细信息

侵蚀的空间异质性会改变土壤性质,导致土壤质量在空间分布上的差异。为明确中国东北侵蚀农田黑土土壤性质在不同空间位置上的分布规律,该研究基于纬度变化,从寒温带到中温带跨区选择了4个丘陵区(从北到南依次为九三、克山、海伦、宾县)的农田黑土坡面作为试验对象,划分了坡面位置(坡顶、坡上、坡中、坡下和坡底)和土壤深度(0~20 cm和>20~40 cm),分析了不同空间位置对侵蚀农田黑土土壤物理、化学和生物特征对不同空间位置的响应规律,并基于最小数据集(minimum data set,TDS)构建土壤质量指数(soil quality index,SQI-TDS),对侵蚀农田黑土土壤质量进行综合比较。研究表明,4个丘陵区黑土土壤性质在不同区域、坡位和土壤深度下的存在明显的空间变异(P<0.05)。全氮和有机碳含量随纬度升高而增加,且随坡位降低而逐渐减小,在坡底处增加。平均重量直径在九三最高,克山次之,海伦和宾县较小。土壤细颗粒在坡底沉积促进了新的团聚体形成,以致团聚体稳定性在坡面位置上表现为随坡位的降低呈先减小后增加的“V”型变化。SQI-MDS均值从北至南整体呈降低趋势,其中宾县的土壤质量指数最低,较其他3个地区显著降低22.66%~26.52%。在不同坡位上,SQI-MDS表现为以坡底、坡顶、坡上、坡中和坡下次序降低。该研究量化了东北侵蚀农田黑土土壤综合质量,结果可为侵蚀农田黑土修复和可持续发展提供科学依据。

关键词：土壤侵蚀农田黑土质量最小数据集

我国动态金融状况指数的构建及其与产出价格的关联性分析

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我国动态金融状况指数的构建及其与产出价格的关联性分析

作者：周浩乾兰州财经大学

学位级别：硕士

随着全球金融市场演变和产业数字化快速发展,中国经济增长面临挑战。核心通胀韧性与金融脆弱性并存,造成了重大困境。同时,外部风险不断累积,国际金融市场不确定性在逐渐放大。当前,全球经济仍处于复苏阶段,地缘政治局势持续紧张,银行... 详细信息

随着全球金融市场演变和产业数字化快速发展,中国经济增长面临挑战。核心通胀韧性与金融脆弱性并存,造成了重大困境。同时,外部风险不断累积,国际金融市场不确定性在逐渐放大。当前,全球经济仍处于复苏阶段,地缘政治局势持续紧张,银行业和非银行金融机构脆弱性加剧,这使得国际金融市场普遍存在的不确定性长期存在,需要对其稳定性进行紧急评估。以往金融危机的经验教训凸显了金融稳定对于金融市场健康发展的重要性,这也凸显了央行必须具备识别和衡量金融稳定风险的能力。以此来加强和提升现代金融监管,健全金融稳定保障体系,善于识别和防范系统性金融风险。因此,寻找衡量金融发展的指标、构建中国金融状况指数(FCI)以及动态特征分析是防范中国经济金融风险的关键步骤。可以把金融状况指数置于货币政策框架中,将金融发展的态势与货币政策的制定执行相互联系,有利于央行在宏观层面提高调控质效,并理顺货币政策传导机制。本文首先从利率、汇率、股票价格、房屋价格和货币供应量这五大类金融指标入手,利用动态因子模型进行深入研究,从中提取出关键的共同因子。随后,基于这些共同因子,我们构建了一个时变参数向量自回归模型(TVP-VAR)模型,以便更精准地分析金融市场的动态变化,同时引入动态参数估计确定各因子的动态权重,构建了中国动态金融状况指数(FCI)。最后,针对所构建的动态FCI,基于小波分解和谱分析研究了动态FCI与CPI、GDP在短期、中期、长期和全周期分量上的联动特征,基于马尔可夫区制转换模型对动态FCI与CPI、FCI与GDP进行脉冲响应分析,以便客观地探究金融状况对产出价格的冲击效应。根据实证研究本文得到结论如下:第一,动态金融状况指数可以在短期内作为对CPI及GDP的预测指标。本文构建的动态金融状况指数和CPI及GDP之间具有较为显著的Granger因果关系。第二,针对通胀率较低,经济长期处于低通胀格局,以及物价将持续低位运行时期,应该即时出台以及调整相关的货币政策,以此来拓宽和畅通资产价格渠道。具体而言,就是通过以不断提升资产价格的托宾Q值及财富效应,这一过程旨在提高消费者的消费信心,提振市场主体活力的同时,也提高投资者的投资信心,进而有效及时以真金白银来推动实体经济行稳致远。同时,我们还需继续一进步不断深化汇率的经济市场化改革,不断降低人民币以及数字人民币在国内大循环国外双循环市场上的价格差异,以此来确保货币政策的传导更为顺畅。而当面对高通胀较高,价格和工资的普遍上涨时期时,我们需采取两种策略。首先,应将FCI的相应指标纳入货币政策的监测范围,作为辅助指标来更好地把握通货膨胀的动态。其次,我们必须高度关注货币供应量及汇率对通货膨胀的潜在推动作用,通过合理引导资金流向,防止过度通胀对经济的冲击。通过这些措施,我们期望能够有效应对不同通胀环境下的挑战,保持经济的平稳运行。第三,本文结合相关经验数据构建了动态金融状况指数,通过小波分解和频域分析发现CPI、GDP和金融状况指数FCI之间存在比较好的相关关系,且金融状况指数是CPI、GDP的格兰杰原因。说明对于我国经济活动,金融状况指数可以成为一种比较有效的先导性指标,金融状况指数可以对我国制定货币政策有相当大的参考性。该指数应成为货币政策调整通胀的“参考风向标”,并作为观察中国宏观经济动态的“晴雨表预警”机制。我们需要全方位监控金融市场体系及其相关变量的变动,推动利率市场化改革,并在必要时采取迅速而有效的干预措施。不断加强监管、优化商业环境、支持新兴产业发展、以及推动创新驱动的实体经济转型升级,这些都是至关重要的步骤。这些措施将促进资本回流到实体经济中,为利率市场化改革提供更加有利的环境。同时,我们还需积极推动金融发展与经济增长目标的协调对接。这种策略性的合作旨在实现经济金融领域的短期稳定与长期的可持续发展。

关键词：动态金融状况指数宏观经济 TVP-VAR模型马尔科夫区制转换模型谱分析

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数字经济背景下H公司发展战略研究

数字经济背景下H公司发展战略研究

作者：王军成长春工业大学

学位级别：硕士

经历三年疫情,餐饮行业在逆流中前进,消费业态逐步复苏。据国家统计局公布的数据显示,2022年中国餐饮市场收入43941亿元,同比下降6.3%,2023年中国餐饮市场收入达到52890亿元,同比增长20.4%,已超过疫情前水平。相关机构发布的《火锅品类... 详细信息

经历三年疫情,餐饮行业在逆流中前进,消费业态逐步复苏。据国家统计局公布的数据显示,2022年中国餐饮市场收入43941亿元,同比下降6.3%,2023年中国餐饮市场收入达到52890亿元,同比增长20.4%,已超过疫情前水平。相关机构发布的《火锅品类发展报告2023》测算,2023年中国火锅市场规模有望达到5200亿元,到2025年预计将接近7000亿元。巨大的市场空间,令火锅这一细分领域继续受到资本偏爱。大量资本涌入火锅市场,加剧了其竞争激烈程度。现如今,数字技术被广泛应用,数字化革命为企业创新发展提供了新的思路与方向,同时也对传统的运营模式带来了新的挑战与冲击。在数字化时代,企业要适时融入数字经济,加强数字化转型,利用智能化技术以及数字分析提高企业的运行效率、降低企业运行成本,并且据此创造新的发展战略和产品,如何在数字经济背景下实现高质量发展是每个企业都异常关心的问题。本文以H公司为例,通过文献分析法总结了以往研究当中对数字经济以及企业战略的分析,为结合数字经济背景研究企业发展战略打下了理论基础;而后对数字经济背景下H公司现有的内部环境以及外部环境进行分析,选出关键因素进行SWOT矩阵分析,得出备选战略;其次进一步通过专家打分对备选战略进行QSPM矩阵分析,得出最适宜H公司发展的战略;在此基础上确定数字经济背景下H公司的发展战略、实施措施以及保障措施。希望在数字技术发展迅猛的当前社会,为H公司积极引入数字化工具、实现可持续发展提供一些参考。根据全文研究,本文最终得出如下结论:1.本研究通过对H公司的外部环境进行分析发现,现如今时代正处于后疫情时期,国家经济显示出现回温的迹象,国家推出各种政策扶持经济快速发展和餐饮企业数字化转型。尽管现如今火锅行业潜在进入的竞争者与替代产品众多,但是整体迹象仍旧呈现出机会大于威胁的局面。2.通过对内部环境的分析发现,H公司具有品牌强大、员工激励模式优异,口碑较好等优势,拥有一定的数字化营销、服务、研发和管理能力,同时数字时代的到来也使得该公司面临产品价格较高、运营成本较大、过度服务等劣势,尽管如此,经过整体的分析,H公司的内部环境优势仍旧大于其劣势。3.结合数字经济时代背景,本文通过SWOT矩阵、QSPM矩阵分析,最终得出:H公司现阶段应当采取增长型战略,加强数字化赋能,充分利用企业的外部机会与内部优势,积极引入数字化工具,不断加强产品与服务创新,充分发挥优势,不断做大做强。

关键词：数字经济发展战略餐饮业战略选择

Q235钢扫描激光热丝焊接工艺特性与组织性能研究

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中国激光 2024年第12期51卷 50-58页

作者：于宸乾任刚黄映杰高明华中科技大学武汉光电国家研究中心湖北武汉430074 九江中科激光技术研究院江西九江332005

以Q235低碳钢为材料,研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下,焊缝的成形变得更加均匀,飞溅减少,焊缝熔深减小,熔宽增大,截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了... 详细信息

以Q235低碳钢为材料,研究了光束扫描对激光热丝焊的焊缝成形特性、微观组织和力学性能的影响。结果表明:在扫描激光的作用下,焊缝的成形变得更加均匀,飞溅减少,焊缝熔深减小,熔宽增大,截面熔合区底部变得更加平滑;扫描激光的加入降低了熔池的温度梯度,抑制了粗大柱状晶的生长,改变了铁素体晶粒形态,细化了熔合区组织,提高了焊缝韧性及延伸率;扫描激光促进了焊缝成分的均匀化分布,抑制了偏析,降低了熔合区显微硬度。由于激光作用面积增大等因素,光束扫描增强了激光热丝焊接对间隙的桥接能力。

关键词：激光技术激光热丝焊接光束扫描微观组织力学性能