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DFA-ODENets:面向周期多阶段复杂系统的预测仿真框架

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工程科学学报 2024年第1期46卷 137-147页

作者：李潇睿宁春宇袁兆麟班晓娟北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学智能科学与技术学院北京100083 北京科技大学材料领域知识工程北京市重点实验室北京100083 辽宁材料实验室材料智能技术研究所沈阳110004

部分复杂系统受内外部因素影响在运行时会呈现出周期性的阶段变化,且在不同阶段具有完全不同的动态特性.因此在使用数据驱动方法解决此类系统的预测和仿真问题时,使用单一结构模型难以准确地学习系统在不同阶段的动态特性.本研究提出了... 详细信息

部分复杂系统受内外部因素影响在运行时会呈现出周期性的阶段变化,且在不同阶段具有完全不同的动态特性.因此在使用数据驱动方法解决此类系统的预测和仿真问题时,使用单一结构模型难以准确地学习系统在不同阶段的动态特性.本研究提出了基于确定性有限状态机-常微分方程网络的预测仿真框架(DFA-ODENets),以建模周期多阶段系统.该模型由多个ODENet组成,每个ODENet能够从不规则采样的序列数据中学习系统在各个阶段内的动态特性.同时模型集成了基于确定性有限状态自动机思想的阶段转换预测器以实现模型预测时在不同阶段之间自动转换.最后,将DFA-ODENet框架应用于某计算中心制冷系统的预测仿真场景中.模型能够在给定系统运行过程中的服务器负载和环境温度下模拟系统运行过程,并对系统的制冷功率、进气口温度等主要输出变量进行预测.其中,对于制冷系统能耗预测的平均相对误差在5%以内.同时,利用制冷系统仿真模型优化了系统停止制冷时的温度设定值,通过仿真实验表明该优化最高可以节省18%的制冷能耗.

关键词：复杂系统建模周期多阶段系统神经常微分网络多输入多输出时间序列预测制冷系统能耗优化

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成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复的影响

光学学报 2024年第8期44卷 150-159页

作者：夏晓华曹雨松向浩鸣袁述皓葛兆凯长安大学工程机械学院陕西西安710064

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主... 详细信息

为探究成像参数对大深度物体聚焦形貌恢复精度的影响规律,明确实际应用中聚焦形貌恢复重建精度不满足要求时成像系统的改进措施,在构建聚焦形貌恢复三维重建精度评价指标的基础上,利用正交实验确定成像参数对聚焦形貌恢复精度影响的主次顺序,重点分析主要和次主要参数对重建精度的影响规律,并揭示最佳成像参数随多聚焦图像采样间距的变化关系。考虑到成像参数的变化实际通过改变系统景深影响聚焦形貌恢复精度,建立了多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式,为系统成像参数的设定提供了理论依据。实验结果表明:焦距和F数是聚焦形貌恢复的主要和次主要影响参数,在给定多聚焦图像采样间距下存在使重建精度最高的最佳焦距和最佳F数,且随着采样间距减小,最佳焦距增大,最佳F数减小;多聚焦图像采样间距与最佳景深之间的经验公式拟合准确率为97.28%,验证准确率为94.76%,可用于最佳景深的计算;采用最佳景深能够显著提升聚焦形貌恢复精度,为大深度物体聚焦形貌恢复精度的提升提供了新途径。

关键词：机器视觉聚焦形貌恢复成像参数大深度物体重建精度

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物理先验指导的神经微分方程模型

北京邮电大学学报 2024年

作者：陈昊炜郭宇袁兆麟王宝杰班晓娟北京科技大学智能科学与技术学院北京科技大学顺德创新学院香港理工大学工业与系统工程学系辽宁材料实验室

流程工业中涉及多个复杂设备的耦合，独立设备模型无法有效指导实际生产；纯数据驱动模型常因面临分布外泛化问题，难以体现良好的数据效率和泛化能力。对此，针对浮选这一典型的流程工业系统，提出了一种物理先验指导的神经微分方程模... 详细信息

流程工业中涉及多个复杂设备的耦合，独立设备模型无法有效指导实际生产；纯数据驱动模型常因面临分布外泛化问题，难以体现良好的数据效率和泛化能力。对此，针对浮选这一典型的流程工业系统，提出了一种物理先验指导的神经微分方程模型，该模型考虑设备间耦合关系和全局特征，利用物理先验对神经微分方程进行重构，以建模可感知环境的单智能体。所提模型由序列编码器、插值模块、神经微分方程预测模块和状态解码器构成，并基于物理先验设计了神经微分方程的梯度网络计算图结构。将多智能体模型按照实际工序拓扑建立不同体系，可以实现浮选全流程的长时液位预测，并作为在线仿真环境协助实现多智能体协同控制。使用从浮选厂采集的工业数据集对该模型进行了验证，结果表明，与离散时间模型和未借助物理信息重构梯度网络的基线模型相比，所提模型具有更优的数据效率和泛化能力。

关键词：流程工业体系化系统建模神经常微分方程理论引导的模型重构

齿轨车辆牵引电机布置模式及系统耦合振动特性

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振动工程学报 2024年第4期37卷 612-622页

作者：陈兆玮李世辉袁密奥陈志辉杨吉忠重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

为探究牵引电机布置模式对齿轨车辆动态特性及齿轮-齿轨啮合特性的影响,在考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为及其动态时变激扰和轮轨非线性接触关系的条件下,分析了不同电机布置模式下的车辆动力学特性。以Strub齿轨系统为原型,建立了齿轨车... 详细信息

为探究牵引电机布置模式对齿轨车辆动态特性及齿轮-齿轨啮合特性的影响,在考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为及其动态时变激扰和轮轨非线性接触关系的条件下,分析了不同电机布置模式下的车辆动力学特性。以Strub齿轨系统为原型,建立了齿轨车辆-轨道垂纵耦合动力学模型,研究了三种不同电机驱动形式对齿轨车辆动态特性的影响规律,并在此基础上提出了适用于齿轨车辆的牵引电机布置方案。研究表明:牵引电机双置工况下齿轮啮合力和垂向、纵向振动加速度更小;其中电机双置时齿轮齿轨啮合力约为电机后置和前置时的50%,平直段齿轮垂向和纵向加速度的最大幅值差分别为4.04和6.01 m/s^(2),爬坡段电机后置时齿轮振动加速度最大,其垂向、纵向加速度幅值比电机双置时大45%;平直线路上电机后置与前置时齿轨车辆的舒适性较好,而爬坡段牵引电机双置模式下更好;鉴于齿轨车辆主要应用于爬坡线路,且爬坡时电机双置齿轨车辆的动力学指标最好,因此建议牵引电机双置为最优布置模式。

关键词：车辆-齿轨耦合动力学齿轨铁路牵引电机布置模式 Strub齿轨系统齿轮齿条啮合车辆舒适性

同行“双碳”政策感知对企业创新绩效的影响研究

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中国科技论坛 2024年第3期 132-141页

作者：张雪峰王星袁贵博玄兆辉北方工业大学经济管理学院北京100144 中国科学技术发展战略研究院北京100038

科技创新是实现“双碳”目标的关键支撑,如何充分调动企业科技创新的主观能动性则成为亟需解决的问题。本文运用文本计量方法测算上市公司的同行“双碳”政策感知,定量分析同行“双碳”政策感知对企业创新绩效的影响,并对这种溢出效应... 详细信息

科技创新是实现“双碳”目标的关键支撑,如何充分调动企业科技创新的主观能动性则成为亟需解决的问题。本文运用文本计量方法测算上市公司的同行“双碳”政策感知,定量分析同行“双碳”政策感知对企业创新绩效的影响,并对这种溢出效应机制进行探索。研究发现:同行的“双碳”政策感知能够显著提高企业的研发强度、专利申请量和专利获取量;该创新促进效应的重要渠道是“双碳”政策感知在行业与企业间的传递;外部环境、企业性质和行业特征是该创新促进效应的重要调节变量。本文研究结果验证了凝聚绿色低碳转型的行业共识,可以充分调动企业科技创新的主观能动性,并指出激励政策和给予特殊行业补贴的策略至关重要。

关键词：碳排放 “双碳”政策感知同行效应企业创新

基于网络药理学及动物实验研究温肾宣痹汤抗骨质疏松的机制

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中国药理学通报 2024年第2期40卷 344-351页

作者：王海平袁兆丰夏天卫张超沈计荣南京中医药大学附属医院/江苏省中医院骨伤科江苏南京210029 盐城市大丰中医院骨伤科江苏盐城224100

目的应用网络药理学、分子对接及体内实验技术,预测以及验证温肾宣痹汤(wenshen xuanbi tang,WSXBT)抗骨质疏松(osteoporosis,OP)的作用机制。方法利用网络药理学筛选WSXBT治疗OP的关键成分及核心靶点,Metascape数据库对核心靶点进行基... 详细信息

目的应用网络药理学、分子对接及体内实验技术,预测以及验证温肾宣痹汤(wenshen xuanbi tang,WSXBT)抗骨质疏松(osteoporosis,OP)的作用机制。方法利用网络药理学筛选WSXBT治疗OP的关键成分及核心靶点,Metascape数据库对核心靶点进行基因本体论(gene ontology,GO)功能分析和京都基因与基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)通路富集分析,AutoDockTools 1.5.7软件进行分子对接模拟关键活性成分与核心靶点的结合活性。切除大鼠双侧卵巢建立OP大鼠模型,研究WSXBT对OP大鼠的药效及验证相关靶点通路。酶联免疫吸附(ELISA)法检测血清中OPG、PINP、RANKL水平,生物力学测试仪测定大鼠股骨生物力学,Micro-CT检测股骨骨密度,进而通过Western blot法检测PI3K和Akt的蛋白表达水平。结果筛选出WSXBT活性成分156个,涉及229个潜在作用靶点,筛选核心靶点23个,共涉及145条信号通路;分子对接结果显示,槲皮素、异补骨脂黄酮、β-谷甾醇等关键成分与PIK3R1、AKT1核心靶点均拥有良好的结合能力。体内实验结果表明,WSXBT可明显升高OP大鼠骨密度,改善OP大鼠骨组织微结构,提高大鼠股骨生物力学,增加大鼠PINP表达及OPG/RANKL比值,Western blot结果显示,WSXBT可明显升高p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt比值。结论WSXBT可能通过PI3K/Akt信号通路及升高OPG/RANKL比值改善绝经后OP大鼠骨密度。

关键词：网络药理学分子对接温肾宣痹汤骨质疏松 p-PI3K/PI3K

地铁工程短地下定向边下两井定向测量方法的改进研究

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城市勘测 2024年第1期 153-155页

作者：袁兆奎武汉市政工程设计研究院有限责任公司湖北武汉430023

在地铁工程中,竖井定向测量非常重要,一般采用两井定向。受现场施工进度影响,在盾构始发及掘进前期两井定向时地下定向边会出现较短的情形。本文提出了地铁工程短地下定向边下两井定向测量方法的改进方案,通过增加吊垂线的数量从而提高... 详细信息

在地铁工程中,竖井定向测量非常重要,一般采用两井定向。受现场施工进度影响,在盾构始发及掘进前期两井定向时地下定向边会出现较短的情形。本文提出了地铁工程短地下定向边下两井定向测量方法的改进方案,通过增加吊垂线的数量从而提高两井定向的精度与可靠性,并结合工程实例估算其对贯通误差的影响。实践表明:该改进方法是有效的。

关键词：地铁工程短地下定向边两井定向定向的精度与可靠性

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重心偏置下齿轨车辆系统动态行为研究

北京工业大学学报 2024年 1-14页

作者：陈兆玮袁密奥李世辉杨吉忠陈志辉中铁二院工程集团有限责任公司科学技术研究院重庆交通大学机电与车辆工程学院

针对大坡度下车辆动态特性受齿轨车辆重心偏置影响的问题,在解析齿轮齿轨啮合激扰产生机理的基础上,考虑齿轮齿轨啮合冲击与轮轨动态接触行为的扰动效应,建立齿轨系统车轨耦合动力学模型,并经过现场实验验证了模型的有效性;采用所建立... 详细信息

针对大坡度下车辆动态特性受齿轨车辆重心偏置影响的问题,在解析齿轮齿轨啮合激扰产生机理的基础上,考虑齿轮齿轨啮合冲击与轮轨动态接触行为的扰动效应,建立齿轨系统车轨耦合动力学模型,并经过现场实验验证了模型的有效性;采用所建立的模型,探究平直段以及坡道段车体重心横纵偏置对驱动齿轮动态接触行为以及齿轨车辆运行安全平稳性的影响。结果表明:齿轨车辆存在重心偏置时,齿轮齿轨啮合激扰对车辆运行特性有显著影响;车体重心横向偏置对轮轨垂向力与轮重减载率呈线性影响,当重心横向偏置达到0.3 m时,轮轨垂向力达到75 kN,轮重减载率达到0.44;轮轨作用力除受车体重心偏置作用产生增减载外,亦受齿轮齿轨动态啮合影响产生剧烈振动;轮重减载率、车体垂向加速度与车体平稳性对车体重心纵向偏置较敏感,当车体重心后置0.2 m时,平直段的车体垂向加速度增大1.8倍,坡道段增大3.7倍,车体重心后置1 m时,车体平稳性达到最优。本研究结论为我国山地齿轨铁路设计及安全运维提供理论支撑。

关键词：车辆工程齿轨车辆重心偏置车辆动力学齿轮齿轨啮合力学特性

齿轨车辆-轨道(齿轨)系统耦合动力学模型及其基本振动特性

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中国科学：技术科学 2024年第5期54卷 940-954页

作者：陈兆玮李世辉袁密奥王浪李长林杨吉忠陈志辉杨武重庆交通大学机电与车辆工程学院重庆400074 中铁二院工程集团有限责任公司成都610031 重庆艾博瑞威轨道交通设备有限公司重庆402365

为研究齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动态特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论和齿轮动力学原理建立了考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨非线性接触特性的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统空间耦合动力学模型,并开展工程线路动力学试验验证了本模型的... 详细信息

为研究齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动态特性,基于车辆-轨道耦合动力学理论和齿轮动力学原理建立了考虑齿轮-齿轨非线性啮合行为和轮轨非线性接触特性的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统空间耦合动力学模型,并开展工程线路动力学试验验证了本模型的有效性.在此基础上,研究了齿轨车辆-轨道(齿轨)系统的基本振动特性以及轨道随机不平顺对齿轮-齿轨系统动态啮合行为的影响机制.研究结果表明,本文建立的齿轨车辆-轨道(齿轨)系统动力学模型具有良好的准确性和可靠性;轨道随机不平顺对齿轨车辆振动有较大影响,齿轮-齿轨系统垂向和纵向振动受不平顺激励影响较小,而横向振动则受到明显影响;齿轮-齿轨系统对轨道高低和水平不平顺敏感程度较低,而方向和轨距不平顺则明显使齿轮-齿轨系统啮合不稳定,因此建议通过减小轨道横向不平顺来提高齿轮-齿轨系统稳定性,以保证齿轨车辆的安全平稳运行.

关键词：齿轨铁路车辆动力学轮轨动态接触齿轮动力学轨道不平顺齿轮-齿轨系统稳定性