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多智能体系统的保证性能一致性研究

多智能体系统的保证性能一致性研究

作者：闫可行湖北师范大学

学位级别：硕士

近年来,多智能体系统因其高容错性、强鲁棒性和低成本等优势,在生物学、控制工程和社会科学等多个领域引起了广泛关注。在实际系统中,每个智能体的能量供应都有一定限度,考虑资源能量受限等约束条件是非常有必要的。故旨在围绕系统的保... 详细信息

近年来,多智能体系统因其高容错性、强鲁棒性和低成本等优势,在生物学、控制工程和社会科学等多个领域引起了广泛关注。在实际系统中,每个智能体的能量供应都有一定限度,考虑资源能量受限等约束条件是非常有必要的。故旨在围绕系统的保证性能一致性问题为核心,依次将非线性约束,依赖全局信息受限和提高收敛速度以增强性能等需求考虑在内,对其进行研究和深入探讨,并设计了合适的相应控制协议来处理保证性能一致性问题。针对本文集中分析的内容可以概括为以下几个方面:分析了受非线性动力系统约束下的保证性能一致性问题。针对非线性约束项的限制,构建了具有特定结构的时变非奇异矩阵,并基于非奇异变换矩阵的性质以及利普希茨条件对非线性约束影响进行了有效处理。与此同时,将该系统的整体网络结构划分为一致部分和不一致部分,由此计算出了受非线性约束条件下一致动力学的具体表达式。利用黎卡提方程确定了控制协议的增益矩阵,并通过线性矩阵不等式的性质设计了相关的性能函数,最终给出了保证性能最小化的方法。针对基于自适应的控制算法实现非线性动力学系统的保证性能一致性问题展开探讨。首先,对领导者追踪的特殊情景进行讨论,通过设计基于自适应的控制算法使其不依赖全局信息。并分别基于状态误差和控制协议构造二次性能函数来计算性能消耗,从而达到有领导追踪的保证性能一致性。而针对无领导者追踪的一般情景,选择状态分解技术将系统一致性问题转化为子系统的渐近稳定性问题。研究了具有固定时间算法和预设时间控制算法的系统的保证性能平均一致性问题。在基于有限时间算法的基础上,部署了两种新的具有非线性成本指标的平均一致性算法,使其分别在固定时间和预设时间内对有限预算下的控制性能消耗与一致性调节性能进行权衡。同时,利用有限预算来确定控制增益范围,使所有智能体在有限时间内达到平均值。最后,并确定了性能成本指数的上界。

关键词：多智能体系统保证性能固定时间预设时间

电子级多晶硅原料中痕量硼磷杂质的脱除研究进展

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化工学报 2024年第1期75卷 83-94页

作者：闫可欣姜洪涛高维群郭晓晖孙伟振赵玲华东理工大学化学工程联合国家重点实验室上海200237 新疆协鑫新能源材料科技有限公司新疆昌吉831100

三氯氢硅和氢气中痕量硼磷杂质的含量是影响多晶硅品质的主要因素。提高硼磷杂质的脱除效率有利于电子级多晶硅的大规模生产,实现我国能源信息产业升级。综述了三氯氢硅和氢气中硼磷杂质脱除方法的研究进展,重点介绍了各类提纯方法的特... 详细信息

三氯氢硅和氢气中痕量硼磷杂质的含量是影响多晶硅品质的主要因素。提高硼磷杂质的脱除效率有利于电子级多晶硅的大规模生产,实现我国能源信息产业升级。综述了三氯氢硅和氢气中硼磷杂质脱除方法的研究进展,重点介绍了各类提纯方法的特点。其中,反应-吸附-精馏耦合技术集合了精馏法和化学提纯法的优点,是三氯氢硅精制过程中最具有发展前景的方法;吸附法凭借其负载的活性物质对硼磷杂质的高选择性,成为氢气精制最常使用的工艺。最后,系统探讨了吸附剂结构特点及与吸附性能的构效关系,在此基础上总结并展望了多晶硅原料中硼磷杂质脱除面临的挑战和发展方向。

关键词：硼磷杂质吸附蒸馏反应精馏三氯氢硅氢

弹性飞行器飞行动力学建模与刚柔耦合阶次分析

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宇航学报 2024年第2期45卷 240-249页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹... 详细信息

基于虚功率原理与混合坐标法,建立了弹性飞行器的飞行动力学模型。发现了附加在弹性结构上的部件会对飞行器姿轨运动与结构振动产生影响,从而给出了耦合系数与模态质量的修正项。定义了描述弹性变形项保留程度的刚柔耦合阶次,并以由弹性本体和刚体舵面组成的刚柔耦合多体系统为例,通过对比不同刚柔耦合阶次下动力学模型的时域响应与保守系统的动量计算结果,分析了动力学模型及动量公式中弹性变形项的保留阶次对动力学响应及动量计算精度的影响。揭示了传统模型忽略弹性变形高阶项可能导致的误差水平,为弹性飞行器动力学模型的简化与验证提供了参考。

关键词：弹性飞行器耦合动力学刚柔耦合阶次虚功率原理混合坐标法

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一种水稻害虫的小目标检测方法研究

江苏农业科学 2024年第9期52卷 232-241页

作者：魏志慧张聪成泞伸陈新波闫可武汉轻工大学数学与计算机学院湖北武汉430023 武汉轻工大学电气与电子工程学院湖北武汉430023

在水稻害虫的防治中,往往会因为田间背景杂乱、叶片与害虫颜色相似、害虫个头较小导致水稻害虫不易被察觉。针对田间水稻害虫检测精度不高的问题,提出一种多尺度均衡级联检测模型(ME-Cascade)。为更好地提取水稻害虫这种小目标的特征,... 详细信息

在水稻害虫的防治中,往往会因为田间背景杂乱、叶片与害虫颜色相似、害虫个头较小导致水稻害虫不易被察觉。针对田间水稻害虫检测精度不高的问题,提出一种多尺度均衡级联检测模型(ME-Cascade)。为更好地提取水稻害虫这种小目标的特征,该模型以级联神经网络(Cascade RCNN)为基础,引入多尺度骨干网络结构Res2Net,实现单个残差块中构建类似残差的分层连接。然后在区域生成网络中加入跨通道特征融合层,降低训练过程中背景叶片与目标害虫颜色相似带来的干扰,增强候选区域定位的准确性。并在级联检测器中使用样本均衡化采样,解决目标害虫与背景特征数量差异大带来的正负样本不均衡问题,减少小目标的错检漏检。最后,为避免深层网络在小样本检测中梯度爆炸和过拟合的发生,在梯度下降中使用梯度裁剪技术。将该模型用于公开发表的水稻虫害数据集上,mAP达到了96.9%,比原始Cascade RCNN模型提高了2.7百分点,验证了该模型在真实田间的水稻害虫上具有更好的识别效果。

关键词：田间水稻害虫小目标检测多尺度骨干网络跨通道特征融合均衡采样梯度裁剪

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基于对偶四元数的多体系统动力学建模和控制

力学学报 2024年第7期56卷 2091-2102页

作者：王培栋王天舒清华大学航天航空学院北京100084

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶... 详细信息

空间机械臂的在轨作业是当前空间在轨服务中应用最为广泛的技术之一,然而,机械臂在操作过程中漂浮基座与臂体之间的位姿耦合效应极为显著,这给控制系统设计带来了新挑战.针对多刚体系统的位姿一体化建模与控制问题,文章改进了基于对偶四元数的位姿一体化建模和控制方法,使之可以应用于多刚体系统.该方法不仅能够精确描述复杂的力学关系,还能够在统一的数学框架中有效地处理位姿耦合问题,这为后续设计姿轨一体化的控制系统提供了极大的便利.首先,基于铰链模型建立了对偶四元数形式的铰链和臂体之间的速度和加速度递推关系,然后,利用铰链和臂体间力-力矩传递关系建立了递推形式的逆向动力学方程,为了便于控制系统设计与分析,随后推导建立了矩阵形式的位姿一体化的正向动力学方程.然后针对推进器和控制力矩陀螺讨论了具体的执行机构的动力学建模问题,并分别讨论了机械臂和漂浮基座的位姿一体化控制问题.最后,对一个6自由度机械臂和漂浮基座的组合体进行了动力学建模和控制仿真,动力学仿真的结果证明了所提动力学建模方法的正确性,控制仿真表明控制系统能较快地抵消机械臂运动对基座产生的干扰力和干扰力矩,证明了所提控制方法的有效性和可行性.

关键词：多刚体动力学对偶四元数一体化控制空间机械臂漂浮基座

改进目标检测模型在大米外观品质检测中的应用研究

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中国粮油学报 2024年第7期39卷 181-188页

作者：成泞伸张聪魏志慧闫可陈新波武汉轻工大学电气与电子工程学院武汉430023 武汉轻工大学数学与计算机学院武汉430023

针对现有的大米外观品质检测方法存在识别准确率较低的问题,本研究提出一种结合高效通道注意力机制(Efficient Channel Attention,ECA)的改进CenterNet模型(SEP-CenterNet)用于大米外观品质检测。首先,使用图像采集设备获取碎米、整米... 详细信息

针对现有的大米外观品质检测方法存在识别准确率较低的问题,本研究提出一种结合高效通道注意力机制(Efficient Channel Attention,ECA)的改进CenterNet模型(SEP-CenterNet)用于大米外观品质检测。首先,使用图像采集设备获取碎米、整米和黄米图像,为防止由于数据集较小出现过拟合现状,对图像进行旋转、翻转等方式扩充数据集;然后将引入空间金字塔池化(Spatial Pyramid Pooling,SPP)的GhostNet作为CenterNet的骨干网络,用于提取大米的多层次特征,并使用基于ECA注意力机制的路径聚合网络(EPANet)进行语义特征融合。实验结果表明,改进后的CenterNet模型的对碎米、黄米和整米的检测准确率分别达到97.02%、96.73%、98.14%,mAP值较原始CenterNet提升了5.84%,识别准确率均高于SSD、Faster-RCNN、Retinanet、YOLOV4、YOLOV4-tiny和YOLOV5等模型,同时对比基于提取形态特征和傅里叶系数的传统大米检测方法,本文模型准确率更高,且具有较好的泛化性。

关键词：大米外观品质目标检测空间金字塔池化路径聚合网络注意力机制

适用于大攻角与大舵偏角的刚柔耦合飞行动力学线性化模型

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第9期64卷 1547-1554页

作者：安阳王天舒清华大学航天航空学院北京100084

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模... 详细信息

针对飞行器大攻角与大舵偏角等不满足传统模型假设的飞行特点,采用小扰动法建立了飞行器刚柔耦合飞行动力学线性化模型,并与航天工程中常用模型进行了对比分析。推导了矩阵形式的动力学方程线性化的一般形式,得到了飞行器纵向动力学模型的方程系数。给出的舵面摆动惯性力与力矩的线性化表达式,精确描述了攻角与舵偏角的扰动对摆动惯性力与力矩的影响。通过在大攻角与大舵偏角条件下将该文推导的线性化模型、传统线性化模型与原始的非线性模型的仿真结果进行对比,验证了所提出的模型具有更高的仿真精度。该文指出了传统模型将攻角和操纵机构摆角视为小量可能导致较大误差,为飞行器制导与控制系统设计提供了高精度的线性化模型。

关键词：飞行动力学线性化大攻角大舵偏角高精度小扰动法

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卷积协同注意力模型下的作物幼苗与杂草识别

江苏农业科学 2024年第13期52卷 188-196页

作者：闫可张聪陈新波成泞伸魏志慧武汉轻工大学数学与计算机学院湖北武汉430023 武汉轻工大学电气与电子工程学院湖北武汉430023

在农作物的杂草防治中,部分杂草与作物幼苗的形态相似且颜色相近,导致杂草不易被快速准确识别。针对田间作物幼苗与杂草识别精度不高的问题,提出了一种卷积协同注意力模型(CCA-ViT)。该模型以视觉Transformer模型为基础,采用跨尺度金字... 详细信息

在农作物的杂草防治中,部分杂草与作物幼苗的形态相似且颜色相近,导致杂草不易被快速准确识别。针对田间作物幼苗与杂草识别精度不高的问题,提出了一种卷积协同注意力模型(CCA-ViT)。该模型以视觉Transformer模型为基础,采用跨尺度金字塔架构,加强图像浅层信息与深层语义的交互。为提高相似作物与杂草的特征判别能力,在特征提取网络中构建了卷积协同注意力机制,优先关注叶片的纹理和边缘细小特征,获取局部信息注意力权重后协同全局特征进行建模。并在全局建模前引入可移动位置编码捕获感受野的同时降低模型的复杂度。将该模型用于识别小麦、玉米等6种作物幼苗与雀麦、猪殃殃等6种杂草上,识别准确率比同类规模的视觉Transformer模型提高了1.91百分点,达到了97.81%。同时该模型用于田间小麦和玉米幼苗的实际预测准确率也能达到80%以上。体现出该模型可用于复杂背景下具有纹理细小特征的作物幼苗与杂草的识别,能够对形态相似、颜色相近的作物幼苗与杂草进行有效区分。

关键词：作物幼苗与杂草识别跨尺度金字塔架构卷积协同注意力机制可移动位置编码 Transformer模型

学习全会精神,共谋发展新篇--北大经院学者学习党的二十届三中全会精神笔谈综述

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经济科学 2024年第4期 231-240页

作者：温舒北京大学经济学院

2024年7月15日至18日,中国共产党第二十届中央委员会第三次全体会议在北京召开,全会紧密围绕推进中国式现代化这一主题,对进一步全面深化改革做出系统部署。7月19日上午,北京大学经济学院联合《经济科学》编辑部,在学院“党员之家”举... 详细信息

2024年7月15日至18日,中国共产党第二十届中央委员会第三次全体会议在北京召开,全会紧密围绕推进中国式现代化这一主题,对进一步全面深化改革做出系统部署。7月19日上午,北京大学经济学院联合《经济科学》编辑部,在学院“党员之家”举办“学习全会精神,共谋发展新篇--—北京大学经济学院学习党的二十届三中全会精神专家座谈会”,第一时间学习领会全会精神。与会专家学者紧扣党的二十届三中全会公报,结合自身研究专长,就全面深化改革、高水平社会主义市场经济体制、经济高质量发展、全面创新、宏观经济治理、对外开放、保障和改善民生、生态文明等十个话题展开热烈讨论。与会专家学者一致表示,作为新时代的科研工作者与教育工作者应坚持“四个面向”,为破解国家和社会发展重大问题、推进改革走深走实而贡献智慧,为培养信念坚定、技能过硬、全面发展的社会主义现代化建设者和接班人而躬耕奋斗。

关键词：中国式现代化共谋发展保障和改善民生专家座谈会全面深化改革教育工作者生态文明三中全会精神