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基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定

河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第4期43卷 152-161页

作者：余培照李孟孟王闯郑州轻工业大学电气信息工程学院河南郑州450002

奇异振动系统由于存在无穷远特征结构,导致系统的动态性能较差,这给实际应用带来了困难。目的为了改善奇异振动系统的稳定性,方法采用加速度-速度主动控制策略,提出基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定。基于特征结构配置及奇异... 详细信息

奇异振动系统由于存在无穷远特征结构,导致系统的动态性能较差,这给实际应用带来了困难。目的为了改善奇异振动系统的稳定性,方法采用加速度-速度主动控制策略,提出基于特征结构配置的奇异振动系统鲁棒镇定。基于特征结构配置及奇异值分解方法讨论奇异振动系统的镇定问题,提出镇定控制器的参数化设计方法。在随机扰动环境下,讨论奇异振动系统受参数扰动时的鲁棒特征值镇定问题和镇定控制器设计方案。通过引入拉格朗日乘子,构造基于扰动位移的多元函数,将鲁棒镇定问题转化为广义系统特征结构优化问题。利用构造的扰动函数及Rayleigh定理,提出奇异振动系统鲁棒镇定控制器设计的新方法。结果通过两个算法制定了相应控制器设计步骤,仿真验证了算法的可行性。数值结果表明,本文方法能快速镇定奇异振动系统,且使闭环系统具有很好的稳态性能。结论提出的新方法改善了奇异振动系统动态性能的同时,也增强了闭环系统的抗干扰能力,从而提高了系统的鲁棒性。

关键词：振动系统特征结构配置镇定鲁棒性

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基于深度学习的网络入侵检测系统综述

计算机应用 2024年

作者：邓淼磊阚雨培孙川川徐海航樊少珺周鑫河南工业大学信息科学与工程学院河南省粮食信息处理国际联合实验室

入侵检测系统等安全机制已被用于保护网络基础设施和网络通信免受网络攻击。随着深度学习技术的不断进步，基于深度学习的入侵检测系统逐渐成为网络安全领域的研究热点。通过对文献的广泛调研，详细介绍了利用深度学习技术进行网络入侵... 详细信息

入侵检测系统等安全机制已被用于保护网络基础设施和网络通信免受网络攻击。随着深度学习技术的不断进步，基于深度学习的入侵检测系统逐渐成为网络安全领域的研究热点。通过对文献的广泛调研，详细介绍了利用深度学习技术进行网络入侵检测的最新研究进展。首先，简要概述了当前几种不同的入侵检测系统；接着，介绍了基于深度学习的入侵检测系统中常用的数据集和评价指标；然后，总结了网络入侵检测系统中常用的深度学习模型以及其应用场景；最后，探讨了当前研究过程中所面临的问题，并提出了未来的发展方向。

关键词：网络安全入侵检测深度学习异常检测网络入侵检测系统

基于CWT-CARS-CNN综合方法的矿区土壤煤源碳质量分数高光谱估测

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期43卷 91-100页

作者：聂小军洪雯雯 GILL Ammara 于海洋陈晓东河南理工大学测绘与国土信息工程学院河南焦作454000

目的目前,尚无可靠方法定量识别土壤中煤源碳,为此,方法采集焦作矿区耕地土壤,配制249个不同质量分数的煤源碳土壤样品,利用ASD FieldSpec4获取样品光谱数据,采用连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)-竞争性自适应重加权采... 详细信息

目的目前,尚无可靠方法定量识别土壤中煤源碳,为此,方法采集焦作矿区耕地土壤,配制249个不同质量分数的煤源碳土壤样品,利用ASD FieldSpec4获取样品光谱数据,采用连续小波变换(continuous wavelet transform,CWT)-竞争性自适应重加权采样(competitive adaptive reweighted sampling,CARS)-卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)方法估测土壤中煤源碳质量分数,并对比CWT-CARS-CNN方法与传统光谱指数法构建的煤源碳估测模型估测效果,检验CWT-CARS-CNN估测模型的适用性。结果结果表明:350~2500 nm波段内,煤与土壤光谱特征截然不同,含煤土壤样品光谱反射率随煤源碳质量分数增加而降低;CWT方法提高了光谱对土壤煤源碳的敏感性,CARS方法提取的煤源碳敏感波段数量明显增加,基于CWT-CARS-CNN方法的煤源碳质量分数估测模型精度明显高于传统光谱指数法的;以L8分解尺度构建的CWT-CARS-CNN模型精度最高,验证集R2=0.9993,RPD=40.3081。结论基于CWT-CARS-CNN的高光谱估测方法能较准确地估测矿区不同土地利用类型下土壤中的煤源碳质量分数,可为“双碳”背景下矿区土壤碳固存与肥力评估提供参考。

关键词：煤源碳碳固存高光谱估测深度学习矿区土壤

基于改进云模型的湿陷性地基渡槽稳定状态评估

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水利水电技术（中英文） 2024年第1期55卷 144-156页

作者：张海晨曹骏李嘉明王鑫任子豪訾亚辉宁夏水利工程建设中心宁夏银川750001 华北水利水电大学水利学院河南郑州450046

【目的】由于跨湿陷性黄土区的输水渡槽因服役期内的地基变形和建筑物老化,造成渡槽的服役安全性和结构稳定性难以定量评估,为对湿陷性地基渡槽的稳定状态进行评估,以宁夏固海扩灌灌区的清水河渡槽为研究对象,构建了基于湿陷性黄土地基... 详细信息

【目的】由于跨湿陷性黄土区的输水渡槽因服役期内的地基变形和建筑物老化,造成渡槽的服役安全性和结构稳定性难以定量评估,为对湿陷性地基渡槽的稳定状态进行评估,以宁夏固海扩灌灌区的清水河渡槽为研究对象,构建了基于湿陷性黄土地基稳定状态与渡槽建筑物稳定状态的多级评估体系耦合的湿陷性黄土地基渡槽稳定状态综合评估体系,【方法】使用云模型对湿陷性黄土地基渡槽稳定状态进行综合评估,使用AHP-熵权法对云模型进行改进,研究中使用拉格朗日乘子法将AHP法与熵权法进行耦合后计算指标权重,以提高模型权重的合理性使其更加客观精确。【结果】研究结果显示:现役清水河渡槽的湿陷性黄土地基稳定状态、渡槽建筑物稳定状态及湿陷性黄土地基渡槽整体稳定状态的云数字特征参数分别为W_(1)=(4.608,0.766,0.228)、W_(2)=(6.094,0.674,0.214)和W=(5.307,0.720,0.221)。【结论】结果表明:现役清水河渡槽的湿陷性黄土地基稳定状态、渡槽建筑物稳定状态及湿陷性黄土地基渡槽整体稳定状态分别处于V_(3)(中等)稳定状态、V4(较为)稳定状态以及V_(3)(中等)稳定状态。该评估模型可为同类湿陷性黄土区域的水工建筑物的稳定状态评估提供参考。

关键词：湿陷性黄土地基渡槽云模型稳定状态 AHP-熵权变形

基于精英知识引导的多种群协作粒子群优化算法

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河南理工大学学报（自然科学版） 2024年第6期43卷 116-128页

作者：张伟张润雨河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454000

目的为了解决粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法易早熟收敛、后期收敛速度慢、精度低等问题,方法提出一种基于精英知识引导的多种群协作粒子群优化算法(multi-group cooperation particle swarm optimization algorithm,MGCPSO)。首先,采用基于幂函数约束的logistic映射得到分布均匀的初始种群,加快寻优速度并提高找到最优解的概率;其次,在算法执行阶段动态划分多种群,并利用精英知识引导劣势粒子飞行,实现粒子间的信息共享和协同进化,降低粒子在解空间探索的盲目性;最后,综合融入精英知识的反向学习和极值扰动策略对粒子施加变异,帮助粒子扩大搜索区域并加强对最优邻域的精细探索。结果为验证MGCPSO的性能,在30维和100维的基准测试函数上进行了仿真实验研究,结果表明,相比于其他几种改进算法,提出的算法在收敛速度和收敛精度上均有良好表现。结论多种群协作粒子群优化可以有效避免算法早熟收敛和陷入局部最优,同时可以提高算法的全局搜索能力和局部开发能力。

关键词：粒子群优化算法 Logistic映射多种群精英知识反向学习极值扰动

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微电解耦合人工湿地去除畜禽废水中SM2

中国给水排水 2024年

作者：王万金张漓杉钟山朱佳燕张梅芳陈运妹肖桂芳广西师范大学环境与资源学院珍稀濒危动植物生态与环境保护教育部重点实验室桂林电子科技大学生命与环境科学学院

对比了微电解耦合上升垂直流人工湿地系统（A）和普通上升垂直流人工湿地系统（B）对畜禽废水中磺胺二甲基嘧啶（SM2）的净化效果，并分析SM2对两种人工湿地系统基质酶活性和微生物群落的影响。结果表明，向废水中投加SM2后，A系统对常... 详细信息

对比了微电解耦合上升垂直流人工湿地系统（A）和普通上升垂直流人工湿地系统（B）对畜禽废水中磺胺二甲基嘧啶（SM2）的净化效果，并分析SM2对两种人工湿地系统基质酶活性和微生物群落的影响。结果表明，向废水中投加SM2后，A系统对常规污染物的去除效果几乎不受影响，仍然稳定维持较高的污染物去除率，对SM2的去除率也远高于B系统，而B系统受SM2的冲击较大，常规污染物去除率平均下降约15个百分点且波动明显。SM2对A系统中脲酶、碱性磷酸酶和脱氢酶活性的影响相对较小，表明A系统对SM2的冲击适应能力更强，其微生物体系仍然维持了较好的功能状态。铁碳微电解作用能有效降低SM2对A系统中微生物种群的胁迫效应，与去除常规污染物有关的功能菌属的丰度略有变化，但不显著，影响抗生素去除的优势菌株包括Cloacibacterium、Lysobacter、Acinetobacter和Brevundimonas等，在投加SM2后的运行过程中丰度显著增加，系统的适应性调整维持了其良好的运行状况与去除效力。B系统中脲酶、碱性磷酸酶、脱氢酶活性和微生物总体丰度均大幅下降，表明B系统缺乏应对SM2冲击的能力，其微生态在一定程度上受到SM2的抑制，因此污染物去除效果大幅降低。

关键词：微电解人工湿地磺胺二甲基嘧啶微生物酶活性

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前卡式液压千斤顶往复密封摩擦生热分析

机电工程 2024年

作者：刘新锋王俊超尚廷东刘威张钰松刘旭玲李松晶河南交投平宛高速公路有限公司河南交院工程技术集团有限公司郑州东辰科技有限公司郑州轻工业大学机电工程学院哈尔滨工业大学机电工程学院

针对千斤顶内油膜摩擦生热问题，提出了一种基于前卡式液压千斤顶内活塞往复密封摩擦生热分析方法。首先，在摩擦生热热源条件下，利用计算流体力学（CFD）数值计算规则，根据活塞往复运动方程进行了用户自定义函数（UDF）编程；然后，... 详细信息

针对千斤顶内油膜摩擦生热问题，提出了一种基于前卡式液压千斤顶内活塞往复密封摩擦生热分析方法。首先，在摩擦生热热源条件下，利用计算流体力学（CFD）数值计算规则，根据活塞往复运动方程进行了用户自定义函数（UDF）编程；然后，结合油液黏温特性建立了千斤顶往复密封摩擦生热仿真计算模型，并给出了千斤顶活塞往复运动油膜摩擦生热建模分析方法；最后，分析了千斤顶油缸内摩擦阻力，并对千斤顶摩擦生热特性进行了仿真分析，得到了千斤顶内温度场分布，并把关键点温度仿真结果与试验数据进行了对比、分析。研究结果表明：前卡式液压千斤顶进行多次张拉工作时，其温度上升趋势和理论分析以及仿真数据基本吻合，在初次张拉工作时，温度上升速度较快；但是在张拉15次后，温度达到29 ℃左右时，后续温度上升趋势基本相同。前卡式液压千斤顶内温度场分布规律可以为液压千斤顶密封材料选取、结构改进和张拉系统油压表温度补偿提供理论和技术方面的支持。

关键词：前卡式液压千斤顶往复密封油膜摩擦生热仿真计算模型温度场分布规律油液黏温特性

脑电情感识别中多上下文向量优化的卷积递归神经网络

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计算机应用 2024年第7期44卷 2041-2046页

作者：晁浩封舒琪刘永利河南理工大学计算机科学与技术学院河南焦作454450

目前的脑电(EEG)情感识别模型忽略了不同时段情感状态的差异性,未能强化关键的情感信息。针对上述问题,提出一种多上下文向量优化的卷积递归神经网络(CR-MCV)。首先构造脑电信号的特征矩阵序列,通过卷积神经网络(CNN)学习多通道脑电的... 详细信息

目前的脑电(EEG)情感识别模型忽略了不同时段情感状态的差异性,未能强化关键的情感信息。针对上述问题,提出一种多上下文向量优化的卷积递归神经网络(CR-MCV)。首先构造脑电信号的特征矩阵序列,通过卷积神经网络(CNN)学习多通道脑电的空间特征;然后利用基于多头注意力的递归神经网络生成多上下文向量进行高层抽象特征提取;最后利用全连接层进行情感分类。在DEAP(Database for Emotion Analysis using Physiological signals)数据集上进行实验,CR-MCV在唤醒和效价维度上分类准确率分别为88.09%和89.30%。实验结果表明,CR-MCV在利用电极空间位置信息和不同时段情感状态显著性特征基础上,能够自适应地分配特征的注意力并强化情感状态显著性信息。

关键词：多通道脑电信号情感识别多上下文向量卷积递归神经网络多头注意力

基于无人机多光谱与热红外数据的冬小麦土壤水分反演

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郑州大学学报（工学版） 2024年第5期45卷 111-118页

作者：张成才侯佳彤王蕊姜明梁祝星星郑州大学水利与交通学院河南郑州450001 中国农业科学院农田灌溉研究所河南新乡453002

引入植被覆盖度会在一定程度上提高土壤水分反演模型的精度,但大多数研究均基于归一化植被指数NDVI估算植被覆盖度,未深入研究基于其他植被指数估算植被覆盖度对模型的影响。为此,以河南省驻马店市西平县人和乡冬小麦部分种植区域为实验... 详细信息

引入植被覆盖度会在一定程度上提高土壤水分反演模型的精度,但大多数研究均基于归一化植被指数NDVI估算植被覆盖度,未深入研究基于其他植被指数估算植被覆盖度对模型的影响。为此,以河南省驻马店市西平县人和乡冬小麦部分种植区域为实验区,基于分辨率高、机动性强的无人机平台搭载多光谱与热红外成像仪开展冬小麦覆盖地表的土壤水分反演研究,探究引入不同植被覆盖度参数后模型精度的变化,并弥补基于卫星遥感影像的土壤水分监测分辨率低、时效性差的不足。基于随机森林算法,将温度植被干旱指数TVDI、垂直干旱指数PDI两种干旱指数分别与7种植被指数估算的植被覆盖度参数耦合搭建土壤水分反演模型,并根据最优模型的反演结果对实验区的土壤水分空间分布情况进行分析。同时,建立耦合TVDI与PDI指数、不引入植被覆盖度的土壤水分反演模型TP模型为对照组。结果表明:在0~10 cm和>10~20 cm深度时,TP模型的决定系数R^(2)分别为0.606、0.670,均方根误差RMSE分别为0.045、0.041。7种引入植被覆盖度的模型精度较TP模型精度均有一定程度的提升,其中最优模型TPOSAVI的R^(2)较TP模型分别提高0.143、0.158,RMSE分别降低0.7百分点、0.8百分点。基于干旱指数引入植被覆盖度能够提高模型精度,且不同植被覆盖度参数对模型精度的提升程度有差异。

关键词：土壤水分反演无人机遥感多光谱热红外随机森林干旱指数植被覆盖度