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采动应力分布逾渗模型

岩石力学与工程学报 2022年第2期41卷 319-335页

作者：薛东杰张泽朋周宏伟曹志国王路军王俊光路乐乐赵艾博刘奎昌中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083 中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 北京低碳清洁能源研究院煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室北京102211 辽宁工程技术大学力学与工程学院辽宁阜新123000

采动应力重分布的理论求解是深地工程安全开挖和稳定性维护的力学基石。在全面回顾国内外采动力学模型的基础上,发现依赖弹塑性力学的采动力学理论解优点和缺点共存,优势在于力学单元的普适性严格保证了理论解的严谨性,缺点在于力学单... 详细信息

采动应力重分布的理论求解是深地工程安全开挖和稳定性维护的力学基石。在全面回顾国内外采动力学模型的基础上,发现依赖弹塑性力学的采动力学理论解优点和缺点共存,优势在于力学单元的普适性严格保证了理论解的严谨性,缺点在于力学单元的连续性定义限制了采动应力模型获得非连续解。引入概率模型或可为采动应力分布求解提供新思路,但单纯引入概率模型获得的采动应力分布解并不能保证解的唯一性。通过对比验证基于Weibull函数、Gumbel函数和Gamma函数3种概率的采动应力分布结果,概率解和实测值之间存在偏差,这种偏差性是概率模型的非唯一性引起的。最后,以裂隙场描述参数连通概率密度为桥梁,通过平行杆模型引入逾渗理论求解采动应力分布,建立了逾渗模型,多个矿区的实测结果和逾渗模型预测值交叉验证,证实采动应力分布逾渗模型可靠且形式简洁。

关键词：采矿工程采动应力弹塑性理论概率模型平行杆模型逾渗模型

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监控视频异常行为检测的概率记忆自编码网络

软件学报 2023年第9期34卷 4362-4377页

作者：肖进胜郭浩文谢红刚赵陶申梦瑶王元方武汉大学电子信息学院湖北武汉430072 湖北工业大学电气与电子工程学院湖北武汉430068

异常行为检测是智能监控系统中重要的功能之一,在保障社会治安等方面发挥着积极的作用.为提高监控视频中异常行为的检测率,从学习正常行为分布的角度出发,设计基于概率记忆模型的半监督异常行为检测网络,解决正常行为数据与异常行为数... 详细信息

异常行为检测是智能监控系统中重要的功能之一,在保障社会治安等方面发挥着积极的作用.为提高监控视频中异常行为的检测率,从学习正常行为分布的角度出发,设计基于概率记忆模型的半监督异常行为检测网络,解决正常行为数据与异常行为数据极度不均衡的问题.该网络以自编码网络为主干网络,利用预测的未来帧与真实帧之间的差距来衡量异常程度.在主干网络提取时空特征时,使用因果三维卷积和时间维度共享全连接层来避免未来信息的泄露,保证信息的时序性.在辅助模块方面,从概率熵和正常行为数据模式多样性的角度,设计概率模型和记忆模块提高主干网络视频帧重建质量.概率模型利用自回归过程拟合输入数据分布,促使模型收敛于正常分布的低熵状态;记忆模块存储历史数据中的正常行为的原型特征,实现多模式数据的共存,同时避免主干网络的过度参与而造成对异常帧的重建.最后,利用公开数据集进行消融实验和与经典算法的对比实验,以验证所提算法的有效性.

关键词：异常行为检测自编码网络概率模型记忆向量

有限实验数据下工程结构概率建模及随机响应分析

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哈尔滨工程大学学报 2024年第4期45卷 674-681页

作者：张瑞景戴鸿哲哈尔滨工业大学土木工程学院黑龙江哈尔滨150090

为了研究实验数据下工程结构输入参数的概率建模以及依据所建模型的响应分析的问题,本文提出了一种实验数据下工程结构概率建模及随机响应求解的方法。依据Karhunen-Loeve展开和任意多项式混沌(aPC)展开理论,提出了一种基于核密度估计... 详细信息

为了研究实验数据下工程结构输入参数的概率建模以及依据所建模型的响应分析的问题,本文提出了一种实验数据下工程结构概率建模及随机响应求解的方法。依据Karhunen-Loeve展开和任意多项式混沌(aPC)展开理论,提出了一种基于核密度估计的新型随机模型;发展了结构随机响应的求解技术,并提出了用于随机响应aPC系数估计的D-optimal加权插值方法,实现了结构响应的高精度求解。研究表明:本文的研究为实验数据下工程结构的合理随机建模和高效响应分析提供了一个有效的框架,本文方法有效。

关键词：概率模型随机响应分析实验数据 Karhunen-Loeve展开多项式混沌展开实验设计非线性结构核密度估计

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电力系统中时序场景生成和约简方法研究综述

电网技术 2023年第2期47卷 709-721页

作者：董骁翀张姝李烨王新迎蒲天骄孙英云新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206 中国电力科学研究院有限公司北京市海淀区100192

随着能源转型的推进,可再生能源以及新型负荷的渗透率不断提高,其引入的不确定性给电力系统安全与经济运行带来极大的挑战。对电力系统中不确定性因素精确建模是保证新一代电力系统安全稳定运行的基础。采用时序场景生成和约简技术对不... 详细信息

随着能源转型的推进,可再生能源以及新型负荷的渗透率不断提高,其引入的不确定性给电力系统安全与经济运行带来极大的挑战。对电力系统中不确定性因素精确建模是保证新一代电力系统安全稳定运行的基础。采用时序场景生成和约简技术对不确定性因素建模是推动电力系统不确定优化技术发展的关键。针对电力系统中时序场景生成和约简方法进行了系统性综述。首先,从研究对象和数学问题阐述了电力系统时序场景生成和约简的基本概念。其次,综述了电力系统中场景生成和约简的现有研究方法、评价指标以典型应用场景。最后对现阶段研究中存在的问题进行了归纳,并展望了未来的发展趋势和挑战。

关键词：场景生成场景约简不确定性随机优化概率模型

基于能量系数的分层装配柔性支撑钢结构体系抗震设计与评估方法

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工程力学 2023年第2期40卷 179-189页

作者：张瑞斌王伟同济大学土木工程防灾国家重点实验室上海200092 同济大学建筑工程系上海200092

对为了实现分层装配柔性支撑钢结构体系的损伤控制行为,在建立结构体系损伤控制阶段的能量系数抗震需求指标概率模型的基础上,提出了基于能量系数的考虑抗震需求参数概率模型的抗震设计方法与评估流程。选取了一个典型的三层分层装配柔... 详细信息

对为了实现分层装配柔性支撑钢结构体系的损伤控制行为,在建立结构体系损伤控制阶段的能量系数抗震需求指标概率模型的基础上,提出了基于能量系数的考虑抗震需求参数概率模型的抗震设计方法与评估流程。选取了一个典型的三层分层装配柔性支撑钢结构体系对所提出的设计与评估流程进行演示说明,分析结果表明:通过该文提出的抗震设计与评估流程所设计的结构能够实现损伤控制的性能目标,即损伤集中在易于更换的柔性支撑中,主框架保持弹性,从而使结构震后没有明显的残余变形。并进一步通过弹塑性时程分析验证了该方法的合理性。

关键词：分层装配式结构柔性支撑能量系数概率模型抗震设计与评估

基于模仿学习的双曲率曲面零件复合材料织物机器人铺放

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机器人 2022年第4期44卷 504-512页

作者：段宝阁杨尚尚谢啸肖晓晖武汉大学动力与机械学院湖北武汉430072

针对双曲率曲面零件的复合材料织物铺放,手工铺放效率低、质量均一性差,机器人铺放的相关研究未能准确地描述手工铺放技能。为此,本文提出基于模仿学习的铺放技能采集、描述与重现的相关方法。首先,利用拖动示教获取织物铺放的轨迹信息... 详细信息

针对双曲率曲面零件的复合材料织物铺放,手工铺放效率低、质量均一性差,机器人铺放的相关研究未能准确地描述手工铺放技能。为此,本文提出基于模仿学习的铺放技能采集、描述与重现的相关方法。首先,利用拖动示教获取织物铺放的轨迹信息,以压力阈值为分割依据进行有监督的轨迹分割,再采用高斯混合模型(Gaussian mixture model,GMM)与高斯混合回归(Gaussian mixture regression,GMR)学习得到铺放轨迹概率模型。在此基础上,以示教姿态和曲面法向为参考,计算末端执行器的法向姿态,再次进行示教获得法向压力信息,由GMM/GMR学习得到铺放压力概率模型;然后,针对接触状态建立过程,在力/位混合控制框架下,提出预控制量退出机制,实现接触状态建立过程中无冲击的控制器切换;最后,基于UR5e机械臂、ATI六维力/力矩传感器和ROS(robot operating system)搭建试验平台,进行试验。结果表明:所提出的技能采集、描述方法可实现对人工铺放经验的准确提取与表达,采用预控制量退出机制,接触状态建立过程的最大压力误差为1.8 N,小于曲面模具所有16条轨迹的铺放压力均方根误差2.0 N,完成的铺层无肉眼可见的鼓包与褶皱等缺陷,深度相机测量织物点云距模具点云距离小于1.0 mm的点约占97.3%。

关键词：复合材料织物双曲率曲面模仿学习概率模型接触任务状态切换

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一种基于概率关联的局部高斯过程回归算法

自动化学报 2022年第8期48卷 1940-1949页

作者：肖文鑫张文文北京大学计算机学院北京100871 同济大学电子与信息工程学院上海201804

在针对控制和机器人的机器学习任务中,高斯过程回归是一种常用方法,具有无参数学习技术的优点.然而,它在面对大量训练数据时存在计算量大的缺点,因此并不适用于实时更新模型的情况.为了减少这种计算量,使模型能够通过实时产生的大量数... 详细信息

在针对控制和机器人的机器学习任务中,高斯过程回归是一种常用方法,具有无参数学习技术的优点.然而,它在面对大量训练数据时存在计算量大的缺点,因此并不适用于实时更新模型的情况.为了减少这种计算量,使模型能够通过实时产生的大量数据不断更新,本文提出了一种基于概率关联的局部高斯过程回归算法.与其他局部回归模型相比,该算法通过对多维局部空间模型边界的平滑处理,使用紧凑支持的概率分布来划分局部模型中的数据,得到了更好的预测精度.另外,还对更新预测矢量的计算方法进行了改进,并使用k-d树最近邻搜索减少数据分配和预测的时间.实验证明,该算法在保持全局高斯过程回归预测精度的同时,显著提升了计算效率,并且预测精度远高于其他局部高斯过程回归模型.该模型能够快速更新和预测,满足工程中的在线学习的需求.

关键词：机器学习概率模型大数据量实时更新

基于有限材料参数试验数据的横观各向同性板结构随机有限元分析与验证

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计算力学学报 2023年第2期40卷 303-313页

作者：陈州杜新喜张慎袁焕鑫中南建筑设计院股份有限公司武汉430071 武汉大学土木建筑工程学院武汉430072

当材性试验数据有限时,为了研究各力学参数的离散性和不确定性对结构性能计算的影响,需要对材料参数采用随机变量建模并基于概率理论构建刚度矩阵的随机模型。为此,首先将随机弹性张量分解为一组基张量和由材料参数构成的随机系数的线... 详细信息

当材性试验数据有限时,为了研究各力学参数的离散性和不确定性对结构性能计算的影响,需要对材料参数采用随机变量建模并基于概率理论构建刚度矩阵的随机模型。为此,首先将随机弹性张量分解为一组基张量和由材料参数构成的随机系数的线性组合,以考虑刚度矩阵各分量间的统计相关性;并利用最大熵原理确定由上述随机系数组成的随机向量的概率密度函数。采用基于Metropolis-Hasting算法的马尔科夫链蒙特卡罗方法用于计算与之相关的概率模型的拉格朗日乘子,并通过Matlab生成材料参数的随机样本。最后采用蒙特卡罗随机有限元法对横观各向同性材料构成的板式结构在不同荷载下的力学行为进行了数值分析。以刨花板材料为典型案例,与试验结果对比,验证了本文方法的效果和实用性。

关键词：随机有限元横观各向同性刨花板弹性张量不确定性量化概率模型马尔科夫链蒙特卡罗方法 M-H算法

基于多项式混沌展开的电力系统概率可用输电能力评估

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中国电机工程学报 2024年第2期44卷 489-503,I0005页

作者：姜涛李春晖张儒峰陈厚合李国庆现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室(东北电力大学) 吉林省吉林市132012

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于... 详细信息

大规模开发和利用风能有利于实现电力系统清洁低碳转型,是实现国家“碳达峰、碳中和”战略目标的重要技术手段,但风电出力的强不确定性对电力系统区域间可用输电能力(available transfer capability,ATC)评估带来了全新的挑战,传统用于求解计及风电出力不确定性的概率ATC评估模型在计算效率和计算精度方面均存在一定的不足。为此,该文提出一种基于多项式混沌展开(polynomialchaos expansion,PCE)的电力系统概率ATC评估方法,该方法首先构建基于机会约束的电力系统概率ATC评估模型;然后,根据风电出力预测误差的概率分布特征,选择对应的正交多项式为基函数以近似风电出力预测误差及电力网络中与之相关联的其他随机变量;进一步,借助Galerkin投影和基于一阶矩、二阶矩的机会约束转化方法,将所构建的机会约束模型的概率约束转化为确定性约束,实现基于机会约束的概率ATC评估模型向易于求解的确定性优化模型的转化;进而,将概率ATC评估模型的求解问题转化为ATC的最优多项式逼近系数的求解问题,根据求得的最优多项式逼近系数和选取的基函数计算电力系统ATC的概率分布特征;最后,通过修改后的PJM-5节点测试系统、IEEE-118节点测试系统及吉林西部电网实际算例验证了所提基于多项式混沌展开的电力系统概率ATC评估方法的准确性和有效性。

关键词：可用输电能力多项式混沌展开概率模型机会约束不确定性分析