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挖掘心电时间序列中的奇异结构

挖掘心电时间序列中的奇异结构

作者：马天龙中国协和医科大学

学位级别：硕士

心血管疾病已经成为危害人类健康的重大杀手。心电时间序列是人们诊断心血管疾病的主要依据之一。随着现代医学测量手段和技术的发展，记录了大量的时间序列。面对海量的医学数据，人们迫切地需要高能力和自动化的数据分析技术对它们进... 详细信息

心血管疾病已经成为危害人类健康的重大杀手。心电时间序列是人们诊断心血管疾病的主要依据之一。随着现代医学测量手段和技术的发展，记录了大量的时间序列。面对海量的医学数据，人们迫切地需要高能力和自动化的数据分析技术对它们进行有效的分析和诊断。自从心电图被发现的一百年间，研究者主要通过心电图的一些固定的模板或时间序列的相似性搜索去分析、处理心电时间序列，提取出各种特征波形，并以此来进行心电图的分析和诊断，取得了比较好的效果。但是，这种基于模板或相似性搜索的方法存在一定的缺陷。如果某些波形结构不与目前模板库中的任何一个模板相似，就不能识别出这些特殊的结构。但往往这种特殊的结构对于疾病诊断是非常有意义的。因此，本研究试图从一个新的不依赖于模板的角度进行深入的探索，即搜寻心电时间序列中和所有其他子序列最不相似的心电时间序列子序列。我们称之为心电时间序列的奇异结构(discords)。搜寻心电时间序列中的奇异结构，原本就有比较准确的算法，但是由于算法复杂，运行时间很长，很难在实际工作中应用。我们在研究国内外相关文献的基础之上，优化了原来搜寻奇异结构的算法，并充分利用现代计算机技术，选择Eclipse+Tomcat集成开发环境，使用Java+Matlab混合编程技术，在B／S模式下，采用经典的基于MVC设计模式的struts框架，开发了用于挖掘心电时间序列奇异结构的Web应用实验系统。该系统的整体框架结构是由解析模块、除噪模块、标准化模块、确定滑动窗口最佳长度模块、SAX模块、搜寻奇异结构和访问交互模块这7个模块整合而成。整个系统平台共计50余个文件，约1万行代码。与此同时，本研究还为应用系统搭建了基于网络的后台心电数据库，供用户通过Web应用系统进行搜索和使用。其数据主要来源于MIT／BIH标准心电数据和北京协和医院心电数据。用户可以通过浏览器访问本系统并且从数据库选择数据。系统能够快速、准确地定位心电时间序列中的奇异结构。本系统所发现的奇异结构与MIT／BIH数据库中的注释相符。在心电时间序列中搜寻奇异结构是一项新的技术。本研究仅在算法和实验平台方面进行了初步的实验，为进一步深入研究打下基础。心电时间序列中奇异结构的临床应用有待进一步的研究。

关键词：心电时间序列数据挖掘心电除噪字符集近似奇异结构

超细Pt纳米线结构和熔化行为的分子动力学模拟研究

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物理学报 2012年第13期61卷 95-101页

作者：夏冬王新强重庆大学物理学院重庆401331

基于EAM原子嵌入势,对临界尺寸下的自由Pt纳米线的奇异结构和熔化行为进行分子动力学模拟.模拟结果显示,超细Pt纳米线的熔点随径向尺寸和结构的不同而发生明显改变;引入林德曼因子,令其临界值为0.03,以此得到对应熔点值大小与通过势能-... 详细信息

基于EAM原子嵌入势,对临界尺寸下的自由Pt纳米线的奇异结构和熔化行为进行分子动力学模拟.模拟结果显示,超细Pt纳米线的熔点随径向尺寸和结构的不同而发生明显改变;引入林德曼因子,令其临界值为0.03,以此得到对应熔点值大小与通过势能-温度变化曲线找出的一致,又比较了纳米线各层粒子平均林德曼指数的大小,对各层纳米结构的热稳定性进行定量标度;综合分析发现螺旋结构纳米线的熔化从内核开始,而多边形结构的纳米线的熔化从外壳层开始.

关键词： Pt纳米线奇异结构熔化行为分子动力学模拟

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球面、柱面、锥面与非线性控制系统

系统科学与数学 2001年第2期21卷 163-171页

作者：王红杜永文西北工业大学数学与信息科学系西安710072

我们首先从整体化的观点定义了一种建立在三维欧氏空间的二维曲面上的非线性控制系统，并给出了在曲面的局部坐标系下非线性系统状态方程的表达式，研究了非线性系统的平衡态与曲面的测地线之间的关系．刻划了球面、柱面、锥面的特殊曲... 详细信息

我们首先从整体化的观点定义了一种建立在三维欧氏空间的二维曲面上的非线性控制系统，并给出了在曲面的局部坐标系下非线性系统状态方程的表达式，研究了非线性系统的平衡态与曲面的测地线之间的关系．刻划了球面、柱面、锥面的特殊曲面几何结构和奇异结构与非线性控制系统之间的内在联系．进一步，讨论了建立在球面、柱面和锥面上的非线性控制系统的局部和整体能控性与能观测性．

关键词：非线性系统状态曲线几何结构能控性能观测性控制系统状态方程奇异结构球面柱面锥面微分几何

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动力定位系统的推力分配策略研究

船海工程 2008年第3期37卷 92-96页

作者：吴显法王言英大连理工大学船舶工程学院辽宁大连116024

以序列二次规划法为基础,提出一种合理高效地解决动力定位系统推力分配问题的方法。整个推力优化分配的目标是最小化推进系统的能耗,包括燃油消耗、推进器的磨损、推力误差等;同时还考虑到推进器的推力极限、最大推力变化速率、最大旋... 详细信息

以序列二次规划法为基础,提出一种合理高效地解决动力定位系统推力分配问题的方法。整个推力优化分配的目标是最小化推进系统的能耗,包括燃油消耗、推进器的磨损、推力误差等;同时还考虑到推进器的推力极限、最大推力变化速率、最大旋转速率、推进器推力的禁区、奇异结构等因素。对不同的推力禁区的处理方法进行对比,得到一个最合适的处理方法。计算实例表明,采用序列二次规划法能够实现对角度禁区的最优处理的目的,并能够达到降低燃油消耗,避免奇异结构,增加系统的可操纵性。

关键词：动力定位推力分配序列二次规划法奇异结构推力禁区

基于遗传混沌粒子群混合算法的船舶动力定位推力分配研究

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舰船科学技术 2018年第12期40卷 99-103页

作者：李新想王锡淮肖健梅上海海事大学物流工程学院上海201306

针对船舶动力定位系统中一类非线性有约束的推力分配问题,提出了一种以粒子群算法为基础,并引入混沌理论和遗传算法中交叉及变异策略的混合算法。建立以推进系统能耗最小为目标,包括推进器功率消耗、磨损、推力误差等;以推进器推力、方... 详细信息

针对船舶动力定位系统中一类非线性有约束的推力分配问题,提出了一种以粒子群算法为基础,并引入混沌理论和遗传算法中交叉及变异策略的混合算法。建立以推进系统能耗最小为目标,包括推进器功率消耗、磨损、推力误差等;以推进器推力、方位角的工作范围和变化速率等为约束条件的多变量非线性有约束优化问题。通过仿真表明,该算法能够解决该优化问题,而且能够兼顾船舶推进系统的能耗和操纵性能,有效地提高了船舶动力定位系统的相关性能。

关键词：动力定位推力分配粒子群算法遗传算法奇异结构推进系统

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并联机器人的研究现状与展望

机床与液压 2004年第3期32卷 7-9页

作者：刘阳冯宝富蔡光起东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110004

本文对并联机器人进行系统地分类 ,介绍了并联机器人运动学分析、动力学、奇异结构分析的方法及研究现状 ,最后 ,提出了为适应机械工业的发展 ,根据敏捷制造提出的策略 ,展望了其发展趋势———模块化设计。

关键词：并联机器人奇异结构模块化设计运动学分析动力学

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动力定位系统推力分配逻辑的研究

动力定位系统推力分配逻辑的研究

作者：李勇跃上海交通大学

学位级别：硕士

推进器是动力定位系统的执行机构,其接受推力分配逻辑产生的推力指令,做出相应的动作（转速、方向等）,从而实现动力定位的功能。不同形式的推进器,因其水动力性质的差异,对应的推力分配逻辑也不相同。推力分配逻辑承担着降低动力定位... 详细信息

推进器是动力定位系统的执行机构,其接受推力分配逻辑产生的推力指令,做出相应的动作（转速、方向等）,从而实现动力定位的功能。不同形式的推进器,因其水动力性质的差异,对应的推力分配逻辑也不相同。推力分配逻辑承担着降低动力定位系统能量消耗的任务,其性质的优劣直接决定着动力定位系统的经济性。然而,一个优良的推力分配逻辑,不仅要实现能量消耗的最小化,还要考虑使得系统具有良好的操纵性、尽量减小推进器的磨损等条件。本文围绕如何建立具有优良性质的推力分配逻辑,主要开展了以下工作:1.试图建立完整的推力分配逻辑的数学建模,包括建立准确的目标函数的数学模型以及完整的约束条件的数学模型;2.针对推进系统出现的奇异结构现象,从数学机理上对这种现象的产生进行了分析,并采用推进系统结构矩阵的最小奇异值表征系统的奇异程度,在此基础上,提出了奇异结构的处理方法,建立了基于避免奇异结构的推力分配逻辑;3.由于采用舵桨推进器和对全方位回转推进器设置了禁止角,造成推力分配逻辑中产生了非凸问题,本文结合舵桨推进器,研究了对该类问题的处理方法,建立了含有舵桨推进器的推进系统的推力分配逻辑。

关键词：动力定位系统推力分配逻辑最优化模型奇异结构非凸问题

被动铰为球铰的二自由度平移并联机构的分析与设计

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被动铰为球铰的二自由度平移并联机构的分析与设计

作者：吴静南京理工大学

学位级别：硕士

少自由度并联机构是并联机构中一个重要分支,因其具有负载能力强、结构简单、控制和制造成本相对低廉等优点而越来越受到重视,其中二自由度平移并联机构是一种典型的少自由度并联机构。本文提出了一种被动铰为球铰的新型二自由度平移并... 详细信息

少自由度并联机构是并联机构中一个重要分支,因其具有负载能力强、结构简单、控制和制造成本相对低廉等优点而越来越受到重视,其中二自由度平移并联机构是一种典型的少自由度并联机构。本文提出了一种被动铰为球铰的新型二自由度平移并联机构,着重分析了该机构的自由度、运动学、空间静刚度,并提出了该机构的实际应用。在自由度方面,本文通过封闭法求出机构运动学正解的解析解,从而论证机构能够实现二自由度平移运动,并通过算例和运动学仿真软件对结果的正确性进行验证。根据所分析的机构的结构特点,总结了能实现二自由度平移运动的三条几何约束条件。基于这些条件,提出十多种满足条件的拓展结构,此外,对不满足上述几个约束条件的三种拓展结构的运动也进行了分析。在运动学方面,建立了机构的正解和反解的运动学模型,用雅克比矩阵法求解机构的位置正解,并对其进行求导,从而获得了机构的速度和加速度模型。针对机构雅克比矩阵奇异时,机构有时仍能实现二自由度平移运动的情况进行了分析讨论。对机构等效平面结构的奇异位形进行了分类与分析。在空间静刚度方面,用基于小变形叠加原理和虚拟机构法的空间静刚度分析方法,建立了二自由度平移并联机构的空间静刚度模型,对机构的主刚度和主方向进行了分析。利用有限元软件分析了对机构与其等效的平面机构的空间静刚度,并进行对比,证明了该空间结构的机构侧向刚度更高。最后,根据所研究的二自由度平移并联机构的特性,提出了两种实际应用范例。

关键词：并联机构自由度奇异结构空间静刚度

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半线性偏微分方程多解计算新算法的研究

半线性偏微分方程多解计算新算法的研究

作者：易雯帆湖南师范大学

学位级别：硕士

随着半线性偏微分方程在科学研究及工程设计中的应用日益广泛,其相关数值方法的研究越来越受到科学家们的关注。本文在山路算法（MPA）、高环绕算法（HLA）、搜索延拓法（SEM）、局部极小极大法（LMM）等方法的启发下,研究求解半线性偏... 详细信息

随着半线性偏微分方程在科学研究及工程设计中的应用日益广泛,其相关数值方法的研究越来越受到科学家们的关注。本文在山路算法（MPA）、高环绕算法（HLA）、搜索延拓法（SEM）、局部极小极大法（LMM）等方法的启发下,研究求解半线性偏微分方程边值问题的多解计算的高效算法。受[20]-[21]中解张成子空间S的启发,我们利用增广的思想引入一种在子空间S边界奇异的变化,使得当在子空间外选择一初值,数值算法得到的解序列并不能越过奇异线而找到子空间中的解,从而推广牛顿法找到更多不同解。本文中通过引入变量t构造更一般的非线性奇异增广函数G,将原半线性偏微分方程F的求解问题转化为增广函数G的求解问题。增广牛顿法的核心是构造增广函数,使得奇异结构发生变化,这也是区别于之前提出的方法的最大亮点。本文计算了取γ=6,f（x,u）=u3时方块域上的Henon方程。实验结果表明用增广函数G的相同的初值u0可以求得不同的却具有相同对称性的多个解,也说明了在一定程度上缓解了对于初值的依赖,且在实验结果中求得了一些更一般的解。更有趣的是,与紧缩矩阵法（DMM）相比,殊途同归的避免了解序列重复收敛到已找到解,而无需依赖于人们的经验去构造特殊紧缩矩阵。已经求得的解的线性组合不是新解,但对收敛解有一定的影响,故在实验过程中还可以利用已经求得的解的一些性质,适当的设置初始系数t0,t10,…,tk0,使得初始掉入某特定解u*的邻域中,以致加快收敛速度,减少迭代次数。特别值得指出的是,该增广牛顿法思想简单、易于程序实现,而且可将其推广到各种非线性方程和方程组的求解中。

关键词：半线性偏微分方程增广牛顿法奇异结构