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非线性级联结构数据的因果推断方法研究

非线性级联结构数据的因果推断方法研究

作者：章夏鹏南华大学

学位级别：硕士

当前,大数据技术的快速发展,给各个领域带来了海量的数据,而研究这些数据之间的因果关系,进而带来相应的商业、科学研究价值则显得至关重要。当前的人工智能在一定程度上忽略了因果关系而导致动力不足,因果关系的研究可能是实现强AI人... 详细信息

当前,大数据技术的快速发展,给各个领域带来了海量的数据,而研究这些数据之间的因果关系,进而带来相应的商业、科学研究价值则显得至关重要。当前的人工智能在一定程度上忽略了因果关系而导致动力不足,因果关系的研究可能是实现强AI人工智能的唯一途径。因果关系方向推断则是因果关系研究的热点之一。目前的因果关系方向推断方法通过观测数据来识别变量之间直接的因果影响,但是由于观测到的数据之间可能存在级联结构,变量之间存在间接的非线性的因果影响,使得传统因果推断算法准确率低稳定性较差。基于上述问题,本文论述了因果推断的理论知识和经典的因果推断算法,然后在此基础上,本文做了以下工作:在级联非线性加性噪声模型的基础上,提出了一种基于对抗变分法的因果推断方法(AVCANM)来进行因果方向识别,该方法相较于传统的因果推断方法,能够更好地处理具有级联结构的非线性观测数据的因果方向推断问题。AVCANM算法通过对抗训练,在两个方向上分别优化数据的边缘对数似然的变分下界ELBO(Evidence Lower Bound),进而确定因果方向。该算法对ELBO的优化是利用对抗策略而非近似公式,对抗策略能允许潜在噪声有更广泛的分布,进一步提升了模型的推断能力。在理论上证明了该算法的可行性,并且通过在模拟数据集和公开数据集上的实验表明,相较于传统的因果发现算法,该方法在识别间接的、非线性的因果关系上具有较好的稳定性。在具有级联结构的高维数据中,本文结合AVCANM算法提出了一种适用于高维级联数据的因果推断算法。首先,通过最大相关性-最小冗余度m RMR方法(minimum-Redundancy-Maximum-Relevance)来判断各个节点之间的依赖关系,确定与目标节点存在依赖关系的节点集,通过判断节点之间的条件独立性,进一步优化节点集数量,得到节点之间的因果骨架无向图结构。最后,利用本文提出的AVCANM算法,判断并识别变量之间是否存在隐变量,并根据隐变量数量,对变量进行的因果方向识别,最终得到完整的因果结构。通过在模拟数据集上的实验表明,在具有级联结构的高维数据中该算法相较于传统算法有较好的表现。

关键词：因果推断观测数据级联结构

宏弯曲级联结构光纤传感器的制备及其折射率传感特性研究

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宏弯曲级联结构光纤传感器的制备及其折射率传感特性研究

作者：朱永洁桂林电子科技大学

学位级别：硕士

光纤传感器具有许多优势,如抗电磁干扰、可长距离操作、耐腐蚀,并且响应速度快、灵敏度高,因此,其在食品安全、医学和环境监测等诸多领域具有广泛应用价值。基于宏弯曲结构光纤设计的光纤传感器具有结构简单、易于制备等优势,并且其可... 详细信息

光纤传感器具有许多优势,如抗电磁干扰、可长距离操作、耐腐蚀,并且响应速度快、灵敏度高,因此,其在食品安全、医学和环境监测等诸多领域具有广泛应用价值。基于宏弯曲结构光纤设计的光纤传感器具有结构简单、易于制备等优势,并且其可以构成点式的测量器件。本论文以实现结构简单、制备成本低廉,并具有高灵敏度以及温度补偿功能的光纤折射率传感器为目的,通过分别将宏弯曲结构光纤和错位结构、热缩套封装的单模-多模（SMF-MMF）交替结构光纤相级联,分别获得了高灵敏的折射率传感器以及可进行折射率和温度同时测量的光纤传感器件,论文主要内容如下:（1）提出了一种基于纤芯错位和宏弯曲级联结构的光纤Mach-Zehnder干涉仪,实现了高灵敏度的折射率测量。利用光纤的错位结构,会使光纤纤芯中传输的一部分光耦合进入包层,而其中一部分的光能量会在光纤弯曲结构的末端重新耦合回纤芯,从而构成一个Mach-Zehnder光纤干涉仪。变化的折射率可以通过监测干涉峰的漂移进行检测。实验研究了不同宏弯曲半径和纤芯偏移量对器件折射率传感性能的影响。结果表明,干涉峰随折射率的变化呈非线性变化。随着宏弯曲光纤半径的减小,光纤的传输损耗增大,并且当探头的宏弯曲半径为5.5 mm,芯轴偏移量为8μm和12μm时,折射率测量范围会减小。当光纤传感器的纤芯错位2μm,光纤宏弯曲结构的半径是5.5 mm时,在折射率1.43条件下,传感器的折射率灵敏度可高达699.95 nm/RIU。在1.35-1.38折射率范围内,光纤纤芯偏移量为8μm,宏弯曲光纤半径是5.5 mm时,该传感器亦可用于强度调制,其灵敏度为366.78 d B/RIU。最后,对传感器的温度特性、迟滞和稳定性进行了分析,得到了该光纤传感器的温度灵敏度为0.112 nm/℃,迟滞量小,并具有良好的稳定性。（2）提出了一种级联宏弯曲光纤和热缩套封装的交替SMF-MMF结构的光纤传感器,可同时进行折射率和温度的测量。交替的SMF-MMF结构具有长周期光纤光栅（long period fiber grating,LPFG）的传输特性,通过将其密封在热收缩管中,可以提高其温度敏感性。当四个多模光纤段嵌入单模光纤段时,其中多模光纤段和单模光纤段的长度分别为250μm和400μm时,在透射光谱中（1217.8 nm位置处）可以产生一个明显的LPFG谐振峰,其消光比为36.9 d B。通过级联一个直径为9 mm的宏弯曲光纤结构,可在1621.2 nm的波长处产生一个Mach–Zehnder干涉峰。通过监测LPFG谐振峰的漂移可实现温度的测量,而通过监测干涉峰的漂移,可完成折射率的测量。实验结果表明,该器件在温度35-80℃区间,温度灵敏度为-255.52pm/℃,在折射率1.335-1.38区间,折射率灵敏度为165.04 nm/RIU。

关键词：弯曲结构光纤级联结构纤芯错位 SMF-MMF交替结构折射率传感温度测量

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二元级联结构光子晶体的全向反射镜功能

红外与激光工程 2016年第A2期45卷 84-89页

作者：苏安欧阳志平王高峰罗家昌徐德胜高英俊河池学院物理与机电工程学院广西宜州546300 广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004

利用传输矩阵法理论,研究二元级联结构一维光子晶体的反射谱,结果表明:随着介质层物理厚度增大,单块光子晶体(单级)的全反射带带宽增大,并伴随蓝移现象;当光子晶体为级联结构时,其全反射带迅速向长波方向展宽,而且级联数目越多,全反射... 详细信息

利用传输矩阵法理论,研究二元级联结构一维光子晶体的反射谱,结果表明:随着介质层物理厚度增大,单块光子晶体(单级)的全反射带带宽增大,并伴随蓝移现象;当光子晶体为级联结构时,其全反射带迅速向长波方向展宽,而且级联数目越多,全反射带展宽速度越快;随着入射角的增大,级联结构光子晶体的全反射带带宽迅速向短波方向展宽,并伴随缓慢红移现象。二元级联结构一维光子晶体的反射谱特性及其调制规律,为光子晶体设计新型全向反射镜和光学开关等器件提供理论依据。

关键词：光子晶体级联结构全反射二元传输矩阵法

级联结构氮化镓功率器件及其在无线电能传输系统中的应用

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电源学报 2019年第3期17卷 38-43页

作者：钱洪途朱永生邓光敏刘雯陈敦军裴轶南京大学电子科学与工程学院南京210093 苏州能讯高能半导体有限公司苏州215300 苏州捷芯威半导体有限公司苏州215123 西交利物浦大学电气与电子工程系苏州215123

为了进一步提升电能转换效率,介绍了一款基于650 V氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)的共栅共源级联(cascode)结构开关管及其在无线电能传输方面的应用。在GaN HEMT器件设计方面,... 详细信息

为了进一步提升电能转换效率,介绍了一款基于650 V氮化镓高电子迁移率晶体管GaN HEMT(gallium nitride high electron mobility transistor)的共栅共源级联(cascode)结构开关管及其在无线电能传输方面的应用。在GaN HEMT器件设计方面,通过仿真讨论了器件的场板设计对电容和电场的影响。所制造的cascode器件在650 V时漏电约为2 μA,在源漏电压400 V时输入电容Ciss、输出电容Coss和反向传输电容Crss分别为1 500 pF、32 pF和12 pF,动态导通电阻升高约16%。基于该款cascode器件设计并展示了一款240~320 kHz、满载功率1 kW的无线充电样机,在200~1 000 W负载范围内效率明显高于Si器件,最高效率超过95%。

关键词：氮化镓高电子迁移率晶体管级联结构无线电能传输

L-波段级联结构掺Er光纤放大器的优化设计

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光电子．激光 2006年第6期17卷 666-668页

作者：贾东方王衍勇包焕民杨天新李世忱天津大学精密仪器与光电子工程学院光电信息技术科学教育部重点实验室天津300072

在前级Er光纤(EDF)长度和抽运功率确定的前提下,通过改变后级抽运功率,对L波段级联结构掺Er光纤放大器(EDFA)的两级光纤长度的比例进行了优化研究。当前级的抽运功率和光纤长度分别为60 mW和5.4 m时,通过对后级参数进行优化,小信号增益... 详细信息

在前级Er光纤(EDF)长度和抽运功率确定的前提下,通过改变后级抽运功率,对L波段级联结构掺Er光纤放大器(EDFA)的两级光纤长度的比例进行了优化研究。当前级的抽运功率和光纤长度分别为60 mW和5.4 m时,通过对后级参数进行优化,小信号增益达到了30.163 4 dB,同时噪声指数仅为4.078 dB。与其它设计方案相比,该方案更具有实用性:首先,可以通过选择适当的后级抽运功率使级联放大器得到足够大的增益;其次,可以充分利用抽运光能量,从而提高抽运利用效率。

关键词： L波段级联结构掺Er光纤放大器(EDFA)

具有动态级联结构的在线Boosting算法

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东南大学学报（自然科学版） 2009年第S1期39卷 235-239页

作者：齐志泉徐义田宋野王来生中国农业大学理学院北京100083

针对在线Boosting由于提前设定弱分类器个数导致分类器的分类复杂度受到限制的缺陷,提出了一种新的具有动态级联结构的在线Boosting算法.该算法不但具有一般级联结构的特点,而且能根据输入样本分类的难度来实时地调整级联结构的层数,从... 详细信息

针对在线Boosting由于提前设定弱分类器个数导致分类器的分类复杂度受到限制的缺陷,提出了一种新的具有动态级联结构的在线Boosting算法.该算法不但具有一般级联结构的特点,而且能根据输入样本分类的难度来实时地调整级联结构的层数,从而使得目标检测器在检测速度和检测精度方面达到很好的平衡.与一般的方法不同,该算法并没有记录一段短暂的历史样本片段来确定弱分类器的阈值,而是把每一个弱分类器的输出值视为一个随机变量,从而进一步估计它的密度函数.然后以迭代的方式估计出整个强分类器的密度函数,进而构建出在线Boosting的动态级联结构.实验结果表明:与原始的在线Boosting算法相比,该算法大大提高了目标检测的速度和精度.

关键词：级联结构目标检测目标跟踪

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不对称级联结构光子晶体的透射特性

激光与红外 2017年第8期47卷 1013-1018页

作者：苏安唐秀福蒙成举李艳新陈霞吴广玲高英俊河池学院物理与机电工程学院广西宜州546300 广西大学物理科学与工程技术学院广西南宁530004

通过传输矩阵法理论,计算和研究不对称级联结构光子晶体的透射特性,结果表明:对于级联镜像对称结构光子晶体,透射谱的禁带中出现单条透射率为100%的透射峰,随着级联数目增大,单透射峰越来越精细并快速向长波方向移动,产生蓝移现象,但透... 详细信息

通过传输矩阵法理论,计算和研究不对称级联结构光子晶体的透射特性,结果表明:对于级联镜像对称结构光子晶体,透射谱的禁带中出现单条透射率为100%的透射峰,随着级联数目增大,单透射峰越来越精细并快速向长波方向移动,产生蓝移现象,但透射峰的透射率不变。对于不对称级联结构光子晶体,随着级联数目或级联周期不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率迅速下降,同时透射峰的位置随禁带缓慢向短波方向移动,产生红移现象;随着级联结构不对称度增大,透射谱中单透射峰的透射率缓慢下降,同时透射峰的位置快速向短波方向移动,产生红移现象。不对称级联结构光子晶体的透射特性,对光学滤波器、光学全反射镜和光学开关等器件的研究和设计有一定的指导价值。

关键词：光子晶体级联结构不对称度透射特性

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级联结构的光纤参量放大器研究

级联结构的光纤参量放大器研究

作者：杨春蕾西南交通大学

学位级别：硕士

光纤参量放大器(FOPA, Fiber Optical Parametric Amplifier)基于光纤中的四波混频(FWM, Four Wave Mixing)效应,具有增益高、噪声系数低、工作波长范围灵活等特点,在光通信系统中可发挥重要作用,因此受到人们的广泛关注。论文围绕级联... 详细信息

光纤参量放大器(FOPA, Fiber Optical Parametric Amplifier)基于光纤中的四波混频(FWM, Four Wave Mixing)效应,具有增益高、噪声系数低、工作波长范围灵活等特点,在光通信系统中可发挥重要作用,因此受到人们的广泛关注。论文围绕级联结构的光纤参量放大器开展工作,具体内容包括：1)根据文献资料,选择合适的光纤参数值,对传播常数利用泰勒级数展开,确定出泵浦FOPA、双泵浦光纤参量放大器(2P-FOPA, Two Pumps Fiber Optical Parametric Amplifier)波矢失配量,对非线性耦合振幅方程组进行数值求解计算,给出光纤不同位置处各光波的传输演变规律。通过分析各光波的相对相位差对信号光的影响,讨论分析了级联结构可以提高参量放大性能的原理。2)对影响两段级联光纤参量放大器(CFOPA, Cascaded Fiber Optical Parametric Amplifier)信号增益、增益带宽等性能参数的因素进行了分析。分析各因素对光放大器性能的影响,并考虑不同参数配置时光纤参量放大器的信号增益及增益带宽等性能的变化情况。在实际应用中可以选择合适的参数,使得光放大器工作在较好状态。3)对多段级联光纤参量放大器的参数进行了优化。通过采用正负波矢失配补偿的方案来级联高非线性光纤(HNLF, Highly Nonlinear Fiber)和单模光纤(SMF, Single Mode Fiber),即用单模光纤正的波矢失配来补偿高非线性光纤负的波矢失配,来改善恶化的相对相位差。通过数值求解选定合适的补偿光纤长度以及需要补偿的相位失配,从而对影响级联光纤参量放大器中的增益光纤长度、补偿光纤长度等参数进行优化,最终使得在较低泵浦功率的条件下得到较好的信号增益或带宽性能。

关键词：光纤参量放大器四波混频级联结构相位匹配

价值函数级联的PMSM双矢量模型预测转矩控制

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组合机床与自动化加工技术 2024年第2期 80-84页

作者：石垆烨宗剑上海应用技术大学电气与电子工程学院上海201418

针对永磁同步电机有限集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)存在的权重因子难以确定,电磁转矩和磁链波动较大的问题,提出了一种价值函数级联的双矢量模型预测转矩控制策略。首先,根据基本电压矢量对电磁转矩的作用效果,将电压矢量分为两类,并... 详细信息

针对永磁同步电机有限集模型预测转矩控制(FCS-MPTC)存在的权重因子难以确定,电磁转矩和磁链波动较大的问题,提出了一种价值函数级联的双矢量模型预测转矩控制策略。首先,根据基本电压矢量对电磁转矩的作用效果,将电压矢量分为两类,并设计了一种新的双矢量组合规则;其次,为了保证所选的双矢量组合在控制过程中能有效抑制转矩和磁链的波动,将其波动程度纳入到价值函数的寻优计算中,并通过构建级联结构消除转矩与磁链之间的权重因子;最后,在MATLAB/Simulink中搭建模型进行仿真,仿真结果表明所提控制策略在无权重因子参与的情况下能有效降低电磁转矩和磁链的波动。

关键词：永磁同步电机模型预测转矩控制双矢量级联结构无权重因子