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基于深度残差概率随机森林的时间序列分类方法

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控制与决策 2024年第7期39卷 2315-2324页

作者：刘颖李旭吕政赵珺王伟大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024

时间序列数据广泛存在于工业、医疗等应用领域,由于其时序相关性强、特征空间维度大,使得传统的时间序列分类方法普遍存在精度不足和需要复杂特征工程等问题.充分考虑深度神经网络在处理复杂时序数据上的优越性以及决策树方法拟合数据... 详细信息

时间序列数据广泛存在于工业、医疗等应用领域,由于其时序相关性强、特征空间维度大,使得传统的时间序列分类方法普遍存在精度不足和需要复杂特征工程等问题.充分考虑深度神经网络在处理复杂时序数据上的优越性以及决策树方法拟合数据能力强的优势,提出一种基于残差网络和概率决策树的端到端统一深度学习模型.该模型利用残差网络从原始时间序列中提取高级特征,为了更好地建立时序数据特征与类别标签间的映射关系,将概率决策树融入至残差网络的分类层.同时,设计随机子空间的集成策略,缓解由于残差网络的深层结构产生的过度拟合现象,并给出联合优化模型分裂参数和预测参数的迭代优化方案.在大量的基准数据集和工业案例上进行实验和分析,实验结果表明,所提出模型的分类性能优于传统方法与其他深度学习方法,且可有效提高残差网络的泛化能力.

关键词：时间序列分类端到端学习残差网络概率决策树随机子空间

融合深度特征与多核学习的LSTWSVM及其工业应用

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控制与决策 2024年第8期39卷 2622-2630页

作者：刘颖刘德彦吕政赵珺王伟大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024

为了提高多核学习(MKL)的表示能力同时降低其计算成本,提出一种融合深度特征与多核学习的最小二乘孪生支持向量机(LSTWSVM)算法.针对支持向量机等核分类器在多核学习中高计算复杂度的问题,提出一种基于边缘错误最小化原则的多核LSTWSVM... 详细信息

为了提高多核学习(MKL)的表示能力同时降低其计算成本,提出一种融合深度特征与多核学习的最小二乘孪生支持向量机(LSTWSVM)算法.针对支持向量机等核分类器在多核学习中高计算复杂度的问题,提出一种基于边缘错误最小化原则的多核LSTWSVM框架,利用分类器优势提高多核学习的性能.针对高斯多核浅层结构的问题,采用MKL法设计一种基于深度神经网络多层信息的高鲁棒性深度映射核,将此深度核与多尺度高斯基核以核矩阵哈达玛积方式相融合,构造一组新的具有高度表达能力的改进核.最后,将基于LSTWSVM的多核训练算法与改进的多核结构进行高度集成,通过大量基准数据集与工业数据实验表明,其能有效结合深度学习与多核学习的优势,且以较低的计算成本提高分类精度与泛化能力.

关键词：多核学习深度学习最小二乘孪生支持向量机复杂工业数据建模

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计及多元不确定性的综合能源系统优化配置

控制理论与应用 2024年第3期41卷 533-542页

作者：周帆陈龙赵珺王伟工业装备智能控制与优化教育部重点实验室(大连理工大学) 辽宁大连116024 大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024

综合能源系统的优化配置关键在于设备选型与数量配置,而能源负荷负荷和可再生能源出力预测误差以及故障发生的不确定性将直接影响配置方案的合理性以及经济性.为此,本文提出一种考虑源–网–荷多元不确定性的综合能源系统多目标–机会... 详细信息

综合能源系统的优化配置关键在于设备选型与数量配置,而能源负荷负荷和可再生能源出力预测误差以及故障发生的不确定性将直接影响配置方案的合理性以及经济性.为此,本文提出一种考虑源–网–荷多元不确定性的综合能源系统多目标–机会约束规划方法.考虑可再生能源出力与负荷需求预测误差引起的不确定性,本文构建了满足置信概率的能量供需平衡约束;针对供能网络中设备N-1故障引起的不确定性,提出调整裕度模型,进而构建了调整裕度与N-1设备能量缺额的机会约束.对于获得的帕累托解集,采用信息熵与逼近理想排序法构建多准则评价模型,以确定最优的系统配置.将本文方法应用于某区域综合能源系统的最优结构设计,实验结果表明,本文方法的有效性与可靠性.

关键词：综合能源系统不确定性 N-1故障机会约束多准则评价

长期时效条件下Cr、Mo、W对DD98M合金铸态组织与性能的影响

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稀有金属材料与工程 2024年第3期53卷 726-735页

作者：夏鹏辉王伟强鹿超曹铁山闵小华大连理工大学材料科学与工程学院辽宁大连116024

基于团簇加连接原子模型和镍基高温合金理想成分式,对DD98M合金进行成分解析和再设计,降低Cr、Mo、W元素含量,得到DD98MC合金。利用真空感应熔炼制备2种合金的母合金,并进行固溶时效和1273 K下的长期时效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜... 详细信息

基于团簇加连接原子模型和镍基高温合金理想成分式,对DD98M合金进行成分解析和再设计,降低Cr、Mo、W元素含量,得到DD98MC合金。利用真空感应熔炼制备2种合金的母合金,并进行固溶时效和1273 K下的长期时效。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、电子探针(EPMA)等测试方法对2种合金时效后的铸态组织进行研究,分析高温长期时效和Cr、Mo、W对合金铸态组织和性能的影响。结果表明,长期时效会引起γ’相的部分分解,促进元素扩散,加剧元素偏析。随长期时效时间的延长,γ’相粗化长大乃至出现筏化,硬度降低,错配度绝对值减小,γ’相立方度降低。随Cr、Mo、W元素含量降低,错配度绝对值减小,γ’相立方度降低,硬度降低。DD98M合金长期时效出现了γ’相筏化,在晶界和晶内有粗大的γ’相形成和大量的σ相析出。DD98MC合金长期时效只在晶界处有σ相和MC型碳化物析出。与DD98M相比DD98MC有更好的组织稳定性和机械性能。

关键词： DD98M 团簇加连接原子模型铸态组织长期时效 Cr/Mo/W

运载工具喷水推进跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理研究

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中国造船 2024年第2期65卷 179-188页

作者：刘辉崔晓慧林翔宁德志周波大连理工大学船舶工程学院大连116024 大连理工大学建设工程学院大连116024 大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室大连116024

采用数值模拟与试验相结合的方法,考虑喷口几何形状、射流速度和跌落高度等因素,研究跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理,分析跌落射流初始砰击过程和空腔的非稳态演化,讨论流场压力和速度的分布规律。研究结果表明:自由液面、跌... 详细信息

采用数值模拟与试验相结合的方法,考虑喷口几何形状、射流速度和跌落高度等因素,研究跌落射流气-液两相流动特性和空气夹带机理,分析跌落射流初始砰击过程和空腔的非稳态演化,讨论流场压力和速度的分布规律。研究结果表明:自由液面、跌落液柱、空腔、气泡和液滴等相间界面时空变化复杂;根据自由液面下方的气泡数目、分布和形成间隔,可确定无夹带、开始夹带、间歇夹带和连续夹带4种空气夹带模式;各影响因素的耦合会改变气泡羽流的穿透特征。根据射流跌落高度和射流速度建立了空气夹带图谱。研究成果可为提高运载工具的喷水推进效率和进行结构优化设计提供技术支撑。

关键词：喷水推进跌落射流气-液相间界面多相流动特性空气夹带机理

荧光探针置换型核酸适配体传感器检测生物小分子

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分析化学 2024年第5期52卷 674-684页

作者：杨成崔胜楠王越王国峰李程铭谷双超薛长颖大连理工大学化学学院大连理工大学生物工程学院

利用硫磺素T(ThT)作为置换型荧光探针，分别构建了3种核酸适配体生物传感器，用于赭曲霉毒素A(OTA)、黄曲霉毒素B1(AFB1)和腺苷(Adenosine)3种生物小分子的快速检测。当靶标分子不存在时，ThT与核酸适配体结合形成复合物，具有较强的荧... 详细信息

利用硫磺素T(ThT)作为置换型荧光探针，分别构建了3种核酸适配体生物传感器，用于赭曲霉毒素A(OTA)、黄曲霉毒素B1(AFB1)和腺苷(Adenosine)3种生物小分子的快速检测。当靶标分子不存在时，ThT与核酸适配体结合形成复合物，具有较强的荧光响应；加入靶标分子后，ThT的荧光强度减弱，通过监测荧光信号的变化实现对靶标分子的定量检测。详细探究了检测机理，圆二色光谱分析结果表明，加入ThT和靶标分子后，核酸适配体的构象没有明显变化，只是此构象比例增加，因此系统的荧光强度的降低并非由于靶标诱导核酸适配体结构变化，而是因为分子置换作用所致；通过等摩尔连续变化法测定ThT与OTA、AFB1、腺苷的核酸适配体的化学计量比分别为1∶1、1∶1和2∶1，并且解离常数均大于靶标分子与核酸适配体的解离常数。因此，本方法的检测原理是靶标分子置换与核酸适配体结合的荧光探针(ThT)，通过测定被靶标分子置换出的ThT荧光强度的变化实现对靶标分子的定量检测。在最优实验条件下，3种小分子的检出限分别为0.8 nmol/L (OTA)、1.3 nmol/L (AFB1)和0.1μmol/L (腺苷)。本方法无需标记、操作简单、检测成本低，具有良好的选择性和较低的检出限。进一步开发了基于本方法的检测试剂盒，可用于实际样品中3种生物小分子的检测。

关键词：核酸适配体传感器置换型荧光探针硫磺素T 赭曲霉毒素A 黄曲霉毒素B1 腺苷

来源：博看期刊

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面向飞机机翼数字孪生的在线加速度积分方法

机械工程学报 2024年第2期60卷 342-355页

作者：杨亮亮来孝楠何西旺李鹏郭正刚宋学官大连理工大学机械工程学院大连116024

传感器在线数据的准确快速处理是确保数字孪生可靠性和时效性的主要手段之一,特别对于描述运动状态的数字孪生,其重要性不言而喻。本研究面向飞机机翼数字孪生体构建的准确性和时效性,提出基于在线加速度积分的位移快速获取方法。首先,... 详细信息

传感器在线数据的准确快速处理是确保数字孪生可靠性和时效性的主要手段之一,特别对于描述运动状态的数字孪生,其重要性不言而喻。本研究面向飞机机翼数字孪生体构建的准确性和时效性,提出基于在线加速度积分的位移快速获取方法。首先,利用Netwon-Cotes插值对加速度信号进行动态积分,得到对应的速度,并采用指数加权移动平均(Exponentially weighted moving average,EWMA)对积分的速度进行“点到点”的实时去噪,确保计算的准确性和时效性。其次,对去噪后的速度进行快速积分获取对应的位移。同时,为了进一步减少位移中噪声的影响,构建动态滑动窗,采用高通滤波(High-pass filter,HPF)对积分后的位移进行快速去噪,实时获取最终位移。然后,通过构建不同含噪量和不同类型的加速度测试函数验证提出方法对噪声和积分信号复杂度的鲁棒性。最后,采用提出的方法构建飞机机翼数字孪生,通过对物理空间实测加速度进行实时积分与动态去噪获取对应的位移,并利用该位移在线驱动机翼数字孪生体动作,实现孪生机翼对实体机翼运动姿态的同步镜像。同时,本研究为在线信号的快速处理提供借鉴和参考。

关键词：在线积分数字孪生加速度位移飞机机翼

基于传感器阵列解耦合的气体种类识别及浓度检测方法

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大连理工大学学报 2024年第3期64卷 323-330页

作者：董典典黄正兴李中洲余隽冯仕玮大连理工大学控制科学与工程学院辽宁大连116024 大连理工大学医学部辽宁大连116024

采用传感器阵列进行气体识别时,某个传感器出现故障将导致整个系统不能使用.受集成学习Bagging方法的启发,提出了传感器阵列解耦合方法.当硫化氢、氨气和丙酮这3种气体在某路传感器数据无法被正常采集的情况下,使用逻辑回归方法作为基... 详细信息

采用传感器阵列进行气体识别时,某个传感器出现故障将导致整个系统不能使用.受集成学习Bagging方法的启发,提出了传感器阵列解耦合方法.当硫化氢、氨气和丙酮这3种气体在某路传感器数据无法被正常采集的情况下,使用逻辑回归方法作为基分类器仍然能达到100%的气体分类正确率.鉴于良好的分类效果,提出了基于类别先验知识的浓度检测方法.将决策树回归作为基回归模型的传感器阵列解耦合浓度检测方法平均绝对百分比误差为2.28%,结果验证了传感器阵列解耦合方法的可行性.

关键词：解耦合气体识别集成学习浓度检测先验知识

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基于声电类比的低频消音结构优化设计

振动与冲击 2024年第3期43卷 201-208页

作者：李奇王晓明梅玉林大连理工大学机械工程学院辽宁大连116024 大连理工大学汽车工程学院辽宁大连116024

基于声电类比,设计了与电滤波器性能相似的低频消音结构,并结合传递矩阵法和模拟退火法,构造了声学结构的优化设计策略。首先,采用归一化方法,以四阶切比雪夫高通电滤波器为基准,设计了电学带阻滤波器;然后,基于声电类比,将电路中的电... 详细信息

基于声电类比,设计了与电滤波器性能相似的低频消音结构,并结合传递矩阵法和模拟退火法,构造了声学结构的优化设计策略。首先,采用归一化方法,以四阶切比雪夫高通电滤波器为基准,设计了电学带阻滤波器;然后,基于声电类比,将电路中的电感电容转换为声学结构中的细管和圆柱腔,构造了消音结构原型,并利用传递矩阵法,建立其数学模型,推导声波传递损失表达式;最后,结合声学结构的数学模型和模拟退火法,以有效衰减带宽最大为目标,以消音结构的尺寸参数为变量,对原型结构进行优化设计。结果表明:基于声电类比,能获得合理的消音结构原型,克服了仅依靠经典消音结构进行设计的局限;结合推导的传递损失数学模型和模拟退火法,对消音结构原型进行参数优化,能显著提高其消音效果,表现在传递损失超过20 dB的带宽拓宽至410~2 165 Hz,是优化前带宽的202%,特别是优化后的结构克服了原型结构在466~537 Hz频率内不能实现有效消音的缺陷,获得了连续的大跨度有效带宽,且传递损失曲线平均增幅达22.8%。

关键词：声电类比传递损失有限元仿真传递矩阵法模拟退火法声学结构