鱼群集群行为的建模与仿真

群体智能主要针对生物群体中简单智能个体相互作用表现出复杂智能行为进行研究.个体之间的组织结构、关系和群体行为的涌现机制是其研究的关键要素.首先对鱼群游动的规律进行分析,然后采用自底向上的建模方法建立了一种基于向量的数据模型,最后基于java技术建立了鱼群集群行为仿真系统,有效地模拟了个体鱼之间以及环境之间的相互作用,最终涌现出复杂的群体行为的过程.仿真模型和结果对其它群体的研究具有指导意义.     

一种改进的自组织生物群体仿真模型

在Boid群体仿真规则基础上,增加了三类控制变量：环境变量、种群特征变量和性格变量构建自组织生物群体仿真系统。利用社会学习因子和自学习因子构建了个体的种群靠拢系数、速度匹配系数和自由游弋系数等参数,去除了传统模型中个体一致性假设,可更为真实地反映不同生物群体的群体行为。本文在此基础上构建了相应的仿真平台。仿真实验结果表明,可以更好地对生物群体行为仿真进行建模,同时给出了鸟群、鱼群和昆虫群三种典型生物群体仿真的参数集合,同时还分析了不同群体的特征。     

基于Agent的群体性事件动力学模型研究

从群体性事件的个体角度出发来研究群体性事件的规律。提出一种基于Agent的群体性事件建模模型,并对群体性事件的聚集、骚乱、逃散三种状态的个体行为进行建模,然后将模型运用到计算机仿真当中,观察所有个体在三种状态中涌现出的群体行为,研究群体性事件的行为规律。     

冬小麦根系生长的三维仿真模拟

根据冬小麦根系分布的试验测量参数与生长规律,综合考虑根系生长的生理生态模型和虚拟植物模型,构造了描述小麦根系生长的动态模型．在已建立的根系生长模型基础上,运用分形几何理论与计算机图形学技术,对耕作土壤环境下冬小麦根系构型进行了三维仿真模拟．根据根系实测参数,对冬小麦根系生长模拟进行宏观控制,可以真实再现冬小麦地下根系部分的动态生长过程．     

植物根系通用三维模型的建模与仿真

为了构建一个通用的植物根系三维仿真模型,根据已有研究的植物根系生长特性,采用几何构造模型的方法描述植物根系的拓扑结构和几何结构,并通过统计分析,研究植物根系生长随机性存在的规律,提出了基于正态分布结合植物根系特征参数均值构造根系模型生长因子的建模方法。通过对模型的模拟仿真,验证了该方法构建通用的植物根系三维模型的合理性和有效性。     

计算机仿真在根系牵引效应研究中的应用

针对根系牵引效应研究中杆状模型存在的问题与不足,通过双链表动态数据结构的方法,构建了植物根系的计算机仿真模型。并以VC++6.0为开发工具,建立了根系计算机仿真系统。通过计算机仿真出的根系模型不仅能够较真实的显示根系形态-分布特征,而且可以有效地进行区段划分和参数输出。以竹子地下根系为研究对象的实例表明了采用该方法研究根系牵引效应的有效性。     

城市污水不同土地处理条件下土壤-作物系统中氮净化模拟模型与模拟分析

通过温室条件下冬小麦不同种植方式、污水不同土地处理状态下水氮运移吸收和净化过程模拟试验,分析了作物生长、根系生长与分布、根系对水分氮素吸收规律以及根系竞争吸收与土壤中水、氮含量的关系,以及氮净化规律等．在此基础上,建立了作物生长→根系生长与分布→根系吸水、吸氮→土壤中水氮运移转化→作物生长循环计算联合模型．以模拟试验为背景,用数值模拟分析了城市污水不同水氮土地处理条件下作物生长与土壤─作物系统中水氮运移吸收转化过程和土壤中氮净化机理．为建立环境地学工程的分支模型──污水土地处理控制模型提供了基础模拟计算方法．     

基于改进量子遗传算法的小波神经网络优化及其软测量应用

针对简单量子遗传算法在优化高维问题寻优速度慢、收敛率低的缺陷,提出一种改进的量子遗传算法,通过搜索各种群中最优染色体组成当前最优个体,并依此个体来确定量子门的全局最优搜索方向.将改进算法用于优化小波神经网络,藉此建立了4-CBA浓度的软测量模型.仿真结果表明:与简单量子遗传算法相比,改进算法对复杂优化问题具有全局快速寻优性能.     

基于Matlab的四层椭圆头模型EIT正向计算研究

目的:探寻一种可用于头部EIT(电阻抗成像技术)正问题相对精确并且实现简单的求解方法,使得逆问题的结果能够更加接近人体头部的真实阻抗分布。方法:利用Matlab构建一种比传统圆形或同心圆更加符合人脑形状的二维四层椭圆头模型结构,并对其进行剖分和正向仿真计算。结果:实现了模型的建立、剖分、偏微分方程的求解以及解的可视化。结论:与使用其它编程语言实现正向计算相比,这一方法更加直观,程序调试以及修改都更加容易;构建的模型更加接近人头部的真实结构,为逆问题的精确求解奠定了基础。     

火灾中基于个体行为的人群疏散仿真

为了指导火灾中的人群疏散,研究了一种新的人群疏散模型用于提高人群疏散仿真的真实性.通过分析个体对火灾警报的不同响应时间,个体在疏散过程中采取的不同运动速度,个体间的组运动方式,个体的出口选择等因素对人群疏散的影响,建立了个体行为特征与元胞自动机相结合的人群疏散模型.该模型包括个体对火灾警报响应模型、个体逃生速度模型、组...     

考虑深海能源土结构性的统一硬化模型

从定性和定量两方面对能源土的力学行为进行描述和计算,是高效安全开发天然气水合物资源的重要前提。基于结构性突变屈服破坏机理,可认为能源土结构性突变前为弹性变形,突变后为弹塑性变形。在统一硬化模型(UH模型)的框架下,引入结构性屈服压力;采用统一硬化参数和关联流动法则,构建了一个可以考虑能源土结构性的本构模型。相对于UH模型,改进的模型只增加了结构性屈服压力这一个参数,用以反映初始固结压力和水合物饱和度的综合影响。通过模型探讨和试验对比,所提模型能够在定量上吻合能源土的应力-应变关系,能在定性上反映能源土的剪胀特点。     

盐胁迫下紫花苜蓿突变体形态结构特征和水分利用效率的研究

通过盐胁迫实验对紫花苜蓿突变体根部各项指标进行了研究,进一步深刻了解了紫花苜蓿的耐盐性。利用根系扫描仪和根系分析系统,测定了盐碱混合胁迫下紫花苜蓿突变体根系形态结构变化,包括根总面积、根总长度、平均直径和根尖数。通过测定盐胁迫下气孔导度、净光合速率、蒸腾速率和水分利用效率,分析其与根系响应机制。结果显示,不同盐浓度下苜蓿根系形态均有不同程度的变化,轻度盐胁迫可以促进其生长,当盐分持续升高时才表现出明显的抑制作用。     

基于软控制的群体机器人迁徙行为研究

为实现群体机器人迁徙系统的速度可控,研究了在软控制的干预下使群体达到期望速度的方法。在基于局部信息交互的分布式系统中引入软控制干预群体的运动形式,在不改变群体局部规则的情况下,实现速度可控的群体迁徙。利用代数图论和LaSalle不变原理,分析了该系统在软控制干预下的稳定性,并进行了仿真实验。实验结果表明,该控制策略能有效地实现稳定的群体迁徙行为。     

资源受限下的人口迁移模型

人类行为的复杂性源于系统内部各组分间的相互作用和外部影响,而对受资源等自然因素制约的人类决策行为是少数被关注的人类动力学研究新方向.本文考虑资源受限下的农业人口迁移,结合"推-拉理论",在二维网格上建立了受粮食产量影响的人口迁移模型.通过模型模拟了不同区域人口及人均粮食产量的变化趋势,并通过引入信息熵对其人口分布变化进行分析.结果表明人口基数与经济水平相适应,资源才能得到充分合理的开发利用.信息熵呈先增后减的趋势,说明人口迁移行为经历了从无序到有序的发展过程.通过不同时刻人口规模斑图的对比,进一步展现了人口分布变化的趋势和特点.     

芦苇与土壤间氮磷化学计量的灰色关联分析

多数水生植物对于湿地土壤中氮磷元素的固持起着至关重要的作用。为了明晰芦苇与土壤间氮磷元素的关系,笔者利用灰色关联分析方法,对溱湖湿地芦苇各器官氮磷含量、季节动态及其与各土层氮磷含量之间的关联度进行了研究。结果表明:①芦苇各器官氮磷元素含量规律基本相同,即总氮含量叶>穗>根>茎,总磷含量叶>根>穗>茎; ②由于芦苇根系的垂直分布特征,溱湖湿地芦苇与土壤氮磷元素交互关联主要集中在0～30 cm土层,说明土壤-植被系统固持水体营养元素过程主要集中在表层土壤中; ③植物生长相对旺盛的春、夏季,土壤-植被系统氮磷元素交互作用主要出现在土壤表层,同时由于地下水位上升,≥45～60 cm土层也会对芦苇氮磷含量产生重要影响。     

工作场所光伏电动汽车充电站可行性研究

基于某工厂员工的电动汽车使用数据,分析了员工上下班出行行为及电动汽车电量分布情况,使用蒙特卡洛模拟方法仿真了100辆电动汽车的出行及充电行为.设计搭建了光伏电动汽车充电站仿真平台用于对电站进行评估分析.基于仿真数据,使用粒子群算法对工作场所建设电站进行了系统方案设计和可行性研究.结果表明,模拟数据能很好地描述员工出行和充电行为,设计的光伏充电站系统能够基本满足员工充电需求,从而促进工厂的可持续化发展并节约成本.     

滴灌土壤水分水平运移模型的辨识

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。依据滴灌条件下土壤水分水平运移的观测数据,建立滴头流量与水分水平运移距离的传递函数模型,利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分水平运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与水平运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分水平运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

滴灌条件下土壤水分运移模型的辨识与优化

在滴灌条件下,滴头流量对土壤的水分运移影响很大,是影响作物生长的主要因素。基于滴灌条件下土壤水分运移的观测数据,建立滴头流量与水分运移距离的传递函数模型。利用粒子群优化(PSO)算法对模型的各个参数进行辨识与优化。在同一滴头流量下,比较不同土壤水分运移模型的动态变化,验证了传递函数模型在不同流量下的有效性,提出了实现实时调控滴头流量与运移距离的传递函数模型,为实现作物根系所需水分运移距离的反馈调节,有效地保证作物根系所需的水分,减小了水资源的浪费创造了条件。     

基于猫群优化算法的云计算虚拟机资源负载均衡调度

为了提高虚拟机资源调度的利用率, 实现虚拟机资源合理调度, 提出一种基于猫群优化算法的虚拟机资源调度优化方法. 首先根据虚拟机资源调度优化目标构建数学模型; 然后综合考虑最短时间与最优负载构建猫群优化算法的适应度函数, 并通过模拟猫的日常行为实现虚拟机资源调度最优方案的寻优; 最后在CloudSim平台上对该算法的有效性进行测试. 测试结果表明, 该算法能获得更优的虚拟机资源调度方案, 保证了虚拟机资源的负载均衡, 可以满足用户需求的偏好性.