城市与高速公路交通流复杂度的测度及比较

为实现短序列条件下交通流系统的可比化度量，引入非线性动力学中Lempel-Ziv算法、近似熵、统计复杂度等方法。通过分析14个实测城市和6个实测高速公路的交通流时间序列数据，研究不同条件下交通流复杂度的异同，得出结论：城市和高速公路交通流的复杂度都比较高；三种方法都可以解决传统刻画方法的“短序列、可比较”难题，能够应用于交通流系统的复杂性测度；城市交通流系统比高速公路交通流系统复杂。     

基于符号动力学的混凝土体积变形复杂性研究

提出了基于小波消噪的符号动力学途径研究混凝土自生体积变形的复杂性.对变形序列进行小波消噪,运用Lempel-Ziv算法计算其复杂度,以实际工程为例定量分析碾压混凝土自生体积变形复杂性.为研究混凝土系统的复杂性提供了工具.研究表明:高掺量粉煤灰的碾压混凝土的自生体积变形复杂度明显大于外掺氧化镁的碾压混凝土;早期28d的变形复杂度大于180d;温度越高,其变形复杂度也越大;掺有引气剂的试件变形复杂度也更大.最后就其机理进行了分析.     

基于递归小波网络的直升机动力学模型研究

提出一种基于递归小波网络建立直升机动力学模型的方法,给出了模型结构并利用粒子群优化算法对小波网络权参数进行调整。这种网络模型利用内部状态反馈来描述系统的非线性动力学特性,不必事先确定系统模型的类别和阶次,直接建立操纵量与加速度、角速度等变量之间的对应关系,从而避免了建立复杂的气动系数、气动导数模型的过程。与传统的机理模型相比,该模型具有结构简单、并行解算程度高、运算速度快的特点。在某型直升机飞行模拟器中取得了良好的应用效果。     

一种刚性杆-弹簧摆模型的混沌动力学行为研究

针对具有大范围运动慢变量和小幅度振荡快变量的强非线性刚-柔耦合多体系统,建立一种刚性杆-弹簧摆模型。给出了该双时间尺度变量系统的无量纲动力学方程,以频率比、摆长比作为控制参数,对系统在不同初始条件下的非线性动力学行为进行了数值模拟和分析。由于快、慢变量之间的相互耦合,动力学方程表现出强非线性的特点,对数值方法提出了更高要求。采用一种高精度的三次Lagrange插值精细积分法进行数值求解,并给出了系统不同的运动状态对应的参数范围。数值分析结果表明,系统变量在不同的控制参数和初始条件下,呈现出了复杂的混沌动力学行为,快变量显示了经由准周期环面破裂分岔通往混沌的途径。     

多变量非线性系统的有约束模糊预测解耦控制

针对多变量非线性系统提出了一种带约束输入的广义预测解耦控制算法:首先对多变量非线性系统建立T-S模糊模型,然后在每个采样点对系统进行局部动态线性化,将得到的系统线性化模型进行对角解耦,然后对其设计带输入约束的GPC算法.该算法充分考虑了控制输入及其增量受约束的情况,而且不必求Dio-phantine方程,减小了计算量,且削弱了变量之间的耦合程度.最后的仿真结果说明了该算法对多变量非线性系统的有效性.     

基于非线性干扰观测器的高超声速飞行器反演滑模控制

针对高超声速飞行器非线性动力学系统中存在的高度非线性、多变量耦合及参数不确定等特点,利用非线性干扰观测器对各种干扰的逼近特性,结合反演滑模控制,设计了一种飞行器反演滑模控制器。该方法首先利用干扰观测器观测出系统的干扰,未观测出的部分干扰使用反演滑模控制进行补偿,避免了累积误差,实现对制导指令的鲁棒输出跟踪,并证明了系统稳定性。仿真结果验证了该方法能较理想地观测干扰,保证系统良好的鲁棒性。     

基于增广拉格朗日方法的多柔体动力学研究

采用绝对节点坐标方法研究了受非线性约束的大变形多柔体系统动力学问题.基于增广拉格朗日方法推导建立了系统的动力学方程.方程中的未知变量数目与约束方程数目无关,仅以广义位置为基本变量进行求解.采用不变矩阵法计算系统弹性力,引入Broyden拟牛顿法大大提高了求解效率.系统仿真结果表明了所用方法的有效性.     

高压线巡检机器人动力学建模及分析

受导线柔性特性的影响,高压线巡检机器人与导线构成了非线性,强耦合的动力学系统.提出了一种双臂移动巡检机器人结构,并研究了该机器人与导线的建模方法.用Newton-Euler法建立了机器人的动力学子模型,机器人的基座设在导线上,并不固定.用有限元法建立了导线的子模型,并考虑了应力刚化效应.所建的机器人-导线系统模型体现了机器人与导线的动力学耦合关系.利用该模型进行了动力学和运动学仿真,分析了导线的振动和变形对机器人运动的影响.     

基于神经网络的特大型焦炉焦炭质量预测研究

预测焦炭质量是焦化企业面临的重要课题,对焦炭质量进行准确的预测,既保证焦炭质量符合要求,又合理利用煤炭资源.研究某焦化公司特大型焦炉炼焦配煤的工艺流程,采用具有非线性特性和自学习能力的BP神经网络对炼焦过程进行建模,确定焦炭质量预测模型的结构和参数,解决炼焦过程中变量之间复杂的非线性关系问题.使用MATLAB软件对模型进行训练和预测仿真,并对影响模型预测精度的因素进行详细的分析.最后采用MATLAB软件与VC++混合编程的方法来完成焦炭质量预测系统的开发.     

系统自组织演化流率基本入树模型的构建和应用——基于规模养殖生态能源系统的反馈仿真

生猪规模养殖生态能源系统是实现企业、农户、政府共赢的沼气综合利用系统.针对该复杂系统存在的农户退出系统意愿增强、企业为农户进行沼气原料供应意愿降低、政府对沼气工程后续维护重视程度低等有序性减弱现象,课题紧扣系统结构复杂性和系统有序性演化,结合问题多学科交叉的特点,利用研究系统结构复杂性的系统动力学方法和研究系统有序性演化的自组织理论,在分别进行系统反馈分析和系统自组织演化机理分析的基础上,抓住自组织动态演化系统和系统动力学流位流率系的动态复制这一共同特性,开展由自组织动态演化系统构建系统自组织演化流率基本入树模型的理论集成研究,实现对具有系统结构复杂性和系统有序性演化问题的综合研究,得出：任意的自组织演化动态复制系统均能建立以流率变量为根,以流位变量为尾,且流位变量和外生变量直接控制流率变量的流率基本入树模型,即系统自组织演化流率基本入树模型.并利用该模型对江西德安生猪规模养殖生态能源系统进行反馈调控仿真研究,得出：提升生猪规模养殖生态能源系统主体变化率、系统发展阈值、系统内部的合作效应有利于促进系统向有序转化.     

一类非线性系统的模糊变结构控制方案

针对一类特殊非线性系统的模糊变结构控制及稳定性问题,通过将非线性系统化为多个精确T S模型来建立非线性系统精确的T S模糊模型,将模糊理论与成熟的线性变结构控制理论相结合设计出一种模糊变结构控制器,提出了使全局模糊模型稳定的充分条件,并用Lyapunov稳定性理论证明该控制器能确保模糊动态模型全局渐近稳定,从而使非线性系统稳定。仿真结果表明了该设计方法的有效性。     

系统思维视域下的“五位一体”总体布局解读与建设简

中国特色社会主义事业总体布局在系统思维视域下是一项复杂的、具有多层次结构的、动态的和开放的系统工程。面对现实中一些非系统思维方式对我国总体布局实效性的制约，要求我们必须坚持以系统思维推进总体布局建设，学会从整体上认识总体布局；找出总体布局背后隐藏的结构；把总体布局作为非线性系统进行规范运作；跳出总体布局以更好的认清总统布局。     

阿托品对心血管系统的作用过程及其模型研究

临床上阿托品药物的使用会影响心血管系统的功能,提出通过心率变异信号的复杂度特征值来表征这种影响,并通过特征值的变化来探究药物的影响过程.10个健康自愿者参加了药物实验,在阿托品注射前后,共采集了每个自愿者6组心电信号,数据总长度为180分钟,从心电信号中提取所有数据的心率变异信号,并计算其非线性复杂度特征指标.根据数据结果,建立了阿托品对心血管系统作用过程的数学模型.通过数值仿真对比表明,该模型在临床上可以用作阿托品对心血管系统作用过程的数学描述.     

基于复杂度方法的地震波信号频谱特性分析

研究非平稳加速度时间历程,有时并不需要知道随机变量的全部统计信息,而只需求得随机变量的某些既重要又有代表性的信息.基于兰帕尔一齐夫复杂度理论的符号基概念,由随机信号经粗粒化处理后得到符号序列,然后计算每个符号基的权系数,再将符号基线性叠加得到符号空间.将随机信号的采样数据分为n段再构建一个n行数据矩阵,计算此n行矩阵的符号空间.将该符号空间的系数矩阵进行奇异值分解,所得的奇异值即为频率,数据矩阵对应行的标准差即为相应频率的幅值.算例结果表明,该方法能够获得随机信号的代表性频率信息.对非平稳随机信号不需引入人为假定,可直接对数据进行计算.     

基于规则变量节点度LT码的协作传输

规则变量节点度Luby变换（Luby transform, LT）码能够改善传统LT码编码过程中随机选取邻居节点方式导致的差错平台现象。提出一种新的实现规则变量节点度LT的编码方法,利用数组的赋值和清空操作来实现信息符号度值规则化,降低了现有方法的编码复杂度,并利用对度分布的修正来改善解码瀑布区;将该编码方法应用到协作通信系统中,并分析了误符号率性能。实验结果表明,此方法能节省系统编解码时间,有效降低误符号率差错平台,减少成功解码所需的平均传输开销。     

复杂性究竟有多复杂?--论复杂性的测度

系统的复杂性测度叫做复杂度，然而目前却没有适用所有复杂性的通用测度方法，通常都从某个角度或参数来衡量一个系统的复杂性。现在研究比较成熟的有结构复杂性、计算复杂性、描述复杂性、有效复杂性等几种测度，并用这几种复杂性测度来衡量复杂性到底有多复杂。     

基于容积变换的平滑变结构滤波及应用

针对非线性系统状态估计中,平滑变结构滤波(smoothing variable structure filter,SVSF)算法要求系统是连续可微的且需要计算系统Jacoby矩阵的问题,提出了基于球面径向基容积规则的平滑变结构滤波(cubature-smoothing variable structure filter,C-SVSF)算法,该算法避免了对非线性系统Jacoby矩阵的计算;同时受计算机计算字长的限制,算法会有一定的舍入误差,误差的积累有时会导致协方差矩阵失去非负定性和对称性,从而使得滤波计算发散。因而进一步提出了C SVSF的平方根形式,即平方根容积平滑变结构滤波算法。最后在动力定位船状态估计仿真实验中,说明了算法的有效性。     

论复杂性研究

复杂性研究是21世纪科学关注的中心议题之一。复杂性是动力系统演化的固有属性。层次结构的形成及其转捩既是复杂性的表现，也是系统整体性质的实现形式。非线性非平衡系统是复杂性研究的难点所在。复杂性研究应以整体论为原则，整体论与还原论相结合，以多尺度建模和有效数值计算为手段，努力探求物质世界运动的根本规律。     

基于GD-FNN的股票市场泡沫模型

针对股票市场内部结构复杂性和外部因素多变性, 构建一种基于预测的股票市场泡沫模型. 以上证指数为研究对象, 在价格和成交量的基础上, 将与股票市场密切相关的宏观经济指标引入泡沫模型指标体系, 并对指标体系中各变量之间长期均衡关系和因果关系进行数量分析. 在此指标体系下, 构建向量自回归模型(VAR)模型衡量股票市场基础价值, 并据此分析宏观经济指标对市场的影响; 同时构建基于椭圆基函数且能够动态调整网络结构的广义动态模糊神经网络模型(GD-FNN)对上证指数进行拟合预测作为股票市场的市场价值, 并通过GD-FNN模型提取的模糊规则对股票非线性系统运行模式进行分析. 最后, 根据预测的股票市场市场价值与基础价值之间的偏差计算泡沫度, 并提出相应的预警策略.     

基于叠加度的有限长系统LT码编码方案

提出了一种基于叠加度的系统卢比变换(Luby transform, LT)码编码方案。与需要预编码的系统Raptor码或交织编码的准系统掺杂LT码方案不同,由掺杂度分量与弱鲁棒孤波分布进行叠加的叠加度分布,使得系统LT码的中间节点能以LT编码方式构造输出节点。理论分析了优化掺杂度分量叠加比例的系统LT码具有译码渐近性能,对给定码长k和冗余开销ε的编译码复杂度为O(k·ln(1/ε))。仿真验证了优化后的有限长系统LT码克服了系统Raptor码在信道删除概率大于0.01即出现误码平台的问题,在译码失败概率10e-4时相对于准系统掺杂LT码的所需译码冗余开销可降低12%~20%。