分数阶反向累加NHGM(1,1,k)模型及其应用研究

灰色预测模型的模拟序列是齐次指数序列,而实际应用中大量存在着近似非齐次指数序列,为了解决这个问题,在已有研究的基础上,提出了一阶反向累加NHGM(1,1,k)模型和分数阶反向累加NHGM(1,1,k)模型.分析了两种模型的扰动界,并对一阶反向累加NHGM(1,1,k)模型和分数阶反向累加NHGM(1,1,k)模型的计算公式进行了推导,给出了两类模型适用于小样本建模的原因.由于充分利用了系统的新信息,分数阶反向累加NHGM(1,1,k)模型的预测精度更高,实例分析发现其解的稳定性更好.最后,将分数阶反向累加NHGM(1,1,k)模型运用在具有多个研制阶段的某型号武器装备可靠度的预测上,取得了较高的预测精度.     

中国绿色增长模式的动态仿真分析

本文运用系统动力学理论构建中国绿色增长系统的动力学模型,通过对经济、资源、环境、生活、政策子系统参数的调控,预测人均绿色GDP、资源环境成本、生态安全指数、环境污染指数、国民幸福指数以及研发效率等变量的动态趋势,模拟得到四种不同的经济增长模式.研究结果表明:经济的快速发展给生态环境产生了巨大压力,环境污染与资源枯竭问题的日益严重将会阻碍经济的可持续发展;通过政策干预与国家宏观调控,优化产业结构,限制高耗能、高污染产业的发展,对资源的生产与使用起到约束作用;方案4:协同发展模式以快速的经济增长速度和较低的经济损失、资源消耗与环境污染代表了快速增长低消耗低污染的发展模式,即绿色的增长模式.     

分数阶Chua系统中的混沌现象及其同步控制

对分数阶Chua系统的混沌动力学行为做了更进一步的研究,研究发现Chua系统出现混沌的最低阶数仅为0.3,并算得此时系统的最大Lyapunov指数为0.0164:其次,对分数阶Chua等一类具有一个标量非线性项的分数阶混沌系统给出控制策略,讨论了其观测器的设计问题,对该类分数阶混沌系统,给出了一个合适的控制器U,在此控制输入下仅利用一个非线性标量信号实施反馈就可以使观测器的状态变量与被观测分数阶混沌系统的状态变量达到同步.理论分析及仿真结果都证明了该同步方案的有效性.     

自然资源环境系统的突变机制

从宏观角度出发，建立了自然资源环境系统的动力学模型，并对模型所反映的突变性质及其经济意义进行了分析。通过考察自然资源与环境污染之间的一种特定耦合关系，建立了资源环境二维动力学模型。经过定态分析，结果表明该模型的突变特征可以归为燕尾型突变。并由分叉点集在经济活动参数空间中的投影，分析了经济活动参数变化与动力系统定态跃迁之间的关系。选取特定的经济活动参数进行动态模拟，结果显示，如要避免动力系统的灾变，相关政策调控参数必须满足一定条件，治理时刻必须早于某个临界值。     

新能源发展对能源强度和经济增长的影响

新能源的开发和利用是解决能源短缺、环境污染等问题的重要途径, 是发展低碳经济的有效动力源. 本文从非线性动力学入手, 将新能源纳入节能减排演化系统, 分析了新能源对能源强度和经济增长的影响. 借助李雅普诺夫指数和分岔图分析了系统的动力学行为, 得到了新能源约束下的节能减排吸引子. 借助神经网络, 得到了满足中国情况实际系统的参数. 对实际系统进行实 证分析, 得到一些与实际符合的分析结果. 结果表明: 依靠新能源自身发展或单纯加大对新能源的经济投入, 并不能很好地控制能源强度. 当经济投入过大时会对经济发展带来很大的阻碍作用, 甚至给经济带来致命的影响. 加大包 括新能源在内的节能减排等的综合投入, 可以很好地降低能源强度, 当综合投入加大时, 开始对经济的阻碍也大, 但是随着系统的进一步发展, 当新能源发展成熟时, 这种投入对经济的促进作用也大. 利用数值仿真来展示这些结果.     

环境系统的临界性分析

讨论了环境系统临界性产生的一种可能机制及其临界特征.对湖泊富营养化模型的详细分析表明,其临界性来自于湖泊系统中的"S"形磷再循环过程.基于"S"形过程的普遍性,文章认为这可能是产生环境系统临界性的一种普遍机制,并建立了其动力学模型的一般形式.以此为基础,构造了一个包含"S"形过程的生物自净模型,该模型可以刻画因生物的污染净化能力变化所引起的临界性.对生物自净模型动态演化过程的数值模拟发现,其临界特征在污染治理中有重要意义,如果污染治理时刻晚于某个临界值,环境系统的演化轨迹将突然发生变化.     

滇池流域可持续发展投入产出系统动力学模型

根据包含了污染排放及治理、水资源使用等数据的昆明市环境保护投入产出表 ,建立了一个系统动力学模型 ,该模型可用来仿真滇池流域环境经济的相互影响关系及发展规律 ,结合经济、环境、资源管理者的经验 ,通过反复模拟寻求合理的发展及污染治理水平 .所得结论有助于制订“十五”期间滇池流域可持续发展规划 .     

独立非交叉传播的分数阶生物竞争网络Hopf分岔

目前绝大多数生态竞争网络是由整数阶系统刻画的,针对系统行为仅受当前时刻影响的问题,提出具有独立非交叉传播特性的分数阶时滞捕食被捕食模型.选取时滞作为分岔参数,通过分析不同阶次影响下系统特征方程根的分布,研究了该模型的稳定性和分岔问题,建立了时滞诱发的稳定性条件和Hopf分岔判据,最后通过数值仿真验证了理论结果的准确性.     

环保投资对经济作用的机理与贡献度模型

在界定环保投资概念及范围的基础上,根据环保投资作用于经济的原理,借鉴环境经济投入产出基本思想,构建了环保投资对经济贡献的投入产出模型,主要包括污染治理设施投资对经济的影响模型和污染治理设施运行成本对经济的影响模型,并对该模型进行了实证模拟分析.     

分数阶累加时滞GM(1,N,τ)模型及其应用

基于系统的时滞性,本文建立了时滞灰色GM(1,N,τ)模型,给出了模型的最小二乘参数估计公式以及模型的解析解.在引入分数阶累加生成算子后,将原模型扩展为分数阶累加GM(1,N,τ)模型,当时滞值为非整数情况时,采用相邻整数点加权构造法,完善了模型;通过粒子群算法确定模型最优的分数阶累加生成阶数.最后本文结合武汉市1995-2008年14年科技投入及经济增长的实际背景,分别建立了经典时滞GM(1,N,7)和分数阶累加时滞GM(1,N,7)模型对GDP数据做了预测,比较了两个模型预测结果,发现分数阶累加时滞GM(1,N,7)模型具有更高的建模精度.     

分数阶控制器与整数阶控制器仿真研究

分数阶PID控制器多了两个可调参数,可以取得更好的控制效果.针对位置伺服系统测试问题,设计了分数阶PID控制器,并与整数阶PID控制器相比较,仿真结果演示了分数阶PID制器的控制效果明显优于最好的整数阶PID控制器.无论是在输入发生变化,还是系统负载或参数变化,给出的分数阶PID控制器的控制效果都是比较稳定的.     

分数阶混沌系统的仿真方法研究

针对分数阶混沌系统的理论分析比较烦琐,基于分数阶混沌系统常用的频域和时域两种分析方法,研究了,分数阶混沌系统的动态仿真、电路仿其和数值仿真3种仿真方法。利用分数阶积分算子的频域描述函数,设计了分数阶积分算子的动态仿真模块和等效电路模块,通过分数阶混沌系统动态仿真和电路仿真,可实时地观察系统变量的演化规律;采用分数阶微分算子的Adams．Bashforth-Moulton预估校正算法,实现了分数盼琨沌系统的数值仿真,利用仿真输出数据可分析分数阶混沌系统的动力学特性。分数阶非耗散Lorenz混沌系统仿真实例证明了这3种仿真方法的有效性。     

基于状态空间模型分解的分数阶系统辨识算法

给出了分数阶线性系统的一种有效辨识算法.该算法可以辨识出系统的模型参数,同时也可以对系统的阶次进行辨识.通过基底变换把分数阶系统的系统矩阵变换成对角阵,这就把原系统的输入、输出关系转化为若干简单的子系统的和,从而降低了辨识问题的复杂性.该算法还能容易地获得系统的输出误差对其模型参数及系统阶次的偏导数,从而可以选择利用梯度的优化算法,如梯度下降法和拟牛顿法等,进行系统辨识.最后给出了实例证明了算法的有效性.     

永磁同步电机速度伺服系统的分数阶内模控制

针对永磁同步电机(Permanent magnet synchronous motor,PMSM)速度伺服系统,提出了一种分数阶(Fractional order,FO)内模控制器设计方法。建立了PMSM速度伺服系统的简化数学模型,根据内模控制(Internal model control,IMC)原理,引入分数阶滤波器替代整数阶滤波器,推导出了一种分数阶内模控制器,该控制器仅包含两个可调参数,有效克服了分数阶PIλDμ控制器待整定参数较多的缺陷,并基于系统时域性能指标选择主导极点,给出了控制器参数的解析整定方法,避免了参数选择的盲目性。仿真结果表明,所提方法不仅可以使PMSM速度伺服系统具有较好的设定值跟踪和扰动抑制特性,而且对于系统参数摄动具有更好的鲁棒性。     

环境规制政策与公共健康——基于环境污染的中介效应检验

为了探究环境规制政策对于环境污染及公共健康的影响,本文基于我国1978至2013年颁布的976条环境规制政策,利用从政策属性力度、政策内容力度两个维度对我国环境规制政策进行量化的数据,构建了针对环境规制政策效果的计量模型,通过将中介效应检验方法引入环境健康经济学分析,检验了环境污染对环境规制政策与公共健康的中介效应.研究结果表明:环境规制政策对公共健康具有促进作用;我国总体的环境规制政策对于防治环境污染产生了一定程度的积极效果;环境规制政策通过对环境污染显著的部分中介效应进而对公共健康产生了促进作用.本研究基于总体环境规制政策文献量化角度考察的"政策-环境-健康"三维动态关系结果,阐明了环境规制政策、环境污染以及公共健康三者的影响传输路径,对于有效评估环境规制政策效果,保障环境质量以及公共健康的可持续提升具有理论借鉴价值.     

分数阶PID控制器参数的自适应设计

分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)控制器是整数阶PID控制器在复数域的推广,通过引入两个可调参数λ和μ使得控制器参数整定范围变大,但使得参数设计变得更加复杂。针对分数阶PID控制器的特点,提出了一种参数自适应的改进型差分进化算法整定方法,在目标函数的选取上,针对传统时间与绝对误差乘积准则对超调量控制不足,引入误差与控制信号加权,分别对整数阶和分数阶被控模型进行理论分析和数值仿真,仿真结果证明了该控制器参数设计方法的有效性和准确性。     

基于系统动力学的城市交通拥堵治理问题研究

近年来,我国城市交通供给和需求的矛盾在日益突出,城市交通拥堵问题越来越严重,除影响城市居民正常出行、导致环境污染加重外,严重影响了城市物流的正常运行,成为整个城市经济社会发展的制约因素. 本文从城市交通拥堵这一现象入手,分析了交通拥堵的现状、原因、影响及其根源,从城市居民出行和城市物流两个角度总结了现有解决交通拥堵问题的对策,在此基础上结合我国的实际情况,用系统动力学的方法建立了治理城市交通拥堵的系统动力学模型,并以北京市为例,对北京市典型的治堵措施的实施效果进行了仿真分析,从而得出适合我国的解决城市交通拥堵的对策建议.     

基于Masreliez-Martin的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波算法及应用

针对具有非高斯量测噪声的分数阶离散时间非线性系统的状态估计问题, 提出一种基于Masreliez-Martin(简称为M-M)方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波器。在分数阶离散非线性动态系统基础上, 使用三阶容积原则推导了状态预测公式, 并使用M-M方法实现状态的量测更新, 构成了基于M-M方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼跟踪算法。将提出的算法应用到再入目标的状态估计中, 仿真结果表明, 基于M-M方法的鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波器优于分数阶无迹滤波器和分数阶容积卡尔曼滤波器。最后, 分析了不同程度的量测污染噪声对鲁棒分数阶容积卡尔曼滤波算法的估计性能影响, 验证了所提算法的鲁棒性。     

JIT供货约束下差异化订货决策行为的供应链系统动力学分析

为考察决策者有限理性行为的个体差异对供应链绩效的影响程度,建立了由需求方、制造商和原材料供应商组成的三级供应链系统动力学模型。模型建立在有先进信息系统支持、为用户提供JIT服务的供应链环境下。根据锚定调整理论,引入两种个体差异化决策行为调整参数,分别研究了两个参数变化下订货量的波动情况,并进行了行为调整参数对供应链绩效影响的敏感性分析。研究表明,决策者异质性会影响决策质量。不是所有的行为调整都会对供应链产生负面影响,决策者的需求不确定调整可能会弱化牛鞭效应,甚至产生生产平滑。供货不足的行为调整参数对供应链的敏感程度呈指数增长,其影响程度远大于需求不确定调整参数。决策者应尽量避免对其上游供货不足的过分调整。     

能源替代、人力资本与环境约束下的经济增长

建立了一个在能源替代、人力资本与环境约束下的经济增长模型,同时将消费与环境质量因素引入到效用函数中。利用动态最优化理论、最优均衡分析技术与静态分析方法,探讨了经济系统动态均衡的存在性;在稳态最优增长路径上,讨论了人力资本积累效率、环境质量、污染强度以及不可再生和可再生能源对经济增长的影响。结果表明：在稳态最优经济增长路径上,多种因素影响着经济的增长率,环境质量的高低受环境意识、污染程度指数等因素的共同影响;一定条件下,可再生能源的可再生率与人力资本积累效率,明显有助于环境的改善与可再生能源最终替代不可再生能源,以及经济增长率的提高。