全局未知环境下智能群体群集运动与避障控制

研究了在全局环境未知且存在静态障碍物的情况下,智能群体的群集运动控制问题.模型在人工势能结合速度一致策略的基础上,利用了滚动窗口的方法实时产生虚拟领航者引导群体向目标位置运行;并利用极限环方法解决了群体避障问题.基于滚动窗口方法构造的虚拟领航者,充分地利用了实时测得的局部环境信息,具有自适应性;极限环方法避障使得群体能够平滑地绕过障碍物,克服了传统人工势场法避障的局部最小问题.     

基于智能体的多移动机器人群集编队控制系统

群是一种普遍存在的自然现象,群集编队控制是模拟自然界中生物聚合运动的新型分散式控制方法。提出了一种基于智能体的有leader的群集控制算法。在此基础上,引入“虚拟力”的概念,运用动力学原理设计了由智能体到移动机器人的控制转化方法,并实现了一个实用化的多移动机器人群集控制系统。移动机器人群编队实验验证了该方法的有效性。     

基于有限记忆的智能群体的群集运动与避障控制

在全局环境未知且存在静态障碍物的情况下,将群体扩展为具有有限记忆能力的智能群体,研究了该群体的群集运动及其避障行为.模型利用智能个体记忆单元的信息实时产生动态切换的拓扑网络结构;在人工势能结合速度一致策略的基础上,采用滚动窗口方法引入虚拟领航者,利用极限环方法解决群体避障问题,实现了快速且安全的群集运动控制.仿真结果验证了该模型的有效性.     

群集智能特性分析及其对复杂系统研究的意义

鉴于直接以一般复杂系统为研究对象探讨其运行机制，难度太大，本文提出借助一类具体的复杂系统——具有群集智能涌现特性的生物蚁群和鸟群系统的行为规律研究，作为认识一般复杂系统运行机制的桥梁和过渡。在论述蚁群觅食、蚁群墓地构造、蚁群劳动分工和鸟群觅食这几类典型的群集智能行为的生物学原型的基础上，深入分析了群集智能的系统特征和所蕴涵的分布式、自组织和正反馈等重要特性，并给出了翔实的论述说明。进而根据文中阐述的群集智能特性，从多个方面概括总结了其对复杂系统研究的意义，包括揭示复杂系统的运行机制、促进人脑复杂性的研究、推进组织管理模式的创新和提升智能科学的发展水平。最后对群集智能目前存在的问题和今后有待研究的课题进行了总结和展望。     

基于群体智能的基础矩阵估计算法

为了降低噪声和误匹配点对基础矩阵估计算法的影响,提出了一种基于群体智能的基础矩阵估计算法。该算法首先采用归一化8点法估计出基础矩阵的初值,再利用该基础矩阵计算每个匹配点的估计余差,对匹配点的估计余差进行基于群体智能的聚类,并剔除错误匹配点,最后,使用正确的匹配点重新计算基础矩阵。实验结果表明,该算法能有效的检测和删除误匹配点,提高基础矩阵估计的鲁棒性和精度。     

基于群体智能的森林火灾蔓延仿真模型

针对传统森林火灾蔓延模型的计算复杂度高、仿真精度低等缺点,提出一种基于群体智能的森林火灾蔓延仿真模型。在模型中通过建立可燃物因素影响因子矩阵和地貌因素影响因子矩阵,并结合实时检测的气象信息,降低计算复杂度;将森林火灾的蔓延行为抽象为每一个模块火点的集群行为,考虑模块之间的关联性,提高森林火灾蔓延仿真模型精度。将模型与王正非模型和二维元胞自动机模型进行对比实验,结果表明模型具有较高精度,能够更加准确地仿真出森林火灾蔓延趋势。     

基于信息素反应的群体觅食行为研究

群集智能在没有集中控制、不提供全局模型的前提下,为寻找复杂问题的解决方法提供了新的思路.基于群集智能的思想,针对群体系统的协作觅食任务,引入多种可以反应的信息素,提出了一种信息素反应的群体觅食方法.以计算机仿真实验为手段,在给出了个体有限状态机的控制结构下,并以任务完成时间为性能指标进行了单食物源和双食物源下的觅食实验.结果表明该方法可以减少个体之间的冲突,有效的提高系统性能.     

基于光学运动捕捉数据的虚拟人下肢运动控制方法

由于被动式光学运动捕捉设备只能捕捉人体关键关节的运动信息,介绍了一种简化的虚拟人体骨架结构模型;在此基础上根据光学运动捕捉数据的获取过程,分析了虚拟人体运动数据误差的来源。重点针对由于运动捕捉数据连续性不足造成的虚拟人下肢运动连续性差等问题,为加强对虚拟人运动过程的控制,提出一种对关键关节点运动数据平滑处理,再基于逆向运动学计算下肢运动链其它关节点运动信息的运动控制方法。通过实验和分动箱虚拟维修训练平台证明了该方法的有效性和实用性。     

群体特征分析——社会智能的理论基础刍议

针对群体是否具有智能这一问题,从群体特征角度着手进行分析,将群体定义为通过信息共享,在共同目标的作用下,自发或者有组织地联系在一起并且能够相互影响的一群人。在此基础上,通过分析群体的心理特征、情感特征等,发现群体可通过竞争、协作等方法,激发个体的智慧来增长群体知识。群体具备的这种能力可视为群体的智能,即群体智能或社会智能。由于社会智能及其涉及到的群体所拥有的海量数据的复杂性,提出可将从定性到定量的综合集成法作为研究社会智能的方法论的构思,并总结出研究社会智能的两个一般性方法:基于连接模式的方法和基于信息传播的方法,最后指明了后续的工作方向。     

基于运动随机性的群体运动合成

运动捕获技术是目前人体动画领域最有前途的技术之一。针对其重用性问题,多种运动编辑方法被提出。然而,这些编辑方法大都针对单个角色运动进行处理;现有的群体运动方法更多的考虑的是运动决策、运动协调。另外,现有的基于物理的动画方法仅仅考虑利用位置随机性来增加变动。通过对单角色捕获运动,施加位置和时间随机性,并结合反向动力学与多层次B样条拟合技术,来合成逼真的群体运动。     

基于图切割的快速运动分割方法

基于图切割的图像分割是近几年发展的一项新技术,但随着图像大小及空间维数的增加,图切割的运算量成为负担。针对运动分割提出了一种快速图切割方法,利用运动分割的特点将差分图像中不变的背景映射为一点或几点,然后参与网络图的构造和图切割的求解,以减少图切割运算量。通过实验将这种快速方法应用于2D图切割和3D图切割,对图像序列的运动目标分别进行了自动分割。实验结果表明,这种快速图切割方法不仅大大地降低了存储消耗,提高了运算速度,而且也获得了良好的分割结果。结果证明这种方法在运动目标的分割中是行之有效的。     

基于Agent理论的多无人地面平台协同控制仿真研究

为提升多无人地面平台协同控制能力,适应新形势下智能战争趋势,基于JADE和World Wind Java构建了多智能体地面平台协同控制仿真系统。运用多Agent理论建立无人地面平台仿真模型,基于JADE构建协同控制仿真平台,运用粒子群算法优化任务分配机制。仿真实验表明,构建的协同控制仿真平台具有良好的鲁棒性和灵活性,优化后的任务分配机制使得多无人地面平台群体执行任务效率明显提高,且可应用于其他海上、空中无人平台的仿真研究。     

Second-order consensus in networks of dynamic agents with communication time-delays

This paper proposes second-order consensus protocols with time-delays and gives the measure of the robustness of the protocols to the time-delay existing in the network of agents with second-order dynamics. By employing a frequency domain method, it is proven that the information states and their time derivatives of all the agents in the network achieve consensus asymptotically, respectively, for appropriate communication timedelay if the topology of weighted network is connected. Particularly, a tight uppe...     

基于分数布朗运动驱动的银行货币存贮网络模型系统风险和最优控制的研究

从银行间货币流动的动力学角度出发,提出了一个由分数布朗运动驱动的并且有中央银行参与的银行货币存储网络模型.每家银行以特定的比率从其他银行拆借货币,并在一定的情况下可以向中央银行拆借资金,但由此会产生借贷成本.系统中银行的货币存储满足文中给出的随机微分方程,计算并给出了系统风险指标——总体破产概率,系统活动总量的数学表达式,通过线性二次型控制方法,求得银行向中央银行拆借资金的最优成本.     

无人机集群规避动态障碍物的分布式队形控制

本文研究了无人机集群躲避动态障碍物下的队形控制问题。首先, 引入针对动态障碍物的碰撞预判机制判断集群是否需要对障碍物进行规避。其次, 在动态障碍物与无人机间构造斥力场实现避障。最后, 根据一致性理论设计基于集群各无人机之间、无人机与虚拟领导者之间的位置、速度一致性控制律, 结合人工势场法实现躲避动态障碍物下集群队形的形成与保持。仿真结果表明, 集群无人机能够在以分布式方式躲避动态障碍物的同时实现队形的形成、保持与重构。     

基于神经网络的船舶运动建模及随机最优控制

以某水面舰艇为研究对象,利用径向基函数神经网络算法和标况下的水池实验数据,建立了基于航速、航向角和海情自适应变化的船舶横向运动非线性参数模型。然后对海浪随机干扰建模,利用成形滤波器将随机扰动白化处理,最后根据分离原理提出一种用于船舶减横摇运动的随机最优控制算法。仿真表明,径向基函数神经网络所建船舶横向运动模型误差低于2%,扰动建模及相应成形滤波器构造符合实际工况且方法简单可行,随机最优控制可使横摇角均方误差达1.42°,减摇效果达46%-74%;艏摇角均方误差达1.68°。     

价格呈几何布朗运动规律的出口海陆仓质押率优化

针对质押物价格呈几何布朗运动规律、与需求呈线性下降关系下的出口海陆仓融资质押率优化问题,利用条件概率原理,分析获得了出口海陆仓融资各种情形发生概率,通过同时考虑质押物陆上仓储费用和海上运输费用,构建了船公司融资(期望)利润分段函数模型,并运用数值逼近法和解析法设计了最优质押率的求解算法步骤.算例验证了模型和算法的适用性和有效性.敏感性分析结果表明最优质押率与质押物价格呈负相关关系,与质押量呈正相关关系;船公司最大期望利润与质押物价格呈正相关关系,随着质押量的增加,船公司最大期望利润呈先上升后下降趋势.研究结论可为船公司制定融资优化决策提供科学的参考.     

时变分数布朗运动下的GARCH族欧式期权定价研究

本文拓展了分数布朗运动理论下欧式期权定价问题,尤其突破了Hurst指数和波动率为常数的假设.我们在时变Hurst指数的分数布朗运动环境下,采用GARCH族模型描述收益率序列的波动率,推导出了一个欧式看涨期权定价的闭型解.利用该模型和韩国Kospi200股指期权日交易数据的实证检验表明,韩国Kospi200股指波动率符合GJR过程,时变波动率下的分数布朗运动刻画金融市场的动态特征比采用标准布朗运动更适合,该模型计算的期权理论价格与市场价格更接近,优于传统的定价模型.     

基于变阶长迭代动态规划的聚合物驱方案动态优化

聚合物驱是一种重要的提高原油采收率技术. 针对聚合物驱的注入方案优化问题, 建立了聚合物驱最优控制模型. 该模型以利润最大为性能指标, 以聚合物驱的渗流力学方程为支配方程, 并以聚合物最大用量约束和聚合物注入浓度的上下限约束为不等式约束条件. 各段塞间的注入浓度、段塞尺寸及驱油结束时间为该最优控制问题的优化变量. 对于该分布参数最优控制问题, 提出了一种变阶长迭代动态规划算法. 首先引入标准化的时间变量, 将原自由终端时间的聚合物驱最优控制问题转化为固定终端时间问题, 然后采用经典的迭代动态规划算法求解, 实现了注入浓度、段塞尺寸及驱油结束时间的同时优化, 最后通过实例验证了所提出算法的有效性.