棉花根系生长发育的虚拟研究

采用GREENLAB植物功能-结构模型的原理构建了棉花根系模型。该模型以根系基本生长单元为基础,模拟了棉花根系的拓扑结构;根据不同类型的根个体获取生物量能力的不同,通过模拟不同根个体(库)对植株地上部分配给根系的生物量(源)的竞争,实现了生物量在根系中的分配;根据异速生长规则实现了根个体几何结构计算,从而模拟出根个体的轴向生长、径向生长。最后,根据根个体空间伸展规则与空间Voxel元技术,实现了棉花根系的空间结构的虚拟。     

L系统理论在植物根系生长模拟中的应用研究

根据植物根系生长的几何特征,探讨了L系统理论在植物根系生长模拟中的具体应用.把括号L系统、参数L系统、随机L系统和时变L系统等结合起来,建立了描述植物根系生长的产生式集,实现了直根系植物根系生长的三维可视化,表达了根系生长的随机性特征和图形随时间变化的连续性.     

生理驱动的叶片生长变形算法

提出一种利用反馈控制系统实现生理参数多尺度变化从而驱动叶片生长变形的算法。首先采用二维层次自动机产生植物各器官的分枝结构,通过内部扰动函数实现生理参数与植物生长刺激的互动。其次植物生长刺激在实现了对外部环境参数的影响的同时也修改各器官内部的细节,外部环境参数的变化反过来又对器官分枝结构实现了剪枝。然后在渠化管网假设基础上利用反应-扩散原理实现叶脉纹理的变化,最后通过可控网格面的卷曲和扭曲实现叶片的三维形变。仿真实验表明本方法能够较好的模拟植物叶片的纹理和形状随生理参数改变而变化的过程,能满足虚拟农业实验室植物器官动态展示的需求。     

基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维重建

提出一种基于多尺度分析的虚拟植物分枝结构三维自动重建方法.首先建立控制分枝结构生长的二维层次自动机模型.对同种植物不同植株生长单元和叶元两级组织的形态和几何数据进行采样,用隐马尔可夫树分析生长单元的统计特征及转移关系,隐状态标记具有不同统计特征的各类生长单元,并采用半马尔可夫链描述产生各类生长单元的叶元序列.多尺度分析结果作为二维层次自动机模型的参数,自动控制三维重建过程.仿真实验表明本方法能够较真实地自动重建同种植物分枝结构的三维模型,能满足虚拟农业实验室的植物建模需求.     

模拟植物生长算法的原理及应用

为解决国外主流智能算法普遍存在的参数选择难题,模拟植物生长算法(PGSA)以植物独有的向性运动为启发式准则,将优化问题的解空间当做植物的生长环境,通过生长信息和分枝模式(L-系统)构造出依赖优化环境而不断生长的人工植物分枝生长模式,建立了跳出局部最优解并迅速求出全局最优解的遍历搜索机制和智能算法体系.模拟植物生长算法开拓了"无参数智能优化算法"研究的新领域,本文从该算法的思想源头进行阐述,对国内外学者近年来在不同研究领域应用该算法的情况进行了分析和评述,指出了植物生长原理对智能优化领域的影响以及未来的发展方向.     

推广的三维L-系统及在树木模拟中的应用

L-系统是植物模拟的重要方法之一。然而用L-系统模拟既有弯曲又有扭曲的枝条,需要大量的产生式,并且很难提炼出这些产生式。通过把空间曲线理论同L-系统相结合,将L-系统的表示图形的字符联系了曲率函数和挠率函数,并且对L-系统中的字符进行了新的龟解释,得到了三维函数L-系统。使用三维函数L-系统绘制既有穹曲又有扭曲的枝奈的植物时,L-系统筒洁,参数解释自然,同时在编程时,容易控制枝条的长度．实验结果表明,通过调整函数L-系统中的曲率函数和挠率函数可以得到拓扑结构相同但形态差异较大的树。     

水分胁迫条件下化控物质浸种对小麦根苗生长的影响

采用水培溶液添加PEG6000模拟干旱胁迫的方式，研究了化学调控物质浸种对不同程度水分胁迫下小麦根系及幼苗生长影响。结果表明，水分胁迫不同程度地降低了小麦幼苗的株高、叶面积、地上部及根的干重、根系活力、SOD、POD活性等，并明显增加了根系MDA含量水平。化学调控物质浸种处理可以增加各种条件下小麦的总根长、叶面积、根活力及SOD与POD活性，且表现出在干旱胁迫下增加幅度高于正常处理的现象。化学调控物质浸种有利于缓解干旱胁迫带来的不良影响。利用FA、GA、MET及稀土等化学调控物质浸种具有促进根系生长、培育小麦壮苗的突出作用。图3，表2，参14。     

虚拟生态环境中的植物生长预报系统初探

植物生长的早期预报在农林业生产和植物栽培业的决策和管理中有着重要的意义。由于生态因素的不确定性,使植物生长的早期预报工作成为了人们不断探索的课题。本文研究了生态因子的变化对植物能量生长过程的影响方式,提出了利用生命能量系统动力学模型对不同生态条件下植物生长仿真的策略和目标函数。根据已往的生态因子组合关系归纳出植物生长的几种典型的生态环境,通过Markov过程虚拟了这些生态环境演变的时间序列。并根据植物生长的实验数据,建立了此环境下的植物生长预报模型,从而模拟植物可能的生长状态,估算生长过程中产量分布的置信区间和各种生长状态的概率。     

求解整数规划的一种仿生类全局优化算法——模拟植物生长算法

针对整数规划全局优化问题所首次提出的模拟植物生长算法,是一种源于大自然的仿生类随机算法.该算法从植物的向光性特点出发,将整数规划的可行域作为植物的生长环境,根据各可行解目标函数的变化情况确定植物的生长信息(形态素浓度),进而模拟出向光源(全局最优解)迅速生长的植物生长动力学模型.经过对无约束和有约束两类具有多个全局最优解的非线性整数规划问题的具体求解,取得了满意的效果.     

几何造型中不同目标函数特点研究

曲线的长度最短、能量最小和曲率变化最小等目标函数被广泛应用在曲线曲面造型中。以插值三次样条为例，讨论了这些目标函数产生的曲线的形状、与型值多边形的逼近程度、拐点个数等方面的特点，还对这几种目标函数与它们的近似函数进行了比较。最后讨论了这些目标函数在导矢估计中的应用，通过实例说明曲率变化最小曲线及其近似曲线用于局部估计型值点切线方向时逼近较好。     

Indirect adaptive fuzzy control for a class of nonlinear discrete-time systems

An indirect adaptive fuzzy control scheme is developed for a class of nonlinear discrete-time systems. In this method, two fuzzy logic systems are used to approximate the unknown functions, and the parameters of membership functions in fuzzy logic systems are adjusted according to adaptive laws for the purpose of controlling the plant to track a reference trajectory. It is proved that the scheme can not only guarantee the boundedness of the input and output of the closed-loop system, but also make the tracking error converge to a small neighborhood of the origin. Simulation results indicate the effectiveness of this scheme.     

Prescribed-Time Control of Stochastic Nonlinear Systems with Reduced Control Effort

A new prescribed-time state-feedback design is presented for stochastic nonlinear strictfeedback systems. Different from the existing stochastic prescribed-time design where scaling-free quartic Lyapunov functions or scaled quadratic Lyapunov functions are used, the design is based on new scaled quartic Lyapunov functions. The designed controller can ensure that the plant has an almost surely unique strong solution and the equilibrium at the origin of the plant is prescribed-time mean-square stable. After that, the authors redesign the controller to solve the prescribed-time inverse optimal mean-square stabilization problem. The merit of the design is that the order of the scaling function in the controller is reduced dramatically, which effectively reduces the control effort. Two simulation examples are given to illustrate the designs.     

Decentralized adaptive fuzzy control of time-delayed interconnected systems with unknown backlash-like hysteresis

The problem of decentralized adaptive fuzzy control for a class of time-delayed interconnected nonlinear systems with unknown backlash-like hystersis is discussed. On the basis of the principle of variable structure control （VSC） and by using the fuzzy systems with linear adjustable parameters that are used to approximate plant unknown functions, a novel decentralized adaptive fuzzy control strategy with a supervisory controller is developed. A general method, which is modeled the backlash-like hysteresis, is proposed and removes the assumption that the boundedness of disturbance, and the slope of the backlash-like hystersis are known constants. Furthermore, the interconnection term is supposed to be pth-order polynomial in time-delayed states. In addition, the plant dynamic uncertainty and modeling errors are adaptively compensated by adjusting the parameters and gains on-line for each subsystems. By theoretical analysis, it is shown that the closed-loop fuzzy control systems are globally stable, with tracking error converging to zero. Simulation results demonstrate the effectiveness of the approach.     

作物氮素吸收与分配的动态模拟

对作物氮素的吸收和分配的模拟作了一些改进:假定作物地上部与根系的生长总是处于基本平衡状态,作物根系本身不成为限制养分吸收的因素,从而避免了对根系生长和功能变化模拟的困难;采用高产条件下的作物氮素相对吸收速率反映作物对土壤养分要求随生育期的变化;用氮素分配指数描述氮素的分配。采用江苏响水、扬州两地的试验资料对模型检验,表明模型对小麦植株含氮率动态有较好的预测效果。图5,参15。     

水分利用状况试验效果的模糊综合评判

本文将模糊综合评判方法应用于沙坡头人工生态防护林体系中固沙植物水分利用效率的研究.对各实验样地不同层次的水分状况构造隶属函数,根据根系分布范围给出权重因子集合,对两种固沙植物油蒿(ArtemisiaordosicaKrash.)和柠条(CaraganakorshinskiiKom.)在8种不同配置格局下的水分利用效率排序和评价,从中得出最优配置格局.评判结果与地面调查数据基本吻合,为模糊综合评判方法在生态学实践中的应用提供了有力的佐证.     

IFF算法求解顺序依赖的单机总权重拖期调度问题

转换(启动)时间是工业中带有清洗、更换物料工序的生产过程所需要的, 该时间一般很大程度上依赖于紧接工序. 这种环境下的调度问题都是工件顺序依赖的. 本文研究顺序依赖的单机总权重拖期调度问题, 为NP难的组合优化问题. 针对该问题, 提出了一种迭代的过滤-扇出算法(IFF), 算法以分支树的结构形式在解空间中搜索. 在算法中, 当分支移动不能改进根节点时, 重新产生有继承性的根节点, 使得算法继续进行. 根据问题特性, 提出了带序列片段重组和参考局部搜索的分支移动策略, 获得分支节点. 对文献中的120组数据的算法测试结果表明: 对大多数实例, IFF算法的计算结果优于或不劣于DE算法和DPSO算法的计算结果, 同时改进了42个实例的最好解.     

C3I系统功能的建模仿真环境

分析了C3 I系统功能建模的必要性和应解决的问题 ,讨论了C3 I系统功能的特点和适合C3 I系统功能的建模与仿真方法 ,指出基于Petri网的建模仿真方法是C3 I系统功能的一种有效建模仿真方法。介绍了国外用于C3 I系统功能建模与仿真的一些工具 ,指出了它们的优缺点。最后介绍了研制的一个C3 I系统功能建模与仿真环境。