Markov控制过程基于性能势仿真的并行优化

Markov控制过程是研究随机离散事件动态系统性能优化问题的一个重要模型，并在许多实际工程问题中有着广泛的应用。在Markov性能势理论的基础上，我们讨论了一类连续时间Markov控制过程在紧致行动集上的性能优化仿真问题。由于实际系统的状态空间往往非常巨大，通常的串行仿真算法，可能耗时过长，也可能由于硬件限制而无法实现，故我们提出了一种基于性能势的并行仿真优化算法，来寻找系统的最优平稳策略。一个仿真实例表明该算法有较好的运行效率。该算法可应用于大规模实际系统的性能优化。     

基于耦合技术计算Markov链性能势的仿真算法

在对遍历Markov链的性能灵敏度分析中,可以用计算Markov链的实现因子来代替计算Markov链的性能势。给出了一种基于耦合技术的仿真方法来估计实现因子。使用经过优化的耦合矩阵,通过仿真来快速获得实现因子的估计。这种方法有两个优点：一是不用去求稳态分布,二是能减少仿真中的计算时间。     

基于性能势的Markov控制过程双时间尺度仿真算法

在基于性能势的随机逼近方法中引入双时间尺度的概念,提出了离散时间Markov控制过程的基于性能势的双时间尺度仿真梯度算法,弥补了传统算法中每步更新算法更新频率过快和更新环更新算法更新频率过慢的不足,并利用三个数值例子来说明双时间尺度更新算法在计算复杂度、收敛速度和收敛精度上的优势.     

G/M/1排队系统的性能灵敏度分析与仿真

对G／M／1排队系统，通过研究其嵌入Markov链，讨论了系统的稳态性能灵敏度分析问题，导出了系统的稳态分布与其嵌入Markov链的稳态分布之间的关系式，给出了用嵌入Markov链的势能表示的稳态性能灵敏度公式。并提出了通过嵌入Markov链来计算系统性能灵敏度的仿真算法，由于该算法基于系统的一条单一样本轨道，故可直接应用于系统的控制与优化。最后提供了两种具体的G／M／1排队系统的例子来说明该算法的应用。     

基于自适应Metropolis算法的 α 稳定分布参数估计

基于马尔可夫链蒙特卡罗(Markov chain Monte Carlo, MCMC)方法的α稳定分布参数估计具有良好的性能，但不合适的提议函数常导致算法不收敛或混合性能不好。针对提议函数难以选择的问题，提出了一种基于自适应Metropolis算法的非对称α稳定分布参数估计新方法。该方法利用Markov链的历史信息自动调整提议函数的协方差矩阵，使其不断地逼近目标分布，从而获得更好的估计结果。理论分析和仿真结果表明,此方法不仅能准确地估计出α稳定分布的4个参数，而且具有良好的鲁棒性和灵活性。     

基于双马尔可夫链的SMC-CBMeMBer滤波

大部分多目标跟踪滤波器都是假设目标及其量测符合隐式马尔可夫链(hidden Markov chain,HMC)模型,而HMC模型隐含的独立性假定在很多实际应用中是无效的,双马尔可夫链(pairwise Markov chain,PMC)模型相对于HMC模型更具有普适性。已有的基于PMC模型的势均衡多目标多伯努利(cardinality balanced multi-target multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波的高斯混合实现仅适用于线性高斯系统,针对基于PMC模型的非线性多目标跟踪系统,将每一条假设航迹的伯努利随机有限集用一组加权粒子来近似,提出了基于PMC模型的势均衡多目标多伯努利滤波的序贯蒙特卡罗(sequential Monte-Carlo,SMC)方法实现(SMC-PMC-CBMeMBer)滤波。仿真实验结果验证了SMC-PMC-CBMeMBer算法的有效性,在基于PMC模型的非线性多目标跟踪系统中,SMC-PMC-CBMeMBer算法性能优于基于HMC模型的SMC-CBMeMBer滤波器和基于PMC模型的SMC-PHD滤波器。     

一种改进的半定量仿真算法

由于基于区间的半定量仿真算法都是针对参数区间的边界值进行的，所以导致仿真精度不高，状态轨迹过宽等现象。为了克服这一缺陷，提出一种改进的半定量仿真算法。首先简述了半定量仿真算法，然后以数字区间仿真为研究对象提出了一种随机半定量仿真算法。该算法用参教的概率密度函数代替区间进行半定量仿真．首先利用参数区间以及先验知识确定概率密度函数．根据概率密度函数在一定的置信水平下产生一组随机参数值，经过处理后确定其边界值作为新区间，然后将其用于相应的半定量仿真算法。理论分析和仿真实例表明，改进的半定量仿真算法的仿真精度高于传统半定量仿真算法。     

燃气轮机调速系统半物理仿真研究

针对燃气轮机半物理仿真的特点，以燃气轮机的模块化建模为基础，采用容积法思想，建立了无迭代的燃气轮机仿真模型，从而简化了计算过程并缩短计算时间，为半物理实时仿真提供了必要条件，采取功能分立的设计方案，模型计算，数据交换和通讯以及仿真结果的显示分别由不同计算机负责，从而建立了燃气轮机调速系统的半物理仿真系统平台，该平台具有一定的灵活笥和可扩展性，可以更换物理部件以及添加模块而无需大的改动，利用该系统进行半物理实时仿真对研究燃气轮机动态性能和控制规律等均有重要的现实意义。     

战车火控半实物仿真运行任务与仿真控制设计

在介绍了战车火控半实物仿真与性能评估系统的基础上，详细叙述了火控系统运行剖面和仿真用例的组成和随机生成问题，并针对我国某典型指挥仪式火控系统的工作方式，合理的确定了仿真运行过程中仿真用例的切换条件，给出了系统总体仿真流程，使得火控系统可以在其各输入量的范围之内进行大样本扫描式仿真运行，为准确的性能评估奠定了基础．     

IEEE 802.11e增强型分布式协调功能的性能分析

IEEE802.11e协议草案以增强型分布式协调功能(EDCF)为基础,保证多媒体业务的服务质量。针对目前没有合适的EDCF理论分析模型,本文提出的EDCF理论分析模型。该模型假设终端竞争信道过程为Markov链,并得出归一化饱和吞吐量,结构简单,分析方便。仿真结果表明,系统饱和吞吐量和多媒体业务的成功发送概率及碰撞概率的理论分析结果基本准确。     

基于SPW的多元域LDPC码建模与仿真

SPW是进行通信系统建模与仿真的开发平台,具有非常强大的用户接口功能。多元域LDPC码是通信界研究的热点课题,较二进制LDPC码有更优的纠错性能。在研究多元域LDPC码编译码理论的基础上,介绍了SPW封装模块的步骤,开发了多元域LDPC码编译码模块,并将其嵌入SPW通信库。搭建了基于SPW的性能测试平台,在此基础上进行了计算机仿真。

Abstract：

SPW is a platform for modelling and simulation communication systems, and it has very strong function for user interface. Q-LDPC code is a hot point of channel coding technology which error-correcting performance exceeds B-LDPC code. Based on research of Q-LDPC code theory, the processes of model exploration based on SPW were introduced. Here the models of Q-LDPC encoding and decoding were designed, which was added to the communication library of SPW. A performance simulating platform of SPW was established. A simulation based on this model was proposed.     

Rollout及其并行求解算法在多类商品库存控制中的应用

Rollout算法是Bertsekas提出的求解马尔科夫决策过程(MDP)问题的一种仿真优化算法。文章研究Rollout算法求解多类商品库存控制问题,给出了基于性能势和神经元动态规划的Rollout优化算法。另外,为了降低运算时间,文章提出了两种Rollout并行求解算法,并讨论了这两种并行算法各自的适用场合。实验结果表明,Rollout算法能满足模型未知系统的优化要求,具有较好的并行性能。     

自相关过程协方差阵的残差MEWMA控制图

本文研究多变量自相关过程协方差矩阵的质量监控问题.针对服从VAR(1)模型的多变量自相关过程,基于残差分析思想,将多变量指数加权移动平均(MEWMA)控制图用于对过程的监控.首先对残差MEWMA控制图统计量进行了推导,其次采用MonteCarlo仿真的方法,以平均运行链长为评价准则对残差MEWMA控制图的监控效果进行了分析.仿真结果表明,残差MEWMA控制图具有较好的监控效果.     

随机因素作用下动态系统性能可靠性分析方法

动态系统的性能可靠性受噪声、干扰等短周期因素和磨损、结构参数退化等长周期因素的综合影响,并且这些影响因素大都是具有随机性的动态过程。首先阐述了动态系统及影响其性能可靠性的随机因素的描述方法;然后分别介绍了短周期因素和长周期因素作用下的性能可靠性分析方法;并综合这两种方法的优点,提出一种综合考虑长短周期随机因素影响的动态系统性能可靠性分析方法。该方法综合考虑了长短周期随机因素的动态特性,提出的仿真分析方法合理地实现了模型中的动态不确定因素,具有更高的精度和仿真效率。最后,通过舵机案例对提出的方法进行了验证。     

一类线性时变多变量系统的广义最小方差控制和性能评价

针对一类具有可确定"时滞"的线性时变多变量控制系统的性能评价方法进行研究.利用特别定义的关联矩阵和正常相乘的方法,计算出LTV MIMO过程广义最小方差控制律的解析解,并由此获得了广义最小方差基准.为避免估计关联矩阵所带来的困难,利用过程数据和关联矩阵阶数建立了LTV MIMO GMV基准上界.理论和仿真研究表明,上述方法能够正确和有效地评价LTV MIMO系统.     

#br# 基于POMDP的机载网络信道接入策略研究

针对机载网络随机竞争类媒介接入控制(medium access control,MAC)协议在网络负载较重时性能下降严重、接入门限值设置缺乏理论依据和多优先级业务服务质量无法有效支持等问题,提出一种基于部分可观测马尔可夫决策过程的信道接入策略。在以不同优先级分组占用信道代价作为目标函数的基础上建立动态规划方程,采用状态空间压缩方法对问题求解进行简化,得到各优先级分组间理论近似最优接入门限值的数学表达式,可为不同优先级分组的接入决策过程提供理论依据并实现接入冲突的有效控制。仿真结果表明,该算法能够有效提高数据传输的时延、成功概率等性能,满足军事航空通信中数据传输的实时性和可靠性需求。     

城市快速道路车道合道路口通行能力分析之半马尔可夫模型

证明在城市快速道路上合并车道,其实际通行能力将因车流交织行为而发生退化,以至小于前行车道的设计通行能力.文章运用全概率公式,构造了半马尔可夫转移方程组,其输入变辆是车辆到达率及车辆让行率,它们分别反映了车流情况及行车行为,然后再运用母函数分析方法,给出了车辆队列有限与无穷的临界点.     

基于跟驰模型的交通流混沌研究

研究基于跟驰模型的交通混沌问题。用Matlab软件编制皮埃莱(Bierley)模型来产生交通流；在一定的参数组合下，仿真研究交通流车队中不同序号的前后车辆之间的车头间距的变化过程；通过分析这种车头间距的变化过程的变化曲线和绘制庞加莱(Poincare)截面图，说明基于跟驰模型产生的交通流存在着混沌现象；讨论模型参数和仿真试验参数对该理论交通流运动的影响，给出相应的仿真研究结果；最后得出对于研究与应用交通流理论有益的结论。