基于复杂网络挖掘的用户行为感知机制

用户行为感知是进行网络管理、安全检测以及应用趋势分析的基础.针对基于流量统计特征检测方法具有计算复杂度高和"概念漂移"的缺陷,提出了一种基于用户复杂网络图的用户行为感知机制算法(UBP-CN).算法将用户标识{IP,Port}和用户交互分别抽象为一个点和一条边,构建了用户复杂网络图;应用社团挖掘算法将复杂网络图划分为互不相交的行为子簇,使得用户之间的通信抽象为一种"社会团体";通过定义基于相对熵的"用户行为模式"(UBM),表征了各个子簇背后表现出的行为特性,并使用"UBM+Port"对各个子簇进行标签映射,实现了用户行为的有效感知.仿真结果表明:在不牺牲用户行为分类准确率的前提下,算法不仅能克服"概念漂移"问题,还能有效降低算法的计算复杂度.     

一类不确定线性系统的输出反馈鲁棒重复控制设计

重复控制将人类的学习机制引入控制系统,并在许多领域中得到广泛的应用。文中针对一类具有时变结构不确定性的线性系统,研究基于输出反馈的鲁棒重复控制系统设计问题。为了能精确地描述重复控制的特性,建立起能够独立调节重复控制过程中的连续控制行为和离散学习行为的连续/离散二维混合模型,以线性矩阵不等式(LMI)形式给出重复控制系统鲁棒稳定的充分条件,并利用该稳定性条件进行重复控制系统的参数设计。最后用数值仿真验证了文中所提方法的有效性。     

基于频率控制的磁耦合共振式无线电力传输系统传输效率优化控制

针对于磁耦合共振式无线电力传输系统,为了抑制传输效率随传输距离的增加下降较快,通过研究系统传输效率的影响因子,本文提出了一种基于共振器频率控制的效率优化方法,并在此基础上用两种优化控制方案来实现系统传输效率的控制.仿真和实验结果表明：在同等负载下,这种优化方法在一定范围内能够有效地稳定系统传输效率,解决了系统传输效率受传输距离变化敏感的问题.     

具有小世界特性的低能耗无线传感器网络簇级拓扑研究

本文提出了一种具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑算法,引入Temple University吴杰教授提出的UCR(unequal cluster-based routing)机制,靠近基站簇尺寸变小,解决基站附近网络耗能过多的热点问题.通过OPNET对构造的簇级拓扑结构进行仿真,当超级节点数目增加到6～18时,平均路径长度降低,路径长度变化率降低,节能曲线变化率升高,能耗降低效果显著.仿真实验还表明,本文提出的具有小世界特性的无线传感器网络簇级拓扑结构对随机攻击具有很强的鲁棒性,具有很好的生存性能.复杂网络理论中的小世界网络具有较大的聚集系数和较小的平均路径长度,通过在原有网络中添加超级节点,形成能与sink节点直接通信的捷径,可以降低网络平均路径长度和能量消耗.目前小世界特性用于WSN的研究中,尚未考虑到sink节点附近的热点问题.     

基于复杂网络理论的水网节点重要性评价研究

复杂水网节点的重要性排序在工程应用中有重要实践意义,对于水网调度、安全管理有重要借鉴意义.为此,本文在复杂网络理论基础上,以山西大水网节点重要性排序问题为背景,对水网节点重要性评价进行研究.首先从整体角度出发,不考虑水网方向和干支斗毛级别差异,基于水网全局网络拓扑结构,从局部属性、全局属性、传播属性和网络位置四个方面定义了节点重要性评价指标.其次,分别根据这四个指标,对水网节点重要性进行排序分析,结合分析结果对网络位置指标进行了改进.然后,由于单指标评价结果不够全面且适用范围具有很大的局限性,给出了基于TOPSIS的多属性决策方法来综合评价节点的重要性.最后,考虑水网方向和级别差异,提出对水网进行干支斗毛级别划分,基于Page Rank算法对同一级别的有向赋权水网节点重要性评价进行研究.     

水利水电工程施工水流控制过程的仿真与优化方法

针对水利水电工程施工水流控制过程中的工程技术问题及其仿真分析中存在的科学技术难题,通过分析施工导流系统动态、非线性的内外部结构,综合考虑主体建筑物、导流建筑物与水流控制三者间的复杂约束关系,建立复杂条件下施工导流系统的时空关系模型和施工导流过程的结构图仿真通用模型,提出了面向结构图的施工导流过程数值仿真方法和三维动态可视化仿真分析方法,并实现了集仿真建模、仿真计算和仿真可视化于一体的施工水流控制过程仿真与优化系统环境．工程实例应用表明,该方法建模过程便捷,仿真计算与数据可视化分析能有效地耦合,仿真与优化分析结果符合客观实际,为解决复杂条件下水利水电工程施工水流难以控制的问题提供了新的理论方法和技术手段．     

可重构复杂制造系统的设施布置优化方法研究

针对可重构复杂制造系统可模块化和可集成化等特点,结合层次分析的思想和QAP数学模型,通过布置分类把信息集成的设施模块分为独立型模块和依赖型模块,提出了先后对独立型模块和依赖型模块进行布置的二次设施布置方法。阐述了二次设施布置方法的思想,构建了其模型,并用蚁群算法和重心法求解了这个模型。运用此布置方法建立了某车间的设施布局模型,简化了设施布置过程,实现了对可重构复杂制造系统设施布置的优化。     

从环状网络到链状网络同步能力的变化

通过理论分析发现，单向耦合结构与双向耦合结构的环状网络，在断开一条边从环状变为链状时，网络同步能力所发生的变化是完全不同的．从双向环状耦合结构到双向链状结构时同步能力是减弱的，在Ⅳ很大时同步能力约为原来的1／4；而从单向环状耦合结构到单向链状结构时同步能力却明显增强，在N很大时增强约N^2／（2π^2）倍．数值仿真也定性地验证了这一结论．还发现在单向耦合与双向耦合两种不同的环状网络上添加一条不同长度的边对同步能力的影响是不同的，对于单向环来说添加一条边对同步能力影响具有一定的规律性．同步问题是一个基本的物理问题，文中的结果对于一些现实世界的网络，比如生物生态系统、电路设计等的应用具有一定的参考意义．     

基于控制理论的透平叶栅气动反设计优化

本文应用控制理论,采用提出的基于网格节点位置坐标直接变分法,研究建立了一般性优化问题的伴随系统,研究发展了基于控制理论的轴流式透平叶栅气动反设计优化方法与系统.该伴随系统的推导过程以尽可能的减少计算资源为宗旨,应用分部积分公式和连续伴随方法,最终得到的目标泛函变分的表达式中仅仅含有网格坐标变分的边界积分项,避免了梯度计算过程中网格内部节点的重复生成,相对于传统的伴随方法更进一步节省了计算资源.伴随系统的数值求解采用ROE格式近似黎曼通量和显式五步龙格-库塔时间推进法,并使用多重网格技术和当地时间步长加速收敛.为验证本文伴随系统的稳定性、通用性、收敛性和精确性,通过定义不同的目标函数进行了考核,研究结果表明,本文所研发的伴随系统和反设计优化系统具有优秀的鲁棒性和高效性,能够有效应用于轴流式透平叶栅气动反设计优化中.在此基础上,结合本文所研究的气动优化理论,建立了应用Euler方程和N-S方程的伴随方法叶栅气动反设计优化方法与系统,研发了轴流式叶栅的二维、三维无黏及黏性条件下的压力反设计、等熵马赫数反设计软件,成功进行了数值算例研究,验证了该优化系统的有效性和经济性.     

基于软件网络的软件系统演化规律验证和模拟

演化是计算机软件的固有特性.了解演化规律,可以改进软件演化过程,提高软件质量,降低维护成本.本文定义类依赖图,将软件系统描述为软件网络,基于网络度量验证软件演化规律,并讨论软件演化建模的可行性.首先针对Lehman的8项演化定律,设计3个方面的网络度量:网络规模、网络质量、以及结构控制.然后基于四个开源软件系统构建软件网络,统计网络度量;实证研究表明:支持Lehman的4项演化定律,否定另外3项,即复杂度提升、持续增长、以及质量折旧定律.最后分别采用E-R模型和模块依附模型模拟软件系统的演化过程,所生成的随机网络同软件网络的比较结果说明,软件演化存在客观规律,能够通过建模来重现甚至优化.     

解决非可微凸优化问题的次梯度反馈神经网络

发展了Leung等人所提出的解决非线性凸规划问题的动态反馈神经网络模型, 引入基于次梯度动态反馈神经网络模型解决非可微凸优化问题. 对于无约束非可微凸优化问题, 假定目标函数是强迫性的凸函数, 证明了由投影次梯度构造的反馈神经网络轨道从任意初值点出发都收敛于一个渐近稳定的平衡点, 该平衡点为原无约束问题的最优解. 对于约束非可微凸优化问题, 在目标函数是强迫性的凸函数, 约束函数也具有凸性的假定下, 依次造构能量函数序列和相应的基于次梯度的动态反馈子网络的模型, 建立了收敛定理并给出了停时条件. 最后, 设计了两种有效的算法并结合一些实例进行了仿真验证.     

可扩展的DHT网络爬虫设计和优化

KAD网络是目前基于实际应用的一个最大的DHT网络,针对KAD网络的测量成为研究实际DHT的很好途径.各种针对覆盖网络的基于主动和被动的测量研究也正逐步展开,在主动测量中,网络爬虫是一项很重要的基础工作.通常,这类爬虫从一个起始的已知节点集开始扫描,然后通过迭代式地查询来获取更多的节点信息.设计爬虫的时候通常希望达到3个性能方面的目标:尽快完成对一个已知的节点集的扫描,尽可能抓取到更多的节点信息,尽量减少网络带宽的占用.由于这些目标之间存在互相制约关系,单纯优化其中的一项性能可能降低其它性能.文中提出了一个基本的DHT网络爬虫的框架,并提出基于该框架上可能的扩展,充分利用覆盖网络中的拓扑结构,对爬虫各部分工作的权重进行调整,从而降低爬虫总的工作量,达到对以上目标的优化.     

具有通信受限的网络控制系统量化反馈控制

针对一类通信受限的网络控制系统,研究量化反馈控制器及动态调度策略的联合设计问题.考虑到介质访问约束和信号量化误差的影响,将网络控制系统建模为等价的离散时间切换系统;通过Lyapunov稳定理论推导出保证系统鲁棒稳定的模式及量化依赖型充分条件,并给出了量化反馈控制器的设计方法;在此基础上,设计了基于实时状态的动态通信调度策略,实现了网络控制系统的镇定控制.最后通过仿真示例验证了所提出方法的有效性.     

复杂裂隙网络无压渗流分析的变分不等式提法

通过对仅适用于湿区裂隙渗流的Darcy定理进行延拓处理,并将潜在溢出面归纳为Signorini型互补边界条件,建立了定义在裂隙网络全域上无压渗流问题的偏微分方程（PDE）提法.为了减小试探函数的选取难度和消除溢出点的奇异性,进一步发展了与PDE提法等价的变分不等式（VI）提法,并给出了离散型变分不等式提法的有限元数值求解格式、迭代算法与计算流程.由于使用了连续型的Heaviside函数代替阶跃型函数,避免了对位于过渡区域裂隙单元进行积分时形成的数值跳跃,从而显著提高了有限元数值求解过程中的稳定性.典型算例的计算结果验证了该方法的有效性和可靠性,并表明基于离散裂隙网络模型的无压渗流分析不但可以较好模拟裂隙岩体渗流的非均质性和优势水流方向,还可以准确预测坡体内部排水结构的渗流量,为裂隙岩体边坡防渗排水系统的优化布置提供科学依据.     

基于政策引导的废旧轮胎逆向物流网络优化设计模型研究

分析国内外废旧轮胎的利用现状,借鉴发达国家先进经验,提出建设区域性废旧轮胎逆向物流网络的具体模式.在市场调查、合理预测的基础上设定目标,构建基于政策引导下的废旧轮胎回收利用混合整数线性规划模型.模型中设立了废旧轮胎回收下限指标,目的是促进系统回收率的提高;同时设立了不同再利用形式使用废旧胎的比例,以引导网络体系科学有序发展.最后以算例进行实际分析,合理规划回收中心、集散中心和再利用场所,使整个回收利用体系成本达到最小     

基于总量控制的流域允许取水量与允许排污量统一分配模型

为落实初始水权分配方案,实现允许取水量与允许排污量的统一分配,建立了以初始水权为允许取水量总量控制目标、水量分配仿真模型与纳污能力计算模型相耦合的流域允许取水量与允许排污量统一分配模型;针对模型的复杂性,提出了一套显著提高分配方案可操作性与求解效率的水库群优化调控新技术,该技术综合了系统仿真、轮库迭代与智能计算方法.以北江流域为背景,阐释了模型的建立、求解和应用过程;绘制了大型水库优化调度图,获得了流域水资源系统的长期运行策略,给出了任意年型允许取水量与允许排污量分配方案以及跨行政区断面流量过程,分析了模型的有效性和分配方案的合理性.     

BP网络学习能力与泛化能力满足的不确定关系式

分析BP网络过拟合出现时网络学习能力及泛化能力与其他影响因素之间的内在联系, 引入复相关系数描述样本复杂性程度; 遵循计算不确定性原理和神经网络结构设计的最简原则, 类比信息传递过程中的一般测不准关系式, 建立了BP网络过拟合出现时, 反映网络学习能力的训练样本集的训练相对误差与表征泛化能力的网络对检验样本集的测试相对误差之间满足的不确定关系式; 通过模拟多种不同类型函数的BP网络过拟合数值模拟实验, 确定了关系式中过拟合参数q的取值范围一般为7×10^−3~7×10^−2; 依据不确定关系式, 导出了在用复相关系数描述样本复杂性和满足给定逼近误差要求下, 网络具有较佳泛化能力的隐节点数的计算公式, 并验证了其合理性; 指出BP网络应用于给定样本集的训练过程中, 为改进泛化能力的训练最佳停止方法.     

基于耗散率最小的“盘点”脉管网络构形优化

以有限温差传热和流动阻力引起的最小耗散率和耗散数为优化目标,在圆盘总面积和脉管网络总体积给定的条件下,对圆盘区域内一级、二级和三级脉管网络进行构形优化,得到耗散率和耗散数最小的各级脉管网络最优构形.结果表明当参数B1?10??时,在相同无量纲质量流率M*(1?M*?102)下,耗散率最小和熵产率最小的一级脉管网络最优构形有明显区别.对于二级脉管网络,当无量纲质量流率在1?M*?102范围内时,传热耗散和流动耗散大小相当,此时脉管网络最优构形随质量流率变化显著.在相同脉管网络总体积和圆盘半径条件下,相同无量纲质量流率时,一级、二级和三级脉管网络最小耗散数性能几乎相同;当无量纲泵功率*5?10(?1,2,3)?i W i时,随着脉管级数的增大,脉管网络最小耗散数减小,此时增加脉管网络的复杂度有利于提高脉管网络的性能.此外,还以复合耗散率为优化目标对脉管性能进行优化.优化结果可从传热优化角度为脉管系统设计提供参考.     

结构包含密集模态时主动振动控制中作动器/传感器的优化配置

分析了已有的作动器/传感器配置方法的不足,针对包含密集模态的挠性结构,分析其可控/可观度的特殊性,提出了针对密频系统的作动器/传感器优化配置准则.通过可控性Gram阵的分块解析形式,避免了求解高阶Lyapunov矩阵方程,并利用了轻阻尼疏频系统自然平衡的条件,降低了求解可控度,即可控性矩阵奇异值的计算量.在此基础上用遗传算法寻优,得到元件的优化配置方式.最后通过算例与另外两种基于可控度的优化配置方法对比,证明依本文方法配置密频系统的作动器/传感器,振动控制效果最优.     

约束切换非线性系统给出初始稳定区域的预测控制设计

有约束切换非线性系统的稳定控制是一个重要的研究问题．通常的预测控制方法可以很好的处理约束问题并使得系统稳定,但一般首先假设其中的优化问题初始可行,而对于初始稳定区域并没有具体的描述．本文针对一类输入变量受约束且状态不可测的非线性切换系统,提出了一种混合非线性预测控制方案．其主要思想是：利用李亚普诺夫函数和状态观测器,设计在预测控制器和有界反馈控制器之间适当切换的混杂控制器,以得到初始稳定区域的描述并使得子系统闭环稳定;对整个切换系统,基于状态估计,设计在各组件间平稳切换的切换律,以保证整个闭环系统的渐近稳定性．最后通过对一个化工过程实例进行仿真,验证了本文所提控制器的有效性．