2015年 第41卷 第10期
2015, 41(10): 1693-1710.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150136
摘要:
语义社会网络(Semantic social network, SSN)是一种由信息节点及社会关系构成的复杂网络, 也是语义信息时代社会网络技术研究的热点, 相较于传统社会网络更具实用价值. 其研究内容包含了社会网络的语义分析及社会关系分析, 因此, 语义社会网络的社区挖掘建模具有一定的复杂性. 在语义社会网络的社区挖掘研究方面, 本文分析了当前基于话题概率模型的语义社区发现方法, 并在综述其内容的同时总结了各方法的优缺点, 为后续研究提供了理论基础. 在语义社会网络社区挖掘结果的评判方面, 本文归纳了相关的评价模型, 并通过实验分析对比了各模型对拓扑相关性和语义相关性的倾向性.
语义社会网络(Semantic social network, SSN)是一种由信息节点及社会关系构成的复杂网络, 也是语义信息时代社会网络技术研究的热点, 相较于传统社会网络更具实用价值. 其研究内容包含了社会网络的语义分析及社会关系分析, 因此, 语义社会网络的社区挖掘建模具有一定的复杂性. 在语义社会网络的社区挖掘研究方面, 本文分析了当前基于话题概率模型的语义社区发现方法, 并在综述其内容的同时总结了各方法的优缺点, 为后续研究提供了理论基础. 在语义社会网络社区挖掘结果的评判方面, 本文归纳了相关的评价模型, 并通过实验分析对比了各模型对拓扑相关性和语义相关性的倾向性.
2015, 41(10): 1711-1722.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150053
摘要:
针对大口径器件的装配, 基于搭建的实验平台, 提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略, 实现了大口径器件的六自由度位姿对准. 对准过程中, 在机器人末端远离装配位置时, 采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准; 在机器人末端接近装配位置时, 由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿, 所以采用视觉采集安装框架的局部图像, 利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差, 采用多个激光测距传感器测量相对距离, 利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差, 实现大口径器件与安装框架的精对准. 采用增量式PI控制算法, 实现了对准的运动控制. 实验结果验证了所提方法的有效性.
针对大口径器件的装配, 基于搭建的实验平台, 提出了一种多传感器反馈的分阶段自动对准策略, 实现了大口径器件的六自由度位姿对准. 对准过程中, 在机器人末端远离装配位置时, 采用视觉测量安装框架的相对位姿进行粗对准; 在机器人末端接近装配位置时, 由于安装框架尺寸大导致视觉不能获得完整的框架相对于大口径器件的位姿, 所以采用视觉采集安装框架的局部图像, 利用基于图像的控制消除绕Z轴的旋转误差和沿X、Y轴的平移误差, 采用多个激光测距传感器测量相对距离, 利用基于位置的控制消除沿Z轴的平移误差和绕X、Y轴的旋转误差, 实现大口径器件与安装框架的精对准. 采用增量式PI控制算法, 实现了对准的运动控制. 实验结果验证了所提方法的有效性.
2015, 41(10): 1723-1733.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150125
摘要:
由于震后建筑内部环境受损程度和震害形态分布的无法预见性, 层次化SLAM地图模型转换难以直接预设划分参数. 本文提出一种基于图形分割的区域划分方法, 实现层次化SLAM地图模型转换. 通过对机器人里程和观测信息进行图形映射, 基于信息熵生成节点集, 将环境相似度作为边的权重, 构建无向加权图及相似度矩阵; 并采用归一化割策略对图形进行划分, 得到以机器人观测视角的环境空间划分结果; 方法在解决SLAM计算量递增问题的基础上, 最小化相关信息损失, 确保全局一致性. 最后, 通过仿真及模拟废墟实验, 验证算法的有效性和可行性.
由于震后建筑内部环境受损程度和震害形态分布的无法预见性, 层次化SLAM地图模型转换难以直接预设划分参数. 本文提出一种基于图形分割的区域划分方法, 实现层次化SLAM地图模型转换. 通过对机器人里程和观测信息进行图形映射, 基于信息熵生成节点集, 将环境相似度作为边的权重, 构建无向加权图及相似度矩阵; 并采用归一化割策略对图形进行划分, 得到以机器人观测视角的环境空间划分结果; 方法在解决SLAM计算量递增问题的基础上, 最小化相关信息损失, 确保全局一致性. 最后, 通过仿真及模拟废墟实验, 验证算法的有效性和可行性.
2015, 41(10): 1734-1744.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c140867
摘要:
通过分析海豚豚体波推进特点,提出了波速与平均推进速度的匹配方法和工程化的速度匹配方程(Speed-velocity matching equation, SVME), 并进一步设计了基于速度匹配方程的机器海豚平均速度控制实现方法.首先,分析了海豚尾部摆动时呈现的正弦豚体波特征, 指出某一豚体波波速与相应海豚推进平均速度存在严格对应关系,据此给出了速度匹配系数(Speed-velocity matching coefficient, SVMC)定义及速度匹配方程. 然后,以三关节尾部机器海豚为例,根据速度匹配关系特征,建立了三关节尾部摆动豚体波波速与推进平均速度的数学关系. 最后,基于已知的速度匹配系数分布状况,采用分区线性化处理策略分别设计了开环控制方法和自校正控制实现方法. 通过速度匹配系数的取值对机器海豚进行驱动与控制,机器海豚可到达目标平均速度. 实验结果表明,豚体波波速与海豚平均速度存在严格对应关系, 基于速度匹配系数这一数据驱动的机器海豚速度控制方法是可行的.
通过分析海豚豚体波推进特点,提出了波速与平均推进速度的匹配方法和工程化的速度匹配方程(Speed-velocity matching equation, SVME), 并进一步设计了基于速度匹配方程的机器海豚平均速度控制实现方法.首先,分析了海豚尾部摆动时呈现的正弦豚体波特征, 指出某一豚体波波速与相应海豚推进平均速度存在严格对应关系,据此给出了速度匹配系数(Speed-velocity matching coefficient, SVMC)定义及速度匹配方程. 然后,以三关节尾部机器海豚为例,根据速度匹配关系特征,建立了三关节尾部摆动豚体波波速与推进平均速度的数学关系. 最后,基于已知的速度匹配系数分布状况,采用分区线性化处理策略分别设计了开环控制方法和自校正控制实现方法. 通过速度匹配系数的取值对机器海豚进行驱动与控制,机器海豚可到达目标平均速度. 实验结果表明,豚体波波速与海豚平均速度存在严格对应关系, 基于速度匹配系数这一数据驱动的机器海豚速度控制方法是可行的.
2015, 41(10): 1745-1753.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150272
摘要:
针对一类部分未知仿射非线性系统无穷区间求解问题,利用在线采样数据,提出了 在线无偏最小二乘支持向量机(Least square support vector machines, LS-SVM)的方法. 首先,通过引入一个参数消除了LS-SVM的偏置项,避免了冗余计算,同时在优化目标中引入权值 函数,对靠近当前时刻的数据样本点赋予更高权重,提高了计算精度; 其次,采用滚动时间窗的方法,实现非线性系统无穷区间求解,并满足求解实时性要求;最后,通过 数值算例仿真验证了本文方法的有效性和优越性.
针对一类部分未知仿射非线性系统无穷区间求解问题,利用在线采样数据,提出了 在线无偏最小二乘支持向量机(Least square support vector machines, LS-SVM)的方法. 首先,通过引入一个参数消除了LS-SVM的偏置项,避免了冗余计算,同时在优化目标中引入权值 函数,对靠近当前时刻的数据样本点赋予更高权重,提高了计算精度; 其次,采用滚动时间窗的方法,实现非线性系统无穷区间求解,并满足求解实时性要求;最后,通过 数值算例仿真验证了本文方法的有效性和优越性.
2015, 41(10): 1754-1761.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150061
摘要:
为了克服流程工业运行优化中控制回路闭环系统的动态误差对运行优化性能的影响,本文针 对一类工业过程提出了使运行指标实际值与目标值偏差和控制回路输出与设定值跟踪误差的二次性能 指标极小化的运行优化反馈控制方法. 该方法由运行层设定值反馈控制和回路控制层设定值跟踪控制组成,其中设定值反馈控制采用基于LMI的 模型预测控制,回路控制采用衰减率可调的带有积分项的状态反馈调节律. 本文给出了保证运行优化反馈控制闭环系统渐近稳定的充分条件,并开展了浮选过程运行优化反馈控制仿 真实验,实验结果表明所提方法的有效性.
为了克服流程工业运行优化中控制回路闭环系统的动态误差对运行优化性能的影响,本文针 对一类工业过程提出了使运行指标实际值与目标值偏差和控制回路输出与设定值跟踪误差的二次性能 指标极小化的运行优化反馈控制方法. 该方法由运行层设定值反馈控制和回路控制层设定值跟踪控制组成,其中设定值反馈控制采用基于LMI的 模型预测控制,回路控制采用衰减率可调的带有积分项的状态反馈调节律. 本文给出了保证运行优化反馈控制闭环系统渐近稳定的充分条件,并开展了浮选过程运行优化反馈控制仿 真实验,实验结果表明所提方法的有效性.
2015, 41(10): 1762-1771.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150097
摘要:
直线特征在视觉跟踪、视觉伺服中具有重要作用, 但目前的直线交互矩阵的求取受到制约, 需要已知含有直线的平面在摄像机坐标系中的方程参数. 为摆脱含有直线的平面参数的约束, 本文利用两点的极坐标推导出直线的交互矩阵, 并给出直线交互矩阵求取方法. 经分析得知, 对于与摄像机光轴接近垂直的直线, 其在成像平面上的角度变化主要受摄像机姿态变化的影响, 对摄像机的位置变化不敏感. 对于与摄像机光轴平行的直线, 其在成像平面上的角度变化受摄像机旋转以及垂直于光轴平移 的影响较大. 实验结果验证了本文方法的有效性.
直线特征在视觉跟踪、视觉伺服中具有重要作用, 但目前的直线交互矩阵的求取受到制约, 需要已知含有直线的平面在摄像机坐标系中的方程参数. 为摆脱含有直线的平面参数的约束, 本文利用两点的极坐标推导出直线的交互矩阵, 并给出直线交互矩阵求取方法. 经分析得知, 对于与摄像机光轴接近垂直的直线, 其在成像平面上的角度变化主要受摄像机姿态变化的影响, 对摄像机的位置变化不敏感. 对于与摄像机光轴平行的直线, 其在成像平面上的角度变化受摄像机旋转以及垂直于光轴平移 的影响较大. 实验结果验证了本文方法的有效性.
2015, 41(10): 1772-1777.
doi: 10.16383/j.aas.2015.e130268
摘要:
针对联合机会约束优化问题提出了两种新的近似模型. 回顾了CVaR (conditional-value-at-risk 条件风险价值) 、机会约束和鲁棒优化之间的关系之后, 提出了两种新的E((.)+) 的上界, 其中E表示期望, x+ = max(0,x) , 然后以此为基础推出了两种针对独立机会约束问题的近似模型, 并证明了这两种近似模型就是对应相应不确定集合的鲁棒优化模型, 然后推出了针对联合机会约束问题的近似模型. 最后举例对所提出的独立机会约束和联合机会约束的鲁棒近似模型的解进行了对比, 结果说明了所提出方法的有效性.
针对联合机会约束优化问题提出了两种新的近似模型. 回顾了CVaR (conditional-value-at-risk 条件风险价值) 、机会约束和鲁棒优化之间的关系之后, 提出了两种新的E((.)+) 的上界, 其中E表示期望, x+ = max(0,x) , 然后以此为基础推出了两种针对独立机会约束问题的近似模型, 并证明了这两种近似模型就是对应相应不确定集合的鲁棒优化模型, 然后推出了针对联合机会约束问题的近似模型. 最后举例对所提出的独立机会约束和联合机会约束的鲁棒近似模型的解进行了对比, 结果说明了所提出方法的有效性.
2015, 41(10): 1778-1787.
doi: 10.16383/j.aas.2015.e130297
摘要:
提出了一种求解最优控制问题的Chebyshev-Gauss伪谱法, 配点选择为Chebyshev-Gauss点. 通过比较非线性规划问题的Kaursh-Kuhn-Tucker条件和伪谱离散化的最优性条件, 导出了协态和Lagrange乘子的估计公式. 在状态逼近中, 采用了重心Lagrange插值公式, 并提出了一种简单有效的计算状态伪谱微分矩阵的方法. 该法的独特优势是具有良好的数值稳定性和计算效率. 仿真结果表明, 该法能够高精度地求解带有约束的复杂最优控制问题.
提出了一种求解最优控制问题的Chebyshev-Gauss伪谱法, 配点选择为Chebyshev-Gauss点. 通过比较非线性规划问题的Kaursh-Kuhn-Tucker条件和伪谱离散化的最优性条件, 导出了协态和Lagrange乘子的估计公式. 在状态逼近中, 采用了重心Lagrange插值公式, 并提出了一种简单有效的计算状态伪谱微分矩阵的方法. 该法的独特优势是具有良好的数值稳定性和计算效率. 仿真结果表明, 该法能够高精度地求解带有约束的复杂最优控制问题.
2015, 41(10): 1788-1797.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150046
摘要:
研究一类带有网络传输时滞和丢包的双率采样系统的网络化H∞控制问题. 假设对象状态变量被分成两个分向量, 同一分向量的状态变量由同一类传感器以相同周期采样, 且两类传感器的采样频率不同. 采样后的分向量分别通过非理想网络传输到控制器端. 考虑到双率采样、网络传输时滞和丢包现象, 引入同步观测器来估计对象状态并设计基于估计状态的控制器来镇定双率采样系统. 基于这个思路, 将双率采样的网络化控制系统建模为带有两个时变时滞的连续系统. 利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法, 以矩阵不等式形式给出该系统的稳定性判据和控制器设计方法. 最后, 通过数值例子验证所提方法的有效性.
研究一类带有网络传输时滞和丢包的双率采样系统的网络化H∞控制问题. 假设对象状态变量被分成两个分向量, 同一分向量的状态变量由同一类传感器以相同周期采样, 且两类传感器的采样频率不同. 采样后的分向量分别通过非理想网络传输到控制器端. 考虑到双率采样、网络传输时滞和丢包现象, 引入同步观测器来估计对象状态并设计基于估计状态的控制器来镇定双率采样系统. 基于这个思路, 将双率采样的网络化控制系统建模为带有两个时变时滞的连续系统. 利用Lyapunov-Krasovskii泛函方法, 以矩阵不等式形式给出该系统的稳定性判据和控制器设计方法. 最后, 通过数值例子验证所提方法的有效性.
2015, 41(10): 1798-1813.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150062
摘要:
面对广泛存在的混合属性数据,现有大部分混合属性聚类算法普遍存在聚类 质量低、聚类算法参数依赖性大、聚类类别个数和聚类中心无法准确自动确定等问题,针对 这些问题本文提出了一种基于密度的聚类中心自动确定的混合属性数据 聚类算法.该算法通过分析混合属性数据特征,将混合属性数据分为数 值占优、分类占优和均衡型混合属性数据三类,分析不同情况的特征选取 相应的距离度量方式.在计算数据集各个点的密度和距离分布图基础 上,深入分析获得规律: 高密度且与比它更高密度的数据点有较大距离的数 据点最可能成为聚类中心,通过线性回归模型和残差分析确定奇异 点,理论论证这些奇异点即为聚类中心,从而实现了自动确定聚类中心.采 用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)寻找最优dc值,通过参数dc能够计算得到 任意数据对象的密度和到比它密度更高的点的最小距离,根据聚类 中心自动确定方法确定每个簇中心,并将其他点按到最近邻的更高 密度对象的最小距离划分到相应的簇中,从而实现聚类.最终将本文 提出算法与其他现有的多种混合属性聚类算法在多个数据集上进行 算法性能比较,验证本文提出算法具有较高的聚类质量.
面对广泛存在的混合属性数据,现有大部分混合属性聚类算法普遍存在聚类 质量低、聚类算法参数依赖性大、聚类类别个数和聚类中心无法准确自动确定等问题,针对 这些问题本文提出了一种基于密度的聚类中心自动确定的混合属性数据 聚类算法.该算法通过分析混合属性数据特征,将混合属性数据分为数 值占优、分类占优和均衡型混合属性数据三类,分析不同情况的特征选取 相应的距离度量方式.在计算数据集各个点的密度和距离分布图基础 上,深入分析获得规律: 高密度且与比它更高密度的数据点有较大距离的数 据点最可能成为聚类中心,通过线性回归模型和残差分析确定奇异 点,理论论证这些奇异点即为聚类中心,从而实现了自动确定聚类中心.采 用粒子群算法(Particle swarm optimization, PSO)寻找最优dc值,通过参数dc能够计算得到 任意数据对象的密度和到比它密度更高的点的最小距离,根据聚类 中心自动确定方法确定每个簇中心,并将其他点按到最近邻的更高 密度对象的最小距离划分到相应的簇中,从而实现聚类.最终将本文 提出算法与其他现有的多种混合属性聚类算法在多个数据集上进行 算法性能比较,验证本文提出算法具有较高的聚类质量.
2015, 41(10): 1814-1824.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150018
摘要:
消除背景的局部边缘干扰同时保证目标的完整轮廓是视频轮廓检测的一个难点, 基于运动感知的生物视觉证据, 提出一种运动能量抑制模型, 有效抑制背景边缘, 激励目标的强边缘. 通过归一化整理视频运动切片的四方向运动能量抑制响应, 反映V1 层视觉神经元的周围抑制感知特性, 进而采用"双半圆盘"算子提取边缘梯度响应, 同时, 结合运动和外观线索, 用随机森林对边缘梯度响应的 局部结构进行树划分, 得到最终的检测结果. 实验表明, 本文提出的方法较已有的视频轮廓检测方法有更 优的量化查全-查准率曲线、F-measure值和AP值以及更好的视觉轮廓感官效果.
消除背景的局部边缘干扰同时保证目标的完整轮廓是视频轮廓检测的一个难点, 基于运动感知的生物视觉证据, 提出一种运动能量抑制模型, 有效抑制背景边缘, 激励目标的强边缘. 通过归一化整理视频运动切片的四方向运动能量抑制响应, 反映V1 层视觉神经元的周围抑制感知特性, 进而采用"双半圆盘"算子提取边缘梯度响应, 同时, 结合运动和外观线索, 用随机森林对边缘梯度响应的 局部结构进行树划分, 得到最终的检测结果. 实验表明, 本文提出的方法较已有的视频轮廓检测方法有更 优的量化查全-查准率曲线、F-measure值和AP值以及更好的视觉轮廓感官效果.
2015, 41(10): 1825-1830.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150082
摘要:
研究在系统工作频率范围为低频区间情形下的离散时间线性时滞系统模型降阶问题. 首先根据时滞系统在零频点处传递函数的性质, 构造了一类匹配其零频响应的带有可调参数的扩展线性时滞系统, 进而在其基础上结合已有的时滞系统平衡截断法给出了新的低频模型降阶算法. 通过调节其中的设计参数, 新方法所得降阶时滞系统模型能够以任意精度逼近原系统的零频响应特性, 进而可以用于改善低频范围内的模型逼近性能. 数值算例验证了所提方法的有效性和优越性.
研究在系统工作频率范围为低频区间情形下的离散时间线性时滞系统模型降阶问题. 首先根据时滞系统在零频点处传递函数的性质, 构造了一类匹配其零频响应的带有可调参数的扩展线性时滞系统, 进而在其基础上结合已有的时滞系统平衡截断法给出了新的低频模型降阶算法. 通过调节其中的设计参数, 新方法所得降阶时滞系统模型能够以任意精度逼近原系统的零频响应特性, 进而可以用于改善低频范围内的模型逼近性能. 数值算例验证了所提方法的有效性和优越性.
2015, 41(10): 1831-1836.
doi: 10.16383/j.aas.2015.c150045
摘要:
对满足指数1和线性增长条件的非线性微分-代数系统,本文证明其采样输出反馈镇 定控制问题可解.首先,给出一个线性显式非初始化状态观测器设计;然后,构造出线性的采样输出 反馈控制器,使得整个闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.
对满足指数1和线性增长条件的非线性微分-代数系统,本文证明其采样输出反馈镇 定控制问题可解.首先,给出一个线性显式非初始化状态观测器设计;然后,构造出线性的采样输出 反馈控制器,使得整个闭环系统渐近稳定.仿真结果表明了所提控制方法的有效性.
