2010年 第36卷 第8期
2010, 36(8): 1037-1050.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01037
摘要:
多核学习方法是当前核机器学习领域的一个新的热点. 核方法是解决非线性模式分析问题的一种有效方法, 但在一些复杂情形下, 由单个核函数构成的核机器并不能满足诸如数据异构或不规则、样本规模巨大、样本不平坦分布等实际的应用需求, 因此将多个核函数进行组合, 以获得更好的结果是一种必然选择. 本文根据多核的构成, 从合成核、多尺度核、无限核三个角度, 系统综述了多核方法的构造理论, 分析了多核学习典型方法的特点及不足, 总结了各自的应用领域, 并凝炼了其进一步的研究方向.
多核学习方法是当前核机器学习领域的一个新的热点. 核方法是解决非线性模式分析问题的一种有效方法, 但在一些复杂情形下, 由单个核函数构成的核机器并不能满足诸如数据异构或不规则、样本规模巨大、样本不平坦分布等实际的应用需求, 因此将多个核函数进行组合, 以获得更好的结果是一种必然选择. 本文根据多核的构成, 从合成核、多尺度核、无限核三个角度, 系统综述了多核方法的构造理论, 分析了多核学习典型方法的特点及不足, 总结了各自的应用领域, 并凝炼了其进一步的研究方向.
2010, 36(8): 1051-1061.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01051
摘要:
为解决视线追踪系统中红外图像瞳孔跟踪鲁棒性差的问题, 提出一种基于伪彩色图的粒子滤波瞳孔跟踪算法. 利用亮暗瞳现象, 提出三通道伪彩色图(Triple-channel pseudo-color map, TCPCM)的概念, 并将其引入瞳孔跟踪过程. TCPCM充分利用了各通道信息, 瞳孔区域的色彩明显与人脸其他部位不同, 提高了跟踪的稳定性与精确性. 采用了直方图相似性度量与几何相似性度量相结合的二次更新的瞳孔感知模型, 提高了粒子权重的可信性. 针对实时性要求, 引入快速特征提取步骤, 减少特征提取的时间, 提高特征提取的可靠性. 实验结果表明, 该算法在瞳孔目标检测效果、跟踪稳定性和运行时间方面都有良好的性能.
为解决视线追踪系统中红外图像瞳孔跟踪鲁棒性差的问题, 提出一种基于伪彩色图的粒子滤波瞳孔跟踪算法. 利用亮暗瞳现象, 提出三通道伪彩色图(Triple-channel pseudo-color map, TCPCM)的概念, 并将其引入瞳孔跟踪过程. TCPCM充分利用了各通道信息, 瞳孔区域的色彩明显与人脸其他部位不同, 提高了跟踪的稳定性与精确性. 采用了直方图相似性度量与几何相似性度量相结合的二次更新的瞳孔感知模型, 提高了粒子权重的可信性. 针对实时性要求, 引入快速特征提取步骤, 减少特征提取的时间, 提高特征提取的可靠性. 实验结果表明, 该算法在瞳孔目标检测效果、跟踪稳定性和运行时间方面都有良好的性能.
2010, 36(8): 1062-1072.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01062
摘要:
针对图像去噪问题, 提出了两种基于三变量模型的剪切波去噪方法. 首先利用互信息对剪切波系数间的依赖关系进行量化分析; 然后 根据依赖关系选取含噪系数s, s的父系数p以及与s方向相反的兄弟系数c, 建立了三变量最大后验估计模型. 在假定s, p, c具有相同标准差的情况下, 由估计模型推出一种具有闭式解的去噪方法(方法1); 对s, p, c具有不同标准差的情况, 给出了一种迭代去噪方法(方法2), 并证明了该方法的收敛性. 实验结果表明, 方法1和方法2不仅具有良好的视觉效果, 而且具有较高的峰值信噪比和结构相似度均值.
针对图像去噪问题, 提出了两种基于三变量模型的剪切波去噪方法. 首先利用互信息对剪切波系数间的依赖关系进行量化分析; 然后 根据依赖关系选取含噪系数s, s的父系数p以及与s方向相反的兄弟系数c, 建立了三变量最大后验估计模型. 在假定s, p, c具有相同标准差的情况下, 由估计模型推出一种具有闭式解的去噪方法(方法1); 对s, p, c具有不同标准差的情况, 给出了一种迭代去噪方法(方法2), 并证明了该方法的收敛性. 实验结果表明, 方法1和方法2不仅具有良好的视觉效果, 而且具有较高的峰值信噪比和结构相似度均值.
2010, 36(8): 1073-1083.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01073
摘要:
提出一种鲁棒性的谷脊线提取与增强算法. 算法采用多步逼近的策略: 首先根据每个点的局部最小二乘拟合曲面多项式计算每个点的主曲率, 并用绝对值较大的主曲率标识出谷脊潜在特征点; 然后通过将特征点投影到离其最近的潜在特征线上得到增强的特征点; 再对增强后的特征点进行平滑, 选择合适的平滑点生成特征折线; 最后再对特征线进行进一步的扰动滤除等操作得到光滑的谷脊线. 实验结果表明, 本文算法稳定、抗噪性强、能满足多分辨率的特征提取要求.
提出一种鲁棒性的谷脊线提取与增强算法. 算法采用多步逼近的策略: 首先根据每个点的局部最小二乘拟合曲面多项式计算每个点的主曲率, 并用绝对值较大的主曲率标识出谷脊潜在特征点; 然后通过将特征点投影到离其最近的潜在特征线上得到增强的特征点; 再对增强后的特征点进行平滑, 选择合适的平滑点生成特征折线; 最后再对特征线进行进一步的扰动滤除等操作得到光滑的谷脊线. 实验结果表明, 本文算法稳定、抗噪性强、能满足多分辨率的特征提取要求.
2010, 36(8): 1084-1090.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01084
摘要:
在目标跟踪中, 大部分算法都是假设目标亮度不变或者目标子空间不变, 然而, 这些假设在实际场景中并不一定满足, 特别是当目标和背景都发生较大变化时, 目标容易丢失. 针对这种情况, 本文从直推学习的角度重新描述跟踪问题, 并提出一种鲁棒的目标跟踪方法.为获得更好的跟踪效果, 目标当前状态估计不仅要逼近目标模型, 而且要与以前的结果具有相同的聚类. 本方法利用目标模型对跟踪问题进行全局约束, 利用以前的结果约束状态局部分布, 构造代价函数. 将以前的状态估计作为正样本, 当前的候选状态作为未标记样本, 以所有样本为顶点建立图, 同时学习目标的全局外观模型和所有状态的局部聚类结构. 最后利用图拉普拉斯, 通过简单的线性代数运算, 获得代价函数的最优解. 在实验中, 选取包含各种情形的视频, 如目标的姿势改变、表情变化、部分遮挡以及周围光照的变化等, 利用本文提出的方法测试, 并和其他算法比较. 实验结果表明, 本文方法能够很好处理这些情形, 实现对目标的鲁棒跟踪.
在目标跟踪中, 大部分算法都是假设目标亮度不变或者目标子空间不变, 然而, 这些假设在实际场景中并不一定满足, 特别是当目标和背景都发生较大变化时, 目标容易丢失. 针对这种情况, 本文从直推学习的角度重新描述跟踪问题, 并提出一种鲁棒的目标跟踪方法.为获得更好的跟踪效果, 目标当前状态估计不仅要逼近目标模型, 而且要与以前的结果具有相同的聚类. 本方法利用目标模型对跟踪问题进行全局约束, 利用以前的结果约束状态局部分布, 构造代价函数. 将以前的状态估计作为正样本, 当前的候选状态作为未标记样本, 以所有样本为顶点建立图, 同时学习目标的全局外观模型和所有状态的局部聚类结构. 最后利用图拉普拉斯, 通过简单的线性代数运算, 获得代价函数的最优解. 在实验中, 选取包含各种情形的视频, 如目标的姿势改变、表情变化、部分遮挡以及周围光照的变化等, 利用本文提出的方法测试, 并和其他算法比较. 实验结果表明, 本文方法能够很好处理这些情形, 实现对目标的鲁棒跟踪.
2010, 36(8): 1091-1098.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01091
摘要:
针对循环信度传播算法在多环的贝叶斯网中迭代次数较多且不一定收敛的问题, 提出了递推信度传播算法. 它与循环信度传播及其推广算法的区别就在于按某一特定顺序(良序)进行信度传播. 该算法经过一轮信度传播便达到不动点, 显著降低了计算量. 按这种顺序传播信度等价于去掉网络中某些边而解除了网络中的环, 从而使信度不再出现环流. 此算法得到的不动点与循环信度传播算法在收敛时得到的不动点是一致的, 也就是网络的Bethe自由能的最小值点. 最后, 实验验证本文所提的算法在实际应用中能有效地降低推理的复杂度.
针对循环信度传播算法在多环的贝叶斯网中迭代次数较多且不一定收敛的问题, 提出了递推信度传播算法. 它与循环信度传播及其推广算法的区别就在于按某一特定顺序(良序)进行信度传播. 该算法经过一轮信度传播便达到不动点, 显著降低了计算量. 按这种顺序传播信度等价于去掉网络中某些边而解除了网络中的环, 从而使信度不再出现环流. 此算法得到的不动点与循环信度传播算法在收敛时得到的不动点是一致的, 也就是网络的Bethe自由能的最小值点. 最后, 实验验证本文所提的算法在实际应用中能有效地降低推理的复杂度.
2010, 36(8): 1099-1106.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01099
摘要:
提出了多维金字塔表达算法, 并使用基于多维金字塔表达的AdaBoost实现了高分辨率合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)图像的城区场景分类. 多维金字塔表达算法首先在局部特征的各维计算金字塔表达矢量, 再将所有的金字塔表达矢量连接起来构成多维金字塔表达矢量. 多维金字塔表达算法克服了金字塔表达算法在处理高维局部特征时, 遇到的输出金字塔表达矢量的区分力受计算效率制约的问题. 本文分别在一个TerraSAR-X图像库和一张大幅TerraSAR-X图像上比较基于金字塔表达的AdaBoost和基于多维金字塔表达的AdaBoost的分类性能. 实验结果表明, 与前者相比, 后者显著提高了计算效率同时保证了分类精度.
提出了多维金字塔表达算法, 并使用基于多维金字塔表达的AdaBoost实现了高分辨率合成孔径雷达(Synthetic aperture radar, SAR)图像的城区场景分类. 多维金字塔表达算法首先在局部特征的各维计算金字塔表达矢量, 再将所有的金字塔表达矢量连接起来构成多维金字塔表达矢量. 多维金字塔表达算法克服了金字塔表达算法在处理高维局部特征时, 遇到的输出金字塔表达矢量的区分力受计算效率制约的问题. 本文分别在一个TerraSAR-X图像库和一张大幅TerraSAR-X图像上比较基于金字塔表达的AdaBoost和基于多维金字塔表达的AdaBoost的分类性能. 实验结果表明, 与前者相比, 后者显著提高了计算效率同时保证了分类精度.
2010, 36(8): 1107-1114.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01107
摘要:
针对监督局部保持投影(Supervised locality preserving projection, SLPP)存在过学习和不能较好地保持图像空间的差异信息等问题,造成算法性能不够好, 提出了一种新的基于流形学习的监督特征提取方法(Supervised local structure and diversity projection, S-LSDP). S-LSDP从信息统计量角度引入差异信息,并给出度量差异信息大小的准则(差异离散度) 及明确的物理含义;然后通过最小化局部离散度和最大化差异离散度准则提取投影方向. 投影后的特征既能有效地保持图像之间的局部结构属性,又能较好地保持图像之间的差异信息, 而且避免了过学习问题.在UMIST, Yale, PIE和AR数据库上的实验结果表明了该算法的有效性.
针对监督局部保持投影(Supervised locality preserving projection, SLPP)存在过学习和不能较好地保持图像空间的差异信息等问题,造成算法性能不够好, 提出了一种新的基于流形学习的监督特征提取方法(Supervised local structure and diversity projection, S-LSDP). S-LSDP从信息统计量角度引入差异信息,并给出度量差异信息大小的准则(差异离散度) 及明确的物理含义;然后通过最小化局部离散度和最大化差异离散度准则提取投影方向. 投影后的特征既能有效地保持图像之间的局部结构属性,又能较好地保持图像之间的差异信息, 而且避免了过学习问题.在UMIST, Yale, PIE和AR数据库上的实验结果表明了该算法的有效性.
2010, 36(8): 1115-1121.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01115
摘要:
本文的主要贡献是针对一类具有重置函数及由外部不能控事件决定动态的离散时间线性切换系统,给出一些稳定性综合结论. 当系统受到外部有界扰动, 及状态和控制量约束时, 在输入到状态稳定性理论框架下, 研究使得系统镇定的线性状态反馈控制器设计方法. 针对这类混杂系统, 本文引入了受控D不变性的概念, 并给出检测某一混杂区域具有受控D不变性的充要条件. 进而, 提出一种能够使得受扰的线性切换系统镇定, 同时保证状态和控制量满足其约束的反馈矩阵的计算方法. 最后, 通过一个由两个子系统构成的数值例子来说明本文技术的应用性.
本文的主要贡献是针对一类具有重置函数及由外部不能控事件决定动态的离散时间线性切换系统,给出一些稳定性综合结论. 当系统受到外部有界扰动, 及状态和控制量约束时, 在输入到状态稳定性理论框架下, 研究使得系统镇定的线性状态反馈控制器设计方法. 针对这类混杂系统, 本文引入了受控D不变性的概念, 并给出检测某一混杂区域具有受控D不变性的充要条件. 进而, 提出一种能够使得受扰的线性切换系统镇定, 同时保证状态和控制量满足其约束的反馈矩阵的计算方法. 最后, 通过一个由两个子系统构成的数值例子来说明本文技术的应用性.
2010, 36(8): 1122-1130.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01122
摘要:
势场法路径规划的局部极小问题已经受到了多年关注, 本文针对环境完全未知的情况为移动机器人设计了一种基于行为的解决方法. 该方法通过合理设计各种行为间的转换条件以保证可靠性, 并引入记忆信息以增强机器人对周边环境的认知能力, 从而降低决策的盲目性, 更准确地决定当前应采用的合适行为. 本文方法对于凸形边界障碍物的有效性得到了证明. 针对一些复杂的凹形边界障碍物, 仿真结果表明, 该方法相对于一些已有方法更加可靠. 基于真实机器人的实验验证了该方法的可行性.
势场法路径规划的局部极小问题已经受到了多年关注, 本文针对环境完全未知的情况为移动机器人设计了一种基于行为的解决方法. 该方法通过合理设计各种行为间的转换条件以保证可靠性, 并引入记忆信息以增强机器人对周边环境的认知能力, 从而降低决策的盲目性, 更准确地决定当前应采用的合适行为. 本文方法对于凸形边界障碍物的有效性得到了证明. 针对一些复杂的凹形边界障碍物, 仿真结果表明, 该方法相对于一些已有方法更加可靠. 基于真实机器人的实验验证了该方法的可行性.
2010, 36(8): 1131-1136.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01131
摘要:
研究了延时系统输入状态稳定性的局部Lipschitz连续的Lyapunov逆理论. 针对含有任意可测局部本质有界扰动的延时系统, 一个局部Lipschitz连续的Lyapunov泛函被证实是存在的, 如果该系统是鲁棒渐进稳定的. 根据该结论, 延时系统输入状态稳定性的Lyapunov特征被进一步得到.
研究了延时系统输入状态稳定性的局部Lipschitz连续的Lyapunov逆理论. 针对含有任意可测局部本质有界扰动的延时系统, 一个局部Lipschitz连续的Lyapunov泛函被证实是存在的, 如果该系统是鲁棒渐进稳定的. 根据该结论, 延时系统输入状态稳定性的Lyapunov特征被进一步得到.
2010, 36(8): 1137-1143.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01137
摘要:
针对一类严格反馈非线性周期系统, 在周期非线性可时变参数化的条件下设计自适应控制器. 通过将周期时变参数展开成傅里叶级数, 并采用微分自适应律估计未知系数, 进行控制器反推设计. 引入S类函数, 并在控制器设计中应用S类函数处理截断误差项对系统跟踪性能的影响, 同时, S类函数能确保虚拟控制的可微. 给出几种不同的S类函数设计, 分析比较将其应用于控制器设计时产生的不同效果. 理论分析与仿真结果表明, 提出的控制方法能够实现系统输出跟踪期望轨迹, 且闭环系统所有信号有界.
针对一类严格反馈非线性周期系统, 在周期非线性可时变参数化的条件下设计自适应控制器. 通过将周期时变参数展开成傅里叶级数, 并采用微分自适应律估计未知系数, 进行控制器反推设计. 引入S类函数, 并在控制器设计中应用S类函数处理截断误差项对系统跟踪性能的影响, 同时, S类函数能确保虚拟控制的可微. 给出几种不同的S类函数设计, 分析比较将其应用于控制器设计时产生的不同效果. 理论分析与仿真结果表明, 提出的控制方法能够实现系统输出跟踪期望轨迹, 且闭环系统所有信号有界.
2010, 36(8): 1144-1150.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01144
摘要:
在控制冷却过程中, 中厚板的层流冷却过程厚度总是含有较大的不确定性. 如果用单一的精确的数学模型进行控制, 那么当厚度发生剧烈变化时, 难以获得满意的控制效果. 本文提出了一种基于加权策略的多模型自适应控制方法. 首先根据历史数据分析钢铁企业中不同厚度中厚板的生产过程, 针对生产批次多、生产量大、历史数据丰富的中厚板, 在各厚度工作点处建立多个冷却模型, 并设计相应的PID控制器, 以实现生产批次最多的中厚板终冷温度的精确控制. 对于生产批次少、生产量小导致历史数据匮乏的中厚板, 将终冷温度的实际输出与上述建立的多个冷却模型的输出进行比较, 根据输出偏差计算出各个冷却模型的加权系数, 然后采用多PID控制器加权的自适应方法, 以提高终冷温度的控制精度. 而对于由于新生产计划的下达首次出现的新钢种、新厚度的中厚板, 利用最接近该厚度的加权系数实现初始控制、减少初始误差, 同时实时调整加权系数, 以满足控制精度的要求. 最后通过仿真研究予以验证. 该方法一方面采用PID控制器对生产批量大的中厚板在其厚度附近实现精确控制, 具有较强的鲁棒性. 另一方面, 采用多模型加权方法提高生产批量小或者从未生产过的中厚板的控制精度, 具有一定的自适应能力. 因此, 该方法针对层流冷却过程中厚度高度不确定、快时变的特点, 使控制系统同时具有较强的鲁棒性和自适应能力, 从而实现终冷温度控制精度的提高.
在控制冷却过程中, 中厚板的层流冷却过程厚度总是含有较大的不确定性. 如果用单一的精确的数学模型进行控制, 那么当厚度发生剧烈变化时, 难以获得满意的控制效果. 本文提出了一种基于加权策略的多模型自适应控制方法. 首先根据历史数据分析钢铁企业中不同厚度中厚板的生产过程, 针对生产批次多、生产量大、历史数据丰富的中厚板, 在各厚度工作点处建立多个冷却模型, 并设计相应的PID控制器, 以实现生产批次最多的中厚板终冷温度的精确控制. 对于生产批次少、生产量小导致历史数据匮乏的中厚板, 将终冷温度的实际输出与上述建立的多个冷却模型的输出进行比较, 根据输出偏差计算出各个冷却模型的加权系数, 然后采用多PID控制器加权的自适应方法, 以提高终冷温度的控制精度. 而对于由于新生产计划的下达首次出现的新钢种、新厚度的中厚板, 利用最接近该厚度的加权系数实现初始控制、减少初始误差, 同时实时调整加权系数, 以满足控制精度的要求. 最后通过仿真研究予以验证. 该方法一方面采用PID控制器对生产批量大的中厚板在其厚度附近实现精确控制, 具有较强的鲁棒性. 另一方面, 采用多模型加权方法提高生产批量小或者从未生产过的中厚板的控制精度, 具有一定的自适应能力. 因此, 该方法针对层流冷却过程中厚度高度不确定、快时变的特点, 使控制系统同时具有较强的鲁棒性和自适应能力, 从而实现终冷温度控制精度的提高.
2010, 36(8): 1151-1159.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01151
摘要:
对具有模型不确定性和未知外干扰的卫星姿态系统提出了多输入多输出直接自适应模糊预测跟踪控制设计方法. 此方法先基于卫星姿态动力学模型设计出非线性广义预测控制律, 再构造直接自适应模糊控制器逼近预测控制律中因模型不确定性引起的未知项. 文中证明了所设计的控制律能使卫星跟踪给定的期望姿态轨迹, 跟踪误差收敛到原点的小邻域内. 仿真结果验证了此方法的有效性.
对具有模型不确定性和未知外干扰的卫星姿态系统提出了多输入多输出直接自适应模糊预测跟踪控制设计方法. 此方法先基于卫星姿态动力学模型设计出非线性广义预测控制律, 再构造直接自适应模糊控制器逼近预测控制律中因模型不确定性引起的未知项. 文中证明了所设计的控制律能使卫星跟踪给定的期望姿态轨迹, 跟踪误差收敛到原点的小邻域内. 仿真结果验证了此方法的有效性.
2010, 36(8): 1160-1170.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01160
摘要:
针对当前研究复杂网络社区挖掘的热点问题, 提出了一种基于聚类融合的遗传算法用于复杂网络社区挖掘. 该算法将聚类融合引入到交叉算子中, 利用父个体的聚类信息辅以网络拓扑结构的局部信息产生新个体, 避免了传统交叉算子单纯交换字符块而忽略了聚类内容所带来的问题. 为使聚类融合的作用得以充分发挥, 本文提出了基于马尔科夫随机游走的初始群体生成算法, 使初始群体中的个体具有一定聚类精度并有较强的多样性. 初始群体生成算法与基于聚类融合的交叉算子互相配合, 有效地增强了算法的寻优能力. 此外, 算法将局部搜索机制用于变异算子, 通过迫使变异节点与其多数邻居在同一社区内, 有针对性地缩小了搜索空间, 从而加快了算法收敛速度. 在计算机生成网络和真实世界网络上进行了测试, 并与当前具有代表性的社区挖掘算法进行比较, 实验结果表明了该算法的可行性和有效性.
针对当前研究复杂网络社区挖掘的热点问题, 提出了一种基于聚类融合的遗传算法用于复杂网络社区挖掘. 该算法将聚类融合引入到交叉算子中, 利用父个体的聚类信息辅以网络拓扑结构的局部信息产生新个体, 避免了传统交叉算子单纯交换字符块而忽略了聚类内容所带来的问题. 为使聚类融合的作用得以充分发挥, 本文提出了基于马尔科夫随机游走的初始群体生成算法, 使初始群体中的个体具有一定聚类精度并有较强的多样性. 初始群体生成算法与基于聚类融合的交叉算子互相配合, 有效地增强了算法的寻优能力. 此外, 算法将局部搜索机制用于变异算子, 通过迫使变异节点与其多数邻居在同一社区内, 有针对性地缩小了搜索空间, 从而加快了算法收敛速度. 在计算机生成网络和真实世界网络上进行了测试, 并与当前具有代表性的社区挖掘算法进行比较, 实验结果表明了该算法的可行性和有效性.
2010, 36(8): 1171-1181.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01171
摘要:
从系统最优控制的角度对微粒群参数的动态优化问题进行探讨. 针对离散动态规划的``维数灾"问题, 将群体启发式随机搜索机制引入动态规划的最优策略求解, 提出了一种群体智能近似动态规划模式; 基于该模式给出简化的确定型微粒群反馈控制系统参数优化的近似计算方法, 并扩展应用于具有随机变量的微粒群系统; 仿真计算得到了微粒群加速因子的近似最优动态规律, 并将所得策略与一种时变加速因子(Time-varying acceleration coefficients, TVAC)策略进行了函数优化性能的比较与分析, 初步实验结果表明该近似动态规划模式可有效地用于微粒群系统参数的动态优化设置.
从系统最优控制的角度对微粒群参数的动态优化问题进行探讨. 针对离散动态规划的``维数灾"问题, 将群体启发式随机搜索机制引入动态规划的最优策略求解, 提出了一种群体智能近似动态规划模式; 基于该模式给出简化的确定型微粒群反馈控制系统参数优化的近似计算方法, 并扩展应用于具有随机变量的微粒群系统; 仿真计算得到了微粒群加速因子的近似最优动态规律, 并将所得策略与一种时变加速因子(Time-varying acceleration coefficients, TVAC)策略进行了函数优化性能的比较与分析, 初步实验结果表明该近似动态规划模式可有效地用于微粒群系统参数的动态优化设置.
2010, 36(8): 1182-1188.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01182
摘要:
针对具有连续时间过程噪声和离散时间测量噪声的采样数据系统, 提出了一种新的鲁棒故障检测直接设计方法. 首先利用具有有限跳变的线性系统作为残差产生器, 采样数据系统的鲁棒故障检测设计问题被描述成采样数据滤波问题, 然后给出有限跳变线性系统有界实引理的线性矩阵不等式(LMI)表达形式, 基于此, 推导出采样数据系统鲁棒故障检测滤波器的存在条件及设计参数, 并将所提方法推广到具有结构不确定性的采样数据系统上. 所设计的滤波器能够保证残差与故障之间误差最小, 并对过程噪声、测量噪声、结构不确定性等因素鲁棒. 最后, 通过数值仿真对所提方法的可行性进行了验证.
针对具有连续时间过程噪声和离散时间测量噪声的采样数据系统, 提出了一种新的鲁棒故障检测直接设计方法. 首先利用具有有限跳变的线性系统作为残差产生器, 采样数据系统的鲁棒故障检测设计问题被描述成采样数据滤波问题, 然后给出有限跳变线性系统有界实引理的线性矩阵不等式(LMI)表达形式, 基于此, 推导出采样数据系统鲁棒故障检测滤波器的存在条件及设计参数, 并将所提方法推广到具有结构不确定性的采样数据系统上. 所设计的滤波器能够保证残差与故障之间误差最小, 并对过程噪声、测量噪声、结构不确定性等因素鲁棒. 最后, 通过数值仿真对所提方法的可行性进行了验证.
2010, 36(8): 1189-1194.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01189
摘要:
为了克服高增益反馈项的缺陷, 设计了一个带有自适应补偿的控制器用于不确定时滞系统鲁棒跟踪控制. 本文证明了自适应补偿项的引入不会影响原来闭环系统的稳定性. 因此, 可以根据跟踪性能的需求和控制增益的约束来决定是否采用自适应补偿项. 最后, 数值仿真表明了控制器的有效性.
为了克服高增益反馈项的缺陷, 设计了一个带有自适应补偿的控制器用于不确定时滞系统鲁棒跟踪控制. 本文证明了自适应补偿项的引入不会影响原来闭环系统的稳定性. 因此, 可以根据跟踪性能的需求和控制增益的约束来决定是否采用自适应补偿项. 最后, 数值仿真表明了控制器的有效性.
2010, 36(8): 1195-1199.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01195
摘要:
考虑二阶切换系统的镇定问题. 基于极坐标表示, 揭示了由锥形区域所界定的切换控制与子系统几何性质之间的自然联系. 由此, 建立了可镇定的充分必要条件; 并从代数与几何两方面刻画了镇定切换控制的特征. 进而给出了状态轨线指数收敛率的估计, 并阐释了由切换产生极限环与滑模运动的机理. 数值例子详细说明了结论的有效性.
考虑二阶切换系统的镇定问题. 基于极坐标表示, 揭示了由锥形区域所界定的切换控制与子系统几何性质之间的自然联系. 由此, 建立了可镇定的充分必要条件; 并从代数与几何两方面刻画了镇定切换控制的特征. 进而给出了状态轨线指数收敛率的估计, 并阐释了由切换产生极限环与滑模运动的机理. 数值例子详细说明了结论的有效性.
2010, 36(8): 1200-1203.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01200
摘要:
图匹配是一个NP难(NP-hard)问题. 基于置换矩阵是非负正交矩阵这一经典结论, 提出赋权图匹配(Weighted graph matching, WGM)的双向松弛障碍规划, 理论上证明新模型的解与原模型的解是一致的. 该规划是一个二元连续规划, 它是正交矩阵上的线性优化问题, 同时也是非负矩阵上的凸二次优化问题. 故设计求解新模型的交替迭代算法, 并证明算法的局部收敛性. 数值实验表明, 在匹配精度方面, 新方法强于线性规划方法和特征值分解方法.
图匹配是一个NP难(NP-hard)问题. 基于置换矩阵是非负正交矩阵这一经典结论, 提出赋权图匹配(Weighted graph matching, WGM)的双向松弛障碍规划, 理论上证明新模型的解与原模型的解是一致的. 该规划是一个二元连续规划, 它是正交矩阵上的线性优化问题, 同时也是非负矩阵上的凸二次优化问题. 故设计求解新模型的交替迭代算法, 并证明算法的局部收敛性. 数值实验表明, 在匹配精度方面, 新方法强于线性规划方法和特征值分解方法.
2010, 36(8): 1204-1208.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01204
摘要:
在尺度不变特征变换(Scale invariant feature transform, SIFT)特征匹配算法的基础上, 提出了一种基于累积特征的多目标的跟踪算法, 通过对目标的SIFT特征进行实时更新来去除由噪声(或形变)带来的``过时''特征信息, 保证了特征的稳定, 提高了匹配准确度. 实验结果表明, 本算法能够有效处理目标由于旋转、 形变而导致跟踪性能下降甚至跟踪目标丢失的问题, 同时对跟踪过程中多目标的关联, 也具有较好的鲁棒性.
在尺度不变特征变换(Scale invariant feature transform, SIFT)特征匹配算法的基础上, 提出了一种基于累积特征的多目标的跟踪算法, 通过对目标的SIFT特征进行实时更新来去除由噪声(或形变)带来的``过时''特征信息, 保证了特征的稳定, 提高了匹配准确度. 实验结果表明, 本算法能够有效处理目标由于旋转、 形变而导致跟踪性能下降甚至跟踪目标丢失的问题, 同时对跟踪过程中多目标的关联, 也具有较好的鲁棒性.
2010, 36(8): 1209-1212.
doi: 10.3724/SP.J.1004.2010.01209
摘要:
针对网络服务质量对控制系统性能的影响, 建立了联合网络参数和控制器参数的系统模型. 在此基础上分析了网络控制系统保性能控制器存在的网络参数和控制参数依赖条件, 并且通过求解线性矩阵不等式, 给出了控制器的参数化设计方法. 所设计的控制器在满足一定的网络服务质量摄动范围内, 不仅可以使系统渐近稳定,而且还能确保系统性能不大于上界. 本文方法给出网络服务质量变化对控制系统性能衰减的一种定量度量, 可以为进一步的网络调度提供理论依据.
针对网络服务质量对控制系统性能的影响, 建立了联合网络参数和控制器参数的系统模型. 在此基础上分析了网络控制系统保性能控制器存在的网络参数和控制参数依赖条件, 并且通过求解线性矩阵不等式, 给出了控制器的参数化设计方法. 所设计的控制器在满足一定的网络服务质量摄动范围内, 不仅可以使系统渐近稳定,而且还能确保系统性能不大于上界. 本文方法给出网络服务质量变化对控制系统性能衰减的一种定量度量, 可以为进一步的网络调度提供理论依据.
