对具体的温度系统, 虽然大多数控制方法可以达到良好的控制效果, 但需要许多参数调节过程和其他前期工作, 针对此问题, 提出一种能普遍适用的, 结合模型预测控制的自适应 PID( Proportion Integration Differentiation)控制方法。 该方法包含一种简易的建模方法, 通过该模型得到预测的系统输出, 以未来一段
时间内预测的系统输出与期望之间的平方误差和最小原则指导 PID 控制器的参数变化。 在工业控制器 PLC(Programmable Logic Controller)上实现该方法, 通过具体实例验证, 与传统 PID 相比, 由于模型预测指导的参数自适应, 其控制精度较高, 输出稳定后最大误差不超过传感器最小分辨率; 收敛速度更快, 平均调节时间缩短了约 30% , 平均上升时间缩短 20% ~ 40% ; 且稳定性强, 最大动态偏差与 PID 在同一量级; 与其他模型预测方法相比, 该方法充分发挥了 PID 方法的鲁棒性, 有易于实现和普遍适用的特点。

为进一步对离散控制系统进行系统设计与分析, 使新的闭环系统渐近稳定, 满足预期性能指标, 在时滞依赖和时滞独立两种情形下, 对奇异摄动不确定控制系统设计一个静态输出反馈控制器, 构造一种新的二次求和型 L-K 泛函。 利用交叉项界定方法对泛函差分过程进行放大, 运用引理消除系统的不确定性, 得到静态输出反馈控制器在时滞条件下的充分性判据, 扩大了控制器的控制范围。 通过算例验证结论的有效性和可行性,对比相应文献, 展示所得控制器更加优越。

为解决汽车智能驾驶制动、 无人驾驶制动或自动紧急制动(AEB: Autonomous Emergency Braking)问题,提出电子真空助力器制动控制系统及方法。 控制器系统控制电子真空助力器的电磁阀, 实现主动增压和被动增压, 实现汽车主动制动和被动制动, 同时增加电磁阀温度模型控制。 实验结果表明, 该设计解决了无人驾驶时, 电子真空助力器长时间刹车制动导致驱动芯片发热造成驱动不足引起的制动力不足的问题, 可应用于无人驾驶、 自动紧急制动和自适应巡航。

为充分发挥战机集群整体作战优势以得到最优目标分配方案, 采用改进狼群算法对战场态势模型进行求解。 通过保证算法的寻优效率, 引入次头狼概念对狼群的召唤与围攻行为做出改进, 并对狼群算法的更新机制做出了优化, 提高算法的全局寻优能力。 仿真结果表明, 所提方法能快速准确地寻找到最优目标函数值, 且在一定程度上改善了传统狼群算法易陷入局部最优的情况。

针对目前采用的方法对数字视频进行篡改取证时, 没有对数字视频进行去噪处理, 导致取证误差大、视频缺失值高以及视频变形严重的问题。 提出了基于人工免疫的数字视频篡改取证方法。 该方法通过中值滤波器初步对数字视频进行滤波处理, 并对数字视频进行相似块匹配, 根据匹配结果建立三阶张量, 根据张量和噪声的性质结合增广拉格朗日乘子法消除数字视频中存在的噪声。 采用人工免疫算法构建自体动态演化模型和抗原动态演化模型, 在此基础上建立数字视频篡改取证模型, 将去噪后的数字视频输入模型中, 实现数字视频的篡改取证。 实验结果表明, 所提方法的取证误差小, 视频缺失值低, 视频变形系数小。

为解决量子图像的边缘检测问题, 研究了 Canny 边缘检测在量子计算机上的具体实现方法。 该方法采用移位、 堆叠、 加权和并行实现高斯平滑滤波和 Sobel 锐化操作。 针对边缘检测所需的梯度和角度计算, 通过引入灰度值的二进制补码描述, 设计了符号数的加法、 乘法和除法等新的算子。 针对边缘检测所需的非最大值抑制和双阈值处理, 通过引入量子补码比较器分别设计了实现这些任务的量子电路。 复杂度分析表明, 与经典的Canny 边缘检测器相比, 量子 Canny 边缘检测器具有指数级的加速。 经典计算机上的仿真结果验证了提出方法的有效性, 从而揭示出融合经典图像处理方法研究 Canny 边缘检测量子实现的研究思路是可行的。

为解决岩石物理相识别问题, 提出了一种基于可解释一维卷积神经网络的识别方法。 该方法通过引入全局平均池化层, 突出了测井曲线波形的动态变化部分; 并且通过分类激活映射增强了方法的可解释性; 通过引入扩张卷积和批量归一化, 弥补了由全局平均池化层引起的性能下降。 实验结果表明, 测试集中 4 种岩石物理相的平均 F1 分数为 0. 97, 相比其他同类方法提升了 0. 15 左右。 研究表明, 该方法可用于识别岩石物理相,并可提高分类过程中的可解释性, 从而为预测优质致密砂岩储层提供了一种新的深度学习方法。

针对大学生就业问题, 以层次聚类策略为技术支撑, 架构出一种就业去向短期预测系统。 根据待挖掘数据量, 选取簇间距离度量标准, 架构簇与子簇构成的层次聚类树, 完成目标数据的聚类或分类处理。 构建层次聚类算法模块中相关算法运行流程, 结合预测系统用户与管理员的角色职责, 设计多个系统数据库实体。 建立各实体间关系的映射模型, 基于此完成数据库表架构。 实验阶段依据采集的某高校历届毕业生有关信息, 通过对比该校学生就业去向的预测结果与实际结果, 结合精确率与召回率指标数值可以看出, 所建系统预测准确度较高, 能满足学生就业去向短期预测的应用需求。

针对传统云存储存在去冗效率和召回率低的问题, 提出了基于皮尔森相关算法的云存储层次化去冗优化方法。 根据云存储层次化结构中冗余信息的属性分布相似性度量值, 构建了冗余信息的距离矩阵; 通过计算冗余信息之间的相似度, 对云存储层次化冗余信息进行分类; 通过分析不同类别冗余信息的结构, 利用数据降维约束条件和中心极限原理, 在云存储层次化结构中, 构建冗余信息特征空间压缩的目标函数, 提取出云存储层次化冗余信息特征; 基于去冗优化超平面, 计算冗余信息样本点到正负类超平面的距离; 利用皮尔森相关算法定义模糊因子, 据此定义云存储层次化结构中特征有效度, 构建了冗余信息特征的有效度函数, 实现了云存储层次化的去冗优化。 实验结果表明, 设计方法在提高去冗效率的同时, 在召回率上也具有很好的性能。

为解决目前常用的人工智能注水预测无法考虑数据在时间上的相关性问题, 通过选取一种基于循环神经网络(RNN: Recurrent Neural Network)改进的长短期记忆(LSTM: Long Short-Term Memory Neural Network)神经网络构建油田注水预测模型。 该模型不仅能考虑到注水量和影响因素之间的联系, 还能兼顾注水量随时间变化的趋势和前后关联。 以国内某复杂断块油藏的注水预测为例, 建立 LSTM 注水预测模型, 对某单井一时段的注水量进行了预测, 并与传统 RNN 建立的预测模型进行了对比。 实验结果显示, 该模型有着更为理想的预测效果, 预测精度较高, 能有效地提高油田注水预测的准确性。

针对基于网络运营过程中, 容易受到外界异常数据或病毒的入侵, 导致网络崩坏, 甚至无法正常运行问题, 设计了一种基于多源异构传感器的网络安全运营平台。 首先改进 DS(Dempster-Shafer)证据论证的合并规则计算 DS / AHP(Dempster-Shafer/ Analytic Hierarchy Process)方法, 以此对多源异构传感器提交的安全数据融合, 然后利用资源层、 采集层、 大数据分析层、 服务层以及展示层构建威胁预警框架, 最后通过日志集中管理、威胁分析、 安全资产的管控分析、 资产识别管理、 攻击溯源分析、 威胁情报的功能分析以及工单、 情报驱动安全运营分析, 即可实现入侵报警、 追溯入侵源头等, 完成安全运营平台的设计。 实验证明, 构建平台能识别出入侵数据, 可以成功地追溯入侵源头, 有效保证平台运营安全。

针对传统地理信息采集实时性低、 数据真实性差、 细节区域描述不清的问题, 提出一种以遥感技术为基础的地理信息系统设计方案。 该系统主要由信息采集、 成像处理、 数据存储管理、 场景控制以及数据传输模块组成。 通过遥感技术远距离收集目标区域反射和辐射电磁波, 形成图像, 通过色调-亮度-饱和度(HIS: Hue-Intensity-Satuation)变换法增强图像清晰度, 并采用加权融合算法处理图像细节部分。 空间数据库对文本和图像数据分别存储和管理, 同时建立属性自关联机制, 以 Sketchup 软件对画面中地物渲染。 最后, 凭借 RS422 协议传输信息实现一机多用效果, 增强系统抗干扰性。 实验结果表明, 所提系统实际使用体验优秀, 呈现的地理信息图像清晰, 边缘细节清晰可见, 可为用户提供有效的地理信息数据。

为实现更好的税收风险管理, 提高税收风险的科学性和可应用性, 完善税收风险管理基础, 提出了税收数据库和税收风险管理相结合的支撑着风险排序、 风险查询和风险指标管理的税收风险管理平台。 该平台能解决税务部门在现有税收风险分析平台无法处理大量数据的问题, 有利于税务部门从大量数据中找出税收过程中可能出现的各类风险, 从而可以根据风险提示避免、 减少和预防此类风险的发生。

电力企业处于供不应求的市场, 为杜绝电力营销企业以生产作为引导观念的产生, 提出基于数据挖掘的电力营销稽查业务监控管理系统设计方案, 使稽查工作在满足合法、 平等、 全面的同时还具有高效性。 首先以线损管理、 客户服务、 供电合同、 计量管理、 用电检查、 电价电费管理以及业扩报装为稽查内容以及对象, 在监控数据计算最小支持度以及最小置信度基础上, 引入兴趣度概率, 挖掘可信信息并去除不具代表性的数据,提升挖掘系统运行效率, 并由支撑层、 业务层以及管理层构建及可视化全景化为一体的监控管理系统。实验证明, 设计的稽查系统存在较高的电价诊断精度, 可以为电力营销工作者提供一定的稽查依据。

为解决医疗数据的高效存储与处理分析等问题, 设计并开发了医疗大数据平台。 首先, 搭建并部署了Hadoop 分布式文件系统, 设计基于 Tomcat 服务器搭建的网站平台。 然后, 通过编写 Hadoop WEB API 将 WEB服务器与分布式文件系统相结合, 设计数据处理效率高的 Python 脚本程序读取并统计分析医疗数据。 平台运行测试结果表明, 该医疗大数据平台实现了数据存储、 共享、 可视化展示等预期功能。

为揭示国际算力技术领域的总体发展趋势, 通过对主要参与国家地区、 资助机构、 主持机构、 优势学科的研究现状和热点, 以及我国算力科研主攻方向的统计与分析, 以全球科研项目数据库中算力技术领域科研成果为研究对象, 采用文献计量法对2011-2020 年立项的相关科研项目数据进行统计与分析。 结果表明, 近10 年算力科研项目呈波动式快速增长, 美国和中国的科研投入最多, 科学研究以信息学科为主导方向。

为解决自由空间光通信中的时间抖动问题, 设计了基于脉冲拨号的激光通信系统。 该系统采用脉冲拨号调制方式, 与常用的 OOK(On-Off Keying)、 PPM(Pulse Position Modulation)调制方式不同, 其只需判断脉冲的有无, 可以避免时间抖动的影响, 对时间间隔的要求较低。 通过 STM32 单片机编程实现发送端的脉冲拨号调制以及接收端的信号判决与差错控制。 此外, 接收端采用多路接收方法, 能有效增大接收面积, 减小瞄准误差。测试结果表明, 最终得到的激光通信系统响应速度较快、 可靠性较高且易于实现, 通信距离可达 10 m。

为使移动机器人能在各种环境中高效工作, 需要根据实际的地形选择合适的路径规划算法。 为此, 使用A* 与 DWA(Dynamic Window Approach)算法结合的混合路径规划算法, 在仿真环境下搭建 U 型、 S 型、 L 型、狭窄通道型 4 种典型地形进行寻路实验, 同时改进了建图的权重递归公式消除对前一时刻数据依赖, 提高了算法效率。 结果表明, 该混合路径规划算法相较于单一算法具有较快的寻路速度和良好的避障能力, 其在 L 型地形下的寻路速度最快, 在 U 型地形和 S 型地形下则速度较慢。