模拟电路拓扑可测性设计与分析

本文根据HuangzF等提出的模拟电路故障拓扑可测条件,建立了拓扑可测性设计间题的 图论模型并给出了一种简便算法,讨论了可测性分析的方法并证明了对使用撕裂法处理大网络 十分有用的主子网可测性关系定理。      

谱约束下广义中心对称矩阵的最佳逼近解及扰动分析

研究了一类广义中心对称结构的有限元模型修正的数学理论和方法．首先将模型修正问题处理为约束矩阵的最佳逼近问题，给出最佳逼近解的表达式．重点讨论了逼近解的扰动理论，并对稀疏结构的模型给出了保结构的算法．数值例子表明该方法是行之有效的．     

基于广义时空图卷积网络的交通群体运动态势预测

针对当前高速公路与城市快速路交通拥堵现象愈发严重,为交通管理与控制造成巨大困难的问题,提出了一种基于广义时空图卷积网络(GSTGCN)的交通速度预测模型;基于交通数据自身具有的复杂时空特性,定义了广义交通数据图结构,同时构建了广义图的邻接关系;基于图卷积网络基础理论,采用切比雪夫近似与一阶近似简化了图卷积操作的计算成本,建立了广义图卷积算子;结合广义图卷积模块、标准卷积模块与线性全连接层,提出了用于提取复杂交通数据时间、空间特征的GSTGCN模型;利用美国威斯康星州密尔沃基市快速路网上架设的38个检测器,在21个工作日以每5 min为单位记录了车辆速度、流量和占有率数据,测试了GSTGCN模型在该数据集上的短期交通速度预测精度与训练效率。分析结果表明:相较于传统自回归求和滑动平均(ARIMA)模型、长短时记忆(LSTM)模型以及近期的STGCN模型,GSTGCN模型在交通速度的均方根误差、平均绝对误差和平均绝对百分比误差指标上分别降低了22.79%、22.97%和16.73%;此外,GSTGCN模型的训练时长比STGCN模型和LSTM模型分别降低了5.17%和75.71%。可见,GSTGCN模型能够有效处理复杂交通时空数据结构,准确预测交通速度,并为交通管控提供交通群体的运动态势信息。      

含表决系统的网络联络矩阵的一种降阶方法

为了解决含有表决子系统的网络系统在转化为网络图时增加大量重复弧和重复节点，使网络的联络矩阵变为一个高阶稀疏矩阵的问题，提出了一种降阶方法．此法针对该稀疏矩阵的特点进行分块，使表决子系统对应于分块矩阵中的一个矩阵块；引入矩阵的对角乘法算子和对角还原算子，对表决子系统对应的矩阵块进行独立运算．运算结果表明，该方法使联络矩阵明显降阶．     

考虑二阶效应的空间刚架结构布局优化

针对三维空间刚架布局优化问题,以七自由度节点梁柱单元二阶弹性理论推导考虑构件几何非线性和截面翘曲变形的非线性刚度矩阵,通过整合梁柱单元非线性刚度矩阵对刚架结构进行整体的二阶弹性分析,建立满足刚架结构强度、刚度和稳定性要求的布局优化数值模型;并针对复杂刚架结构布局优化数值求解问题,改进遗传搜索算法（GA）,提出可靠拓扑和引导型遗传算法双向控制方法（KLGA）. 该方法一方面将拓扑变量从布局设计变量中分离,以构件重要度评定结构可靠拓扑变量组合,再与设计变量整合;另一方面将结构特有的引导信息加入算法中,为GA提供全局最优解的指引路径. 通过两种典型的刚架算例表明二阶效应模型和KLGA算法的可行性和有效性,例如算例2中基于二阶效应模型的KLGA得到的最优结构质量比GA减轻了24.5%,波动幅度从9.61%提升到1.39%,算法更加稳定.      

工程设计问题的智能模型

本文通过对工程设计间题特性以及工程设计思维特点的论述,提出了一种适合于实 现智能CAD系统的工程设计智能模型。这种模型用规划方法将整个设计间题分解成 由各种设计对象组成的类等级层次结构,能方便地将人类(专家)的设计知识和经验 融入到CAD系统之中.      

基于有向图的舰艇舱室火灾蔓延计算研究

针对舰艇舱室火灾种类多,危险度高,蔓延迅速,限制困难等特点,文中从有向图的原理和舰艇舱室结构特点出发,构建舰艇舱室有向图物理模型,建立舱室有向图矩阵数学表示,利用火灾学基本原理,按照回路内压力、温度平衡,建立舰艇舱室火灾蔓延数学模型,结合实例进行数值仿真计算.结果表明,舱室温度变化趋势符合外部条件影响,而且数值上和区域模拟软件CFAST计算误差不大,提出的方法适用于舰艇火灾蔓延规律研究.     

基于自注意力机制与图自编码器的路网交通流数据修复模型

针对城市交通流数据修复问题，提出一种基于图卷积网络和多头自注意力机制的自注意 力图自编码器模型。该模型包括基于拓扑图结构和图信号捕获交通流时空关联性的 STGCN (Spatial-temporal Graph Convolutional Networks)网络。在该网络中使用 LSTM(Long Short-Term Memory)网络学习数据中时序规律，通过注意力网络计算道路自注意力及一阶临近道路注意力系 数，用图卷积网络对图信号重组，达到对缺失数据的精确修复。同时，采用多头自注意力网络计 算数据的注意力权值并对数据重组，捕获交通流数据中的二阶及高阶临近道路空间关联性，提取 已知数据与缺失数据的时间关系，以残差链的形式加入到模型中，作为对STGCN功能的补充。 基于真实数据的实验表明，在多种缺失模式和缺失率下，该模型能够学习路网拓扑关系，捕获数 据中的时间规律性和时空关联性，有效地修复缺失数据。     

三自由度疲劳振动台的设计及固有频率分析

为模拟高速列车传动系统的多轴随机振动环境,建立了一种能对传动系统沉浮、侧滚、横摆三自由度振动模拟的三自由度牵引传动系统疲劳振动台模型．通过对系统进行运动学分析,利用三维振动台的位姿关系及振动台各分支刚度构造了刚度矩阵和质量矩阵,建立了振动台系统的无阻尼动力学方程,据此研究了系统不同姿态下的固有频率,该计算模型也可以用于其他类型的并联结构固有频率计算,计算结果表明：文中设计的振动台能够满足试验要求．     

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随着旅客出行需求日益多样化,旅客对枢纽站服务水平的要求逐渐提高,多种交通方式之间旅客合理换乘流线设计成为综合交通枢纽客流组织的关键问题之一.针对这一问题,引入全过程流线的概念,扩大枢纽流线优化的研究范围,将枢纽抽象为m×n的立体空间连通图,使得枢纽流线优化问题转化为图论问题.在对各节点进行二次拆分,优化节点费用的基础上,构造了旅客全过程流线优化模型.最后,选用某综合枢纽站作为研究对象,采用增量配流法进行计算,得到该枢纽站的流线优化方案,验证了模型的可行性与有效性.     

有向图理论在工序排序决策中的应用

为了建立有效的工序排序决策模型，运用有向图理论，用有向图的节点描述加工特征，用有向边描述加工特征之间的基准关系，从而有向图上经过所有节点且没有环路的有向路径即为可行的工艺路线．为了便于计算机处理，将有向图用矩阵表示，通过有向图矩阵的乘法运算搜索最长的有向路径．如果最长的有向路径没有包括所有节点，可以根据基准关系，将最长有向路径外的节点插入，得到最终的工序排序结果．     

DEADBEAT COVARIANCE CONTROLLER DESIGN FOR SAMPLED-DATA SYSTEMS

ＭＰＬＥＤ－ＤＡＴＡ ＳＹＳＴＥＭＳTX＠霍沛军＠王子栋ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＳａｍｐｌｅｄ－ｄａｔａｆｅｅｄｂａｃｋｃｏｎｔｒｏｌｈａｓｒｅｃｅｉｖｅｄｍｕｃｈａｔｅｎｔｉｏｎｉｎｔｈｅａｒｅａｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｄｅ－ｓｉｇｎｂｅｃａｕｓｅｏ...     

应用网络流模型解决航班衔接问题

针对单枢纽机场航线结构的特点，以所需飞机数最少为目标，提出了一种描述航班衔接问题的图论模型及优化算法。首先将航班衔接问题转化为航班节的衔接问题，并建立一个描述航班节衔接问题的二部图，将航班衔接问题转化为二部图的最大匹配问题，然后由二部图生成一个具有单源汇网络特征的辅助图，利用Ford-Fulkerson算法求该网络的最大流，进而得到二部图的最大匹配，从而得到了一个需用飞机数最少的航班节衔接方案，为利用计算机自动编制并优化航班衔接方案提供了一种可行方法。并且通过调整过站时间上限，可以得出不同的航班衔接方案，为制订生产计划提供了必要的灵活性。     

基于图卷积网络的路网短时交通流预测研究

智能交通系统是缓解交通拥堵行之有效的手段，精准的交通流预测是其实现的关键所在. 本文考虑路网拓扑结构和交通流时空相关性，提出基于图卷积网络(Graph Convolution Network，GCN)的大规模城市路网短时交通流预测模型，具有较高的预测精度、预测效率和现实解释意义；采用真实大规模城市路网浮动车数据对GCN模型进行测试，结果表明，GCN模型相对于现有模型，在预测性能上有较大提升.     

基于图正则化和Schatten-p范数最小化的交通数据恢复

为充分利用交通数据低秩特性与局部近邻关系，准确恢复交通数据采集系统中的缺失数据，首先，应用基于核范数的低秩矩阵补全模型对交通数据矩阵进行预插补，以获得缺失值的初始估计，基于此，构建表征数据局部近邻结构的图模型；然后，提出融合图正则化和Schatten-p范数最小化的交通数据缺失值恢复模型；进一步，提出基于交替方向乘子框架的优化算法，求解缺失值恢复的最优化问题，得到最终的数据恢复结果；最后，用实际的高速公路交通流量和速度数据比较多种方法的恢复误差，同时给出所提方法的参数敏感性分析. 实验结果表明:在完全随机缺失、随机缺失和混合缺失模式下，缺失率为10% ~ 50%时，相比于局部最小二乘、概率主成分分析和低秩矩阵补全等方法，基于图正则化和Schatten-p范数最小化的算法恢复误差降低了3.02% ~ 28.49%.      

既有铁路点线能力的协调优化方法分析

系统地研究分析既有铁路运输系统点线能力的协调问题,做好运输规划、设计与实现系统最优运营的重要环节。运用大系统控制和耦合协调优化的理论方法,以系统结构特征为基本出发点,对既有铁路运输系统点线能力协调的目标、原则进行论述,从理论上提出协调优化的算法思路和求解模型方法。     

Case-Based Reasoning Topological Complexity Calculation of Design for Components

Directly calculating the topological and geometric complexity from the STEP (standard for the exchange of product model data, ISO 10303) file is a huge task. So, a case-based reasoning approach is presented, which is based on the similarity between the new component and the old one, to calculate the topological and geometric complexity of new components. In order to index, retrieve in historical component database, a new way of component representation is brought forth. And then an algorithm is given to extract topological graph from its STEP files. A mathematical model, which describes how to compare the similarity, is discussed. Finally, an example is given to show the result.     

城市轨道交通系统网络复杂性研究

随着交通拥堵的加剧,轨道交通以其快速、大运量的特点得到了青睐,其运营里程迅猛增加且在一定范围内呈现网络化运营趋势.轨道交通网络复杂性研究正在经历从单一网络静态拓扑结构扩展至多层网络动态分配特征的深入过程.在介绍拓扑结构与交通流网络的表示方法和网络复杂性评价指标的基础上,归纳轨道交通网络具有小世界、层次性及站间距幂律分布等静态拓扑特性,呈现明显幂律行为的数量分布及时空集聚等交通流特征.针对轨道交通系统的多层网络研究表明网络负载基本符合幂律分布.研究深化了对轨道交通运行机理的认知,有助于真实网络的预测和控制工作,为探索轨道交通网络化运营、一体化发展条件下客流预测、运力与需求匹配提供了参考方向.     

Classification of Stably Dissipative 3D Lotka-Volterra Systems and Their Necessary and Sufficient Condition for Being Stably Dissipative

By introducing the concepts of stably dissipative matrix and graph, some criteria conditions for stably dissipative matrix were given. On this basis, the method of graph theory was used to classify all stably dissipative 3D Lotka-Volterra systems and five classes of maximal stably dissipative graphs were obtained for these systems. Finally, the necessary and sufficient condition of being stably dissipative for every class was studied, under which the matrix associated with the graph is stably dissipative.     

Computational method for prestress developing of tensile cable-net structures

The prestress developing of tensile cable-net structures is a state transforming process from the initial unstressed state to the final prestressed state, and it is rather complicated because the elastic deformation is normally coupled with the kinematic mechanism movement. Firstly, the basic equations of prestress developing by moving boundary joint are derived from the total potential energy equation. Secondly, the presumed initial tension is proposed to impose into the elements and avoid the singularity of global stiffness matrix. And the self-stress mode which is calculated from the equilibrium matrix with singular value decomposition is employed as basically presumed initial tension. By applying boundary movement increment, an iterative computation is developed to calculate the updating geometric configuration and tension evolution. Finally, the MATLAB program is coded from the presented method, and numerical examples indicate that this computational method is effective and has theoretical significance and valuable guide to design and construction of tensile cable-net structure.