摘要：针对传统差分进化算法在解决复杂优化问题时性能不足的问题,提出了一种双重经验结合的自适应差分进化算法,该算法提出了基于个体经验和集体经验结合的参数自适应机制.在该机制中,每个个体都有自己的缩放因子和杂交概率,并且个体同时利用自身经验和多个成功个体的集体经验来自适应地更新参数值.该机制不仅很好地利用了个体自身的演化信息,还结合了集体的有益信息,有利于生成优秀个体,提高算法性能.此外,自适应差分进化算法设计了一种新的带外部存档的变异策略,该变异策略引入了一个调整变异策略贪婪性的参数,这个参数在进化过程中随着函数评价次数的增加而动态变化,自适应地调整变异策略在不同进化阶段的贪婪性,较好地平衡了算法的勘探和开采,进而提高算法性能.在CEC2017基准集上对算法进行数值实验,并将自适应差分进化算法与多个改进的差分进化算法进行了比较.实验结果表明:自适应差分进化算法取得了较好的求解结果,并在整体上优于其他算法.

摘要：一般的量子图像加密算法虽然能达到加密效果,但需要的量子比特数较多,计算复杂度较高,为优化这一问题,提出了一种位平面分解的量子彩色图像加密方案。首先,采用一种位平面序信息单独编码的彩色数字图像量子表示模型(quantum representation model of color digital image,QRCI)来表示图像,利用量子交换门设计一种量子位交换操作,并作用于彩色图像中,对图像像素进行置乱,同时再对图像进行颜色通道交换操作。其次,对位平面序列进行反序操作,进一步加强置乱效果。接着,利用安全散列算法(secure hash algorithm 256,SHA-256)产生的哈希值来确定混沌系统的初始值。最后,利用混沌系统产生的序列对图像进行扩散,完成加密过程,形成加密图像。数值分析表明,相较于以往的加密方案,此方案大大降低了彩色图像存储时所需的量子比特位数,同时其密钥空间大,灵敏度高。仿真结果表明,该方案加密效果好,能抵御大部分常见的攻击。

摘要：为合理利用源侧备用资源,提出基于随机潮流和半不变量法的备用风险评估指标,以准确量化因备用不足而造成的潮流越限风险;为了实现源侧备用资源和网侧可控资源的协同优化,将网侧有载调压变压器和电容器组无功补偿装置纳入决策变量,以系统运行成本最低和系统运行越限风险指标值最小为优化目标,构建计及备用风险性的新型电力系统源网协同安全经济调度模型;将布朗运动和莱维飞行随机游走机制融入多目标微分进化算法,设计新型的布朗-莱维多目标微分进化算法,对模型进行高效求解。算例分析结果验证了所提方法的有效性和优越性。

摘要：长期循环荷载作用下高铁路基会出现累积沉降变形,对轨道平顺性、列车运行的舒适性与安全性等产生不利影响。为预测高铁路基累积沉降变形,基于考虑颗粒材料系统流动性及历史应变的状态演化模型,采用有限差分法进行求解,得到预测长期循环荷载作用下路基累积变形的计算方法。开展分级荷载及长期循环荷载作用下的路基累积沉降变形缩比尺模型试验,对试验结果进行分析,并验证状态演化模型预测路基累积变形的合理性;提出三阶段拟合法,通过0~10000 s循环荷载作用下的路基累积变形试验数据拟合得到模型的关键参数,并对10000~25000 s的路基累积变形进行预测;最后深入分析初始状态模量、特征应变和特征参数对计算结果的影响。研究结果表明:路基累积沉降变形达到稳定值所需的时间随着荷载幅值的增加而增加;状态变量与荷载大小密切相关,随着荷载增大而增大;初始状态变量、特征应变及特征参数越大,路基的流动性及累积应变速率越大。所提方法可以很好地反映分级荷载及循环荷载下路基的累积变形,实现通过现有数据对路基未来累积沉降变形进行有效预测,为长期循环荷载作用引起的高铁路基累积沉降变形提供了实用的预测方法。研究结果可为高铁路基设计及变形控制提供参考,具有较高的实用价值和工程意义。

摘要：为实现连续体机械臂的多模态运动,解决现有机械臂只能实现单一弯曲或旋转的问题,设计了一种基于滚动接触的单模块多自由度柔性连续体机械臂。将滚动接触模块作为连续体机械臂弯曲模块的骨架结构,并在弯曲模块内安装旋转模块,以形成具备独立弯曲和旋转运动的多自由度机械臂。采用分段常曲率法建立连续体机械臂的运动学模型,对其刚度性能、弯曲性能和旋转性能进行了分析。制备了连续体机械臂样机,并开展机械臂拧松瓶盖、开启风扇以及在三维空间内避开障碍物抓取目标物体等实验。实验结果表明,利用连续体机械臂的弯曲与旋转组合运动可完成复杂空间环境下的不同任务,体现了复合运动模式的优势。所设计的连续体机械臂具备多模态运动,可为多自由度连续体机械臂的设计提供新思路,拓展了连续体机械臂的应用场景。

摘要：为了解决磁流变阻尼器对外部电源的过度依赖以及避免其断电失效的风险,设计了一种结构简单、可实现振动能量采集的磁流变阻尼器。该阻尼器由基于磁流变效应的减振装置和基于电磁感应原理的发电装置组成。首先,基于磁路欧姆定理建立了电磁感应发电装置的振动能量采集数学模型;其次,应用MATLAB软件进行发电装置发电性能分析,研究了装置发电性能与结构设计变量之间的关系;接着,采用COMSOl软件对2种不同永磁体组结构的发电装置进行了电磁仿真分析与对比,重点分析了发电装置永磁体组高度对发电性能的影响;最后,仿真分析了不同振动频率和幅值对装置发电性能的影响。结果表明:在一定范围内,感应线圈绕线槽高度值与发电性能指标值基本呈线性关系,永磁体组高度、导磁垫片高度与绕线筒径向厚度均存在最优值。无论在何种频率或幅值振动激励下,永磁体组高度为30 mm的发电装置单线圈感应电压的峰值比永磁体组高度为20 mm的大42.5%左右,输出功率峰值大22.3%左右。研究结果可为提高振动能量采集型磁流变阻尼器发电性能提供参考。

摘要：【目的】解析非结构性碳水化合物在红花石蒜Lycoris radiata体内的合成、运输和分配规律。【方法】采用^(13)C同位素脉冲标记法研究新同化碳在不同器官(叶、根系、内层鳞片、中层鳞片以及外层鳞片)和非结构性碳水化合物各组分(蔗糖、果糖、葡萄糖及淀粉)中的分配规律及转运路径。【结果】①生物量和含碳总量均以内层鳞片最大;各器官的库活力从大到小依次为叶、内层鳞片、根、中层鳞片、外层鳞片。②叶片在吸收^(13)CO_(2)后,在不同器官中光合固定的^(13)C的分配比例从高到低依次为叶、茎、根;在鳞茎中的分配从内到外逐渐减少。^(13)C标记的蔗糖分配比例从高到低依次为内层鳞片、叶、中层鳞片、根、外层鳞片;^(13)C标记的果糖和葡萄糖的分配比例从高到低均依次为叶、内层鳞片、根、中层鳞片、外层鳞片;^(13)C标记的淀粉的分配比例从高到低依次为叶、内层鳞片、中层鳞片、根、外层鳞片。③^(13)CO_(2)在红花石蒜中的运输主要存在横向和纵向运输两大途径,其中在纵向运输上^(13)C转运更多。④^(13)C在非结构性碳水化合物各组分中的分配以蔗糖中最多,其次为^(13)C标记的果糖,而各部位中^(13)C标记的葡萄糖甚微,低于其他糖类。⑤在糖转化过程与代谢过程中,叶、根、内层鳞片中果糖的^(13)C分配率依次为葡萄糖^(13)C分配率的9.6、41.5、118.1倍,短时间内新合成的果糖远多于葡萄糖。【结论】新同化的碳的分配在石蒜体内纵向与横向运输上均逐渐减少,石蒜叶片中光合产物形成后先被转运至内层鳞片,一部分先运输至根中,另一部分由内层鳞片向外层运输。此时,中层鳞片与外层主要发挥临时营养“库”的功能。蔗糖既是石蒜叶片光合的主要产物,也是石蒜体内非结构性碳水化合物运输的主要形式;石蒜体内大量^(13)C标记果糖的产生与蔗糖水解过程优先采用蔗糖合成酶途径有关,也阐明了果糖对石蒜的生长发育具有重要意义。

摘要：为了提高基于深度学习的语音频带扩展性能,提出一种结合幅值掩膜的时频神经网络模型.该模型既能利用语音的相位信息,又能通过幅值掩膜来优化预测语音的幅值.模型时域部分设计一种融合注意力机制的长短时记忆神经网络,该网络可以实现并行计算,当预测高频语音时充分利用距离相近的前后语音帧之间的关系,舍弃对远距离语音帧之间关系的学习,从而减少模型的计算量.主客观实验表明该方法在信噪比和可懂度等度量上优于传统方法和基于深度神经网络的语音频带扩展方法.

摘要：提出了一种压电双轴驱动对称结构的柔顺微夹钳。该微夹钳由2个对称分布的桥式放大器组成,每个桥式放大器分别连接到一个杠杆机构来放大输出位移。利用虚功原理和拉格朗日方程建立运动学和动力学模型。考虑到各参数对机械结构的影响,分析机构的静力学和动力学特性,同时采用有限元方法对建立的模型进行评估和验证。为了进一步揭示所设计的微夹钳的性能,利用线切割方法加工出了微夹钳样机。采用动态面控制算法对系统进行了一系列控制实验来说明微夹持器的运动特性。结果表明:微夹持器的左、右放大器的放大倍率分别为11.25和11.67,其位移跟踪性能好,通过夹持纸片,检测了末端微夹持力的大小,验证了前面设计分析的正确性和可行性。

摘要：地层注浆已成为既有隧道变形恢复的重要技术,为探明浆液扩散及注浆附加土压力的形成机制与影响因素,设计地层注浆单元体试验,在砂土、橡胶粒地层中分别注入不同含水量的浆液,采用模型试验的方法探究注浆过程中浆液的扩散模式及附加土压力的形成规律,试验结果表明:(1)相比于低含水量浆液,高含水量浆液在砂土地层内易发生劈裂扩散;(2)高含水量浆液在橡胶粒地层中易发生渗透扩散,而低含水量浆液在橡胶粒地层中主要以劈裂扩散为主;(3)低含水量浆液在砂土地层的浆脉厚度大于橡胶粒地层的浆脉厚度,注浆导致的附加土压力也更大;(4)注浆材料与地层土体的物理力学性能共同决定了浆液的扩散发展过程,进而影响注浆附加土压力的大小。