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东北大学学报（自然科学版）
东北大学学报（自然科学版）

左良

月刊

1005-3026

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024-83687378

110819

沈阳市和平区文化路3号巷11号东北大学267信箱

东北大学学报（自然科学版）/Journal Journal of Northeastern University(Natural Science)CSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本学报是理工科综合性学术刊物，公开发行。旨在坚持正确的办刊方向，争创一流学报，总结科研成果，传递科技信息，培养拔尖人才，促进学术交流，推动现代化建设。
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    基于Stacking集成的RF-ET-KDE烧结过程物理指标区间预测模型

    康增鑫陈进朝王金杨吴朝霞...
    1369-1378页
    查看更多>>摘要：由于烧结过程中存在众多不确定性因素,使得机理分析和点预测结果的可靠性不足.基于此提出随机森林-极限树-核密度估计(random forest-extreme tree-kernel density estimation,RF-ET-KDE)算法对物理指标(粒度、水分)进行区间预测.首先,采用数据预处理和特征选择操作筛选出最适合建模的特征变量.其次,使用基于Stacking的RF-ET算法对指标进行点预测,该算法使得模型有较高的准确性和泛化性.然后,采用KDE算法计算指标的预测误差,得到了一定置信水平下的分布区间和区间预测结果.最后,用所建模型与其余组合模型进行对比.结果表明,RF-ET算法有较高的点预测效果,KDE算法可以很好地量化指标的误差,可以得到较高可靠度的区间预测结果.

    烧结过程随机森林-极限树核密度估计物理指标区间预测

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    基于TST-LSTM模型的烧结料层透气性预测

    刘梦园吴朝霞王金杨閤光磊...
    1379-1385页
    查看更多>>摘要：烧结过程中烧结料层透气性对烧结矿的质量影响较大,因此需建立模型准确预测烧结料层透气性.由于传统编码-译码模型不能够满足时间序列的依赖关系,提出一种模型时序转换与长短期记忆网络(time-series transformer-long short-term memory,TST-LSTM)模型.此模型对变换神经网络模型的译码器部分进行处理,结合LSTM模型的优势,对烧结料层透气性进行了实时预测.最终用预测模型与传统的反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)模型、支持向量回归(support vector regression,SVR)模型和长短期记忆(long short-term memory,LSTM)模型的仿真结果进行比较.结果表明,TST-LSTM模型预测性能较好且稳定.根据实际烧结过程进行仿真预测,验证了所提方法的有效性.

    烧结料层透气性预测模型注意力机制神经网络变换神经网络模型

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    基于混合模型的强化学习在浮选过程优化控制中的应用

    贾润达张东豪郑君李康...
    1386-1393页
    查看更多>>摘要：传统的优化控制方法很难在浮选过程状态发生变化时准确、快速做出决策,导致精矿品位和尾矿品位大幅度波动、出现产品质量不稳定.此外,浮选过程难以对精矿品位进行在线检测,导致其实用性下降.针对上述问题采用混合模型对浮选过程建模,并基于示例的安全增强值评估(safety augmented value estimation from demonstrations,SAVED)的强化学习算法,控制浮选溢出气泡的尺寸分布,从而间接实现对精矿品位和尾矿品位的控制.通过仿真实验验证了所提算法的有效性.与人工经验和数据驱动模型相比,基于混合模型的SAVED算法在保证安全约束的条件下能够实现更好的控制效果.

    浮选过程强化学习混合模型安全约束优化控制

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    基于多模态特征工程和TSNet的心脏异常检测算法

    刘纪红薛维徐超
    1394-1400,1520页
    查看更多>>摘要：心电图(electrocardiogram,ECG)和心音图(phonocardiogram,PCG)是心脏疾病诊断中常用的图像,单一的方法进行心脏疾病诊断效果不佳.基于多模态特征工程,数据集经过切分和归一化预处理后,使用格拉姆角场(Gramian angle fields,GAF)进行时间序列数据重建,形成图像模型.提出一种适用于该图像模型的双流自融合网络(two-stream self-fusion network,TSNet),使用双流自融合(two-stream self-fusion,TS)模块替代底层卷积操作,更好地融合ECG和PCG的异构信息.经Physio Net Challenge 2016 a数据集测试,该算法的准确率、F1值、精确率和召回率最佳值分别达到95.3%,95.4%,96.2%,99.4%,相较其他心电和心音多模态卷积神经网络算法,精度更高.

    心电图心音图多模态特征工程格拉姆角场双流自融合网络

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    基于SPWVD-STFT的海面弱目标检测方法

    成怡王阳
    1401-1408页
    查看更多>>摘要：为了进一步提升时频域特征检测海面弱目标的能力,提出一种平滑伪魏格纳-威利分布(smoothed pseudo Wigner-Ville distribution,SPWVD)-短时傅里叶变换(short-time Fourier transform,STFT)海面弱目标检测算法.首先,采用STFT对回波信号进行时频特征分析,优化SPWVD的时频特征分析结果,并引入K-medoids聚类算法对二者时频矩阵进行降噪处理.然后,提取时频域特征多普勒频率稳定度(Doppler frequency stability,DFS),利用快速凸包学习算法获得虚警可控的判决区域,从而判定海杂波与目标.最后,基于IPIX数据集中实测数据的实验结果表明所提出的检测算法在相同虚警率下比时频三特征检测器的平均检测概率高6.3%.

    海杂波弱目标检测时频分析K-medoids聚类凸包检测器

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    柔性机械臂运动速度的PI控制策略

    李小彭陈国文尹猛付嘉兴...
    1409-1416页
    查看更多>>摘要：柔性机械臂和柔性负载会随着机械臂位姿的改变,导致转动惯量等具体参数发生改变,进而对伺服驱动系统的输出转速产生影响.采用相同阻尼系数的极点配置方法对驱动系统的比例-积分(proportional-integral,PI)控制器参数进行调节,使PI控制器随机械臂位姿改变自动调节参数,动态稳定电动机输出转速.根据拉格朗日原理和连续体振动理论建立数学模型,通过状态方程获得传递函数,采用相同阻尼系数极点配置方法调节PI控制器参数,应用到转速环控制中.分析阻尼系数与自然频率对系统谐振峰值、谐振频率和带宽的影响.通过数值仿真证明,合理调节阻尼系数可以减小伺服驱动系统转速波动.通过与齐格勒-尼科尔斯法则自整定(Ziegler-Nichols self-tuning,Z-N)方法的对比,表明相同阻尼系数的极点配置方法使系统达到稳定的时间更短.

    柔性机械臂柔性负载PI控制器相同阻尼系数极点配置法伺服驱动系统

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    基于随机分布特性的退化结构可靠度评估方法

    杨再有吕昊赵亚平
    1417-1424页
    查看更多>>摘要：为了解决在基于随机载荷及强度退化的结构可靠度评估中采用近似算法而存在结果不准确、对模型参数敏感等问题,提出了基于随机分布特性的建模方法.该方法考虑随机载荷出现的分布特性,应用载荷-强度模型和随机过程理论以提高可靠度计算的准确性.以随机载荷计数模型是泊松过程为例,分析证明了随机载荷到达时间的分布特性,基于此推导了第1次载荷作用的可靠度公式,并根据全概率公式对结构可靠度的计算公式进行了理论推导.算例分析表明,该方法与Monte Carlo仿真结果一致,验证了方法的正确性,与其他方法对比提高了可靠度计算的准确性.

    结构可靠度随机分布退化结构载荷-强度模型MonteCarlo

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    新型细长支杆振动抑制方法

    贾如玉姚红良陈亚强唐陈伟...
    1425-1434页
    查看更多>>摘要：基于点阵结构比刚度高、轻质量和设计性强等优点,提出在点阵结构内部填充黏弹性阻尼材料,设计了新型细长支杆-阻尼填充点阵支杆,该结构在具有足够承载能力的基础上拥有较高的阻尼性能.利用有限元方法对点阵支杆和阻尼填充支杆进行动力学分析,并通过响应面方法建立了一阶共振频率对应的动刚度峰值的响应面近似模型,分析了结构参数对动力学特性的影响,使用遗传算法对动刚度峰值进行了优化,确定了在给定结构参数范围内减振性能最好的结构尺寸参数.最后实验证明阻尼填充点阵支杆的加速度响应幅值降低了57.14%,验证其优越的减振性能.

    细长支杆振动抑制点阵结构黏弹性阻尼材料参数优化

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    具有参数不确定和时变扰动的电液执行器高精度运动控制

    梁乾坤蔡衍宋锦春陈杰...
    1435-1442页
    查看更多>>摘要：针对具有参数不确定性、不匹配和匹配的时变扰动的电液执行器(electro-hydraulic actuator,EHA)系统,提出了一种渐近跟踪控制策略.首先,构造了一个扩展状态观测器(extended state observer,ESO)获得对不匹配时变扰动的精确估计及补偿;该ESO通过在经典ESO中引入鲁棒自适应项,得到了渐近估计结果,降低了鲁棒增益选择的保守性.然后,设计一个鲁棒自适应项来估计匹配扰动的上界,以消除匹配时变扰动的影响.此外,自适应律用于估计参数不确定性.通过李雅普诺夫稳定性理论证明了跟踪误差能渐近收敛至零.最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性.

    电液执行器扩展状态观测器时变扰动参数不确定渐近稳定

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    面向海滩环境监测的绳驱柔性骨骼仿生蟹机器人

    陈晓明陈大川赵玉倩李程...
    1443-1451页
    查看更多>>摘要：环境的污染给海洋生态带来的巨大变化会对人类的生活造成严重的影响,研究仿生机器人实时监测海滩环境能够有效解决该问题.因此,提出了一种绳索驱动柔性骨骼仿生蟹机器人.首先,建立刚柔耦合模型研究柔性足端的运动规律.其次,研究基于手机应用程序(application,APP)的仿生蟹控制方法,并实验研究仿生蟹机器人的响应特性和运动特性.然后,测试仿生蟹在多种沙滩上的越障能力,并同时控制多只仿生蟹以测试手机APP的集群控制性能.最后,利用该机器人实现渤海湾6个海滩环境的监测,并捕捉海滩环境图像和参数.该仿生蟹机器人的研究为海滩环境监测提供了一种有效的方法.

    柔性骨骼绳索驱动仿生蟹机器人手机应用程序控制海滩环境监测

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