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当期目录

    2010年 第40卷 第6期 刊出日期:2010-12-16
      
    机器学习与数据挖掘
    基于结构优化的RAN城市环境空气质量预测模型
    蒋志方1,王德明2,杜晓亮1,孟祥旭1,李慎芳1
    2010, 40(6):  1-7. 
    摘要 ( 537 )   PDF (1232KB) ( 1742 )   收藏
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    根据城市空气质量随时间变化的特性,利用资源分配神经网络和隐层节点相关性剪枝方法,建立了一个结构简单、具有在线学习能力的空气质量预测模型。通过对网络模型的训练和测试,表明该模型不仅可降低网络结构的复杂度,而且可以得到比普通资源分配网络更精度的预测结果。

    基于进化算法的多智能体合作学习
    王云,王俊,韩伟*
    2010, 40(6):  8-11. 
    摘要 ( 813 )   PDF (662KB) ( 1617 )   收藏
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    强化学习的收敛速度随状态-动作空间的维数呈指数增长,因此在涉及大的状态空间时,强化学习算法的收敛速度非常慢以至不能满足应用需求。在许多应用环境中,若智能体之间存在合作关系,借助多个智能体进行分布式学习可以部分解决这一问题。利用进化算法,设计了智能体繁殖、消亡等操作,使得子代智能体能够继承父代智能体在状态空间的方向信息,从而更快地找到状态-动作空间的有效更新。仿真实验表明:算法比已有的强化学习方法具有更高的搜索效率和收敛速度。

    基于正交多项式拟合的非视距定位优化算法
    薛林1,刘琚2,辛化梅1*,何京良2
    2010, 40(6):  12-16. 
    摘要 ( 508 )   PDF (984KB) ( 1454 )   收藏
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    提出一种非视距环境中基于到达时间的移动定位优化算法。首先在基站端利用系统测量误差的先验知识判断到达时间测量值中是否存在非视距误差;然后通过加权正交多项式拟合对含有非视距误差的测量值进行修正,并利用有约束的加权优化算法对移动用户进行位置估计;最后对算法的定位误差性能进行仿真分析,并与视距环境中的最小二乘算法和有约束加权最小二乘算法的平均定位误差以及定位误差的克拉默·劳下界进行了比较。计算结果表明,提出的算法在非视距环境中能够得到较好的定位精度。

    控制科学与工程
    带有乘性噪声的时滞系统多传感器信息融合
    张玫1,3,符晓玲2,崔鹏1
    2010, 40(6):  17-23. 
    摘要 ( 644 )   PDF (700KB) ( 1564 )   收藏
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    研究了带有乘性噪声的线性时滞系统的局部最优预报估计和全局最优线性加权信息融合问题。 通过虚拟噪声补偿技术,将该问题转化为一类带有未知时变噪声的随机系统的状态最优估计问题。基于等价系统的新息重组分析及Hilbert空间上的投影定理,给出局部最优预报器设计,进而通过求解与各单传感器子系统有相同维数的Riccati方程得到多传感器分布式全局最优加权信息融合算法。与集中式融合估计算法相比,该方法无需扩维。最后通过一个仿真实例证明该算法的有效性。

    基于公平心理偏好的农产品供应链价格补贴契约
    廖莉1,吴耀华1,孙国华2
    2010, 40(6):  24-31. 
    摘要 ( 561 )   PDF (417KB) ( 1639 )   收藏
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    研究了价格补贴契约下,两级农产品供应链的最优激励机制设计问题。该供应链由一个生产商与两个供应商构成,生产商为领导者,供应商具有公平心理偏好,通过抽检来确定农产品质量。在风险中性条件下的研究结果表明,当检验成本系数较小且生产随机性较大时,应选择极端团队业绩评价契约,此时的激励效率与纯自利偏好时相同;其余情况下,除了内疚心理较强时极端相对业绩评价契约可能略占优势外,应选择中间联合契约,且激励效率得到了提高,激励效率收益与检验成本系数成正相关关系,与生产随机性成负相关关系。

    基于区间数的模糊隶属函数构建
    于少伟
    2010, 40(6):  32-35. 
    摘要 ( 700 )   PDF (524KB) ( 3374 )   收藏
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    针对当前基于统计方法构造模糊隶属函数中存在的不足,提出一种基于区间数的方法来确定模糊隶属函数。采用区间数描述“青年人”的概念;基于区间数和模糊数的知识,将区间数据转化成有界闭模糊数;经过加权计算得到一个正态模糊数的α-水平截集,并扩展成模糊隶属函数。试验结果表明:该方法简单、精度高,基于该方法确定的隶属函数曲线更连续、客观,更符合人的主观意识。

    血液在体流动性无创测量方法及系统
    孙欣,刘常春,赵玉娟,王新沛
    2010, 40(6):  36-40. 
    摘要 ( 744 )   PDF (703KB) ( 1276 )   收藏
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    血液流动性的降低是形成动脉粥样硬化进而导致心脑血管疾病的重要危险因素。血液流动性的定期跟踪检查对预防心脑血管疾病具有重要意义。建立了上肢血管系统的血液动力学模型,在分析血流阻断情况下动脉充盈压衰减过程的基础上,提出了血液在体流动性指数F,以表征人体的血液流动性,并阐述了其测量方法及测量系统。实验结果表明,本测量方法及测量系统具有很好的重复性、敏感性和特异性,对心血管疾病的早期预防具有较好的应用价值。

    概率空域拥挤管理模型与方法
    田文,胡明华
    2010, 40(6):  41-47. 
    摘要 ( 646 )   PDF (1080KB) ( 1434 )   收藏
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    针对空域拥挤现象日益严重、管理策略与方法缺乏等问题,建立了空域拥挤预测模型和空域拥挤风险解决模型。采用预测模型预测未来可能产生拥挤的空域和时段,基于空域拥挤风险解决模型对具有高风险拥挤空域在预测时段内实施流量管理,在充分考虑延误成本、不同空域用户延误公平性及其对交通流影响程度等因素的情况下,有效降低拥挤风险。实际运行数据表明,所建立的空域拥挤预测模型和空域拥挤风险解决模型能有效地预测未来空域发生拥挤的时段,迅速找到适宜的拥挤解决策略,平衡运行风险控制与成本控制,为空中交通流量动态管理提供了新途径。

    基于自抗扰控制技术的船舶直线航迹控制器设计
    刘文江1,2,隋青美1,周风余1
    2010, 40(6):  48-53. 
    摘要 ( 566 )   PDF (1327KB) ( 1769 )   收藏
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    船舶直线航迹控制系统是一种单输入双输出系统,具有强非线性和典型的欠驱动特性;船舶运动又易受风、浪、流等干扰,使得航迹控制器的设计非常困难。本文给出了船舶直线航迹控制系统数学模型并对自抗扰控制技术(active disturbance rejection control technique, ADRC)进行了简要介绍。在原自抗扰算法的基础上,通过增加一个跟踪微分器以及控制律由两个被控量的误差组合而成的方法,突破了原有的自抗扰控制算法只适用于单输入单输出系统的限制,实现了船舶航向和横偏位移的良好控制。仿真结果证实了这种方法的有效性,不仅可以获得很好的系统动态性能和稳态性能,而且具有很强的鲁棒性。

    机械工程
    基于虚拟现实的地下电力管线可视化规划研究
    吴恩启1,杜宝江1,王海鹏1,余建平2
    2010, 40(6):  54-57. 
    摘要 ( 551 )   PDF (1661KB) ( 1394 )   收藏
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    为了提高地下电力管网的规划效率,在虚拟现实技术的基础上,提出了实时可视化的规划方法。将已存在的地下管网数据转化成三维的空间图像,使规划者能够实时看到当前位置的管网状态,从而可以在管网铺设之前就能决定其在已有系统的具体位置和方向,并采用区域立体分层机制,提高地下管网可视化的渲染速度。将该技术应用到上海浦东电力规划后,其管网的规划和铺设时间节约了20%左右。

    流量可调调节阀的设计及其特性研究
    安延涛,王勇,曹芳,谢玉东
    2010, 40(6):  58-62. 
    摘要 ( 628 )   PDF (1586KB) ( 1428 )   收藏
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    设计了一种流量可调调节阀,分析了其结构特性和流量特性。流量可调调节阀采用可插式,克服了调节阀流量特性固定的局限性。仿真结果表明,通过选用不同的流量模板,可改变其结构特性,进而改变其流量特性。该调节阀可灵活适用于不同工作要求,有效提高了调节阀的使用效率。

    外摆等距线链轮啮合机理及动态特性研究
    申兆亮,王勇,谢玉东
    2010, 40(6):  63-66. 
    摘要 ( 683 )   PDF (1206KB) ( 1905 )   收藏
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    在外摆线方程的基础上,通过包络线法,求出外摆线等距曲线方程,从而得到外摆线滚子链轮齿廓曲线的一般表达式。在Pro/E中建立了外摆线链轮、国标GB1244-85标准链轮及日本JIS B 1801-90标准链轮的滚子链传动模型,并利用ADSAMS实现了3组模型在不同转速下的动态对比仿真。仿真试验结果表明外摆等距线滚子链轮能有效降低多边形效应的影响,更适合在高速下传动。

    基于SPH耦合有限元法的喷丸残余应力场数值模拟
    刘飞宏,王建明*,余丰,张刚
    2010, 40(6):  67-71. 
    摘要 ( 750 )   PDF (1573KB) ( 1663 )   收藏
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    针对有限元方法不能有效模拟喷丸加工过程中大量弹丸反复冲击的现状,使用光滑粒子流体动力学法(smoothed particle hydrodynamics,SPH)耦合有限元法(finite element method, FEM)模拟喷丸强化过程。工件采用FEM建模,弹丸采用SPH建模,通过接触算法实现SPH和FEM的耦合以模拟弹丸对工件的强化作用。提出弹丸流的材料模型,分析了相关参数对工件残余压应力分布和能量利用率的影响。结果表明,随着弹丸打击次数的增加,工件表面残余压应力分布逐渐趋于稳定;高覆盖率能有效改善工件表面残余压应力分布,低覆盖率则会降低喷丸效果;适当提高弹丸速度虽然可以使残余应力层深度和最大残余压应力值增加,但会降低能量利用率。通过与相关实验数据的比较,验证了仿真模型和结果的正确性。

    土木工程
    公路面层脱硫石膏—粉煤灰混凝土试验研究与应用
    陈瑜,高英力
    2010, 40(6):  72-75. 
    摘要 ( 680 )   PDF (886KB) ( 1228 )   收藏
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    脱硫石膏和粉煤灰按比例混合后,掺入适量改性剂复合而成一种新型活性矿物掺合料,并制备C30~C40脱硫石膏-粉煤灰混凝土,试验研究其主要技术性能。结果表明,脱硫石膏-粉煤灰按质量比例掺入30%以上,混凝土不离析、不泌水,施工和易性优于普通混凝土;力学性能满足公路面层设计要求;180d干缩率小于450×10-6、磨耗量仅为标准限值的60%左右,抗冻等级大于D300。脱硫石膏-粉煤灰混凝土成功应用于常德桃花源-花岩溪旅游公路路面试验段施工,社会经济和环保效益显著。

    钢管混凝土构件受力性能数值研究
    张波1,2,李术才1,2,杨学英3,李明田4,孙国富5
    2010, 40(6):  76-81. 
    摘要 ( 595 )   PDF (1275KB) ( 1300 )   收藏
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    分别以钢管混凝土三维有限元法和纤维单元法的应力-应变关系推导出了适于梁单元的应力-应变关系。以这两种方法得到钢管混凝土应力-应变关系,应用于梁单元法进行数值计算,分别对工程中最常出现的钢管混凝土轴压构件及偏压构件进行了计算,并将计算结果与已有的试验结果进行了比较。结果表明:以纤维单元法得到梁单元应力-应变关系在进行钢管混凝土构件数值分析时能取得理想的结果;以三维有限元法得到梁单元应力-应变关系,应用于方截面钢管混凝土构件时计算结果理想,而应用于圆截面钢管混凝土构件时与实验结果相比偏差较大。

    基于破坏接近度和强度折减法的边坡稳定性评价
    杨文东1,张强勇1*,宋萌勃2,杨佳1
    2010, 40(6):  82-87. 
    摘要 ( 533 )   PDF (2192KB) ( 1549 )   收藏
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    采用数值分析法对某高边坡开挖后的位移、应力和塑性区做了分析,指出了需要重点加固的部位。并用有限差分强度折减法对边坡的整体安全系数进行了分析,通过破坏接近度的计算对边坡非破坏区的危险程度和破坏区的破坏程度进行了评价。结果表明:采用两种方法对边坡开挖稳定性进行综合评价,既能正确定量地评价围岩内各区域岩体的稳定程度,又能给出破坏区、损伤区和扰动区的位置和范围,及滑动面的位置,并能描述岩体稳定性状态随开挖过程的演化规律,对边坡的开挖稳定性具有指导意义。

    基于弯曲试验的沥青混合料低温抗裂性研究
    李晓娟,韩森,贾志清,张丽娟
    2010, 40(6):  88-93. 
    摘要 ( 595 )   PDF (2062KB) ( 1505 )   收藏
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    采用低温弯曲试验来评价沥青混合料的低温抗裂性,评价指标为破坏应变、弯拉强度、弯拉模量和应变能密度临界值,分别研究了老化、掺加粒化聚合物及不同油石比对弯曲实验结果的影响。结果表明:SBS改性沥青和软沥青抗裂性能优于其他沥青;采用应变能密度临界值评价低温抗裂性能所得出的结论与实际相符;在利用软沥青很好的低温抗裂性优势时,其高温稳定性差的缺陷可以通过掺加粒化聚合物的方式加以克服。

    化学与化工
    自组装3-氨丙基三甲氧基硅烷-磷钼酸膜修饰电极
    魏培海,刘光增,张琦,石聪文
    2010, 40(6):  94-99. 
    摘要 ( 619 )   PDF (1655KB) ( 1773 )   收藏
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    通过在C—O—Si键在电化学活化玻碳电极表面自组装3-氨丙基三甲氧基硅烷(3-aminopropyltrimethoxysilane, APMS),再于其表面连接Keggin型结构杂多酸阴离子PMo12O403-,制备了复合膜修饰玻碳电极,采用XPS和循环伏安法研究了复合膜的基本性质。结果表明,PMo12O403-通过库仑作用力与APMS的表面—NH2结合 (PMo12O403--APMS),可极大提高电极的稳定性,与溶液中的PMo12O403-相比,PMo12O403--APMS修饰电极表现出具有较小峰-峰分裂的PMo12O403-的三对可逆氧化还原过程,并能在较大pH范围内保持稳定。研究了修饰电极对ClO3-、BrO3-、IO3-还原的催化性能,与PMo12O403-修饰玻碳电极相比,该电极对三种离子均具有良好的电催化活性,对应的检出限分别为1.5×10-5、1.0×10-6、5×10-7mol/L。

    甲基丙烯酸长链酯基氢键缔合型减阻聚合物的合成工艺与流变行为研究
    霍朝飞1,李冰1,于萍1*,张长桥1,陈祥俊2
    2010, 40(6):  100-106. 
    摘要 ( 530 )   PDF (1317KB) ( 1925 )   收藏
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    等离子体引发接枝聚合丙烯酸对PET表面改性的溶剂效应研究
    巴换粉,施来顺*,刘艳璞
    2010, 40(6):  107-112. 
    摘要 ( 562 )   PDF (1808KB) ( 1159 )   收藏
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    为研究混合溶剂对等离子体引发接枝聚合影响的本质,采用紫外可见分光光度法对丙烯酸在不同溶剂中的反应活性进行了研究;利用紫外可见分光光度法、红外光谱及原子力显微镜分析表征了接枝样品。实验结果表明溶剂对接枝反应有较大的影响,当选用醇和水为混合溶剂时,接枝率随着水与醇的体积比的增加而增大。利用紫外光谱中出现的红移现象可以解释丙烯酸在不同溶剂中的反应活性以及接枝率的变化规律。红外光谱中C=O伸缩振动吸收峰积分面积随接枝率的增加而增加,且呈线性关系,证实了丙烯酸单体已接枝到PET表面。

    双指标等级序列模式识别法分析十全大补丸氯仿提取物红外指纹图谱
    董凤娟,邹华彬*,陆玮洁,杜爱琴
    2010, 40(6):  113-119. 
    摘要 ( 524 )   PDF (655KB) ( 1297 )   收藏
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    采用一种新型模式识别方法——双指标等级序列模式识别法,对不同厂家生产的中药复方十全大补丸样品氯仿提取物的红外指纹图谱进行了分析,以实现中药复方的准确鉴别及质量控制。该法同时具有无监督及有监督模式识别的优点,无须经验知识,通过确定每个样品双指标序列中的相似样品序列,同时进行聚类及分类分析。采用该法对3个不同厂家生产的22个中药复方中成药十全大补丸样品的氯仿提取物的红外指纹图谱进行鉴别研究,正确识别率达100%,而采用UPGMA系统聚类方法的正确识别率仅为72.7%。双指标等级序列模式识别法结合红外指纹图谱,无需任何先验知识即可实现中药复方的快速准确鉴别及质量评价。

    燃煤烟气脱硫脱硝用氨与三聚氰酸联产制备法
    刘鑫,王福伟,张鹏,刘晓明,王倩,朱维群*
    2010, 40(6):  120-123. 
    摘要 ( 561 )   PDF (580KB) ( 2306 )   收藏
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    针对现有烟气脱硫脱硝氨气制备工艺中液氨法危险性大和尿素法运行成本高的缺点,提出了尿素衍生物和脱硫脱硝所用氨气的联产制备新工艺。选择了一系列尿素反应中微波照射尿素制备三聚氰酸的工艺进行研究,考察了反应物配比、微波火力以及反应时间对该工艺的影响。优化得到了最佳反应工艺为尿素与氯化铵以质量比为36∶1混合,在微波高火照射下反应分10min,然后酸煮精制,产率达70%。与现有的尿素制氨技术相比,该技术具有无排放、副产高附加值尿素衍生物的优点。

    其它
    基于NSGA2的水库多目标优化
    贠汝安1,2,董增川1,王好芳2
    2010, 40(6):  124-128. 
    摘要 ( 748 )   PDF (1482KB) ( 2226 )   收藏
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    讨论了非支配排序遗传算法(non-dominated sorting gentic algorithm Ⅱ, NSGA2)及其参数确定问题, 利用NSGA2对两目标水库优化调度问题进行求解,求出了问题的Pareto前端,比较了参数不同取值的优化结果。实例分析结果表明:NSGA2中遗传操作参数(包括锦标赛选择参数、模拟二进制交叉分布参数、多项式变异分布参数)对优化结果影响很小,算法具有鲁棒性,对大部分水库多目标优化问题可采用推荐值;当NSGA2种群规模和进化代数两个参数足够大时,即可得到足够多且分布均匀的Pareto前端,算法具有简便性;利用NSGA2求解水库多目标优化问题,可得到足够多且分布均匀的Pareto前端,随着种群规模和进化代数的调整,Pareto前端逐步改进, 算法稳定性好,适合求解水库多目标优化调度问题。

    近50年山东省蒸发皿蒸发量变化趋势及影响因素分析
    刘健1,曹升乐2,翟建青3,陈学群1,林琳1,管清花1
    2010, 40(6):  129-133. 
    摘要 ( 850 )   PDF (1429KB) ( 1468 )   收藏
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    以山东省境内18个国家级气象站1961~2008年逐日实测数据为基础,选用统计分析、相关分析和Mann-Kendal非参数检验等方法对近50年来山东省蒸发皿蒸发量及其影响因素的变化趋势进行分析。结果表明:近50年来山东省的蒸发皿蒸发量呈现下降趋势,下降速率为8.78mm/a;尤其在夏季和春季下降最显著;从空间分布看,蒸发皿蒸发减少量由沿海地区向内陆地区逐步加大。通过与同期太阳净辐射、风速、气温和水气压差等气象因素对比分析,认为蒸发的下降是多种因素共同作用的结果,其中主要是由太阳净辐射和风速的下降引起的。

    无电感蔡氏电路设计方法与应用
    张新国1,许崇芳1*,王金双1,严纪丛1,韩廷武1,2
    2010, 40(6):  134-138. 
    摘要 ( 863 )   PDF (1309KB) ( 2957 )   收藏
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    经典蔡氏电路由于电感元件的存在,使得蔡氏电路误差较大,设计精度很难提高。针对这一缺陷设计出没有电感器的、与经典蔡氏电路输出完全相同的混沌电路。设计方法是深入分析蔡氏二极管的静态特性曲线,借鉴并且结合CNN(cellular neural networks)技术,找出相应的静态电路结构——限幅非线性电路,最终设计出由纯运算放大器构成的蔡氏电路,同时给出了另外2种应用于蔡氏电路的静态非线性电路。仿真与物理实验结果证明,该设计完全实现了设计目标。通过比较得出用限幅非线性电路实现蔡氏电路是最优化设计方法的结论。

    机械通风冷却塔排布置数值模拟分析及优化
    高坤华,徐士倩,郑德升,韩敬钦,王伟
    2010, 40(6):  139-143. 
    摘要 ( 699 )   PDF (1564KB) ( 1789 )   收藏
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    针对印尼4×600MW机组火电项目中,两组平行机械通风冷却塔排间距设计参照国内相关规范要求取值过大的问题,结合当地实际环境因素、塔排间距对塔排冷效的影响进行了数值模拟分析,评估了环境风对不同的冷却塔排布置方式湿热空气回流和干扰的影响,对塔排布置方式进行了优化。得出结论:塔排长轴与夏季主导风向平行的情况下,湿空气的回流不受塔排间距的影响,塔排间距可由51m降至21.6m,从而在保证冷效的前提下减少电厂占地面积。

    应用集成神经网络预测蛋白质相互作用位点
    沈孝利,陈月辉
    2010, 40(6):  144-149. 
    摘要 ( 473 )   PDF (1094KB) ( 1514 )   收藏
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    蛋白质相互作用位点在现代药物设计与构建蛋白质相互作用网络方面有着重要的意义。基于一个含有35个蛋白质分子的数据集,首先提取蛋白质的序列谱、熵值、可及表面积3种特征,然后运用误差反向传播神经网络以及其集成对蛋白质的相互作用位点进行了预测。采用35次留一法(一倍交叉验证)进行训练与测试,结果显示每当加入一种新特征时,预测结果都有相应的提高,并且把神经网络集成时,结果又有了一定程度的提高。

    贫煤与不同煤种混烧NO排放特性试验
    孙迎,王永征*,卞素芳,岳茂振,王明
    2010, 40(6):  150-155. 
    摘要 ( 552 )   PDF (1857KB) ( 986 )   收藏
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    一种求所有最长增量子序列的算法
    杨海斌,赵学锋,王秀花,张利香
    2010, 40(6):  156-158. 
    摘要 ( 660 )   PDF (288KB) ( 1406 )   收藏
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    对计算最长增量子序列(longest increasing subsequence, LIS)的CM (Cover-Making) 算法进行详细地分析,提出一个基于CM算法的新算法,可以求出一个序列的所有最长增量子序列。 它的时间复杂度是O((m+1)k+(n-k)log k), 空间复杂度是O(n+km)。