山东大学学报 (工学版)

基于复合混沌与仿射变换的彩色图像加密算法

刘志军

2016, 46(4): 1-8. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.367

摘要 ( 1493 )

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针对彩色图像的特点,提出基于由tent映射和改写Logistic、Cubic、Chebychev映射构造四进制复合混沌系统、三维仿射变换、扰动密钥参数扩散和RGB分量联合置乱的彩色图像空域加密算法。该算法RGB相关性少,密钥空间大,明密文映射关系复杂,能抵抗穷举、明文、差分和统计分析攻击。利用matlab7.0对经典水印、人物、风景类型的彩色图像进行仿真试验。试验结果(加密、直方图分析、相邻像素相关性、密钥和密文敏感性、信息熵、峰值信噪比和相似度)表明,该算法具有加密效果好和安全性高的特点。

重建二倍体个体单体型的改进环基算法

邬慧敏,吴璟莉

2016, 46(4): 9-14. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2016.229

摘要 ( 1314 )

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HapCompass算法是求解最少带权边删除模型(the minimum weighted edge removal, MWER)的有效启发式方法,该算法采用删除权值绝对值最小的边的方式消除冲突环基,当同时存在多条权值绝对值最小的边时,HapCompass随机选择删除边,导致求解方案的不确定性,降低重建效果。针对该问题,提出IHapCompass算法,改进去边规则,利用(00)/(11)和(01)/(10)分型的片段支持差异数与总片段数之间的比值来确定删除边,对随机取值问题做出有效限定。此外,IHapCompass以单体型中0/1取值的概率为图中孤立点赋值,明确孤立点取值。采用真实单体型数据进行测试,结果表明,IHapCompass算法在各种参数设置下,均能获得较算法HapCompass、DGS和Fast Hare更高的单体型重建率,具有较高的执行效率。该算法为求解二倍体个体单体型重建问题提供一定的参考。

高效解决复杂拓扑问题的显式界面追踪算法

侯燕,杨猛

2016, 46(4): 15-20. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.028

摘要 ( 1615 )

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为精确追踪具有复杂拓扑变化的自由界面,提出一种算法。该算法以显式的Lagrangian网格对自由界面进行建模,利用外部的速度场来移动界面网格,并且基于局部界面重构的技术来处理界面几何,有效地消除显式界面机制中常见的自相交等几何错误。算法利用体素网格来有效地检测拓扑事件的区域,在这些区域里对界面进行细分,将具有拓扑错误的界面部分替换为预定义的模板,并使用精确的缝合算法将重构的局部界面与区域外的原始界面连接起来。试验证明该算法可以快速无误的处理显式界面的拓扑变化,适合应用于液体的仿真动画。

基于在线特征选择的网络流异常检测

莫小勇,潘志松,邱俊洋,余亚军,蒋铭初

2016, 46(4): 21-27. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.1.2016.078

摘要 ( 1645 )

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针对传统批处理特征选择方法处理大规模骨干网数据流存在时间和空间的限制,提出基于在线特征选择(online feature selection, OFS)的网络流异常检测方法,该方法将在线思想融入线性分类模型,在特征选择过程中,首先使用在线梯度下降法更新分类器,并将其限制在L₁球内,然后用截断函数控制特征选择的数量。研究结果表明,提出的方法能充分利用网络流的时序性特点,同时减少检测时间且准确率和批处理方法相近,能满足网络流异常检测的实时性要求,为网络流分类和异常检测提供一种全新的思路。

基于非最小化优化的手眼标定方法

赵子健,陈兆瑞,李冰清

2016, 46(4): 28-33. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.319

摘要 ( 1361 )

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在分析手眼标定问题数值特征的基础上,提出一种新的基于非最小化优化的手眼标定方法。采用张量的形式描述手眼标定方程,提出了非最小化优化条件下的代价函数,通过特征计算求解相应估计方程。扰动分析证明了该方法求解的精确性。分别采用仿真数据和真实数据进行试验。试验结果显示,该方法能够通过无初值的计算实现手眼方程的求解,避免了优化迭代产生的复杂计算,具有较高的鲁棒性、有效性和天然的运动选择特性。与其他方法相比较,新方法大大节省了运算时间,并降低了计算误差,为机器人系统的实际标定提供一个很好的选择。

基于多特征融合的交通标志分类

王斌,常发亮,刘春生

2016, 46(4): 34-40. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.082

摘要 ( 1676 )

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为有效提高交通标志分类的准确度,提出一种融合全局特征和局部特征的多特征交通标志分类方法。首先提取能够描述标志图像内部纹理信息的局部二值模式(local binary pattern, LBP)特征,再提取能够表示标志图像形状信息的方向梯度直方图(histogram of oriented gradient, HOG)特征和描述图像粗略轮廓信息的全局Gist特征,然后采用线性组合方式,实现特征融合互补,并通过主成分分析(principal components analysis, PCA)法进行数据降维,最后采用支持向量机(support vector machine, SVM)分类器进行交通标志训练与识别。试验结果表明:相对于单一特征的交通标志分类方法,基于多特征融合的算法获得了更高的分类精确度,同时也满足实时性要求。

基于密度的改进K均值聚类算法在配网区块划分中的应用

吉兴全,韩国正,李可军,傅荣荣,朱仰贺

2016, 46(4): 41-46. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.421

摘要 ( 1496 )

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在已知城市中压配电网的变电站位置、数量和容量的前提下,提出一种基于密度的改进K均值聚类算法,从初始聚类中心的选择和最佳聚类数K的确定两方面进行改进,并提出基于类间差异度和类内差异度的评价函数,对聚类结果的质量进行评估。将配电网划分为大小合适的配电网格,距离相近的变电站划分在同一网格内,每一网格独立供电,避免了距离过远的变电站之间的联络,为后续配电网络的优化规划提供了支撑。算例分析结果验证了该方法的有效性。

高速公路网络演化模型的复杂性及连通性

刘浩广,王海威,曾慧平,伍家驹

2016, 46(4): 47-53. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.205

摘要 ( 1465 )

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基于复杂网络理论建立高速公路网络演化模型,并对该模型的度和度分布关系进行分析。分析结果表明,该类型网络最终会演化成无标度网络,具有小世界性特征。为了研究该网络在遭受不同性质攻击时网络具有的连通效能性,对江西省高速公路网络分别进行随机性和选择性攻击,结果表明,网络的连通效能性与移除节点的数量有很大的关系,在遭受不同性质攻击时均具有一定的连通效能性,但在遭受选择性攻击时,网络迅速分裂成众多子网络,连通效能性急剧下降为0,网络在短时间内就处于崩溃状态,为高速公路的规划、建设提供依据。

基于自抗扰控制的水面无人艇路径跟踪控制器

王常顺,肖海荣

2016, 46(4): 54-59. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.010

摘要 ( 1547 )

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针对欠驱动水面无人艇非线性系统,设计了一种参数在线优化的路径跟踪自抗扰控制器。对包含不确定动态的水面无人艇数学模型和参数化路径引导方法做了简要的说明,并引入一种基于混沌局部搜索策略的双种群遗传算法,对自抗扰控制器的参数进行在线优化。通过不同条件下的仿真试验结果说明,本研究设计的路径跟踪控制器对海洋环境的不确定动态、未知扰动以及模型的参数摄动具备良好的稳定性和鲁棒性。

抗分散透水性混凝土性能研究

宋修广,周健,侯越,葛智,孙仁娟

2016, 46(4): 60-67. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.251

摘要 ( 1489 )

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对透水混凝土的水泥浆进行改性,得出耐离析、高流动性能的透水混凝土。通过室内研究系统研究了灰骨比、水灰比、骨料级配对透水混凝土强度、密度、孔隙率、渗透性的影响规律。试验结果表明:抗分散剂可有效解决水泥浆下沉及离析的问题;抗分散透水混凝土的灰骨比对混凝土的性能有显著影响,水灰比的影响较小;集料级配对混凝土的强度及孔隙率具有一定的影响。基于上述试验,得出适用于现场施工的透水混凝土配合比,通过现场试验验证了振动沉管法施工透水性混凝土桩的可行性,并验证了透水性混凝土桩具有较高承载力。

沥青砂动态剪切蠕变特性

王海朋,张蓉,张晓华,毛成,周水文

2016, 46(4): 68-75. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.006

摘要 ( 1517 )

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为了解沥青砂的复杂力学行为,给沥青混合料细观力学研究提供数据支持,将几种沥青混合料的配合比转变为沥青砂的配比,采用自主研发的沥青砂成型装置及流变仪夹具获取沥青砂的动态剪切蠕变曲线,基于Burgers模型对蠕变曲线进行拟合,获取动态剪切荷载下沥青砂的黏弹性参数,分析黏弹性参数及松弛模量的变化规律。试验结果显示,Burgers模型对沥青砂动态剪切蠕变曲线具有较好的拟合效果。相同加载时间内,相比于AC-20级配沥青混合料,SMA-16级配沥青混合料蠕变变形量更大。橡胶沥青砂的抗剪切蠕变性能最优。沥青砂蠕变变形影响规律与混合料车辙变形一般影响规律相符。试验温度、沥青用量、沥青种类和级配类型均对沥青砂的黏弹性参数和松弛模量影响显著。

纤维水泥砂浆与混凝土粘结性能双面剪切试验研究

卜良桃,袁海涛

2016, 46(4): 76-82. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.303

摘要 ( 1557 )

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在砂浆中分别掺入聚乙烯醇纤维、聚丙烯纤维、钢纤维以及适量的外加剂制备纤维水泥砂浆。使用千斤顶对外包纤维水泥砂浆的混凝土构件进行双面剪切试验,研究纤维种类、混凝土强度、纤维水泥砂浆抗压强度对纤维水泥砂浆与混凝土界面粘结性能的影响。试验结果表明:掺聚乙烯醇纤维的水泥砂浆与混凝土界面的剪切强度最大,聚丙烯纤维次之,钢纤维最小;剪切强度随混凝土抗压强度的提高而增大,随纤维水泥砂浆抗压强度的提高而增大;剪切强度与纤维水泥砂浆抗压强度之间存在线性相关关系。本研究中的纤维种类较多,纤维水泥砂浆强度范围涉及较广,可以较好地为加固工程实际提供理论指导。

有限元强度折减法在边坡稳定分析中的应用

刘金,李勤昌,马秀媛

2016, 46(4): 83-88. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.387

摘要 ( 1603 )

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为研究渠河河堤跨河大桥桩基工程对河堤稳定性的影响,采用有限元方法对河堤边坡加固方案及施工过程进行稳定性计算分析。对渠河大桥处渠堤断面图进行概化,构建二维平面应变有限元计算模型;利用有限元强度折减法,借助PLAXIS软件实现对设计坝体加宽和桩基桩孔施工情况下边坡的稳定性分析。计算结果表明,当坝坡坡度调整为1.00∶3.00时,最小稳定安全系数达到1.179,满足规范要求值1.150;桩孔开挖过程中,边坡稳定安全系数均大于1.150,坝坡稳定性可以得到保证,但是桩孔孔壁存在渗透变形和塑性变形的安全隐患,需采取防护措施。

预应力混凝土管桩后注浆器的研制与应用

米春荣,李建明

2016, 46(4): 89-95. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2015.327

摘要 ( 1516 )

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针对目前预应力混凝土管桩后注浆器仅能单独实现桩底或桩侧注浆、结构形式不合理等问题,进行了后注浆器的设计与优化,并将研制的后注浆器应用于工程。设计了3种结构形式的注浆器,通过分析将要达到的注浆效果和结构形式,优选结构一进行优化。利用ANSYS有限元分析软件,优化了结构一的配筋率,验算了注浆通道的强度和刚度。通过现场应用表明,研制的注浆器性能稳定可靠,能够显著提高单桩竖向抗压极限承载力,对提高管桩性价比具有很好的效果。相比于其他注浆器,该注浆器首次实现由压力控制桩底—桩侧联合注浆,能够防止浆液回流,确保桩底、桩侧的注浆量。

我国西北地区可再生能源基地对全球能源互联网构建的支撑作用

张恒旭,施啸寒,刘玉田,杨冬

2016, 46(4): 96-102. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.236

摘要 ( 1684 )

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我国倡导的全球能源互联网是构建现代化能源供应体系,实现能源清洁、可持续利用的重要途径。本研究首先从能源发展战略需求角度,分析了大规模可再生能源基地与全球能源互联网的关系。随后,从自然条件、社会条件、技术条件等方面,分析了在我国西北地区建设大规模可再生能源基地的优势和潜力。最后,结合亚洲超级电网设想和未来世界能源格局,阐述了建设西北可再生能源基地的意义及其对构建全球能源互联网的支撑作用。

全球能源互联网物理-信息系统协同仿真平台

褚晓东,张荣祥,黄昊怡,唐茂森

2016, 46(4): 103-110. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.220

摘要 ( 1965 )

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PDF (3204KB) ( 1192 )

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在分析全球能源互联网物理-信息系统耦合机制的基础上,对多层级能源网络的结构特点、仿真需求、方法工具进行了比较分析。针对负荷分散控制问题,搭建了物理-信息协同仿真平台。仿真结果表明,通信环境对负荷控制效果具有显著影响,协同仿真平台能够准确反映这一影响,说明了协同仿真的必要性。

基于NASA观测数据的风电出力时空分布及波动特性分析

刘晓明,牛新生,张怡,曹本庆,施啸寒,张友泉,张杰,安鹏,汪湲

2016, 46(4): 111-116. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.235

摘要 ( 1767 )

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为克服实际风电场运行数据难以获取的问题,提出一种基于历史风速的风资源评估方法。首先,基于美国NASA(National aeronautics and space administration)数据中心获取风速数据,并利用假想风电机组模型转化为风机出力时间序列;然后,通过对时间序列的统计分析,计算期望、半载概率等指标评估风电出力的时空分布特性;最后,通过计算风电出力方差和分析相邻峰谷点差值概率分布规律分析风电出力的波动特性。所提方法能够同时考虑风资源自然特性和风电机组特性,且能对风电波动特性提供定量描述。利用所提方法对山东省风资源的评估结果表明:山东省可利用风能资源随地区、季节和昼夜的变化呈现出明显规律。

考虑单相短路电流控制的特高压受端电网限流优化

赵康,王春义,杨冬,刘玉田

2016, 46(4): 117-124. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.240

摘要 ( 1616 )

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随着特高压输电容量的不断提高,受端电网的短路电流超标问题,特别是单相短路电流超标问题越来越严重。分析单相短路电流的超标原因及其专门限制措施,并对各种限流措施的灵敏度和经济性进行统一的定义和描述。针对限流措施的配置对象定义对象灵敏度的概念,基于对象灵敏度筛选限流措施配置对象,以避免维数灾。以限流方案的经济性和电网结构紧密性为目标函数,以单相短路电流和三相短路电流同时满足要求为主要约束条件,建立了特高压受端电网的综合限流优化模型,采用自适应混合PSO算法进行求解。济宁220 kV规划电网的仿真结果表明,所得限流优化方案能同时有效限制单相和三相短路电流。

海上风电机组谐波适应性远端检测

赵伟国,姜自民,刘玉田,王春义

2016, 46(4): 125-130. doi:10.6040/j.issn.1672-3961.0.2016.219

摘要 ( 1495 )

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PDF (1868KB) ( 924 )

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重点分析长距离电缆对谐波适应性测试的影响,以空载条件为基准提出基于电缆分布参数模型的海上风电机组谐波适应性远端检测方法。在双馈风机并网负载条件下,分别比较不同电缆长度和电容参数对风机谐振特性的影响。提出风机和风电场层面复合滤波的方法通过在风电机组逆变侧设计并配置LCL有源阻尼滤波器抑制高次谐波,并在公共连接点安装新型C型滤波器,为系统提供无功补偿的同时,消除谐振谐波,有效避免谐振。最后利用Simulink仿真,通过配置滤波器前后的谐波对比验证了所提方法的有效性。

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