基于零化神经网络的时变线性互补问题研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shy712108
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
线性互补问题在流体问题、经济均衡分析等工程领域中发挥着重要作用。在实际应用中,许多线性互补问题都是随时间不断演变的(即时变线性互补问题)。然而长期以来,关于线性互补问题的大部分研究都集中在与时间无关的情形,鲜少有人研究时变线性互补问题,这无疑减小了它在实际生活中的适用范围。因此,如何更快更准确地求解时变线性互补问题变得迫在眉睫。而与此同时,虽然时变线性互补问题能够更自然、更贴切地描述原始问题的物理特征,但由于该时变问题往往包含随时间变化的参数,其求解难度极大,甚至可能无法实时求得精确解。近年来,一种新颖的神经网络方法—零化神经网络算法,由于其高速并行计算、易于硬件实现等优点在求解时变问题领域得到了广泛的认可。基于上述研究背景,本文利用零化神经网络算法来求解一类时变线性互补问题。在研究中发现,时变线性互补问题的求解过程中会无可避免地产生时变矩阵的逆,而在高维运算中矩阵的逆往往难以实时计算求解。针对该问题,本文首先设计了一类零化神经网络来求解时变矩阵的逆。并在此基础上,构造出新颖的零化神经网络算法求解上述时变线性互补问题。最后通过将两类不同针对性的零化神经网络算法结合,提出更高效的复合型零化神经网络算法。与此同时,考虑到收敛速率这一衡量算法性能的重要指标,本文采用了三类非线性激励函数来加速收敛速率,并在保持算法稳定性的同时将算法解的收敛速率提升至有限时间收敛。此外,考虑到外部噪声干扰的存在且这些噪声都是无法忽视的客观影响因素,本文通过引入积分项,设计出一类具备噪声抵抗性质的算法来求解时变线性互补问题。理论分析和数值算例都说明了该算法不仅能够保持稳定性,同时还可以在外部噪声干扰下高效求解目标问题。另一方面,在工程应用中,许多实际问题在转化为数学问题时,所能采样的信息和需求的解都是离散形式的。因此,构造一种离散形式的算法来求解这一问题十分必要。本文通过Taylor公式构造出高精度的五步差分公式,并用其离散上述连续型零化神经网络算法,最终得到相应的离散型零化神经网络以求解时变线性互补问题,并在之后的研究中给出该算法稳定性、最大稳态误差等相关分析。最后给出一个算例来说明所提算法的有效性。
其他文献
随着世界能源的不断消耗,核能作为新一代的清洁能源发挥着越来越重要的作用,而核电站的安全问题也引起了大家的重视,因此需要定期对相关核设施,如核电站水池进行巡检、清理以及修复作业。由于核电站水池空间有限,对水下机器人的体积有较大约束,因此所应用的小型水下机器人进行作业时,其搭载的机械臂运动过程中所带来的质心、浮心以及水动力变化都可能对机器人本体动态稳定性产生较大的扰动。针对这些问题,本文设计了一种可以
舰船作为海上主要交通工具。舰船目标的自动检测在交通指挥、海上救援等民用领域及侦察监视、军事预测等军事领域均有十分重要的意义。光学遥感卫星凭借其高空间分辨率、大视场、全天候等优势,成为舰船目标检测任务信息获取的理想途径。目前,光学遥感图像舰船目标检测任务面临的困难包括:(1)遥感图像陆地背景复杂,严重制约舰船目标检测算法的性能。(2)舰船目标类内差异大,具备多尺度、多方向等特性。(3)不同成像场景下
大视场圆周扫描系统采用旋转成像的方式获取高分辨率遥感图像,具有轻质化、共相性强、覆盖视场大等优势,是目前实现地球静止轨道超高分辨率超大口径光学遥感成像的最具潜力的技术途径之一。然而,由于其特殊的旋转推扫成像机制,系统在轨成像过程中将受到探测器旋转采样、卫星平台振动、光学系统像差等物理因素的耦合影响,图像退化特性较为复杂,存在空间移变模糊、环状几何畸变等图像质量退化问题,严重影响了图像产品的解译应用
光学多点气体传感在天然气管道泄漏检测、垃圾填埋场气体排放监测、地下综合管道气体监测等应用中具有重要意义,在这些应用中定量检测和精确定位化学品的延伸距离或区域是必不可少的,但目前大部分光学气体传感器都是单点传感器,在大范围监测中应用成本较高,难以实现大批量应用。而调频连续波(Frequency modulated continuous wave,FMCW)技术是一种频分复用技术,可以实现多个传感器共
本文设计了一种针对太阳能、氢氧燃料电池、振动能为输入能源,超级电容、锂电池为储能器件,并基于决策树算法的多能源复合管理系统。在算法上使用sklearn开源平台建立了两种以CART为基础算法的决策树模型,这两种决策树模型都是为多能源复合管理系统服务的,两种模型中一个是储能优先模式,另一个是效率优先模式。在建立的过程中对输入边界和输出边界进行了边界条件的设置,将能源的输入反馈等信号抽象成了输入部分的特
在生物信息学领域,预测蛋白质功能是帮助理解疾病行为最重要的手段之一。然而,蛋白质功能预测中仍存在诸多挑战。近年来,许多基于卷积神经网络(CNNs)的预测算法被开发出来并取得了不错的结果。现有的方法主要使用了三种蛋白质特征作为预测特征:蛋白质序列,蛋白质互作网络(PPI)和蛋白质结构域。然而,可用的PPI数据较少。因此,本文提出了基于序列相似度和CNNs的蛋白质功能预测算法。此外,我们还将在合并其他
随着深度学习的新算法和新结构在各大框架的落地,网络对物体推算速率和精度得到极大提升。无人机经过多年研究,其续航、稳定性等性能都得到提升。无人机视角广能够搭载相机等设备和设计飞行路线获取地面信息,而无人机节点组网可以进一步扩大节点覆盖范围,高效率的完成各种场景下的任务。然而现有的网络框架往往权值数量特别庞大,导致推理开销大和检测速率慢,当前优秀网络不适合在嵌入式上应用。针对上述问题,本文使用分离卷积
足式跳跃机器人具有落地点发散能够适应复杂地形的优点,在星际探索、灾难救援和军事勘探等方面有着广泛的应用前景,但现有的电机驱动和液压驱动的跳跃机器人缺乏强大的爆发性,需较长的时间蓄力以提供跳跃动力。本文提出了一种全部由压缩气体驱动的具有强大爆发性且能够稳定跳跃的足式双关节跳跃机器人。本文设计一款具有连接脚掌和小腿的踝关节、连接小腿和大腿的膝关节的足式气动双关节跳跃机器人。基于多体动力学的方法求解弹跳
多光谱遥感图像有多个谱段,包含地物丰富的光谱信息,每个谱段的图像对应了地物的光谱响应,在数字地图绘制、遥感图像分类等领域中具有重要应用价值。多光谱图像的空间分辨率较低,而全色图像中包含地物丰富的空间细节信息,因此有必要研究多光谱和全色图像融合算法来挖掘多光谱图像和全色图像中的互补信息。目前多光谱图像融合算法依然存在一些问题:1)没有考虑到多光谱图像上采样对图像融合结果的影响。2)融合图像存在空间细
随着科技进步与社会发展,人类社会对于电能的需求不断提高,全球的能源格局正在向着以电为核心的新型能源结构转换。在这之中作为核心发电设备的汽轮机组则起着非常关键的作用,所以针对汽轮机组中核心部件的检修与维护便有着很高的经济效益与社会意义。由于传统的汽轮机叶片检修手段多需要对汽轮机设备进行开缸验修,检修时间长,停机带来的经济损失大,研制一款可以在汽轮机叶片环境中进行探测活动的软体机器人具有很高的经济效益