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《华中科技大学》 2004年
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灰色系统与神经网络分析方法及其应用研究

姜波  
【摘要】:系统科学是20世纪人类最伟大的科学成就之一。一般系统理论是系统科学的基础理论,它由L.V.Bertranffy提出,并经Klir、Mesarovic、Takahara以及Lin、Ma等学者发展,已经有许多极具指导意义的成果。其中,由Mesarovic、Takahara提出的数学一般系统理论致力于对输入输出系统的控制、决策等的研究,并提供了相当完善和精确的概念、结构及相关定理。灰色系统理论作为一种重要的一般系统理论形式,得到了广泛应用,特别是陈绵云提出的趋势关联分析理论和系统云建模理论为一般系统论在“贫”信息系统中的应用提供了新的途径。本文在这两者的基础上,利用人工神经网络作为主要手段,研究了控制系统中的建模、预测、聚类、智能控制和分布式计算等相关问题,论文的主要内容和成果如下: 在集中对一般系统论、“贫”信息系统理论的研究现状及发展趋势进行较为系统的综述基础上,探讨了一般系统论、“贫” 信息系统理论和控制系统三者之间的关系,对人工神经网络,特别是动态神经网络的发展状况进行了系统的概述,论证了“贫”信息与人工神经网络结合的可能性和必要性。为将一般系统理论、“贫” 信息系统理论和人工神经网络方法应用于控制系统奠定了基础。 提出了滞后系统的灰色预测及神经网络控制方法。针对小滞后的伺服系统提出了基于SCGM预测模型的误差预测控制方法,有效的改善了系统跟踪性能。讨论了GM(1,1) 预测模型和SCGM(1,1) 预测模型的特点,指出两者都是对能量系统建模的方法,其中GM(1,1) 模型要求发展系数较小,而SCGM(1,1) 模型则无此要求,两者对于扰动和突变都相当敏感。在此基础上,对于大滞后系统,提出了几种在不同情况下应用的灰色预测控制方案,特别是其中提出的的变步数灰色预测控制模型,能有效降低灰色预测带来的预测误差,而神经元控制器则提高了系统的自适应性能。 介绍了高阶神经网络的优越性所在,并提出了基于高阶动态神经网络对非线性动态系统建模的方法,研究了其收敛性,在此基础上给出了滤波回归算法、滤波误差算法以及动态BP算法这三种训练算法。进而利用数学一般系统理论中对一般动态系统规范表达式的论述将动态系统分为动态部分和静态部分,相应的提出了利用混合神经网络对一般动态系统建模的方法,论述了其优点,并讨论了分别学习方法和整体学习方法这两种在不同情况下应用的训练算法。 WP=4 研究了趋势关联度的性质,指出其满足灰关联四公理,并体现了在“接近性”和“相似性”两方面的整体相关性。在此基础上提出了用趋势关联度指导遗传算法实现非线性系统参数辨识的方法和利用趋势关联距离公式进行时间序列聚类的方法,包括了用于定类别数的趋势关联K-Means聚类方法和用于定类别数且定类规模的基于单亲遗传算法的趋势关联聚类算法。 就灰色系统与神经网络融合的方法进行了探讨。首先,讨论了灰色预测方法和人工神经网络的互补性,提出了将灰色预测与人工神经网络的并联的灰色-神经网络混合预测模型。并在此基础上,就数据库规划、神经网络关联、自适应学习以及故障诊断等方面提出了模型的改进方案,以使其能应用于不同的环境。然后提出了利用系统云灰色模型指导建立神经网络和利用神经网络学习实现系统云灰色模型参数白化的 模型和 模型。从两个不同的层次上研究了灰色系统与神经网络互补的方法。 研究了一般寻优过程的特点,指出了其对分布式计算的需求和实现的可能性。然后基于一般系统理论中的信息系统开发方法提出了一般寻优过程的分解方法,将一般寻优过程分成了与问题相关的自动机和与问题无关的优化过程。在分布式软件架构方面,充分论述了CORBA体系的优越性,在此基础上提出了用CORBA架构在控制网络中实现分布式优化算法的软件方法。最后就并行遗传算法这一具体实例讨论了其在控制网络中的实现,并就并行遗传算法的特点提出了多项改进方案。从而从各方面论证了控制网络中实现分布式优化计算的方法,为实现分布式智能控制系统创造了条件。
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:N941.5

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前4条
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3 刘威;赵选民;邓春龙;李文军;;灰色神经网络模型在海水腐蚀预测中的应用[J];中国腐蚀与防护学报;2008年04期
4 马建伟;贾振元;王福吉;刘巍;;液压阀件特性预测系统开发[J];组合机床与自动化加工技术;2010年09期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 张延平;区域人才结构动态适配区域产业结构升级研究[D];中南大学;2011年
2 马建伟;精密电液伺服阀几何因素与性能指标映射关系研究[D];大连理工大学;2011年
3 刘兆惠;高等级公路交通安全综合评价及多元事故预测模型研究[D];吉林大学;2007年
4 别锋锋;基于局域波时频谱的往复机故障智能诊断方法研究[D];大连理工大学;2008年
5 王硕;注塑成型过程模腔内熔体流动速度与压力检测控制方法研究[D];浙江大学;2012年
6 陈星明;灰色系统理论在动能弹侵彻混凝土靶体中的应用研究[D];中国工程物理研究院;2012年
7 封伟毅;FDI溢出效应、技术创新对技术进步的影响研究[D];吉林大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 曹灿;支持向量机预测在我国城镇失业率研究中的实证分析[D];西南交通大学;2011年
2 韩朱旸;城市燃气管网风险评估方法研究[D];清华大学;2010年
3 李妍;基于灰色神经网络的液压泵故障诊断研究[D];燕山大学;2011年
4 李爱国;基于监测信息的深基坑支护动态变形控制研究[D];河海大学;2006年
5 王江;锦屏电站左岸缆机平台边坡稳定与安全监测研究[D];河海大学;2007年
6 张红鸽;基于灰色系统理论的危险源辩识方法研究[D];太原理工大学;2007年
7 杨奋;教育信息化评价方法研究[D];哈尔滨工程大学;2007年
8 徐振东;多变量灰控制模型的算法研究[D];武汉理工大学;2007年
9 孔洁;建设工程项目前期决策与预警式管理方法的研究与应用[D];安徽理工大学;2008年
10 宋雪梅;MD客运量预测模型关键问题研究[D];西南交通大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 马丽丽;贺超兴;纪建伟;张志斌;;基于BP神经网络番茄果实横纵径生长的建模研究[J];安徽农业科学;2008年06期
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7 唐士军;李东亮;戴亚;;烤烟糖碱比和氮碱比的醇化预测模型研究[J];安徽农业科学;2009年23期
8 李建华;吴良才;;基于MGM-Markov的城镇建设用地预测模型的研究[J];安徽农业科学;2009年29期
9 曾斌;罗佑新;;倒数累加非等间距GM(1,1)模型及其在农业机械中的应用[J];安徽农业科学;2010年18期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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4 于开平;庞世伟;邹经湘;;非线性时变系统辨识方法研究进展[A];第九届全国振动理论及应用学术会议论文集[C];2007年
5 肖瑛;李振兴;刘国枝;张琳波;;双模式神经网络盲均衡算法研究[A];第十二届全国信号处理学术年会(CCSP-2005)论文集[C];2005年
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7 吴章华;王莹;高学东;;具有自适应功能的企业资信分析神经网络系统[A];中国运筹学会第六届学术交流会论文集(上卷)[C];2000年
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9 梁玉柱;;灰色成长曲线模型的建立及应用[A];模糊数学和系统成果会论文集[C];1991年
10 沈世镒;罗跃虎;;关于神经网络研究的若干问题[A];1999年中国神经网络与信号处理学术会议论文集[C];1999年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 李鹤喜;基于视觉反馈的焊接机器人自主示教关键技术研究[D];华南理工大学;2010年
4 曾剑;基于数据挖掘的钱塘江河口水沙运动规律研究[D];浙江大学;2011年
5 曲建军;基于提速线路TQI的轨道不平顺预测与辅助决策技术的研究[D];北京交通大学;2011年
6 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
7 李曼荔;求解组合优化问题的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
8 桑永胜;空间数据分析的神经计算方法[D];电子科技大学;2010年
9 车勇;轮胎噪声的预测方法与试验研究及优化设计[D];武汉理工大学;2010年
10 刘贵;精毛纺织品虚拟加工中的预报与反演模型研究[D];东华大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
2 李振;网络舆情预测关键技术研究[D];郑州大学;2010年
3 乔小琴;基于灰理论的土石坝安全监控综合评价模型研究[D];郑州大学;2010年
4 张华杰;模糊神经网络在肺癌诊断中的应用[D];郑州大学;2010年
5 尹继超;机器人遥操作中关键技术的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 刘翠;水声图像阈值分割及智能优化算法的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 张立琪;调节系数的BP神经网络在字符识别中的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 徐成华;锅炉主蒸汽温度多模型预测函数控制应用研究[D];大连理工大学;2010年
9 赵长生;滚动轴承故障特征增强方法与状态预测研究[D];大连理工大学;2010年
10 杨克强;LVQ神经网络在齿轮箱故障诊断中的研究[D];安徽农业大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 ;Application of Chebyshev Polynomial in Predicting the Grain Yield——A Case of Grain Yield in Jilin Province[J];Asian Agricultural Research;2010年12期
2 李孜军;灰色系统基本方法及其在矿井通风中的应用[J];四川有色金属;1996年03期
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5 吕效国;缪雪晴;;用折扣最小二乘法建立线性自回归模型预测粮食产量[J];安徽农业科学;2008年30期
6 郭智勇;彭亚拉;李蕊舟;杨勇;夏振芳;;我国粮食产量影响因素灰色关联度比较研究[J];安徽农业科学;2010年05期
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9 高沛峻,邓安福,李健;应用BP网络预测内撑式人工挖孔桩支护结构的水平变形[J];地下空间;2000年03期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 唐保金;张增刚;汤云普;田贯三;薛海强;;燃气管道泄漏量计算方法[A];山东土木建筑学会燃气专业委员会2008年年会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 贾彬;混凝土高温静动力学特性研究[D];重庆大学;2011年
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3 盖强;局域波时频分析方法的理论研究与应用[D];大连理工大学;2001年
4 张海勇;基于局域波法的非平稳随机信号分析中若干问题的研究[D];大连理工大学;2001年
5 徐耀群;混沌神经网络研究及应用[D];哈尔滨工程大学;2002年
6 王珍;基于局域波分析的柴油机故障诊断方法的研究及应用[D];大连理工大学;2002年
7 范昕炜;支持向量机算法的研究及其应用[D];浙江大学;2003年
8 刘广利;基于支持向量机的经济预警方法研究[D];中国农业大学;2003年
9 孔凡士;高等教育信息化的理论研究与实证分析[D];武汉理工大学;2003年
10 张莉;支撑矢量机与核方法研究[D];西安电子科技大学;2002年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 谢阿敏;国际技术扩散对中国地区技术进步和经济增长的理论和实证研究[D];广西民族大学;2010年
2 姚宝珍;基于FPGA的引信计行程控制原理研究[D];中北大学;2011年
3 刘小丽;基坑支护结构变形与土压力的三维弹塑性有限元分析[D];河北工业大学;2000年
4 金果;可燃性气云爆炸研究[D];大连理工大学;2000年
5 孙博;开敞空间可燃气云爆炸研究[D];大连理工大学;2000年
6 王进;高层建筑深基坑开挖三维弹性、弹塑性有限元分析[D];西安建筑科技大学;2001年
7 王海洋;客货运输时间价值的确定方法研究[D];长安大学;2001年
8 李政;道路交通安全评价研究[D];长安大学;2001年
9 赵进勇;滑坡问题的数值分析、神经网络预测及智能整治研究[D];河海大学;2002年
10 高淑照;灰色系统理论及在混凝土桥梁施工挠度变形监测中的应用[D];西南交通大学;2002年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 任竞争;谭世语;周志明;董立春;何思然;;GM(1,N)模型进行钢材腐蚀速度预测及腐蚀因素敏感性分析[J];材料保护;2010年08期
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4 宋伟伟;董彩常;张波;;人工神经网络在我国海水腐蚀中的应用[J];腐蚀与防护;2012年08期
5 张波;王晓乾;董彩常;季辉;;青岛海洋大气中桥梁结构钢的腐蚀模型对比研究[J];公路交通科技;2013年01期
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7 周毅;赵晓刚;;山洞油库地下管沟油气泄漏聚集量的预测研究[J];安全与环境工程;2012年03期
8 张影秋;吴瑞明;张扬;;基于离差最大化与灰色关联分析的危险源辨识方法[J];科学技术与工程;2010年25期
9 李平;李永树;;基于流向的管网爆管分析算法[J];计算机应用;2012年S2期
10 闫涛;梁志杰;黄燕滨;;两栖车辆系统腐蚀模型及寿命预测技术研究综述[J];全面腐蚀控制;2010年08期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 王超;降雨环境下交通因素辨析与驾驶可靠性评价建模[D];吉林大学;2011年
2 李鸿伟;基于危险源管理的建筑施工现场安全管理研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【相似文献】
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9 李玉红;许兴;李晔;;我国居民消费价格指数灰色关联分析[J];河南科学;2011年01期
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中国重要报纸全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 李军红;冷轧带肋钢筋工艺的现代优化方法及质量控制[D];南昌大学;2006年
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9 王海瑞;密闭式城市生活垃圾直接气化熔融焚烧过程控制策略研究[D];昆明理工大学;2007年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 徐进华;基于灰色系统理论的数据挖掘及其模型研究[D];北京交通大学;2009年
5 李国满;实测数据分析法在深基坑监测预测中的应用[D];天津大学;2007年
6 于涛;BP神经网络在大型斜拉桥施工控制中的应用研究[D];河海大学;2007年
7 周志文;灰色BP神经网络方法的研究[D];厦门大学;2009年
8 陶剑锋;基于灰色系统理论的数字图像处理算法研究[D];武汉理工大学;2004年
9 邢秀青;项目融资能力的评估研究[D];河北工业大学;2005年
10 任芸丹;基于模糊灰色理论眼科医疗器械产品质量可靠性评价方法的研究[D];苏州大学;2005年
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