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[期刊] 统计与决策
[作者]
王方成 刘玉敏 崔庆安
针对机器学习超参数与算法性能之间的非线性、高阶交互作用和约束的复杂作用关系，文章提出一种基于高斯过程回归和遗传算法相结合的建模及优化方法。采用超拉丁方抽样在超参数配置空间内进行取点设计，建立超参数与算法性能之间的高斯过程回归模型并对所构建的模型进行遗传算法寻优。仿真研究表明，该方法能够在超参数配置空间内较好地拟合超参数与算法性能之间的复杂作用关系，与传统响应曲面法相比，在超参数配置空间内以较少的实验次数实现了全局最优，从而有效提升了优化的效率和精度。
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
崔庆安 丁静静 赖旭东
采用基于高斯过程回归(GPR)的响应曲面法优化3D打印的过程参数，以降低打印件侧面的精度损失，改进打印质量。首先选择四个较为显著的因素：层厚、打印速度、喷嘴温度、热床温度，运用拉丁超立方抽样设计实验；然后采用高斯过程回归拟合侧面误差的响应曲面模型；进一步运用精英保留遗传算法对模型寻优，并对寻优结果进行实验验证；最后选用同样的参数与实验域进行传统响应曲面实验，经部分因子实验、最速下降实验和响应曲面实验后得到最终优化结果。结果显示，高斯过程回归响应曲面的优化结果总相对误差为2.917‰，与传统响应曲面模型相比误差减少38.59%，且其预测的置信区间也比传统响应曲面模型缩短78.14%，说明了所提方法在参数优化和复杂系统建模方面有效性。
[期刊] 统计与决策
[作者]
王方成 刘玉敏 崔庆安
针对小样本情况下混合型参数的复杂作用关系过程建模及优化问题，文章提出基于高斯过程回归和B样条曲线相结合的建模及优化方法。首先采用B样条基函数与其控制顶点的加权求和建立函数型参数模型，然后运用超拉丁方设计对控制顶点与标量型参数进行采样并建立高斯过程回归模型，最后对所构建的模型进行遗传算法寻优。仿真与实证研究表明，该方法能够在可行域内较好地对具有复杂作用关系的混合型参数建模，与传统的实验设计方法相比，该方法能够在可行域内实现全局性最优。
[期刊] 统计与决策
[作者]
王重仁 韩冬梅
针对互联网信贷行业的个人信用风险评估问题,文章提出了一种基于贝叶斯参数优化和XGBoost算法的信用评估方法。方法包括五个步骤:数据预处理、特征选择、超参数优化、模型训练、模型预测和评估。实验结果表明,本方法的预测效果优于对比算法(Logistic回归、支持向量机,随机森林、神经网络),同时贝叶斯参数优化方法优于网格搜索法和随机搜索法。因此本文提出的信用评估方法,可以更好区分违约用户,有助于更好地识别用户的违约风险。
[期刊] 工业工程与管理
[作者]
崔庆安 朱傲泉
为提高3D打印成型工件精度，降低其对不可控因子变化的敏感性，提出一种基于高斯过程回归建模和改进粒子群寻优的稳健参数设计方法。首先选择四个显著的可控因子：层厚、打印速度、热床温度、喷嘴温度，并确定其可行域；其次利用超拉丁方设计获取建模样本集，采用高斯过程回归分别拟合打印工件精度均值和方差的两个响应曲面模型；而后以均值方差之和最小化为寻优目标，采用惯性权重非线性递减的改进粒子群算法对模型寻优；最后通过现场实验对寻优结果进行验证。与传统双响应曲面法的对比表明，所提方法在优化结果、拟合性能、寻优能力等方面有显著的改善和提高。
[期刊] 统计研究
[作者]
高雅倩 孟生旺
Tweedie回归是保险损失预测和风险定价的主要工具之一。为充分利用大数据、物联网、机器学习等技术促进保险业的数字化转型，实现更加精准的风险识别和风险定价，本文将传统的Tweedie广义线性模型推广到双参数形式，并结合机器学习算法，提出双参数Tweedie梯度提升树模型和双参数Tweedie组合神经网络模型。基于我国一家保险公司的车联网大数据，提取了新的驾驶行为风险因子。通过实证研究检验了双参数Tweedie梯度提升树和双参数Tweedie组合神经网络在风险识别以及风险定价中的有效性，为促进我国保险业数字化转型提供了一种新的模型和方法。
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
王斌 张继文 吴丹
在航空飞机数字化装配过程中,需要对装配环境中的运动调姿机构的运动能力和靶标测量机构的测量能力进行仿真,以确保调姿机构实现给定运动空间的灵活调姿及测量机构实现对目标测量点的无遮挡、高精度测量,从而测控结合完成装配。而航空领域常用的仿真平台如DELMIA、 CATIA和SA等,目前无法实现结合设备位置规划、运动控制评估和测量场分析的综合仿真。为了在同一体系下实现航空装配数字化测控系统的综合仿真,该文提出一种基于机器人建模的航空装配测控仿真分析方法。将数字化装配环境中的零部件及工装、调姿机构、测量机构、环境干扰物体等关键要素在机器人仿真平台中分别建模为不同的机器人,进而按照装配需求编写控制程序,使系统按照需求控制各个机器人联合运动执行仿真分析,以完成测控算法验证,并可进一步设置动态优化问题对测调参数、测量设备站位等现有仿真平台难仿信息进行优化。以高遮挡环境下的多个激光跟踪仪对大量测量点的联合测量可达性仿真分析和多激光跟踪仪站位仿真规划为例,阐述了测量机构的机器人建模方法、仿真系统的搭建方法、仿真激光测量系统的原理和站位规划的实施方式,验证了所提方法的可行性。该方法简单、高效,当环境改变时可快速重规划。
[期刊] 实验技术与管理
[作者]
邹宇鹏 吴祥淑 张宗源 张际平 顾学斌 李万哲 吴宝贵
MATLAB/Multibody建模工具为科学研究和创新型教学提供了便捷高效的虚拟仿真平台。该文以3R3T并联柔索机器人的理论分析及建模仿真为例，首先介绍并联柔索驱动上肢康复机器人的总体结构和构型，并对3R3T并联柔索机器人进行运动学分析和轨迹规划；进一步基于Multibody建模工具构建3R3T并联柔索机器人多体动力学模型；最后联合运动学模型与Multibody虚拟样机模型进行仿真。仿真结果验证了运动学模型的准确性以及利用Multibody进行虚拟仿真的可行性。利用Multibody进行建模分析，为机构运动学、动力学等理论分析的实现提供了更便捷的平台，对虚拟仿真教学资源的建设有重要意义。
[期刊] 运筹与管理
[作者]
任剑锋 叶春明 杨枫
本文以车间搬运机器人为研究对象,在考虑时间窗的前提下,求解机器人进行物料配送和成品回收场景下的路径优化问题。提出一种强化学习遗传蚁群算法,首先利用扫描法求解初始搬运机器人的数量,并将子路径节点的几何中心设置为虚拟节点,利用嵌入遗传算子的蚁群算法求解连接虚拟节点的最优路径,再利用强化学习算法求解子路径的最优结果;最后将基本成本、运输成本和时间惩罚成本的加权和作为目标解,并最终求出满足约束条件的最优解。通过与基准问题求解结果对比,验证了强化学习遗传蚁群算法的优越性。
[期刊] 林业科学
[作者]
薛海连 田相林 曹田健
【目的】以基于碳平衡的过程模型CROBAS为例,提出一种结合经验模型与过程模型的混合建模方法,优化华山松过程模型CROBAS-PA的参数,探索在建模数据不足情况下预估复杂过程模型参数的有效途径。【方法】参数优化模型的目标函数设为过程模型CROBAS-PA与经验模型QUASSI 1.0在树高和生物量预测上的离差,优化模型的决策变量选取过程模型中10个随气候和树种调整的参数(树冠树叶分形维数、消光系数、比叶面积、最大光合速率、树叶衰老率、叶表面积密度、自然整枝参数、树枝边材率、树干边材衰老率和树枝边材衰老率),约束条件为过程模型参数的可行域。选用差分演化算法,采用Sobol一阶灵敏度和全局灵敏度系数进行参数敏感性分析与评估,利用平均误差(ME)、平均绝对误差(MAE)和平均相对误差(MRE)进行模型检验。【结果】经参数优化后的华山松过程模型CROBAS-PA的有效预测时间可达20年,树高和胸径预测值平均绝对误差分别小于1.03 m和1.19 cm,平均相对误差分别低于5.59%和2.59%。灵敏度分析显示,最大光合速率、比叶面积、消光系数、树冠树叶分形维数对树高和胸径的生长变化有明显影响,而叶表面积密度对胸径和树高的生长变化影响较小。【结论】经参数优化后的华山松过程模型CROBAS-PA可以较准确预测华山松的树高和胸径生长以及林木各器官中的碳分配,基于经验-过程混合建模方法在复杂过程模型参数预估中具有一定应用潜力。
[期刊] 技术经济
[作者]
方德斌 董博
系统分析了中国CO2排放的影响因素,在此基础上建立了基于高斯过程回归的CO2排放预测模型,运用历史数据进行模型精度检验,并与传统的GM(1,1)模型、人工神经网络和支持向量机的预测结果比较。结合情景设计,预测了中国"十三五"时期的CO2排放量和CO2排放强度。结果表明:高斯过程回归模型具有显著的精度优势,中国能达到2020年CO2排放强度较2005年下降40%~45%的减排目标。指出:对于CO2减排,应结合各地区的实际情况灵活处理,以调整产业结构、优化能源结构、推动技术创新为重点,不可片面牺牲经济发展。
关键词：
CO2排放 碳排放 高斯过程回归
[期刊] 清华大学学报(自然科学版)
[作者]
张思远 朱晓庆 陈江涛 刘鑫源 王涛
动物对自然界的适应能力是由环境选择与适者生存决定的,四足哺乳动物可以通过种群的进化逐步适应环境的变化,提高其对环境的适应度和种群的生存率。基于上述启发,该文在软演员-评论家(SAC)算法基础上提出一种基于优化并行强化学习的算法OP-SAC,该算法使用进化策略与强化学习交替训练,通过知识共享和知识继承优化四足机器人学习效果,提高训练效率。算法验证结果显示,OP-SAC算法能够完成四足机器人的仿生步态学习;对比实验验证出OP-SAC算法比其他结合了进化策略的SAC算法具有更加优越的鲁棒性;设计消融实验证明了知识共享和知识继承策略使算法的训练效果获得较大提升。
关键词：
生物进化 强化学习 四足机器人 进化策略
[期刊] 数理统计与管理
[作者]
蒋远营 张波
本文利用非参数贝叶斯方法进行随机波动建模。通常的参数随机波动模型适用于证券市场中的综合指数数据,而对个股数据和小范围指数数据的拟合效果较差,主要原因是其收益率数据的变化规律更为复杂、具有更厚的尾部行为,而非参数贝叶斯方法的随机波动模型无需进行分布假设,具有很强的灵活性。本文利用SV-DPM模型对IBM的股票价格数据和上证50指数数据进行建模,研究发现非参数随机波动模型能拟合参数随机波动模型难以扑捉到的数据特征,实证表明有充分的依据支持非参数贝叶斯随机波动模型。论文的研究有助于捕捉金融资产的时变波动性质,能更好的揭示金融市场的运行规律,为期权定价和金融风险管理提供依据,对于防范与控制金融风险有着重要意义。
[期刊] 统计与决策
[作者]
张流洋 马义中 任鸣鸣 李俊华
针对复杂产品质量设计阶段的静态多响应稳健参数设计中的模型参数不确定性问题,现有的多响应优化方法大都对响应的样本均值与样本方差采用双响应曲面法分别建模以考虑多响应的最优性与稳健性。文章在此基础上分析构建了均方根误差响应这一新的稳健性度量指标,提出了考虑模型参数不确定性的满意度函数方法,结合置信区间思想分析了模型参数不确定性对均方根误差响应的影响,并依据复杂产品质量设计阶段的实例进行分析研究,验证了该方法能够得到多响应系统在模型参数不确定性情况下更为稳健的全局最优解。
[期刊] 沈阳农业大学学报
[作者]
金浩 蒋明洋 徐超 沈凯 潘凡达 樊虎 焦凯旋
为确定片烟在离散元仿真模拟中的合理模型参数取值，更好地计算出片烟在松散润叶设备中的复杂运动，基于离散元软件（Rocky DEM），创建了与以往球形黏结刚性颗粒模型不同的柔性片烟壳体模型，并分析了柔性片烟壳体模型形变特点。以物理和仿真试验的堆积角为对比对象，选取“Hysteretic Linear Spring”法向接触模型、“Linear Spring Coulomb Limit”切向接触模型以及“Constant Adhesive Force”黏附力模型，对仿真接触参数进行标定。再通过对片烟本征参数测定、查阅文献及Rocky DEM说明手册，分析得到了片烟的离散元参数取值范围，设计Plackett-Burman、最陡爬坡以及Box-Behnken试验，确定了影响柔性片烟堆积角的显著性参数以及堆积角的拟合方程。以堆积角物理试验35.83°为目标值，得到显著性参数的最优解：片烟与片烟间静摩擦系数为0.67，片烟与片烟间滑动摩擦系数为0.31，片烟与片烟黏间黏附力系数为0.2，其余非显著性参数取平均值。仿真试验与物理试验相对误差为0.78%，从而验证了模型的准确性与真实性，可为工业生产进一步计算柔性片烟在松散润叶装置内的运动提供理论依据。
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