第二十八章灰色系统理论及其应用

第二十八章灰色系统理论及其应用

客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，

人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。

§1 灰色系统概论

客观世界在不断发展变化的同时，往往通过事物之间及因素之间相互制约、相互

联系而构成一个整体，我们称之为系统。按事物内涵的不同，人们已建立了工程技术、社会系统、经济系统等。人们试图对各种系统所外露出的一些特征进行分析，从而弄清楚系统内部的运行机理。从信息的完备性与模型的构建上看，工程技术等系统具有较充足的信息量，其发展变化规律明显，定量描述较方便，结构与参数较具体，人们称之为白色系统；对另一类系统诸如社会系统、农业系统、生态系统等，人们无法建立客观的物理原型，其作用原理亦不明确，内部因素难以辨识或之间关系隐蔽，人们很难准确了解这类系统的行为特征，因此对其定量描述难度较大，带来建立模型的困难。这类系统内部特性部分已知的系统称之为灰色系统。一个系统的内部特性全部未知，则称之为黑色系统。

区别白色系统与灰色系统的重要标志是系统内各因素之间是否具有确定的关系。

运动学中物体运动的速度、加速度与其所受到的外力有关，其关系可用牛顿定律以明确的定量来阐明，因此，物体的运动便是一个白色系统。

当然，白、灰、黑是相对于一定的认识层次而言的，因而具有相对性。某人有一

天去他朋友家做客，发现当外面的汽车开过来时，他朋友家的狗就躲到屋角里瑟瑟发抖。他对此莫名其妙。但对他朋友来讲，狗的这种行为是可以理解的，因为他知道，狗在前不久曾被汽车撞伤过。显然，同样对于“狗的惧怕行为”，客人因不知内情而面临一个

黑箱，而主人则面临一个灰箱。

作为实际问题，灰色系统在大千世界中是大量存在的，绝对的白色或黑色系统是

很少的。随着人类认识的进步及对掌握现实世界的要求的升级，人们对社会、经济等问题的研究往往已不满足于定性分析。尽管当代科技日新月异，发展迅速，但人们对自然界的认识仍然是肤浅的。粮食作物的生产是一个实际的关系到人们吃饭的大问题，但同时，它又是一个抽象的灰色系统。肥料、种子、农药、气象、土壤、劳力、水利、耕作及政策等皆是影响生产的因素，但又难以确定影响生产的确定因素，更难确定这些因素与粮食产量的定量关系。人们只能在一定的假设条件（往往是一些经验及常识）下按照某种逻辑推理演绎而得到模型。这种模型并非是粮食作物生产问题在理论认识上的“翻版”，而只能看作是人们在认识上对实际问题的一种“反映”或“逼近”。

社会、经济、农业以及生态系统一般都会有不可忽略的“噪声”（即随即干扰）。

现有的研究经常被“噪声”污染。受随机干扰侵蚀的系统理论主要立足于概率统计。通过统计规律、概率分布对事物的发展进行预测，对事物的处置进行决策。现有的系统分-416-

析的量化方法，大都是数理统计法如回归分析、方差分析、主成分分析等，回归分析是应用最广泛的一种办法。但回归分析要求大样本，只有通过大量的数据才能得到量化的规律，这对很多无法得到或一时缺乏数据的实际问题的解决带来困难。回归分析还要求样本有较好的分布规律，而很多实际情形并非如此。例如，我国建国以来经济方面有几次大起大落，难以满足样本有较规律的分布要求。因此，有了大量的数据也不一定能得到统计规律，甚至即使得到了统计规律，也并非任何情况都可以分析。另外，回归分析

不能分析因素间动态的关联程度，即使是静态，其精度也不高，且常常出现反常现象。灰色系统理论提出了一种新的分析方法—关联度分析方法，即根据因素之间发展

态势的相似或相异程度来衡量因素间关联的程度，它揭示了事物动态关联的特征与程度。由于以发展态势为立足点，因此对样本量的多少没有过分的要求，也不需要典型的分布规律，计算量少到甚至可用手算，且不致出现关联度的量化结果与定性分析不一致的情况。这种方法已应用到农业经济、水利、宏观经济等各方面，都取得了较好的效果。灰色系统理论建模的主要任务是根据具体灰色系统的行为特征数据，充分开发并

利用不多的数据中的显信息和隐信息，寻找因素间或因素本身的数学关系。通常的办法是采用离散模型，建立一个按时间作逐段分析的模型。但是，离散模型只能对客观系统的发展做短期分析，适应不了从现在起做较长远的分析、规划、决策的要求。尽管连续系统的离散近似模型对许多工程应用来讲是有用的，但在某些研究领域中，人们却常常希望使用微分方程模型。事实上，微分方程的系统描述了我们所希望辨识的系统内部的物理或化学过程的本质。

灰色系统理论首先基于对客观系统的新的认识。尽管某些系统的信息不够充分，

但作为系统必然是有特定功能和有序的，只是其内在规律并未充分外露。有些随机量、无规则的干扰成分以及杂乱无章的数据列，从灰色系统的观点看，并不认为是不可捉摸的。相反地，灰色系统理论将随机量看作是在一定范围内变化的灰色量，按适当的办法将原始数据进行处理，将灰色数变换为生成数，从生成数进而得到规律性较强的生成函数。例如，某些系统的数据经处理后呈现出指数规律，这是由于大多数系统都是广义的能量系统，而指数规律是能量变化的一种规律。灰色系统理论的量化基础是生成数，从而突破了概率统计的局限性，使其结果不再是过去依据大量数据得到的经验性的统计规律，而是现实性的生成律。这种使灰色系统变得尽量清晰明了的过程被称为白化。

目前，灰色系统理论已成功地应用于工程控制、经济管理、未来学研究、生态系

统及复杂多变的农业系统中，并取得了可喜的成就。灰色系统理论有可能对社会、经济等抽象系统进行分析、建模、预测、决策和控制，它有可能成为人们认识客观系统改造客观系统的一个新型的理论工具。

§2 关联分析

大千世界里的客观事物往往现象复杂，因素繁多。我们往往需要对系统进行因素

分析，这些因素中哪些对系统来讲是主要的，哪些是次要的，哪些需要发展，哪些需要抑制，哪些是潜在的，哪些是明显的。一般来讲，这些都是我们极为关心的问题。事实上，因素间关联性如何、关联程度如何量化等问题是系统分析的关键和起点。

因素分析的基本方法过去主要采取回归分析等办法。正如前一节指出的，回归分__

灰色系统理论简介

灰色系統理論簡介 一、什麼是灰色系統 二、什麼是灰色系統理論 三、灰色系統理論建立的歷史背景 四、灰色系統理論的主要內容 五、灰色系統理論的兩條基本原理 六、灰色系統的應用範疇 七、灰色系統的優點 八、灰色系統的應用實例

一、什麼是灰色系統（Grey System） 灰色分析全名為灰色系統理論分析（Grey System Theory），是由中國鄧聚龍教授於1982年在國際經濟學會議上 提出，該理論主要是針對系統模型之不明確性，資訊之不完整 性之下，進行關於系統的關聯分析（Relational Analysis）、模型建構（Constructing A Model）、借由預測（Prediction）及決策（Decision）之方法來探討及瞭解系統。 自然界對人類社會來講不是白色的(全部都知道)，也不是黑色的(一無所知)，而是灰色的(半知半解)。人類的思考、行 為也是灰色的，人類其實是生存在一個高度的灰色信息關係空 間之中，例如：人體系統、糧食生產系統等。部分信息已知，部分信息未知的系統，稱為灰色系統。 控制論中主要以顏色命名，常以顏色之深淺表示研究者對內部信息（information）和對系統本身的了解及認識程度之多 寡，黑色，表示信息缺乏；白色，表示信息充足；而介於白色 （W）系統與黑色（B）系統之間，其信息部份已知，信息部分 未知的這類系統便稱之為灰色（G）系統。 二、什麼是灰色系統理論 灰色系統理論是研究灰色系統分析、建模、預測、決策和控制的理論。它把一般系統論、信息論及控制論的觀點和方法 延伸到社會、經濟和生態等抽象系統，並結合數學方法，發展 出一套解決信息不完全系統（灰色系統）的理論和方法。 灰色系統理論分析具有溝通社會科學及自然科學的作用，可將抽象的系統加以實體化、量化、模型化及做最佳化。

基于神经网络的非线性自适应控制研究毕业设计论文

摘要 神经网络自适应控制是基于自适应的基本原理，利用神经网络的特点设计而成的。它发挥了自适应与神经网络的各自长处，为非线性控制的研究提供了一种新方法。 本文基于Lyapunov稳定性理论，采用神经网络直接自适应控制的思想设计控制器，研究了一类带干扰的不确定非线性系统的控制问题。控制器主要是针对不确定非线性系统中存在的两类未知项——未知函数和未知外界干扰而设计，其中未知函数利用径向基函数神经网络来近似，外界干扰利用非线性阻尼项来抑制，这样可以充分利用神经网络的逼近特性，克服复杂系统难以建模等困难，并且系统稳定性和收敛性在给出的假设的条件下均能得到保证。最后设计程序进行仿真验证，在程序设计中，以高斯函数作为基函数，仿真结果表明在权值和控制的有界性方面取得了一定的效果。 本文第一章到第三章详细介绍了人工神经网络及神经网络控制的发展和研究现状；第四章主要介绍了径向基函数神经网络，并对其逼近能力进行仿真； 在结束语中展望了神经网络控制的发展前景，提出以后的研究方向。 关键词：RBF神经网络，自适应控制，不确定非线性系统 Abstract Neural network adaptive control is proposed combining adaptive control's advantages with neural network's characters and provides a new method for nonlinear control. Based on Lyapunov stability theorem and neural network direct adaptive control idea the control problem of a class of uncertain nonlinear system with disturbance is researched. The controller is designed arming at two kinds of uncertainties existing in nonlinear system--the unknown functions and the uncertain disturbance. In controller. the radial basis function neural network is used as approximation model for the unknown functions. and nonlinear damping term is used to counteract the disturbances. so neural network's better approximation capabilities can be utilized richly and the modeling difficulties can be avoided. Meanwhile. the controlled system's stability and convergence can be guaranteed under some assumptions. At last the program is designed to verify the effectiveness of the controller. In presented programs. Guassian function is used as basis function. Simulation results show that

中小学信息化建设及应用情况

中小学信息化建设及应 用情况 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】

学校信息化建设及开展应用情况随着信息化技术在教育领域的推广和应用，学校信息化建设已成为未来学校教育发展战略的制高点，成为学校现代化的重要特征。学校信息化建设和信息技术的应用，为教师的专业发展，终生学习和学生的成长提供了技术支撑。我校按照“建设好，使用好”的目标，走出了一条学校信息化建设和发展的创新之路。 建设情况 如何让资金短缺的基层学校，尤其是资金严重不足的一所民办学校，加快信息化基础设施，推进数字化校园建设，加速实现教学现代化，真正实现“三通两平台”。我们本着“明确目标，科学规划、分步实施”的原则，以满足教育教学需要，满足教师、学生发展需要，满足学校现代管理需要为基本出发点，协商提出并形成了“多方参与的教育信息化建设新机制”。 我校积极按照国家“三通两平台”的发展要求，把校园网（校校通），班级多媒体（班班通）有效利用和连接起来，并顺利向以学生为中心的人人通过渡。我校配合市教育推进数字化校园建设，实现光纤教育宽带网络的接入，建设信息化资源平台。 根据学校教育信息化的现状，本着“坚持质量一流、开放灵活、安全可靠、易于扩展”的原则，在市育局大力支持以及学校自身的努力下，经过多年的时间，完成以下七个方面的建设。 一、“班班通”教学设施建设。

“班班通”是学校信息化资源获取与利用、终端信息显示的软硬件环境。学校建成“班班通”教学班88个，均配备计算机、交互式智能教学触摸一体机、实物投影等设备，实现信息技术与学科教学的有效整合，促进教师教学方式和学生学习方式的变革。 二、网络计算机教室和信息化教学办公建设。 计算机网络教室不仅能够进行计算机常规教学，而且满足了学校规模培训的需求，全面提升培训效率，创造了一个实时的网络互动课堂。 建成标准化计算机网络教室3个，学生电脑180台，为学生信息课的开设提供了保障。已配教师办公电脑220台，并全部接入互联网，师机比达到1:1。 三、互联网及校园局域网建设。 学校采用教育网光纤接入互联网，教育网出口带宽达到1000Mbps，互联网出口带宽达到200Mbps。每个办公室、教室、微机室都有网络节点，无线WIFI网络覆盖整个校园，使教师办公、学生学习实现了网络化、数字化。满足了教师电子备课需要,实现了资源共享。2015年全省开展“一师一优课”活动以来，我校教师积极参与此项活动，在我市教育资源公共服务平台上网络空间注册、开通率达100%。2018年底将对校园局域网进行升级改造，计划实现全千兆的局域网网路环境。 四、录播系统管理平台和录播教室升级改造建设。 2017年学校建成多媒体录播教室1个，可实现实时直播，搭建了相互观摩借鉴的网络平台，达到了优质教学资源的共享。 五、平安校园安保系统建设。

灰色模型介绍及应用

第十章灰色模型介绍及应用（徐利艳天津农学院 2.4万字） 10.1灰色理论基本知识 10.1.1概言 10.1.2有关名词概念 10.1.3GM建模机理 10.2灰色理论模型应用 10.2.1GM（1，1）模型的应用——污染物浓度问题 10.2.2 GM（1，1）残差模型的应用——油菜发病率问题 10.2.3GM模型在复杂问题中的应用——SARS 疫情问题 10.2.4 GM（1，n）模型的应用——因素相关问题 本章小结 思考题 推荐阅读书目

第十章灰色模型介绍及应用 10.1灰色理论基本知识 10.1.1概言 客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。 灰色系统的研究对象是“部分信息已知、部分信息未知”的“小样本”、“贫信息”不确定性系统，它通过对“部分”已知信息的生成、开发实现对现实世界的确切描述和认识。信息不完全是“灰”的基本含义。 灰色系统理论建模的主要任务是根据具体灰色系统的行为特征数据，充分开发并利用不多的数据中的显信息和隐信息，寻找因素间或因素本身的数学关系。通常的办法是采用离散模型，建立一个按时间作逐段分析的模型。但是，离散模型只能对客观系统的发展做短期分析，适应不了从现在起做较长远的分析、规划、决策的要求。尽管连续系统的离散近似模型对许多工程应用来讲是有用的，但在某些研究领域中，人们却常常希望使用微分方程模型。事实上，微分方程的系统描述了我们所希望辨识的系统内部的物理或化学过程的本质。 目前，灰色系统理论已成功地应用于工程控制、经济管理、未来学研究、生态系统及复杂多变的农业系统中，并取得了可喜的成就。灰色系统理论有可能对社会、经济等抽象系统进行分析、建模、预测、决策和控制，它有可能成为人们认识客观系统改造客观系统的一个新型的理论工具。 10.1.2有关名词概念 灰数：一个信息不完全的数，称为灰数。 灰元：信息不完全或内容难以穷尽的元素，称为灰元。 灰关系：信息不完全或机制不明确的关系，称为灰关系。具有灰关系的因素是灰因素，灰因素之间的量化作用，称为灰关联。

计算机模拟控制系统 建模设计

1绪论 1.1计算机控制系统 计算机控制系统是在自动化控制技术和计算机技术的飞速发展的基础上产生的，20世纪50年代中期，经典控制理论已经发展成熟，并在不少工程技术领域得到了成功的应用。随着复杂系统的设计和复杂控制规律的实现上很难满足更高的要求。现代控制理论的发展为自动控制系统的分析、设计与综合增添了理论基础，而计算机技术的发展为新型控制方法的实现提供了非常有效的手段，两者的结合极大的推动了自动控制技术的发展。进而计算机控制系统广泛的应用于工厂生产，逐渐融入于生产中，各类大型工厂均离不开计算机控制系统。 1.1.1系统的分类 按系统性能分：线性系统和非线性系统；连续系统和离散系统；定常系统和时变系统；确定系统和不确定系统。 1、线性连续系统：用线性微分方程式来描述，如果微分方程的系数为常数，则为定常系统；如果系数随时间而变化，则为时变系统。今后我们所讨论的系统主要以线性定常连续系统为主。 2、线性定常离散系统：离散系统指系统的某处或多处的信号为脉冲序列或数码形式。这类系统用差分方程来描述。 3、非线性系统：系统中有一个元部件的输入输出特性为非线性的系统。 1.1.2系统的数学模型 在线性系统理论中，一般常用的数学模型形式有：传递函数模型（系统的外部模型）、状态方程模型（系统的内部模型）、零极点增益模型和部分分式模型等。这些模型之间都有着内在的联系，可以相互进行转换。 1.2计算机模拟控制系统 模拟控制系统由给定输入、模糊控制器、控制对象、检测变送装置、反馈信号与给定输入的相加环节等组成。模拟控制系统的各处均为连续信号，在模拟系统中，给定值与反馈值经过比较器比较产生偏差，控制器对偏差进行调节计算，产生控制信号驱动执行机构，从而被控参数的值达到预期值。其典型结构如下图所示：

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放灵活、安全可靠、易于扩展”的原则，在市育局大力支持以及学校自身的努力下，经过多年的时间，完成以下七个方面的建设。 一、“班班通”教学设施建设。 “班班通”是学校信息化资源获取与利用、终端信息显示的软硬件环境。学校建成“班班通”教学班88个，均配备计算机、交互式智能教学触摸一体机、实物投影等设备，实现信息技术与学科教学的有效整合，促进教师教学方式和学生学习方式的变革。 二、网络计算机教室和信息化教学办公建设。 计算机网络教室不仅能够进行计算机常规教学，而且满足了学校规模培训的需求，全面提升培训效率，创造了一个实时的网络互动课堂。 建成标准化计算机网络教室3个，学生电脑180台，为学生信息课的开设提供了保障。已配教师办公电脑220台，并全部接入互联网，师机比达到1:1。 三、互联网及校园局域网建设。 学校采用教育网光纤接入互联网，教育网出口带宽达到1000Mbps，互联网出口带宽达到200Mbps。每个办公室、教室、微机室都有网络节点，无线WIFI网络覆盖整个校园，使教师办公、学生学习实现了网络化、数字化。满足了教师电子备课需要,实现了资源共享。2015年全省开展“一师一

弹簧 质量 阻尼系统的建模与控制系统设计

分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号：

提交时间：目录

弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图所示，

图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，， ，，，。系统的建立 由图，根据牛顿第二定律，分别分析两个小车的受力情况，建立系统的动力学模型如下： 对有： 对有：

RC有源带通滤波器设计与仿真

RC 有源带通滤波器设计与仿真 摘要：简要介绍Pspice10.5的特点以及其实现有源滤波器仿真的基本方法，实现了带通滤波器设计，用仿真软件Pspice 对设计结果进行了仿真。 关键词：有源模拟滤波器；Pspice;仿真；设计 引言 随着数字化进程的不断推进，数字滤波器越来越广泛的应用在各个领域之中。但是模拟滤波器凭借自身的优势仍然有很高的研究价值。所有数字系统的前端，一般需要一个对微弱信号预处理的部分；在抽样量化之前，还需要一个对信号最高频率进行限制的处理。这些都只能使用模拟滤波器。RC 有源滤波器是模拟滤波器中最实用、应用范围最广泛的滤波器。其标准化电路的种类很少，仅使用及R 、C 元件，因此非常便于集成，这给推广应用带来革命性影响。因为不使用电感、特别是大型电感，也因为运放在性能的飞速提高的同时价格却一降再降，所以在成本方面有源滤波器已经变得比无源滤波器还有优势。本文基于这一点简单介绍了RC 有源滤波器的结构，以基于实现带通波器设计为例，完成了其设计过程，并利用电子仿真软件Pspice 进行了仿真。 1、OrCAD/Pspice10.5简介 对于仿真技术而言，目前最流行的是以美国伯克利分校开发的Spice 为核心的仿真软件，而以Spice 为核心开发的最好的仿真软件是OrCAD/Pspice10.5。它之所以流行就是因为他能很好地运行在PC 平台上且能很好地进行模拟数字混合信号的仿真，而且能解决很多设计上的实际问题。OrCAD10.5在以前版本的基础上扩展了许多功能，包括供设计输入的OrCADCaptureR ，供类比与混合讯号模拟用的PspiceRA/DBasics ，供电路板设计的 OrCADLayoutR 以及供高密度电路板自动绕线的SPECCTRAR 4U 。新加入的SPECCTRA ，用以支援设计日益复杂的各种高速、高密度印刷电路板设计。 OrCAD/PSpice 10.5软件的功能特点有： （1）对模拟电路不仅可进行直流、交流、瞬态等基本电路特性分析，而且可进行参数扫描分析和统计分析。 （2）以OrCAD/Capture 作为前端，除了以利用Capture 的电路图输入这一基本功能外，还可以实现OrCAD 中设计项目统一管理。 （3）将电路模拟结果和波形显示分析两个模块集成在一起。Probe 只是其中的一个窗口，在屏幕上可同时显示波形和输出文本等内容,Probe 还具有电路性能分析功能。 （4）使用PSpice 优化器能调整电路,在一定的约束条件下，对电路的某些参数进行调整，直到电路的性能达到要求为止。 2、RC 有源滤波器的设计 根据线性系统理论，n 阶滤波器的传递函数的一般形式为 11 10 111)()()(a s a s a s b s b s b s b s U s U s A n n n m m m m i o ++++++++==---- （1） （1）式中，m ≤n ；一个复杂的传递函数可以分解成几个简单的传递函数的乘积。上式中， 若n 为偶数，可分解为n/2个二阶滤波器的级联；而若n 为奇数，则可分解成一个一阶滤波器和(n-1)/2个二阶滤波器的级联。一阶、二阶滤波器是构成高阶滤波器的基本单元，二阶 滤波器单元传递函数可以写为：0 120 122)(a s a s b s b s b s A ++++=，其中分子系数0b 、1b 、2b 决定了 传递函数的零点位置，即决定滤波器类型(低通、高通、带通、带阻)，分母系数1a 、0a 决

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灰色系统理论与应用习题集

灰色系统理论与应用习题集 编著 刘思峰、方志耕、党耀国、朱建军、陈洪转米传民、李元年、施红星、许相敏、张学伟

第一章 灰色系统的概念与基本原理 一、选择题 1、灰色系统理论着重研究的对象是（ ） A 外延明确，内涵明确 B 外延不明确，内涵明确 C 外延明确，内涵不明确 D 外延不明确，内涵不明确 2、下面那个不是常用的不确定性系统的研究方法（ ） A 概率统计 B 模糊数学 C 灰色系统 D 运筹学 3、灰色系统理论是解决（ ）的科学方法 A 确定性的复杂问题 B 半确定的复杂问题 C 不确定的复杂问题 D 不确定半复杂问题 二、问答题 1、试简要说明概率统计、模糊数学以及灰色系统理论这三种不确定性系统研究 方法的异同点。 2、请说明你对灰色系统中“灰”的理解，并举出实际生活中灰色系统的例子。 3、请简要阐述灰色系统的六个基本原理。 4、举例说明什么是连续灰数、离散灰数；本征灰数、非本征灰数；信息型灰数、概念型灰数、层次型灰数。 5、在什么情况下灰数的自差等于零？ 6、请简述灰数白化的具体含义？并说明等权均值白化、非等权均值白化的分别 在何种情况下使用。 7、什么是典型白化权函数？其特征是怎样的？ 8、对于灰度12112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????= +???? 。，前后两个部分分别代表什么含义？ 9、试指出灰度12 112212122b b a b a b max ,b +b b b g ?????=+????。定义中存在的问题。 10、估计某一实数真值得到灰数?，在估计的可靠程度一定时，?的测度与不 确定性之间的关系？ 11、你对灰度的测度有什么好的建议或想法？

大学matlab课程设计图像的傅里叶变换及其应用

课程名称： MATLAB及在电子信息课程中的应用实验名称：图像的傅里叶变换及其应用 设计四图像的傅里叶变换及其应用

一、设计目的 通过该设计，掌握傅里叶变换的定义及含义。 二、设计内容及主要的MATLAB 函数 1、图像的离散傅里叶变换 假设),(n m f 是一个离散空间中的二维函数，则该函数的二维傅里叶变换定义为 n j m j e e n m f f 21),()2,1(ωωωω--∞∞-∞∞-∑∑= 其中21ωω和是频域变量，单位是弧度/采样单元。函数),(21ωωf 为函数),(n m f 的频谱。 二维傅里叶反变换的定义为21212121),(),(ωωωωωωπ πωππωd d e e f n m f n j m j ??-=-== 因此，函数),(n m f 可以用无数个不同频率的复指数信号的和表示，在频率),(21ωω处复指数信号的幅度和相位为),(21ωωf MATLAB 提供的快速傅里叶变换函数 1）fft2：用于计算二维快速傅里叶变换，其语法格式为 b=fft2(I)，返回图像I 的二维傅里叶变换矩阵，输入图像I 和输出图像B 大小相同； b=fft2(I,m,n),通过对图像I 剪切或补零，按用户指定的点数计算二维傅里叶变换，返回矩阵B 的大小为m ?n 。 很多MATLAB 图像显示函数无法显示复数图像，为了观察图像傅里叶变换后的结果，应对变换后的结果求模，方法是对变换结果使用abs 函数。 2）fftn ：用于计算n 维快速傅里叶变换，其语法格式为 b=fftn(I)，计算图像的n 维傅里叶变换，输出图像B 和输入图像I 大小相同； b=fftn(I, size)，通过对图像I 剪切或补零，按size 指定的点数计算n 维傅里叶变换，返回矩阵B 的大小为size 。 3) fftshift ：用于将变换后的图像频谱中心从矩阵的原点移到矩阵的中心，其语法格式为 b=fftshift(I)，将变换后的图像频谱中心从矩阵的原点移到矩阵的中心。

全维状态观测器的设计

实 验 报 告 课程 线性系统理论基础 实验日期 2016年 6月 6 日 专业班级 学号 同组人 实 验 名 称 全 维 状 态 观 测 器 的 设 计 评分 批阅教师签字 一、实验目的 1. 学习用状态观测器获取系统状态估计值的方法，了解全维状态观测器的极点对状态的估计误差的影响； 2. 掌握全维状态观测器的设计方法； 3. 掌握带有状态观测器的状态反馈系统设计方法。 二、实验容 开环系统? ??=+=cx y bu Ax x ，其中 []0100001,0,10061161A b c ????????===????????--???? a) 用状态反馈配置系统的闭环极点：5,322-±-j ； b) 设计全维状态观测器，观测器的极点为：10,325-±-j ； c) 研究观测器极点位置对估计状态逼近被估计值的影响； d) 求系统的传递函数（带观测器及不带观测器时）；

绘制系统的输出阶跃响应曲线。 三、实验环境 MATLAB6.5 四、实验原理（或程序框图）及步骤 利用状态反馈可以使闭环系统的极点配置在所希望的位置上，其条件是必须对全部状态变量都能进行测量，但在实际系统中，并不是所有状态变量都能测量的，这就给状态反馈的实现造成了困难。因此要设法利用已知的信息(输出量y和输入量x)，通过一个模型重新构造系统状态以对状态变量进行估计。该模型就称为状态观测器。若状态观测器的阶次与系统的阶次是相同的，这样的状态观测器就称为全维状态观测器或全阶观测器。 设系统完全可观，则可构造如图4-1所示的状态观测器 图4-1 全维状态观测器 为求出状态观测器的反馈ke增益，与极点配置类似，也可有两种方法： 方法一：构造变换矩阵Q，使系统变成标准能观型，然后根据特征方程求出k e ； 方法二：是可采用Ackermann公式：

智慧校园信息化现状和需求分析

智慧校园信息化现状和需求分析 1.信息化现状 经过多年的信息化建设，目前学校完成建立校园骨干网络建设。已经完成部分应用系统建设，这些信息化建设内容在学校取得了许多很好的实际应用效果，也为学校的信息化建设提供了良好的环境。传统的信息化建设存在以下问题：1.存在信息孤岛，教务处、财务处、人事处等系统及数据各 自独立，部门数据不能有效及时交互，导致财务收支存在漏洞。 ?新生数据不能及时同步到各部门，导致各部门工作难以有效开展； ?学籍变动、人事变动，信息缺乏互通，造成财政收支漏洞； ?学生处和后勤部门信息不统一，学生突发状况很难处理； ?……

2.缺乏校园信息化集中应用与展示平台，各自独立的应用系 统导致缺乏协同工作能力，也缺乏为用户提供个性化信息服务的能力。重管理轻服务，为师生提供的信息服务没有良好的应用体验。 ?学生入学时：对于报到注册流程不能及时获取，迎新现场无序； ?学生在校时：各类申请服务需要填写大量的重复信息，十分繁杂； ?学生离校时：不清楚离校手续审批情况，仍然需要到每个业务部门排队盖章； ?老师年底时：年终总结填写，仍要到各个系统去统计自己的工作量、科研情况，不能通过系统统一获取和生成； ?…… 3.单个部门的信息系统（如教务管理、图书馆管理、资产管 理等），很难站在自己这个信息集上,进行整个学校的全面信息查询和决策分析，各个应用系统能够发挥的效益没有更好地利用和挖掘。

?全校总体情况统计信息，不全面、不及时、不准确； ?招生率、就业率统计难，教师职称统计难，欠费统计难； ?教师评奖金了，工作量、科研无法统计； ?学生奖助贷评定，没有参考数据； ?辅导员缺少所管理班级的整体信息统计，掌握班级“奖学金、贷款、欠费、考勤、成绩”等全面情况； ?…… 2.需求分析 2.1.一站式服务需求 现有应用重管理轻服务现象严重，为师生提供的信息服务不够全面 原有模式按照管理信息化系统和教学信息化系统的分类来投资和组织实施教育信息化工程项目。“技术导向”的思维模式，在实施过程中表现出明显的“重建设、轻应用”偏向，不仅导致教育信息化投资效率不高，而且对促进

灰色系统理论及其应用--讲义汇总

第六章灰色系统理论 客观世界的很多实际问题，其内部的结构、参数以及特征并未全部被人们了解，人们不可能象研究白箱问题那样将其内部机理研究清楚，只能依据某种思维逻辑与推断来构造模型。对这类部分信息已知而部分信息未知的系统，我们称之为灰色系统。本章介绍的方法是从灰色系统的本征灰色出发，研究在信息大量缺乏或紊乱的情况下，如何对实际问题进行分析和解决。 §1 灰色系统概论 客观世界在不断发展变化的同时，往往通过事物之间及因素之间相互制约、相互联系而构成一个整体，我们称之为系统。按事物内涵的不同，人们已建立了工程技术、社会系统、经济系统等。人们试图对各种系统所外露出的一些特征进行分析，从而弄清楚系统内部的运行机理。从信息的完备性与模型的构建上看，工程技术等系统具有较充足的信息量，其发展变化规律明显、定量描述较方便、结构与参数较具体、人们称之为白色系统；对另一类系统诸如社会系统、农业系统、生态系统等，人们无法建立客观的物理原型，其作用原理亦不明确，内部因素难以辨识或之间关系隐蔽，人们很难准确了解这类系统的行为特征，因此对其定量描述难度较大，带来建立模型的困难。这类系统内部特性部分已知的系统称之为灰色系统。一个系统的内部特性全部未知，则称之为黑色系统。 区别白色系统与灰色系统的重要标志是系统内各因素之间是否具有确定的关系。运动学中物体运动的速度、加速度与其所受到的外力有关，其关系可用牛顿定律以明确的定量来阐明，因此，物体的运动便是一个白色系统。 作为实际问题，灰色系统在大千世界中是大量存在的，绝对的白色或黑色系统是很少的社会、经济、农业以及生态系统一般都会有不可忽略的“噪声”（即随机干扰）。现有的研究经常被“噪声”污染。受随机干扰侵蚀的系统理论主要立足于概率统计。通过统计规律、概率分布对事物的发展进行预测，对事物的处置进行决策。现有的系统分析的量化方法，大都是数理统计法如回归分析、方差分析、主成分分析等，回归分析是应用最广泛的一种办法。但回归分析要求大样本，只有通过大量的数据才能得到量化的规律，这对很多无法得到或一时缺乏数据的实际问题的解决带来困难。回归分析还要求样本有较好的分布规律，而很多

灰色系统理论及其应用

灰色系统理论及其应用 第一章灰色系统的概念与基本原理 1.1灰色系统理论的产生和发展动态 1982年，北荷兰出版公司出版的《系统与控制通讯》杂志刊载了我国学者邓聚龙教授的第一篇灰色系统理论论文”灰色系统的控制问题”，同年，《华中工学院学报》发表邓聚龙教授的第一篇中文论文《灰色控制系统》，这两篇论文的发表标志着灰色系统这一学科诞生 1985灰色系统研究会成立，灰色系统相关研究发展迅速。 1989海洋出版社出版英文版《灰色系统论文集》，同年，英文版国际刊物《灰色系统》杂志正式创刊。目前，国际、国内300多种期刊发表灰色系统论文，许多国际会议把灰色系统列为讨论专题。国际著名检索已检索我国学者的灰色系统论著3000多次。灰色系统理论已应用范围已拓展到工业、农业、社会、经济、能源、地质、石油等众多科学领域，成功地解决了生产、生活和科学研究中的大量实际问题，取得了显著成果。 1.2几种不确定方法的比较 概率统计，模糊数学和灰色系统理论是三种最常用的不确定系统研究方法。其研究对象都具有某种不确定性，是它们共同的特点。也正是研究对象在不确定性上的区别，才派生了这三种各具特色的不确定学科。 模糊数学着重研究“认识不确定”问题，其研究对象具有“内涵明确，外延不明确”的特点。比如“年轻人”内涵明确，但要你划定一个确定的范围，在这个范围内是年轻人，范围外不是年轻人，则很难办到了。

概率统计研究的是“随机不确定”现象，考察具有多种可能发生的结果之“随机不确定”现象中每一种结果发生的可能性大小。要求大样本，并服从某种典型分布。 灰色系统理论着重研究概率统计，模糊数学难以解决的“小样本，贫信息”不确定性问题，着重研究“外延明确，内涵不明确”的对象。如到2050年，中国要将总人口控制在15亿到16亿之间，这“15亿到16亿之间“是一个灰概念，其外延很清楚，但要知道具体数值，则不清楚。 1.3灰色系统理论的基本概念 定义1.3.1信息完全明确的系统称为白色系统。 定义1.3.2信息未知的系统称为黑色系统。 定义1.3.3部分信息明确，部分不明确的系统称为灰色系统。 1.4灰色系统理论的基本原理 公理1(差异信息原理)“差异“是信息，凡信息必有差异。 公理2（解的非唯一性原理）信息不完全，不确定的解是非唯一的。 公理3（最少信息原理）灰色系统理论的特点是充分开发利用已占有的“最少信息“。 公理4(认知根据原理)信息是认知的根据。 公理5（新信息优先原理）新信息对认知的作用大于老信息。 公理6（灰性不灭原理）：信息不完全是绝对的

浅谈高校信息化建设

１．２　服务粗糙，缺乏深层次的增值服务 毫无疑问，高校信息化建设是基于高质量的校园网络，但仅依靠传统的ＷＷＷ、ＦＴＰ、Ｅ－ｍａｉｌ、ＢＢＳ、电子教室等服务远远不能满足信息化建设的要求，短信平台、消息中心、招生就业数据仓库、知识库、评估系统等增值服务的作用越来越重要，但却没有充分实现。 １．３　重设备购置，轻软件投入 在高校信息化建设过程中，这种趋势表现得非常明显，硬件投资大，软件投资小，网络利用率低，教师、学生、管理方面的许多资源没有及时整合，信息服务粒度大。 １．４　缺少有力的组织机构，信息化建设方向不明确 虽然各高校均成立了信息化工作领导小组，但往往对信息化建设的进度和规模估计不足，当把１０００Ｍ校园网建立起来后，接下来如何充分利用校园网，实现虚拟大学、无纸化办公、管理决策智能化等缺乏足够的思想准备和成熟的方案，致使信息化建设发展到一定阶段后无所适从，甚至停滞不前。 ２　高校信息化建设的基本结构 校园综合信息平台是以网络为基础，利用先进的信息化手段和工具，实现从硬件环境（包括设备、教室、办公　室）、教学资源（如图书杂志库、教案讲义库、软件课件库、试题成绩信息等）、到教学活动（包括上课、学习、辅导、答疑、作业）、最后到管理（检查、督促、考核、评比等）的全部数字化，在传统校园的基础上，构建一个数字空间以拓展现实校园的时间和空间维度，从而提升了传统校园的效率，扩展了传统校园的功能，最终实现教育过程的全面信息化。 校园综合信息平台建设是分阶段、分层次的，它经历的是由硬到软、由下而上、螺旋上升的建设过程。 ２．１　校园网络架构 校园网络是高校信息化平台最底层的基础的设施，由校园网各种计算机、路由器、交换机、通信线路、防火墙、专用服务器等组成，具备连入Ｉｎｔｅｒｎｅｔ的环境，没有相应的网络基础设施，信息不能 浅谈高校信息化建设 张永利 哈尔滨工程大学网络信息中心数据中心 １５０００１ 高校信息化是指随着现代信息技术的发展，高等院校根据自身发展的需要，采用先进的信息技术来构建信息化校园，从而提高管理效率、强化教学质量、促进科研教研、提升服务水平。以高性能校园网为基础，实现教务管理、教学资源管理、科研管理、后勤与服务管理的全面整合，实现信息化增值服务，是信息经济条件下高等院校发展的大势所趋，也是我国高校向世界一流大学迈进的必由之路。 １　目前高校信息化建设的现状 我国高校信息化建设近年来取得了巨大的成就，主要表现在：所有高校都接入了Ｉｎｔｅｒｎｅｔ，绝大部分高校建成了自己的校园网，主干网络达到１００Ｍ甚至１０００Ｍ或万兆，高校信息化体系初现规模；主管部门和高校自身非常重视信息化建设，人、财、物各方面的投入很大；制定了中长期规划，信息化的内容建设逐渐丰富。但经过十多年的基础设施建设后，下一步的投入方向、整体目标不明，暴露出不少隐患，阻碍了高校信息化向深层次发展。 １．１　部门之间条块分割，缺乏统一接口和标准 全校的信息化建设得不到统一的规划，各院、系、职能机构在信息化建设方面各自为战。教务、办公、财务、图书、后勤、保卫、科研都建立了自己的管理信息系统，由于所采用的软件系统不一致、数据标准不统一，在全校范围内人为地形成了一个个的信息孤岛，不但导致了校内大量的低水平重复建设，资金浪费严重，还给教学、科研带来了极大的麻烦。 流动，就不可能形成信息空间。 ２．　２　共享数据库 整个信息化平台的数据基础，由学生信息库、教师信息库、文件档案库、教学资源库、管理资源库组合而成，不同的数据库之间有很强的相关性，在数据仓库的基础之上，可以进行更高级的应用扩展。 ２．３　基础信息服务 基础信息服务是信息流动的软件基础，包括校园一卡通管理系统、Ｅ－ｍａｉｌ、ＦＴＰ、ＷＷＷ、ＢＢＳ站、ＤＮＳ、图书馆管理系统、身份认证、目录服务、安全服务、计费管理等信息化应用系统。 ２．４　增值与拓展服务 是在基础信息服务基础之上对数据仓库的应用挖掘，生成的各个应用系统直接管理各种信息资源，并提供接口方便用户使用和继续开发。高级应用服务由以下两部分组成： 第一部分，即对校园内部综合管理部分，如无纸化办公系统、数字图书馆、学籍管理系统、教务信息系统、后勤服务系统、信息查询系统、智能决策支持系统、统计分析系统、多媒体网络教学与课件制作系统、教学管理系统、专家评估系统等； 第二部分，即学校对社会以及校园外部的服务管理部分，如招生管理系统、就业服务管理系统、网上社区管理系统、毕业生跟踪反馈系统。 ２．５　数字化虚拟校园 是校园信息化系统建立后，大学功能的自然扩展，使学校的教学、科研和管理突破传统的概念，延伸其内涵，成为一个可以覆盖网络可达范围的无围墙的电子化校园。 ３　校园信息化规划 通过校园信息化平台的建设，用层次化、整体的观点来实施校园的信息化建设，将校园网上信息进行更好的组织和分类，让用户在网上快速发现自己需求的信息，为师生提供网上信息交流的环境，让管理人员科学地、规范地管理自己的数据，并将这些信息很方便地发布出去，能够对学校所有信息资源进行统一的、科学的组织与管理，并以最有效的方式提供给

热电系统的热网变量与设计

热电系统的热网变量与设计 集中供热系统已经成为现代化城市的重要基础设施,在世界范围内得到迅速的发展和广泛的应用。供热管网作为供热系统的重要组成部分,具有规模大、结构复杂,投资巨大的特点。本文依据线性系统理论分析供热系统运行特点，建立了用“周期供热量”管理供热系统热力平衡的理论体系。通过应用说明了这种新理论体系具有好的可操作性。 标签热网；变量；优化设计；周期供热量；热力平衡 目前热网的有关技术的研究不断深入,但是热网的优化设计、可靠性分析、参数辨识和热网的故障诊断等方面的研究仍旧是热网研究中的薄弱环节。目前的热网研究中,基本上都是将热网中的物理量如管道阻力数、热用户负荷等作为确定性变量进行研究,但实际上热网中的物理量大部分都具有不确定的特点,这些物理量的不确定性会影响热网的设计计算和运行工况分析的结果,目前在热网中尚没有开展这方面的研究。本文着重研究热网中的管段阻力数和热用户负荷的随机性导致的其他变量的不确定性问题,以及研究考虑热用户负荷、热用户资用压头和管段阻力数的随机性热网优化设计方法。 基于概率论和网络图论的有关理论,本文首先求解热网中管段流量和节点压力对管段阻力数一阶导数矩阵,这是进行随机性影响分析的基础。利用Taylor一阶近似的方法研究管段阻力数的随机性所导致的管段流量和节点压力的随机性问题,研究表明采用Taylor一阶近似的情况下,管段流量和节点压力服从正态分布。求解管段流量和节点压力的方差和数学期望,并给出在一定置信度条件的管段流量和节点压力的置信区间。结合算例分析了管段阻力数的随机性对管段流量和节点压力的具体影响。为了提高热网变量随机性影响分析的精度,利用Taylor 二阶近似的方法分析管段阻力数的随机性引起的管段流量和节点压力的随机性问题。 首先在热网管段流量和节点压力对管段阻力数的一阶导数矩阵基础上,推导出二阶导数矩阵的表达式。利用蒙特卡洛方法对各管段流量和各节点压力进行随机抽样,并使用SPSS软件和偏度、峰度方法对其进行正态性检验。结合算例研究了Taylor一阶近似与二阶近似的差别。除研究热网管段阻力数的随机性影响外,本文研究了用户热负荷的随机性对管段流量和节点压力的影响。求解管段流量和节点压力对节点流量的一阶导数矩阵,利用Taylor一阶近似的方法分析由于热用户流量的随机性所导致的热网管段流量和节点压力的随机性问题。结果表明在Taylor一阶近似时,各管段流量和节点压力服从正态分布。在此基础上求解他们的方差、数学期望及在一定置信度条件的置信区间。结合算例分析热用户负荷的随机性对管段流量和节点压力的具体影响。在混沌理论和传统的遗传模拟退火算法基础上,提出一种基于混沌理论的改进模拟退火算法,用于进行热网确定性优化设计计算。 结合算例的分析表明,与传统模拟退火算法相比较,新算法在保证算法性能的

大学校园信息化建设方案

大学校园信息化建设方案 摘要：作为学校公共服务体系的主要组成部分，校园网络已成为学校最重要的基础设施。在“211工程”的支持下，东北大学校园网络基础设施面貌得到了根本改变，与之相适应的校园信息化水平也得到了较大提高，本文提出了东北大学信息化建设的指导原则和总体目标，并给出了校园信息化建设的分阶段实施方案，以期对今后进一步的校园信息化建设提供参考。 1.引言 在“211工程”的支持下，东北大学校园网络基础设施面貌得到了根本改变，实现了“千兆主干、百兆接入”的目标，可以向全校师生提供高质量基本网络服务，部分应用支持系统与信息服务系统在校园网上平稳运行。这些都为东北大学深入开展信息化建设工作、最终实现“校园信息化”打下了坚实的基础，积累了有益的经验。搞好学校的信息化建设，是事关学校能否实现跨越式发展的重中之重的大事。一个较为实际的校园信息化建设规划，将对长期的校园信息化建设起到一定的指导作用。 校园信息化建设是一项长期而艰巨的任务，必须统一规划、分

步实施。首先，做一个长远而系统的整体规划是实施任何系统工程必需的步骤和一贯做法。其次，校园信息户建设是一项长期任务，需要分步、分层次逐步实施，逐步完善。同时，校园信息化建设是一项异常艰巨而复杂的任务，需要全校师生员工下大力气和不懈努力，才能使校园信息化的成果更加巩固。另外，校园信息化建设应该以点带面，逐渐突破，逐步全面铺开。从长远着想，用发展的眼光规划设计校园信息化的蓝图是进行校园信息化建设的首要任务。 在总体规划的前提下，统一全校教职员工对校园信息化的思想认识，加大各个二级部门的信息化建设考核力度，将信息化建设变成一个人人支持的大环境。使得全校师生员工投入到信息化校园建设环境中来，才能不断开发出来网络上的应用系统。 2.建设原则和总体目标 校园信息化是以校园网络为基础，从教学环境、教育资源到教学科研活动全部信息化。其特点在于利用信息技术把学校教育科研机构、教育科研基础设施、教学资源等进行数字化、网络化、信息化，使得校园内的教师、学生利用计算机网络进行各种教学、科研和管理等活动。 东北大学校园信息化建设应本着“统一规划、软硬并重、分步