数学建模鲁棒性分析范文
时间：2023-12-29 17:52:36
导语：如何才能写好一篇数学建模鲁棒性分析，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：串联谐振逆变器；建模；离散滑模控制；感应加热
A Current Controller for Induction Heating Power Supply Based on Variable Structure Control
DAI Bin
(Yuncheng University,Yuncheng,044000,Chinaオ
Abstract：The analysis literature about the establishment of mathematic model of series resonant converter for induction heating based on quasi-sliding mode variable structure control,including the selection of the switch surface parameters,certification of the reachable condition and analysis of stability.Simulation results show the sliding mode control possessed of a better dynamic performance and improved robustness to the external perturbations.Results validate the effectiveness of proposed control method.
eywords：series resonant inverter;modeling;quasi-sliding mode variable structure control;induction heatingオ
1 引 言
本文介绍一种应用软开关技术的感应加热逆变电源控制器。运用软开关技术，功率器件在电流过零点时进行切换，电流控制器采用离散时间状态。在电路参数有规律的采样中，输出电流可以离散化，得到离散数学模型。针对感应加热电源逆变控制器，提出了一种准滑模控制策略。该控制方案的优点有：设计的系统控制简单，容易满足实际的工业应用，可进行数字化处理；设计的系统控制对逆变器参数变化不敏感；控制系统可以实现全范围的系统操作。
篇2
关键词：背景差分法、混合高斯模型、目标检测
1.前言
随着计算机科学技术的发展，视频监控已经从军事、交通、科研等领域向人们的日常生活渗透。如何自动识别监控目标，实现监控智能化已经成为计算机应用技术之图形图像处理研究领域的一大热门课题。运动目标检测就是实现检测并提取出与背景存在相对运动的目标的技术。它是对运动目标进行行为理解和分析的前提和基础[1]，是监控智能化应用和发展的重要研究内容。
目前，运动目标检测常用的方法主要是：帧间差分法[2]、背景差分法[3]和光流法[4]。其中，因受计算复杂，抗造性能差且不利于实现等条件的制约，光流法一般不适用于视频序列图像中的运动目标检测。在差分方法中，帧间差分法检测比较容易受到运动目标的速度的影响，无法对运动速度过快或过慢的目标进行正确检测。三帧差分在检测较大面积的运动物体时，容易出现目标“空洞”，不利于后期运动目标的识别和分析。与帧间差分相比，背景差分法检测出来的运动目标信息更完整，位置更准确，且操作简单，在运动目标的深入研究中有较大的优势。
2.背景差分法
背景差分法[3]是在运动目标检测方面最常用的方法之一，它的基本理念是通过判断当前帧和背景帧的对应像素点的变化程度来判断运动目标是否存在。如果对应的像素点变化值小于指定阈值，则该像素将标记为背景像素，否则为前景像素。其算法具体描述如下：
①获取某一时刻t的背景帧Bt（x，y）；
②获取与① 中对应时刻t的当前帧Pt（x，y）；
③将俩者进行差分运算，得到其的相对变化结果：
（1）
④选用阈值T对③中的得到的相对变化结果进行二值化，根据二值化来判断对应像素点是背景像素还是前景像素，从而得到目标二值化图像：
（2）
其执行流程及实现效果如图1、图2所示：
根据上面实验可以发现，背景差分法的算法比较简单，容易操作，可以较快实现检测目的。而且检测出来的运动目标信息完整，位置准确，非常有助于进一步对目标进行识别与分析。此外，从理论上说，只要能有合适的背景和经过相应的图像后期处理，运动目标就能被较快、较准的检测出来。
但是，通过对其进一步深入分析，就可以发现：背景差分法检测的效果对背景的依赖非常大。首先，在相机拍摄位置不变的情况下，背景差分法的检测需要一个纯粹的、没有任何运动目标的背景帧，或者需要一个可以提供准确且稳定背景的算法[5]。其次，背景差分法检测的是背景帧与当前帧的区别，如果一直不更新背景，那么对新加入视频后静止不动的目标就一直无法排除。最后，如果一直固定检测背景帧不变，那么实际背景中的光线变化、背景扰动等客观事物的变化将会以目标的形式出现在目标检测的结果上，干扰检测，甚至直接导致运动目标检测失败。
因此，在实际的背景差分法应用中，我们需要用一个合适的模型来描述背景，并在检测过程中不断对其进行更新，以便其更贴近于实际背景，提高目标检测的准确性和鲁棒性。
3.混合高斯背景建模
在对背景进行建模的方法中，最经典的是Stauffer和Grimson提出的自适应混合高斯模型[6，7]。它基本的理念是：每一个像素点的特征都通过用K个高斯模型加权建模进行表示，再通过分析该像素点的变化情况来确定背景点与前景点。其算法的具体描述为：
①背景建模：当前像素点出现的概率是K个高斯分布的加权建模，可用以下公式表示：
（1）
其中K表示高斯分布的个数。（一般来说，K值越大，一个像素点的特征描述所含有的高斯分布就越多，则描述出来的背景与实际背景就越接近。但K值越大，意味着每个像素点的建模计算就越复杂，对系统的内存和计算速度的要求就越高，否则就无法实现实时背景建模的要求，从而导致无法准确的检测出运动目标。在实际应用中，一般会根据系统硬件情况及实践经验，将K的取值范围制定为 。）此外， 表示对应的第i个高斯函数的权值， 则表示第i个高斯分布函数，其具体公式为：
（2）
4.后处理
在数学形态学[8]中，膨胀和腐蚀是对二值图像处理进行滤波的基本操作。膨胀操作的基本理念是通过增加目标的像素点，从而实现消除目标中的空洞和间隙。与膨胀相反的是，腐蚀则是通过减少目标的像素点，从而实现消除目标中的噪声点。它们的基本定义为：
一般来说，膨胀和腐蚀只能处理较小面积的空洞和噪声点，对于相对较大面积的噪声点和目标黑洞，则需采用连通性的原则来处理。即先对原始二值图像进行连通性分析，通过计算各连通区域的面积来判断该对象是否为后处理对象。当其连通面积大于设定阈值时，则不需要进行任何处理。当面积小于设定阈值时则对该像素进行相应的取反操作，从而实现填充空洞和消除噪声的影响[9]。
5.基于混合高斯模型的运动目标的检测
结合前面的学习和分析，本文先采用混合高斯加权建模的方式来构建背景，然后用该背景进行背景差分法对运动目标进行检测。此外，对前期检测出来的结果进行相应的后处理，从而实现运动目标的检测和识别。其具体的流程图及实验结果如下图3、图4所示：
图4 混合高斯背景建模检测效果图
Figure4 mixgaussian background model test rendering
从实验结果发现：在摄像机固定的情况下，与传统的背景差分法相比，利用混合高斯背景建模的差分法具有更强的鲁棒性和准确性。它通过用多个高斯分布加权构建实时背景，更贴近实际场景；同时减少了光线变化、空气流动及相机抖动这些客观事物对检测过程的干扰，避免了对新加入后静止不动的目标的误判发生。一定程度上减少了背景差分法对纯粹背景的依赖。同时经过膨胀、腐蚀和连通性分析等后期处理之后，得到了较清晰和完整的运动目标，为进一步研究运动目标的特征提取和目标的识别打下基础。
6.结论
本文首先对运动目标检测方面使用最广泛的背景差分法进行学习，通过实例来分析其存在的优缺点以及改进的方向。然后对混合高斯背景建模基本理论进行分析后，并通过实例实现了基于混合高斯背景建模的背景差分法在运动目标检测方面的应用。实验表明，混合高斯加权建模的背景差分法与形态学后期处理结合后，能较快速、准确且清晰的实现单目摄像机较简单背景下的运动目标检测。而如何实现结构复杂的背景下的运动目标快速和精确检测将是下一步研究的方向。■
参考文献
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篇3
自1960年起，随机图论一直是复杂网络的主要研究理论。到90年代末期，美国康奈尔大学的Watts和Srro-gatz通过文章《“小世界”网络的群体动力行为》建立了小世界网络模型，通过这个模型进一步揭示了复杂网络的小世界特性;1999年，Barabasi和Albert发表了《随机网络中标度的涌现》一文，该文进一步揭示了复杂网络的无标度性质，并建立了一个无标度网络模型。这两篇文章发现了复杂网络的小世界性和无标度性，开辟了复杂网络研究的新纪元。以这两篇文章的发表为起点，复杂网络的研究不仅仅局限于数学领域的研究，它开始涉及物理、系统科学、交通运输、机械制造和物流等多个领域的研究，为这些领域的研究发展做出了重大的贡献。本文将从四个方面对复杂网络理论在物流领域的应用进行论述。
2复杂网络在物流领域的应用
2.1基于复杂网络的物流网络的研究
在物流网络中各种各样的制约因素影响着运输、仓储、包装、流通和配送等各个物流环节，这种复杂性可以让我们运用复杂网络的研究方法去研究物流网络中存在的问题。在研究物流网络时，以各级影响因素为节点，对有制约关系的节点连边，根据各节点的性质赋予每个节点不同的边权，这时将该网络视为一个简单的加权网络，通过构建模型等方法，可以得出物流网络具有鲜明的无标度性质。目前，国内外学者运用复杂网络对物流网络主要进行了以下的研究:潘坤友等依据三轴和完全覆盖原则、时间最短原则、多重枢纽配置原则等构建了干线通道和支线通道，形成安徽沿江地区中心城镇“轴—辐”物流网络。董艳梅等认为城市节点作为区域物流网络系统的重要组成部分，应建构在经济中心城市或节点间的轴线(物流，信息流)之上。在应用复杂网络知识研究物流网络时，许多学者认为他的理论研究基础是，物流节点相互之间的关系并不是独立的而是相互依赖、相互作用的。杨广华等分析区域物流网络关系的程度中心性、中介中心性、凝聚性、核心—边缘结构性等结构关系指标，通过与其他数据结合分析，对区域物流结构进行优化。杨广华在其博士论文中以复杂网络理论为基础进一步对区域物流网络进行了研究，构建了区域物流网络节点优化模型和线路优化模型，为构建区域物流网络物流节点、线路、网络等提供参考。覃儒展等分析各个节点在整个物流网络中的重要程度，反映各个环节的瓶颈问题以及物流网络中节点的相互变化、市场的变化和环境的变化对物流网络的影响。通过以上文献综述可知:采用复杂网络理论可以有效补充物流管理领域宏观层面研究的不足。当代网络分析技术特别是网络模型分析技术取得了重大进展，通过研究网络整体运作及对网络整体进行模拟等，揭示出物流网络的结构。这些都对物流网络理论的研究提供了重要工具。在以后的研究中，复杂网络在物流领域可以重点研究各个物流节点之间的关系怎样影响以及在多大程度上影响网络成员的行为、物流网络整体发展对单个物流节点的限制和制约等诸如此类的问题。
2.2复杂网络在供应链中的应用
供应链在本质上讲它是一个开放的复杂巨系统，其复杂性体现在它的实体复杂性、结构复杂性和各环节相互联系的复杂性等。将复杂网络理论应用于供应链时，把核心企业、顾客和供应商作为节点，供应链中存在的物流、信息流、资金流和决策流等各种意义上的“流”作为网络的边，创建一个以复杂网络理论为基础的供应链网络。通过对这种网络的分析可知:复杂供应链网络的结构不是稳定的网络结构，它将随着外部条件的改变而改变。刘燕楚建立了集聚型供应链网络动态演化模型，分析了供应链网络的鲁棒性与不确定性、抗毁性的关系，最终从供应链视角提出了两种集聚型供应链网络的鲁棒性优化方案。刘小峰、陈国华分析了供应链网络在受到不同干扰以及有无局部联盟的情形下，供应链网络的稳定鲁棒性和性能鲁棒性表现，为实际进行供应链鲁棒性分析、提高其抗干扰能力、增强其鲁棒性提供了一定的研究思路。朱冰心等从评价网络结构、衡量网络效率、识别重要网络节点三个方面阐述了复杂网络在供应链应急管理中的应用前景。ChristianKuhnert发现城市的物资供应中，占少数的核心节点发挥重要的物资调度和配送作用，整个物资供应是一个无标度网络。叶笛认为，可以利用复杂网络理论来深入分析供应链系统整体运行规律和宏观行为、供应链网络的特征以及供应链网络动态生长演化规律。张纪会、徐军芹提出了基于复杂系统理论的适应性供需网的一个初步框架，并建立了其复杂网络演化模型。刘利军对煤炭的供应链特性进行分析，证明了煤炭供应链网络的复杂性和无标度性。郭进利建立了Poisson有向网络，通过对网络的研究发现有向网络的出度分布幂律特性受老节点之间相互连接的概率控制，但是入度分布与该概率无关。从以上文献综述可知，学者运用复杂网络理论在供应链的结构、网络等方面对其进行初步的研究，但是现有的研究一般只是证明供应链符合小世界特性、无标度特性，具有高鲁棒性等，没有给出具体的模型。随着复杂网络理论在供应链中的研究不断地深入，我们不应仅仅是建立一个供应链网络结构的描述性模型，还应朝着细化各种模型参数并量化模型的方向进行研究。
2.3复杂网络在配送网络中的优化研究
在利用复杂网络对配送网络优化的研究中，主要研究问题有道路最短研究、配送中心选址研究和配送路线优化研究三方面。薛艳肖通过对配送网络中的节点进行分类，基于无标度网络形成机理，建立了物流配送网络演化生长模型。运用平均场解析方法计算分析该模型的度分布函数，指出了配送网络具备复杂网络的无标度、小世界等特性。聂郁兰在研究配送网络时以复杂适应理论为指导，构建分析复杂物流配送系统的适应能力，为配送网络的研究提供新的研究思路和方法。张旭凤等通过计算分析发现第三方物流企业的配送网络符合无标度特性，为建立物流配送网络中的配送节点和客户节点的生成模型提供理论基础。从以上的文献研究可以看出，学者证明配送网络符合无标度网络的特征，同时利用无标度网络，进行了配送网络的建模和优化、从无标度网络的统计性质的角度进行分析构建复杂物流配送网络的模型等研究，但是现在国内外有关于复杂网络理论在配送网络中的应用还是很少。
2.4复杂网络在物流其他领域中的应用
武云霞以中铁快运行包快捷运输服务网络为例，证明了行包快捷货运服务网络具有小世界特性。白世贞、王文利从系统的自组织角度出发，通过构造吸引力函数，给出了各地区物流行业投资吸引力的计算方法。高义佳利用无标度网络模型，确定影响冷链物流网络抵抗各种随机或恶意毁坏的关键统计参数，并进行优化仿真分析，通过调整网络参数，改变网络结构，实现网络优化的最终目的。通过以上文献综述可以看出，学者运用不同的方式证明了冷链物流网络、集装箱运输网络和行包快捷运输网络符合无标度特性，并进行了相关的建模和优化。复杂网络在这些领域的研究还是相对较少，有关的研究也没有深入。
篇4
【关键词】智能控制；机电一体化；应用
机电一体化技术是指将机械技术、微电子技术、电力电子技术、信息技术等多种技术融合在一块的并且用于实际的综合技术。随着机电一体化的发展，机电一体化系统对控制的技术水平要求越来越高，原来的控制技术已经不能满足机电一体化系统的要求，因此，人们开始将目光投向发展比较迅速的智能控制，期望通过智能控制，达到机电一体化系统的控制目的。因此，本文将分析智能控制的特点和主要方法，探讨智能控制如何在机电一体化系统中得到应用，从而更好地实现对机电一体化系统的控制。
1.智能控制
1.1简单介绍
智能控制综合了多门学科，比如自动控制、人工智能、信息论和运筹学等，它克服了传统控制理论的许多缺点，能够用来控制各种复杂的系统。
1.2智能控制与传统控制的比较
首先，智能控制包括传统控制，智能控制是传统控制的高级阶段。与传统控制相比，智能控制处理信息的综合能力更强，而且能够从全局优化系统。从结构上来看，智能控制的分布式、分级式和开放式结构也比传统控制更加先进。
其次，智能控制是多门学科进行交叉的结果，因此它比传统控制在理论体系上更加完善。
再次，从对象和任务方面来说，智能控制适用的对象和任务可以更加复杂、高度非线性、模型可以具有不确定性。而传统控制适用的对象和任务比较单一、数学模型必须精确和能够满足线性要求。从系统设计重点来看，智能控制强调描述数学模型、识别环境和符号、设计推理机和知识库，而传统控制则侧重于运用传递函数、动力学方程、运动学方程来描述系统。
最后，智能控制的组织功能、适应功能和学习功能比传统控制要强，对不确定的和高度复杂的被控环境和对象有较强的克服能力。智能控制系统还具备仿人智能和拟人智能。此外，智能控制系统还可以用数学表示混合控制过程，用知识描述非数学的广义模型，采用多模态控制方式，这种方式是定性决策、定量控制和开闭环控制相互结合的体现。
1.3主要方法
目前，智能控制运用的主要方法为遗传算法控制、神经网络控制、模糊系统控制、专家系统控制、分级递阶控制、组合智能控制、混沌控制、集成智能控制、小波理论等等，前四种方法在机电一体化系统中有着广泛的使用。智能控制的基础为运筹学、人工智能、计算机科学和控制理论。
2.智能控制在机电一体化系统中的应用
2.1智能控制在机械制造过程中的应用
机电一体化系统的机械制造需要向智能制造系统的方向发展，通过智能控制实现模拟专家智能活动，延伸或者取代部分的人脑劳动。在现代先进的机械制造系统中，智能控制能够实现用一些不完整或者精确的数据预测一些情况，通过神经网络和模糊数学对机械制造的过程实行动态的环境建模，通过传感器融合技术综合和预处理信息。智能控制还能够通过神经网络识别在线模式，对不完整的信息进行处理；通过模糊关系和集合的鲁棒性，运用模糊信息控制动作。智能控制还可以用“Then-If”的逆向推理反馈，选择比较令人满意的控制参数和模式对控制机构进行修改。
在机械制造领域，智能控制的应用主要包括智能学习、机械故障的智能诊断、决策与预测、机械零部件的可靠性分析、机械零件的优化设计、切削参数的优化、制造系统监控和智能检测、加工过程控制和智能传感器等方面。
2.2智能控制在交流伺服系统的应用
伺服驱动装置是一种转换部件和装置，它能够使电信号转换为机械动作，并且决定着控制的功能和质量以及系统的动态性能，它是机电一体化的重要的组成部分。智能控制中电力电子技术的发展能够提高交流调速系统性能，实现直流的伺服系统向交流的伺服系统的转变。将智能控制引入交流伺服系统，能够帮助交流伺服系统应对比如负载扰动、参数时变、被控对象和交流电动机严重的非线性特性以及较强的耦合性这样一些不确定的因素，帮助交流伺服系统通过不确定的模型获得较满意的PID参数，满足系统的高性能指标要求。
常规的PID控制和智能控制技术相结合，能够形成智能PID，方法就是通过非线性的控制方式将人工智能引入到控制器，使系统的控制性能更好，并且能够不依赖控制器参数和精确的数学模型进行自动地调整，使得系统的适应性增强。如果只运用智能控制中的模糊控制算法，那么也能够提高交流伺服系统的静态性能和动态响应速度以及抗干扰能力，只是在自学习、自组织能力和抖振问题方面还存在着一些欠缺。因此，在交流伺服系统中还要用到智能控制中的神经网络等技术，从而减小抖振问题。
2.3智能控制在机器人领域的应用
在动力学方面，机器人是非线性、时变和强耦合的；在控制参数方面，是多变量的；在传感器信息上，是多信息的；在控制任务的要求方面，是多任务的，因此，从这些方面的分析可以得出智能控制非常适合运用于机器人领域。而且，目前在机器人领域也广泛地使用到了智能控制技术，比如机器人地行走路径规划、机器人的定位和轨迹跟踪、机器人的自主避障、机器人姿态控制等。在机器人领域，人们可以通过采用智能控制中的模糊控制、人工神经网络、专家系统技术进行环境建模和检测、机器人定位、汽车柔性制造等。
为了提高机器人系统的适应能力和鲁棒性，人们可以综合运用几种智能控制技术，比如神经网络控制和模糊控制相结合、变结构控制和模糊控制相结合、专家系统控制和模糊控制相结合等。
2.4智能控制在数控领域的应用
目前，数控系统要求性能具有高可靠性、高精度和高速，还要具备扩展、延伸和模拟智能行为的很强的知识处理功能，比如制造网络通信的能力、自学习和自组织的能力、感知加工环境能力、自规划能力等等。其中有的功能能够建立清晰的数学模型，但是有的功能不能够建立数学模型，所以为了实现这些功能，在数控领域必须运用到智能控制。比如，运用模糊控制，可以优化控制加工过程；运用模糊推理规划，能够诊断数控机床故障；运用模糊集合理论，可以调节和整定数控系统中的一些参数。
在数控领域，还可以利用遗传进化算法，找到数控系统的最佳加工路径；还可以运用智能控制中的预测和预算功能，在高速加工时加强对综合运动的控制。
3.总结
智能控制技术在机电一体化中有着广泛地使用，比如在数控领域、机器人领域、交流伺服系统领域和机器制造领域等。智能控制在机电一体化中有着很重要的作用，它能够实现传统的机械自动化技术无法实现的功能，使机电一体化系统更加完善。人们需要继续努力，使得机电一体化朝着高度智能化的方向发展。
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篇5
关键词：跟踪； Unscented变换； UKF； FMSRUKF
中图分类号：TN957.5134文献标识码：A文章编号：1004373X(2011)23000403
Research on Improved UKF Algorithm and Its Target Tracking Performance
CHEN Weiheng, ZHAO Yihuan
(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)
Abstract： The principle of Unscented transformation and UKF (Unscented Kalman Filter) algorithm are studied. To simplify computational complexity of the tracing system, identity matrix was introduced into the Unscented transformation, and the complicated matrix calculation was replaced by simple numerical calculation for solving matrix square root, that is UKF algorithm was improved into FMSRUKF (Fixed Matrix Square Root Unscented Kalman Filter). The simulation results of variably accelerated motion target tracing under three dimensional coordinate show that FMSRUKF achieves better precision and robust.
Keywords： tracking; Unscented transform; UKF; FMSRUKF
收稿日期：20110615非线性滤波问题中最优解法需要得到条件后验概率的完整描述才能够求解［1］，但这种精确描述需要大量参数而且无法实际应用［2］。非线性滤波问题有两种次优近似解决方法：一种是 EKF［3］(Extended Kalman Filter,扩展卡尔曼滤波),忽略高阶项，线性逼近非线性状态；另一种是 UKF［4］(Unscented Kalman Filter,Unscented变换卡尔曼滤波),采样逼近非线性分布。EKF存在精度低，计算涉及Jacobian矩阵等不足之处，限制了EKF的应用［1］。UKF是以Unscented变换为基础，通过采样方式达到更精确逼近状态分布的滤波方法，具有精度高，无须计算Jacobian矩阵等优点。随着研究的不断深入，UKF的应用范围也在不断得到扩展。本文在研究UKF算法基础上，提出了一种根据系统特性简化Unscented变换的改进UKF算法，该算法提高了系统精度和鲁棒性。
1系统模型
对观测站和运动目标在同一平面内的跟踪问题展开算法的应用讨论。对于三维目标定位时可以应用同样的方法。测量模型如图1所示。
设运动目标所在的平面是以测量站为坐标原点的二维坐标系。目标以速度矢量在平面内运动，在某一时刻t1位于点P1(x1,y1)，在下一时刻t2位于点P2(x2,y2)。在t1,t2两时刻，测量站可以测得目标距站距离ρ1,ρ2以及它们相对于x轴的夹角θ1,θ2,且在某一观测时刻有如下计算关系：ρ=x2+y2
θ=arctanyx(1)目标不同时刻间的坐标(x,y)变化不仅包含了每一时刻所处的位置信息，而且还包含了速度以及加速度的大小。测量值(ρ,θ)与对应时刻的坐标(x,y)之间有式(1)所示的非线性转化关系。根据连续测量到的某一时间段的若干(ρ,θ)值，可以掌握目标的完备运动状态信息。直接测量得到(ρ,θ)不可避免地会混有各种噪声。于是，如何减小噪声的影响，从而得到较为精准的目标位置信息就成为滤波算法应用的直接目的。
2Unscented变换及UKF算法流程
Unscented变换是一种计算随机变量在经历非线性变换后的统计特性的方法。通过一个非线性函数y=f(x)，对L维的随机变量x进行非线性传播。记x的均值和方差为x和Px。根据式(2)：χ0=x
χi=x+((L+λ)Px)i，i=1,2,…,L
χi=x－((L+λ)Px)i－L，i=L+1,L+2,…,2L (2)
图1测量模型得到2L+1个矢量χi(Sigma点)，组成矩阵χ。
式(2)中λ=α2(L+k)－L，λ是一个尺度参数，取一个较小的值；常数α决定这些矢量在点x附近扩展范围，一般取10－4≤α≤1；k是另一个尺度参数，通常取0； ((L+λ)Px)i为矩阵平方根的第i列。对式(2)所获得的矢量点χi通过式(3)非线性函数f(•)进行非线性传播，得到变换后的矢量点Yi：Yi=f(χi),i=0,1,2,…,2L(3)利用加权样本值均值和协方差逼近系统输出y的统计特性Y，Py:Y≈∑2Li=0wmiYi
Py≈∑2Li=0wci(Yi－Y)(Yi－Y)T (4)其中:wm0=λ/(L+λ)
wc0=λ/(L+λ)+(1－α2+β)
wci=wmi=1/［2(L+λ)］,i=1,2,…,2L (5)且满足∑2Li=0wmi=1，∑2Li=0wci=1。α同式(2)中λ中参数，β包含x分布的先验信息,在高斯分布下β=2。
这种以Unscented变换为基础的统计特性传播方式应用到Kalman滤波中，即是UKF。具体计算过程如下［47］：
设非线性系统状态方程和观测方程为：xk+1=Axk+uk
zk=H(xk)+wk (6)式中:A为状态转移矩阵;H(•)为观测矢量转换矩阵;uk为过程噪声高斯白噪声序列;wk为观测噪声，也设为高斯白噪声序列。
(1) 滤波初始化xE=E［x0］
P0=E［(x0－xE)(x0－xE)T］ (7)式中：E［•］代表取矩阵均值。
(2) 根据式(2)进行Unscented变换，得到Sigma点χi，i=0,1,2,…,2L。
(3) 计算状态矢量矩阵yk|k－1(i)=Aχi,i=0,1,2,…,2L(8)(4) 预测状态均值和方差xE(k|k-1)=∑2Li=0wmiyk|k-1(i)
P(k|k-1)=∑2Li=0wci［yk|k-1(i)-xE(k|k-1)］•
［yk|k-1(i)-xE(k|k-1)］T+Q(9)式中Q为系统噪声协方差矩阵。
(5) 预测测量采样点Vk|k－1(i)=H［yk|k－1(i)］,i=0,1,2,…,2L(10)(6) 预测测量值方差及其与状态矢量的协方差zE (k|k-1) = ∑2Li = 0wmi Vk|k-1 (i)
Pzz = ∑2Li = 0wci［Vk|k-1 (i)-zE (k|k-1)］•
［Vk|k-1 (i)-zE (k|k-1)］T+Rn
Pxz=∑2Li=0wci［yk|k-1(i)-xE(k|k-1)］•
［Vk|k-1(i)-zE(k|k-1)］T(11)式中Rn为测量协方差矩阵。
(7) 计算UKF增益、更新状态矢量和方差矩阵W=PxzP-1zz
xE(k|k)=xE(k|k-1)+W［z(k)-
zE(k|k-1)］
P(k|k)=P(k|k-1)-WPzzWT(12)式中z(k)为观测值。
3对UKF的改进
UKF的计算以Unscented变换得到χi点为基础，而每一次Unscented变换都要进行MMSE(最小均方误差)矩阵的矩阵平方根((L+λ)Px)i的获取。矩阵平方根可以通过下三角Cholesky分解等矩阵三角分解算法获得，矩阵的三角分解计算量相当于作一次高斯消去过程的计算量，大约L3/3次计算［8］(L为矩阵维数)。每一次滤波迭代都要进行此种计算，无疑要占用大量计算资源，拖延整个UKF计算周期，降低了系统时效性。为此，在研究系统特性基础上提出FMSR(Fixed Matrix Square Root,固定矩阵平方根)算法以简化χi点获取方法。
在矩阵(L+λ)Px中，对于特定系统(L+λ)为定值，Px携带状态分布信息，随系统模型确定而确定，在每次迭代进行时会随统计特征的变化而更新。实验发现：Px主队角线元素携带状态向量主要信息；其对角线各元素随滤波进行，能快速稳定收敛，此后只在此收敛值附近有微小的波动。波动反映了单次计算统计规律的变化，但是此种波动较小，可以看作是系统分布规律的高阶影响。忽略此高阶影响对计算结果不会有显著影响。于是，在掌握系统分布特性的基础之上，设置能够替代(L+λ)Px矩阵反映状态向量分布特性的确定矩阵σI，其中σ为由(L+λ)Px对角元素确定的一个常数，I为与Px同形的单位矩阵。
记Ii为I的第i列，则I=［I1,I2,…,IL］，i=1,2，…,L。 Ri=(σI)i为矩阵σI的矩阵平方根第i列。由于I是单位矩阵，所以Ri=σIi，i=1,2,…,L。计算一次σ即可求得矩阵平方根Ri，可省去约FL3/3次L×L维矩阵的三角分解过程(F为滤波次数)，降低了计算复杂性。改进后， 式(2) 变为：χ0=x
χi=x+σIi,i=1,2,…,L
χi=x－σIi－L,i=L+1,L+2,…,2L (13)以此Sigma点为基础进行UKF计算即构成FMSRUKF。
4仿真验证
为了验证FMSRUKF在本文跟踪模型中的应用效果，分别在模型中应用UKF，MAUKF\[9\]，FMSRUKF三种方法进行数据仿真。
初始位置［x(t0),y(t0)］T=［50,200］T m；初始速度［vx(t0),vy(t0)］T=［2,2］T m/s；加速度［ax,ay］T=［0.01,0.015］T m/s2；距离测量误差为服从均值为0,方差为0.1的高斯分布。采样间隔为1 s。式(13)中σ取10－5。分别计算UKF，MAUKF，FMSRUKF的估计误差,仿真结果如图2，图3所示。
图2x轴向误差对比图3y轴向误差对比由图2,图3可以看出，FMSRUKF在精度和鲁棒性上均优于MAUKF和UKF。
5结论
通过一种简化Unscented变换构成FMSRUKF。省去了用矩阵分解方法求解最小MSE矩阵中矩阵平方根的过程，优化了滤波计算。通过系统建模仿真验证，FMSRUKF在简化UKF计算的基础之上，能进一步提高系统的精度和鲁棒性。
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篇6
本文提出了旅游服务供应链研究的基本框架,综述了旅游服务供应链研究中有关供应链内涵、供应链网络结构、供应链管理和供应链评价方面的内容。在此基础上,文章认为,旅游服务供应链的网络结构研究有待深化、管理研究应加强宏观角度的研究、评价研究应增加评价维度。同时,通过对复杂网络理论内容的介绍,文章提出了旅游服务供应链的复杂网络特征：有向图,节点随机增长但具有非对称性,遵循择优选择机制以及局域性。最后,提出了未来旅游服务供应网络的研究方向。
关键词：
旅游服务供应链; 复杂网络; 生长演化模型
收稿日期： 2010-09-08; 修订日期： 2010-12-16
基金项目：
国家社会科学基金项目《旅游业促进经济增长机理、创新模式与整合战略研究》(09BJY087);秦皇岛软科学项目《秦皇岛旅游服务业集聚效应及产业升级研究》(200901A336)
作者简介：
舒波(1971-),女,燕山大学旅游管理系副教授,博士研究生。研究方向为旅游企业战略管理,供应链管理。
进入21世纪以来,旅游服务行业进入了产业升级的关键时期。旅游服务行业在各部门协调、配合和整体合作效率方面存在着不容忽视的问题,在众多旅游企业单体规模小、竞争力弱的现实情况下,迫切需要利用旅游研究的新思维应对和解决旅游服务行业发展的现实问题。加强对旅游服务供应链的研究将有益于上述问题的解决,但目前国内外该领域的研究处于成长阶段,亟需理论整合。复杂系统理论是系统科学中的一个前沿研究方向。在旅游服务供应链研究中引入复杂网络理论,可以拓展研究的广度和深度,具有重要的意义。因此,本文对国内外旅游服务供应链研究以及复杂网络理论在供应链研究中的应用进行了综述,并分析旅游服务供应链的复杂网络特征和研究方向。
1 国内外旅游服务供应链研究的内容
虽然国内外研究者对于旅游服务供应链的研究在广度和深度上落后于以制造业为背景的供应链研究,但已经形成了基本的理论基础和研究框架。图1显示了旅游服务供应链研究的框架结构。如图1所示,旅游服务供应链的研究内容主要集中在四个方面：内涵研究、网络结构研究、管理研究和绩效评价研究,部分研究内容相互融合、相互影响。
图1 旅游服务供应链研究框架
资料来源：本文作者根据文献［3］的相关论述整理绘制。
①②
参见文献［1］。
1.1 旅游服务供应链内涵
由于供应链管理的概念来自制造业,因此旅游服务供应链的具有特殊性的内涵成为业内学者研究的重要基础内容。早在1975年,国际旅游组织(UNWTO)发表了关于旅游产业销售渠道的研究报告,认为销售渠道和营销活动是旅游供应链的重要构成部分①。1997年,Sinclair等人提出旅游产业中供应活动的重要性②。2003年Page提出了多级旅游供应商的网络结构［1］。
目前国内外学术界所公认的旅游服务供应链的内涵有广义和狭义之分。2004年Tapper和Font提出了广义旅游服务供应链的概念,他们认为,供应链是“由向旅游者提供旅游产品和服务的所有供应商所组成”［2］,包括旅游产品供应体系中所有用来满足旅游者需求的商品和服务的供应者以及旅游者在旅游过程中直接向其购买商品或服务的目的地其它供应商;这些供应商所提供的商品或服务包括住宿、交通、吸引物、酒吧、餐馆、纪念品和手工艺品、食品生产、垃圾处理系统以及对旅游业的发展起支持作用的目的地基础设施等。也就是说,旅游供应链是一个由提供了不同旅游产品与服务的参与者所构成的旅游组织网络,参与者涉及广阔的范围：既包括企业,又包括政府部门［3］;既包括产品的直接供应者,又包括产品的间接供应者。狭义的旅游服务供应链则不考虑旅游产品与服务的间接供应者,例如食品生产企业、旅游纪念品生产企业和旅游目的地基础设施提供者等。例如,根据代保屏关于旅行社供应链的定义［4］,伍春和唐爱君提出旅游供应链是围绕满足旅游者的需求而构建的一种既包括食、宿、行、游、购、娱供应商,又包括分销商、零售商直至最终用户的网链结构,链上各节点企业建立战略伙伴关系［5］。这种定义属于狭义的旅游服务供应链概念范畴。国内外学者根据各自不同的研究目的选择狭义或广义的旅游服务供应链内涵作为其研究基础。
1.2 旅游服务供应链网络结构
旅游服务供应链网络结构是指,由供应链成员按照旅游产品和服务的供应方向排列起来并表明各级供应商和顾客之间关系的网络构成。在旅游服务供应链网络结构中,不同级别的供应商重要程度不同,同样级别的供应商地位也不同,分为核心企业和一般企业。国内外对旅游服务供应链网络结构的研究集中在供应链企业重要成员构成、核心企业选择等方面。另外,也有学者对不同级别供应商的市场结构进行了研究。
1.2.1 供应链网络构成
Page 的研究提供了旅游服务供应链网络的代表性结构［1］。在此基础上,国内外学者按照两种供应链定义构造了旅游服务供应链网络结构。例如,Zhang等人提出了包括旅游产品与服务的直接供应商和间接供应商的完整的供应链网络结构［3］。如图2所示,虚框内的企业是间接提供旅游产品与服务的供应商,如果考虑虚框内的内容即为广义概念框架下的旅游服务供应链网络结构,否则是狭义概念框架下的旅游服务供应链网络结构。在旅游服务供应链中,服务流由供应商流向顾客,信息流由目标市场流向上游供应商。
1.2.2 供应链核心企业
按照现代供应链理论,核心企业在供应链的运作和管理中具有信息的交换中心、物流集散的调度中心、资金的结算中心和统筹规划的协调中心的地位,具有一定程度的影响力、吸引力和融合力。在我国,许多学者对旅游服务供应链核心企业问题进行了研究,且多把核心企业确定为旅行社或景区。路科在旅游业供应链研究中提出我国现有供应链模式是以旅行社为核心的［6］。李万立等人认为,在旅游供应体系中,餐饮、住宿、购物、娱乐、参观、游览部门中的任何企业都有可能成长为核心企业,这将依靠节点企业对资源的掌控能力来实现［7］。秦绍林从旅行社在旅游供应链中的产业地位特征演变过程入手,分析其旅行社产业地位被弱化的原因及带来的问题,提出旅行社回归旅游供应链系统中核心产业地位的发展取向［8］。杨丽和李帮义提出了以旅行社为核心企业的供应链的构建过程［9］。
1.3 旅游服务供应链管理
旅游服务供应链管理是指,以旅游者需求为中心,以贸易伙伴之间的合作为基础,对供应链中的服务流、信息流、资金流进行计划、组织、协调及控制,以寻求实现价值增值的有效途径。旅游服务供应链管理领域的研究包括供应链协调管理、供给、需求与库存管理、信息技术管理等方面。
所谓旅游供应链协调,是指供应链企业之间的沟通并采用相互匹配的决策模式,其目的是为了达到供应链的总体目标,如降低成本、增加利润、提升服务质量、建立稳定的合作关系等。缺少协调的主要原因之一是由于竞争而引起的企业之间的目标冲突。供应链协调管理研究主要集中在两个方面。第一是协调管理的障碍。李万立和李平提出旅行社供应链次优化问题,认为成员之间容易因为目标的差异引发潜在的信任危机,从而增加供应链管理的难度和成本;同时他们分析了旅游供应链合作模式,认为缺乏基于市场细分策略的分层次的合作伙伴体系,各环节合作同步不足,缺乏合理的责任、风险和利益分配机制,“委托―”链过长导致游客效益损失,旅行社在供应链上凝聚力、协同力弱等问题导致了供应链集成化程度较低［10］。舒波对旅行社面临的不确定性因素的来源进行了分析,并说明不确定性因素形成了供应链难以协调的障碍［11］。第二是实现旅游服务供应链协调的好处、程度和途径。Theuvsen对旅游服务提供者航空公司、酒店同欧洲旅游经销商之间的协调问题进行了研究后认为,价格、质量等因素对供应链协同有重要影响,旅游业能够明显从供应链协调管理中受益［12］。一体化方式是旅游服务供应链协调方式的重要表现,Lafferty和 van Fossen对旅游企业横向和纵向一体化进行了研究［13］。在国内,张晓明等人应用博弈模型、经典报童模型就旅游服务供应链中若干环节的协调进行了研究［14］。杨树和杜少甫研究了由主题公园和旅行社组成的包价旅游供应链中旅行社的最优服务质量决策问题,提出主题公园提高自身的服务质量并不一定能够激励旅行社选择提供高质量的服务［15］。伍春和唐爱君以旅行社为供应链核心企业,综合考虑核心企业竞争力、质量、柔性等诸多方面因素,构建了旅游供应链可靠性评价指标体系［5］。
在供求与库存管理方面,国外学者在旅游节点企业与其上游旅游企业的关系、供应商选择、供应链需求预测、超额预定等方面进行了研究［16-19］。例如,Bastakis等人对旅游运营商和酒店的关系进行了研究,发现下游企业对供应商效益影响很大［20］。Tsaur等人对旅游经销商和旅游零售商之间的关系进行了研究［21］。在国内,杨丽等人基于单个组团社和单个地接社组成的旅游供应链对分散定价和联合定价条件下组团社和地接社的定价策略和利润进行了研究［22］,李万立等人对旅游供应链中存在的两层“委托―”关系进行了分析［23］。供应商选择是旅游服务供应链中的重要问题,旅游供应商绩效是旅游者选择特定供应商的重要信号。在供应商选择方面,Cobanoglu等人调查了612个土耳其旅游者确定他们选择酒店的重要影响因素［24］,Pearce调研了新西兰的旅游运营商选择旅游供应商的主要影响因素［25］;在对供应链中旅游企业的需求预测方面,学者们偏重于利用统计模型对旅游需求进行预测［26］。
信息技术的发展对旅游服务供应链管理产生了深远的影响。2008年,Buhalis和Law对近20年的信息技术在旅游业发展中的应用进行了阐述和研究［27］,从中可见国外诸多学者对信息技术应用于供应链管理的必要性和如何提高信息技术的利用效率等问题进行了深入研究。但国内这方面研究成果未见发表。
1.4 旅游服务供应链评价
旅游服务供应链评价是指对供应链绩效、竞争力等方面进行分析,以反映供应链的效率。目前在旅游服务供应链管理领域,国外主要的供应链评价集中于供应链绩效评价方面,包括财务绩效、运作绩效和总绩效评价。从财务角度对旅游供应链评价主要采用系列财务指标体系评价(采用总成本、库存成本、投资回收率、利润等指标构成指标体系),例如Yimlaz和Bititci对酒店供应链的财务绩效构造了指标体系进行了评价［28］。运作绩效评价涉及旅游产品质量、旅游者响应时间等方面［3］。由于旅游供应链涉及旅游产品服务的各个环节,对供应链总体评价更为重要。旅游供应链总体评价两个主要的研究方面是旅游者对供应链的满意度评价和旅游供应链弹性评价［3］。但是,国内在旅游服务供应链评价方面研究成果较少且质量不高。
1.5 有待深入研究的内容
综观国内外旅游服务供应链的研究成果,本文认为以下内容有待深入研究。
第一,对旅游服务供应网络的研究目前基本上处于静态的、以基本结构研究为主的浅表研究阶段,还没有出现针对供应链网络的生成过程、动力机制演化过程等进行深入分析的研究。第二,旅游服务供应链协调管理和供求关系是研究的核心内容,国外的研究侧重节点旅游企业之间的协调关系,国内的研究偏重从旅行社的角度分析供应链的协调问题,都着重于微观视角,从宏观角度研究旅游服务供应链网络的成果偏少。协作供应链预测研究、将信息技术应用于旅游服务供应链管理的研究在国内几乎是空白点。第三,旅游供应链研究滞后于其他领域的供应链研究,供应链鲁棒性、集成性等评价内容并没有及时移植到旅游服务供应链管理领域,使旅游供应链评价内容单调。第四,与国外研究方法相比,国内的旅游服务供应链较少使用数量分析、实证方法和案例分析,主要使用理论分析的方法,仅见杨树等少数学者在其研究中应用了博弈论、自回归滞后计量模型等方法［15］。
可见,国内旅游服务供应链研究一方面要密切关注国际同领域的研究热点,另一方面要及时跟踪供应链管理、系统科学理论的发展方向,形成移植-创新-突破-领先的研究发展进程。鉴于此,本文引入复杂网络理论的研究内容,期望对旅游服务供应链研究领域的拓展有所裨益。
2 复杂网络研究的前沿问题
2.1 复杂网络的研究内容
复杂网络作为大量真实复杂系统的高度抽象,近年来成为国际学术界一个新兴的研究热点。2006年,项林英等人对信息领域复杂网络在建模、分析和控制方面的研究进展进行了全面综述［29］。2009年,刘建香对国内复杂网络研究进展进行了综述［30］。以下简述复杂网络的统计特征、生长演化模型、复杂网络特性和复杂网络控制等理论的研究进展。
2.1.1 复杂网络的统计特征
复杂网络的统计特征可以用以下指标表示：① 平均路径长度L。指网络中所有节点对的平均距离,反映了网络中节点间的分离程度。② 聚集系数C。节点的聚集系数是指与该节点相邻的所有节点之间连边的数目占这些相邻节点之间最大可能连边数目的比例;所有节点聚集系数的平均值为网络的集聚系数,它表明网络的聚集性。③ 度及度分布。节点的度是指与该节点相邻的节点(或边)的数目,网络的度k指网络中所有节点度的平均值;度分布P(k)指网络中一个任意选择的节点,它的度恰好为k的概率。④ 介数。节点介数指网络中所有最短路径中经过该节点的数量的比例,边介数指网络中所有最短路径中经过该边的数量的比例;介数反映了相应的节点或边在整个网络中的作用和影响力。⑤ 小世界效应。指尽管网络的规模很大,但是网络的平均路径长度L很小(随网络的规模呈对数增长)的特点;大量的实证研究表明真实网络几乎都具有小世界效应。⑥ 无标度特性。节点度的幂律分布为网络的无标度特性,在这样的网络中,大多数节点的度都很小,而少数节点的度很大,说明节点具有异质性。
2.1.2 复杂网络的生长演化模型
复杂网络的生长演化模型是研究复杂网络的基础。自20世纪末小世界网络模型和无标度网络模型被提出后,引发了大量的复杂网络生长演化模型的研究。例如广义无标度动态演化模型、局域世界演化模型、多局域世界演化模型、富标度网络演化模型等。下面介绍局域世界演化模型。
局域世界演化模型是在无标度网络模型的基础上更接近于实际网络的演化模型。这种演化模型继承了无标度网络模型的随机增长和优先连接机制,但强调优先连接法则适用于局域世界。局域世界的建立过程是：① 初始状态,网络有m0各节点和e0条边;② 随机从网络已有的节点中选择M个节点,作为新加入节点的“局域世界”;③ 加入新的节点并与该“局域世界”的m个节点建立m条边的连接;④ 新加入节点与已经存在的节点之间按照优先连接法则建立连接。ki表示第i点的度,Πlocal(ki)表示局域世界i点的链接概率,则优先连接法则为：
И
Πlocal(ki)=Π′local(i∈local)ki∑i localki
И
其中Π′local(i∈local)ki=M/(m0+t)。诸多研究已经证明,局域世界网络是真实网络的普遍性质。
2.1.3 复杂网络特性
复杂网络的特性表现在鲁棒性、脆弱性等方面。鲁棒性概念来自于控制理论,是那些具有恢复、自我修复、自控制、自组装、自我复制能力的系统所具有的特性。粗略地讲,鲁棒性就是系统的性能对付不确定性的“强健”程度。复杂网络的鲁棒性是指去掉网络中的一些节点后网络是否依然完整。无标度网络相对均匀分布网络而言,对随机错误具有很强的免疫力(鲁棒性),但在遭受恶意攻击时性能急剧下降(脆弱性)。
2.1.4 复杂网络控制
复杂网络控制理论涉及反馈强制控制、拥塞控制和鲁棒控制等。反馈强制控制策略是规则网络中用于控制时空混沌的一种常用方法,包括随机强制控制和特定强制控制。随机强制控制从网络中随机选择部分节点进行控制,特定强制控制依节点的度由大到小选择节点控制次序。由于网络自身流量和处理速度的限制会出现拥塞现象。节点的性质和网络的无标度性对拥塞现象有显著影响,在介数大的节点处增加连接节点能够有效地改善拥塞现象。鲁棒控制通过设计鲁棒自适应器实现网络在不确定因素情况下的正常运行。
2.2 复杂网络在供应链研究中的应用
在运用复杂网络理论研究供应链网络方面已取得了一些进展。在国外,Helbing等人从复杂网络理论的视角研究供应链网络,认为供应链网络属于复杂网络系统,具有自组织、涌现、非线性、动态和演化等诸多特征;他们认为供应链管理中的牛鞭效应与供应链网络拓扑结构的性质关系密切,合理的供应链结构不但可以减弱牛鞭效应,也能够增加供应链的稳定性［31］。Laumanns和Lefeber用一阶微分方程模拟供应链网络的动态变化,并用鲁棒最优控制方法实现了供应链的最优化目标［32］。Kuhnert 和Helbing认为在城市的物资供应网络中只有少数的核心节点对物资调度和配送的作用非常重要,因此,城市的物质供应网络服从无尺度分布网络的特性［33］。在国内,郭进利分析了供应链网络的基本特征,提出了节点到达过程是更新过程、新增入边和出边数是具有Bernoulli分布随机变量的供应链型有向网络,并研究了这类网络节点的瞬态度分布和网络的稳态平均度分布［34］。张昕瑞和王恒山建立了复杂供应链网络结构模型［35］。胡一f和朱冰心探讨了复杂网络理论在物流运输、供应链设计和优化、供应链中企业利益的协调等方面的应用前景［36］,陈晓和张纪会在局域世界演化模型的基础上对复杂供需网络建立了局域演化生长模型并进行了仿真模拟［37］。
3 复杂网络理论对旅游服务供应链研究的启示
3.1 旅游服务供应链复杂网络的特征
由于Internet、交互式Web应用以及电子商务的发展,旅游服务供应链显示出复杂拓扑结构网络的显著特征。在旅游服务供应链网络中,食住行游购娱供应商所生产的旅游产品主要有以下两种途径销售给旅游者：其一,通过旅游运营商和旅游零售商的整合销售给旅游者;其二,直接将各自的旅游产品销售给旅游者。同时,同级供应商之间也存在少量的相互供应关系,例如,宿供应商(如酒店)相互提供客源、行供应商为游娱供应商提供客源、旅游经销商之间的转客情况等。
围绕n个旅游产品的生产销售过程,多级旅游服务企业作为复杂网络中的节点,构成节点集V(G)。V(G)包含三个子节点集,即V(G)={V1(G),V2(G),V3(G)},各节点集和子节点集包括若干节点企业。如图3所示：V1(G)为一级供应商节点集,即旅游商节点集,V1(G)={TA1,TA2,…,TAl},其中TA1,TA2,…,TAl表示旅游商节点;同理,V2(G)={TO1,TO2,…,TOh}为二级供应商节点集,即旅游运营商节点集;V3(G)为三级供应商节点集,包括宿、行、游娱、购和食供应商,即V3(G)={V31(G),V32(G),V33(G),V34(G),V35(G)},其中V31(G)={AC1,AC2,…,ACn},AC1,AC2,…,ACn表示宿供应商节点(如酒店)。旅游服务企业之间竞争与合作形成的各种关系表示为边eijk,其中i表示始点的供应商级别、j表示终点的供应商级别、k表示排序后特定的上级供应商与下级供应商的组合,例如边e30k表示宿供应商AC1直接将产品和服务提供给旅游者。eijk构成的边集E(G)与节点集V(G)一起构成网络G(V,E),显示了旅游服务供应链的复杂网络结构。
,结合旅游服务业的特殊性,旅游服务供应链复杂网络的基本特点主要有：
(1) 有向网络。网络定旅游企业与其它节点之间的关系分别为供应商(始点)或客户(终点),构成有序对,形成有向网络。例如,图3(按照供应链物流方向,图3是一个特定的有向图)中e321=,表示第一个宿供应商AC1与第一个旅游运营商TO1之间的供应关系,AC1为始点,TO1为终点。在有向图D=中,E中以v为起始点的有向边的个数称为v的出度,记作d+(v);E中以v为终点的有向边的个数称为v的入度,记作d-(v)。出度与入度之和称为v的度,记作d(v)。例如在图3中,节点TO1的出度d+(TO1)为4,入度d-(TO1)为5,度d(TO1)为9。
(2) 节点增长服从随机分布,但不同级别节点增长随机分布规律不完全相同,呈现非对称性。文献［16］假设供应链节点增长服从泊松分布P(λ),这改善了BA模型(无标度网络模型)均匀增长理论在供应链应用中的局限性。旅游服务供应链网络中节点增长有其特殊性,不同级别的节点增长规律不完全相同。例如,旅游资源节点数量受区域旅游资源的影响,长时间变化不大,相对处于静态;旅行社、餐饮企业等节点增长变化较快。
(3) 节点间是择优连接。旅游服务供应链中新节点的增长机制为积累优势机制,表现出动态演化系统存在少数节点大量链接,而多数节点少量链接的无标度网络特征。在t时刻,当一个新节点进入网络时,此节点具有m(m≤m0)条边将选择与网络中已有的m个节点连通,这时,如果新节点是始点,则选择终点vi的概率W依赖于节点vi的入度d-(vi),满足
И
W(d-(vi))=d-(vi)∑jd-(vj)
(1)
И
如果新节点是终点,则选择始点vi的概率W依赖于节点vi的出度d+(vi),满足
И
W(d+(vi))=d+(vi)∑jd+(vj)
(2)
И
在图3中,每一类供应商中都可能存在入度和出度相对较大的节点,例如节点AC1、TR2、SEj、SHi、DI2、TO2和TAl。这些节点企业在品牌效应、信誉和信息管理等方面拥有更多的优势,是新进入的旅游企业优先选择的合作伙伴,体现了积累优势机制。
(4) 局域性
在实践中,BA模型所表述的优先连接机制不是对整个网络都起作用,而只是在每个节点各自的局域世界里被遵守。于是Li和Chen等针对确定性和随机性共存的具体机制提出的优先连接法则只适用于局域世界网络模型［37］。受区域旅游资源的影响,旅游服务供应链网络具有显著的局域特性。例如,旅游者出游时间和空间局限在一定范围内、旅游开发所形成的景区以及依傍旅游资源而建成的酒店不可移动等,使得区域内旅游企业之间自然形成局域世界网络。
3.2 旅游服务供应链复杂网络的未来研究方向
(1) 结合旅游服务供应链复杂网络特点构建生长演化模型,深入分析旅游服务供应链复杂网络结构。如前所述,旅游服务供应链在网络结构研究方面处于浅表研究阶段,动力机制与生长演化机制的研究需要新的工具。复杂网络理论为旅游服务供应链网络结构的研究提供了有效的途径。未来应当加强实证研究,寻找旅游服务供应链的网络拓扑特征,利用计算机建模,这是一项富有挑战性的工作。
(2) 改进现有旅游服务供应链网络评价体系的不足,形成鲁棒性和集成性的评价框架。旅游服务供应链网络极易受不确定性因素影响,“脆弱性”较大,因此旅游服务供应链评价研究仅仅关注供应链的绩效是不够的。鲁棒性和脆弱性是与协调性相关但视角不同的评价维度。未来的研究应利用复杂网络现有的分析框架,分析评价旅游服务供应链的鲁棒性、脆弱性等特征,结合旅游服务业特点确定评价方法。
(3) 比较和选择现有复杂网络的控制技术,实现复杂网络理论和旅游服务行业实践的对接。分析复杂网络控制技术中的反馈强制控制、脉冲控制、鲁棒控制和拥塞控制方法在旅游服务供应链中的应用前景,分析各种不同的控制策略对旅游服务供应网络可能产生的影响等,通过深入的分析研究找到适用于旅游服务供应链网络的控制策略或策略组合。
(4) 旅游服务供应链复杂网络研究中尚有许多实践中需要解决而研究不足的问题,例如旅游服务供应链复杂网络的竞合关系及其模型研究,旅游服务供应链融资问题研究等。在复杂网络理论与旅游服务供应链理论结合的基础上,期待出现有效解决这些问题的思路。
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篇7
关键词：纯电动汽车；模糊PID；动力系统；自调节；目标车速
中图分类号：U461.2文献标文献标识码：A文献标DOI：10.3969/j.issn.2095-1469.2014.05.09
Abstract：From the perspective of complete vehicle integrated control of longitudinal dynamics， a new control scheme of PEV speed hierarchical control system was proposed. The accelerator aperture was transformed into the corresponding hierarchical target speed， anda complete vehicle power system based on the vehicle speed feedback self-regulation using fuzzy PID control was designed. Then the system model was built and carried out in Matlab/Simulink. The results of simulation demonstrated that the system overcomes the disadvantages of repeated adjustment and complicated operation in traditional control systems， met the requirements of vehicle control under some typical electric vehicle driving conditions， and hence showed great relevance to applications.
Key words：PEV； fuzzy PID； power system； self-regulation； target speed
行驶的汽车是一个由驾驶员-汽车-环境构成的闭环系统，驾驶员的操纵方式和汽车的行驶环境（外界路面环境、交通状况等）决定了汽车的行驶状态[1]。汽车纵向行驶过程中，驾驶员根据行驶环境的不同，使用感官采集汽车的行驶状态信息，通过不断地操作加速和制动踏板来实现对发动机输出转矩和整车制动力的控制，进而达到对整车车速的控制。因此，驾驶员的工作是一个不断调节、反复修正的过程，相当于一个智能反馈控制器，极易使驾驶员感到疲劳。
近年来，在增强汽车可操作性和降低驾驶疲劳方面，国内外学者做了很多研究，就电动汽车动力系统控制而言，主要有：（1）电机驱动控制[2-6]，电机输出特性优化，尤其是线性化的力矩输出特性和电机调速性能及抗扰动等方面的研究。（2）变速器换挡控制，包括换挡控制策略[7]和换挡机构优化及智能控制研究[8-9]。（3）整车传动系控制，如整车控制策略[10-12]、匹配及协调控制的研究[13-14]等。这些研究都是在原动力控制模式基础上进行的优化改进，在一定程度上使整车性能有所提高，其意义重大，但是前述的问题仍然没有从根本上得到解决。为此，本文提出了一种新型实用的纯电动汽车速度分级调控系统，其核心思想是利用速度的分级控制以及电子系统的闭环反馈自调节，代替驾驶员完成部分加速踏板修正的操作，实现对车速的半智能控制。
1 驱动系统控制原理
1.1 纯电动汽车控制原理
纯电动汽车使用电动机代替内燃机作为主要动力源，其控制系统框图如图1所示，取消了传统汽车中的离合器结构，通过改变三相逆变器输入到电机中的电流，实现对电机输出转矩和转速的调节，而电机输出的动力经机械连接的变速器、传动机构到轮胎直接驱动汽车行驶，其动力响应相对传统汽车更加快速、高效。
目前，纯电动汽车动力控制策略依旧与传统内燃机汽车控制策略保持一致，驾驶员通过操作加速踏板开度来调节动力源的转矩输出特性，从而实现对整车驱动行驶的控制；需要制动的时候，则通过制动踏板带动制动回路，给车轮施加制动力矩，使车辆减速。这种整车控制策略使得在汽车纵向行驶的过程中，驾驶员必须不断修正加速踏板，以保证汽车以一个良好的期望车速不断行驶。驾驶员操作流程如图2（a）所示，可以看出，驾驶员在行驶过程中操作繁琐，需要反复调节加速和制动踏板，车辆控制效果不佳。
1.2 速度分级调控系统控制原理
本文提出的控制系统理想模型是通过加速踏板控制整车车速的单自由度车速控制系统模型。纯电动汽车行驶时，首先检测驾驶员输入加速踏板的开度信号，通过速度分级表转化成对应的定值目标车速，同时检测车轮的转速，形成整车车速闭环反馈控制。利用一体化控制器对电机和变速器进行耦合协调控制，协调电机和变速器转矩、转速输出并实现适时换挡，优化系统的加速性能和动力输出，最终达到电动汽车智能控速、平稳行驶的状态。改变加速踏板区间，加减速的过程自动实现，其响应速度由路况、汽车动力性及控制算法共同决定。制动减速系统仍旧是机械动力系统结构，制动时切断加速信号，其过程与传统汽车一致。
该系统利用电子系统的闭环反馈调节，代替汽车行驶过程中驾驶员的反复调节过程，在一定程度上简化了系统控制模式。不同的踏板开度对应相同的车速，随着加速踏板开度变大，从一个区间进入另一个区间，目标车速增加，系统控制车速上升，这与驾驶员的驾驶感受和习惯都是一致的。其驾驶员操作流程如图2（b）所示，避免了车速保持过程中的反复修正，大大简化了驾驶员的操作，同时增强了电动汽车的可操作性和可靠性，降低系统能耗并提升道路行驶安全性。
2 速度分级调控系统实现方案
2.1 系统方案结构
纯电动汽车速度分级调控系统结构示意图如图3所示，角度传感器9采集加速踏板4和制动踏板8开度信号输入给一体化控制器5，一体化控制器通过矢量控制方法调节逆变器7输入到永磁同步电机1的电压矢量来调整电机的输出特性，同时通过控制换挡机构10的操作实现AMT11的适时自动换挡，取消了传统汽车传动系统中的离合器部件，电机输出的力矩通过与之机械连接的变速器、传动机构3，最终传递至车轮2驱动整车行驶，通过车轮转速传感器6反馈的车轮转速信号，实现整车车速的实时反馈。
2.2 系统目标车速的制定
参照我国对于特殊路段限速的标准和法规以及关于行车安全车速研究的相关文献[15]，综合考虑良好路况的车速控制误差和驾驶员驾驶习惯等因素，人为制定了系统的目标车速分级，见表1，共分为8个区间，汽车在达到稳定状态下以下列车速稳定行驶。将加速踏板的开度百分比对应的目标车速固定化，作为整车分级调速的目标车速，简化了整车动力系统的控制和换挡策略的制定，增强了系统的抗干扰性。
2.3 系统控制方法
为了使车辆快速响应目标车速达到稳态，并保持稳定的行驶状态，系统针对不同路况输出的转矩应能够实现自动调节，以达到驱动力与行驶阻力的平衡。永磁同步电机的输出转矩调节是系统控制的核心，它是对坐标变换后产生磁通的励磁电流id和产生转矩的转矩电流iq进行解耦和独立调节，如图4所示，在转矩电流电流环的基础上，加入速度反馈形成转矩速度双闭环控制。速度环采用增量式的模糊PID控制器调节，可以使速度环具有速度脉动率小、频率响应快、调速范围宽等优点。
在速度环控制算法的选择上，因为模糊控制可以引入专家经验，而且不需要知道动力系统的精确数学模型，在速度保持和加速踏板区间变化时可以分别调节、平滑过渡，具有较好的适应性。单独使用模糊控制不易消除达到目标车速稳态偏差，且对控制器运算性能要求较高，而PID算法简单又可以较好地消除稳态偏差，但动态性能不佳，因此综合两者的优点，利用模糊控制实时修正PID参数，提高了系统的控制精度和鲁棒性，具有良好的系统控制性能。
3 仿真结果与分析
本文设计的纯电动汽车速度分级调控系统整体仿真模型如图5所示，control模块模拟仿真行驶工况负载和输出驾驶员操作踏板开度，ECU模块执行查表获得目标车速及挡位控制，SVPWM模块实现永磁同步电机的空间矢量控制，fuzzyPID模块是针对不同路况制定的速度环和电流环反馈控制策略模块，PMSM模块包括永磁同步电机系统和信号输出检测两部分，car模块对应汽车行驶系部分建模。根据汽车行驶时的各个不同工况，选择control模块的仿真工况，设置仿真时间为10 s，分别对起步、加速、上坡、制动减速4种工况分别进行仿真。
仿真结果的整车车速和电机转矩如图6～9所示，由于电机的转矩响应迅速，采用纯电动汽车速度分级调控系统，驾驶员通过简单操作加速踏板，就能够控制整车车速，实现对与区间相对应的目标车速的跟随，达到车速的平稳控制。
（1）起步过程，模拟驾驶员制动过程操作，加速踏板保持在第3区间，车辆平地起步，车速平稳上升至目标车速29 km/h，并保持。
（2）加速过程，加速踏板从在3 s时由第3区间阶跃至第4区间，车速先保持，在3 s时逐渐由29 km/h上升到38 km/h。
（3）上坡过程，加速踏板保持在第2区间，车辆在2 s时驶上20°的斜长坡，车速小幅波动后稳定在目标车速20 km/h。
（4）制动过程，加速踏板先保持在第4区间，车辆行驶2 s后，间隔0.2 s后制动1.3 s，间隔0.2 s后，加速踏板最后保持在第2区间，车辆实现制动减速，车速由38 km/h迅速降至20 km/h并保持稳定。
4 结论
（1）本文设计的纯电动汽车速度分级调控系统形成了整车车速的反馈闭环自动调节，它采用速度分级控制的思想，通过踏板区间控制车速，使驾驶操作简便、高效。
（2）起步过程平稳快速，加速、上坡和制动减速3种典型工况下，整车车速都能在5 s内恢复到目标车速误差±3%范围内，该系统满足车辆的实际行驶需求，是一种合理可行的纯电动汽车动力系统控制方案。
（3）速度分级调控系统集成模糊PID控制，充分发挥了矢量控制电机转矩的快速响应能力，转矩响应小于0.1 s，具有实用性。
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篇8
[关键词]液力偶合器；调速控制；原理；传动；模糊控制
中图分类号：TG303 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0195-01
液力偶合器作为通用液力传动的元件，置于工作机以及动力机之间，可以传递两者动力，从而保证主动轴同从动轴之间柔性连接，将主动轴转矩等值传递到从动轴。液力偶合器有着结构简单、节约能源以及性能可靠能方面的优点，在冶金、船舶、发电、纺织以及化工等行业得到广泛应用。
一、液力偶合器调速控制的原理
液力偶合器的主要构件有泵轮、涡轮以及壳体，其中壳体通过螺栓同泵轮之间实现固定连接，作用在于避免工作液体的外溢，泵轮同动力机连接，涡轮则同负载链接，泵轮以及涡轮都有径向叶片[1]，同时泵轮以及涡轮叶片间凹腔形成圆环状的工作腔，在腔内填充液体从而传递动力，可以说液力偶合器通过液体的运动实现能量转换，动力机带动泵轮转动的过程当中，工作腔内部工作液体受离心力以及工作叶片作用，从小半径的泵轮入口加速抛向大半径泵轮出口，其中液体动量矩不断上升，泵轮则将动力机的机械能转化为液体动能，并且泵轮抛出工作液可以冲击涡轮叶片，从而带动涡轮以及泵轮的同向运动，最终实现涡轮负载做功，将液体动能转化成为机械能，而实现动能转化之后液体继续流回泵轮，进行后续的循环，这样一来就能够不用机械连接而传递能量[2]。
在液力偶合器的调速原理方面，调速型的液力偶合器在保持输入转速前提下，改变工作腔内部的充油量，从而实现调节输出转速的效果，工作腔的进出口流量相等的时候，液力偶合器的工作腔保持充液量恒定不变，要想调节工作腔充液量，就需要避免工作腔进出口流量相等[3]。按照调节充液量不同的方式，液力偶合器的调速类型有以下三种。第一种是进口调节式，该类型的调速偶合器通过操纵勺管来调节流道工作油量，同时能够进一步分成固定导管阀式、喷嘴导控式以及固定导管泵控式等。第二种是出口调节式，该类型的调速偶合器运转过程当中流道进油量保持恒定不变，而是用移动流道的排油勺管确定流道当中的充油量，同时根据勺管移动的不同方式能够分成伸缩式勺管以及回转式勺管[4]。第三种是复合调节式，该调速偶合器运转过程当中一方面使用排油勺管的位移实现调速，另一方面还利用控制阀以及冷油循环门来控制偶合器流道进油。调速偶合器目前广泛应用在工作机需要进行无级调速的环境，例如离心式水泵以及风机配合，能够在调速的过程当中大量地节约电能。
液力偶合器进行调速的节能原理方面，主要是通过改变转速从而改变特性曲线来调节流量，根据离心风机水泵工作的原理，其流量同转速一次方是成正比的，压力同转速平方成正比，同时轴功率同转速三次方成正比，因此在降低转速调节流量的时候，轴功率根据转速三次方的比例而大幅下降，在流量以及转速下降1/2的时候，根据理论计算可以得出轴功率会下降为原值1/8，因此有着显著的节能效果[5]。
二、液力偶合器调速控制系统的应用
液力偶合器调控控制系统主要应用于工作机属于叶片机械传动系统当中，有着比较理想的调速节能效果。这里的调速节能指的是调节流量或者间歇运行的那些风机水泵，通过液力偶合器实现调速，从而替代耗能落后的节流调节，可以节约大量的能源。除此之外，液力偶合器调速系统在炼钢转炉风机、管道输油泵以及热电锅炉的给水泵方面的应用同样有着显著的节能效果，并且在大功率的水泵以及风机调速控制方面，液力偶合器调速控制系统因为性价比突出的特点，应用日趋广泛。
在液力偶合器调速系统的控制方面，大部分使用PID控制，这一方法有着简单实用并且精度高的优点，不过PID控制对于模型有着比较强的依赖性，同时收到控制系统时变性以及非线性的影响比较明显，液力偶合器的内部流动状态非常复杂，同时在工作的过程当中，不同的工况以及工作环境之下，不同寿命周期的模型在参数方面会存在较大的区别[6]，所以建立数学模型的过程中往往存在一定的困难，因此单一PID的控制无法很好实现液力偶合器的调速系统控制，模糊控制则是近年来逐渐发展流行的新型控制器，通过使用模糊理论以及模糊运算来实现系统控制，在液力偶合器调速系统当中的应用有着以下方面的优点。第一是模糊控制基于规则控制，同时根据操作人员经验或者是专家知识而建立控制规则，并不要求建立精确数学模型，因而设计简单并且便于应用。第二是从工业过程定性角度出发，更加容易制定语言控制的规则，模糊控制对数学模型无法获取的动态特性更加适用。第三是模型控制的算法以及系统设计的方法，因为出发点以及性能指标的区别而容易出现较大区别，语言控制的规则更加独立性，通过这些控制的规则实现模糊连接，可以实现优于常规控制的效果。第四是模糊控制基于启发性知识以及语言决策的规则而设计，能够模拟人工控制方法，提高控制系统适应的能力，有着一定程度的智能性。第五是模糊控制系统鲁棒性好，干扰以及参数变化对于控制效果带来的影响较小，适合非线性以及纯滞后系统控制。不过模糊控制有着控制精度不高以及稳态误差等方面的缺点，因此研究人员提出模糊-PID控制的方法，在液力偶合器的调速控制系统当中逐渐得到应用。
液力偶合器调控控制系统的应用呈现出下列发展趋势。液力偶合器作为传动装置使用的时候，主要研究原始特性以及外特性等，还包括同原动机以及负载机械之间匹配的关系，机变是研究其调节的特性，只是涉及静态调节，不过作为液力传控当中的传动控制单元，需要进一步研究动态特性。此外，目前的液力偶合器调速控制系统主要使用PID控制技术，在系统控制效果方面不够理想，因此需要进一步研究新型控制方法改善液力偶合器的调速控制效果，最终实现自动调速控制，尤其是伴随计算机技术的发展，可以考虑使用计算机动态仿真控制液力偶合器的调速控制系统，从而省去大量实验并减少工作量。
综上所述，偶合器调速可以说是节电的一种重要手段。在性能、性能、价格、应用条件以及操作经验方面的差异，使得不同调速装置都有着巨大的应用前景，在调速方式选择的过程中应当因地制宜并且讲求实效。液力偶合器调速控制系统运行简单，同时使用维护简便，有着见效快、投资少以及节能效益明显的特点，因此应当进一步推广应用。
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篇9
关键词：电力系统；自动化；新技术
中图分类号：F407.61
随着计算机技术，控制技术及信息技术的发展，电力系统自动化面临着空前的变革。多媒体技术、智能控制将迅速进入电力系统自动化领域，而信息技术的发展，不仅会推动电力系统监测的发展，也会推动电力系统控制向更高水平发展。
1我国目前电力系统及其自动化的研究方向
1.1智能保护与变电站综合自动化
目前我国科学工作者将国内外最新的人工智能、模糊理论、综合自动控制理论、自适应理论、网络通信、微机新技术等理论应用于新型继电保护装置中，使得新型继电保护装置具有智能控制等特点，大大提高了电力系统的安全水平。对变电站自动化系统进行了多年研究，研制的分层分布式变电站综合自动化装置能够适用于35～500kV各种电压等级变电站。微机保护领域的研究处于国际领先水平，变电站综合自动化领域的研究也已达到国际先进水平。
1.2电力市场理论与技术
基于我国目前的经济发展状况、电力市场发展的需要和电力工业技术经济的具体情况，我国电力研究专家们认真研究了电力市场的运营模式，深入探讨并明确了运营流程中各步骤的具体规则，提出了适合我国现阶段电力市场运营模式的期货交易、转运服务等模块的具体数学模型和算法。
1.3电力系统实时仿真系统
研究人员还对电力负荷动态特性监测、电力系统实时仿真建模等方面进行了研究，引进了加拿大teqsim公司生产的电力系统数字模拟实时仿真系统，建成了全国高校第一家具备混合实时仿真环境的实验室。该仿真系统不仅可以进行多种电力系统的稳态实验，提供大量实验数据，并可和多种控制装置构成闭环系统，协助科研人员进行新装置的测试，从而为研究智能保护及灵活输电系统的控制策略提供一流的实验条件。
1.4电力系统运行人员培训仿真系统
电力系统运行人员培训仿真系统是针对我国电力企业职工岗位培训的迫切要求，将计算机、网络和多媒体技术的最新成果和传统的电力系统分析理论相结合，利用专家系统、智能CAI机辅助教学）理论，进行电力系统知识教学、培训的一种强有力手段。本系统设计新颖，并合理配置软件资源分布，教、学员台在软件系统结构上耦合性很少，且系统硬件扩充简单方便，因此在学员台理论上可无限扩充。
1.5配电网自动化
配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程，包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量，提高服务水平，减少运行费用的观点来看，配电自动化是一个统一的整体。
1.6电力系统分析与控制
这一方向对在线测量技术、实时相角测量、电力系统稳定控制理论与技术、小电流接地选线方法、电力系统振荡机理及抑制方法、发电机跟踪同期技术、非线性励磁和调速控制、潮流计算的收敛性、电力负荷预测方法、电网调度自动化仿真、基于柔性数据收集与监控的电网故障诊断和恢复控制策略、电网故障诊断理论与技术等方面进行了研究。同时对非线性理论、软计算理论和小波理论在电力系统应用方面，以及在电力市场条件下电力系统分析与控制的新理论、新模型、新算法和新的实现手段进行了研究。
1.7人工智能在电力系统中的应用
结合电力工业发展的需要，我国开展了将专家系统、人工神经网络、模糊逻辑以及进化理论应用到电力系统及其元件的运行分析、警报处理、故障诊断、规划设计等方面的实用研究。在上述实用软件研究的基础上开展了电力系统智能控制理论与应用的研究，以提高电力系统的运行与控制的智能化水平。
1.8现代电力电子技术在电力系统中的应用
目前我国开展了电力电子装置控制理论和控制算法、各种电力电子装置在电力系统中的行为和作用、灵活交流输电系统、直流输电的微机控制技术、动态无功补偿技术、有源电力滤波技术、大容量交流电机变频调速技术和新型储能技术等方面的研究。
1.9电气设备状态监测与故障诊断技术
通过将传感器技术、光纤技术、计算机技术、数字信号处理技术以及模式识别技术等结合起来，针对电气设备绝缘监测方法和故障诊断的机理进行了详细的基础研究，开发了发电机、变压器、开关设备、电容型设备和直流系统等主要电气设备的监控系统，全面提高电气设备和电力系统的安全运行水平。
2电力系统自动化新技术
2.1电力系统的智能控制
电力系统的控制研究与应用在过去的40多年中大体上可分为三个阶段：基于传递函数的单输入、单输出控制阶段；线性最优控制、非线性控制及多机系统协调控制阶段；智能控制阶段。电力系统控制面临的主要技术困难有： 1）电力系统是一个具有强非线性的、变参数（包含多种随机和不确定因素的、多种运行方式和故障方式并存）的动态大系统。2）具有多目标寻优和在多种运行方式及故障方式下的鲁棒性要求。3）不仅需要本地不同控制器间协调，也需要异地不同控制器间协调控制。
智能控制是当今控制理论发展的新的阶段，主要用来解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制问题；特别适于那些具有模型不确定性、具有强非线性、要求高度适应性的复杂系统。
2.2 FACTS和DFACTS
1）FACTS概念的提出
所谓“柔流输电系统”技术又称“灵活交流输电系统”技术简称FACTS。这是一种将电力电子技术、微机处理技术、控制技术等高新技术应用于高压输电系统，以提高系统可靠性、可控性、运行性能和电能质量，并可获取大量节电效益的新型综合技术。
2） FACTS的核心装置之一ASVC的研究现状
各种FACTS装置的共同特点是：基于大功率电力电子器件的快速开关作用和所组成逆变器的逆变作用。ASVC是包含了FACTS装置的各种核心技术且结构比较简单的一种新型静止无功发生器。
ASVC由二相逆变器和并联电容器构成，其输出的三相交流电压与所接电网的三相电压同步。它不仅可校正稳态运行电压，而且可以在故障后的恢复期间稳定电压，因此对电网电压的控制能力很强。与旋转同步调相机相比，ASVC的调节范围大，反应速度快，不会发生响应迟缓，没有转动设备的机械惯性、机械损耗和旋转噪声，并且因为ASVC是一种固态装置，所以能响应网络中的暂态也能响应稳态变化，因此其控制能力大大优于同步调相机。
3） DFACTS的研究态势
DFACTS是指应用于配电系统中的灵活交流技术，它是Hingorani于1988年针对配电网中供电质量提出的新概念。其主要内容是：对供电质量的各种问题采用综合的解决办法，在配电网和大量商业用户的供电端使用新型电力电子控制器。
2.3基于GPS统一时钟的新一代EMS和动态安全监控系统
2.3.1基于GPS统一时钟的新一代EMS
目前应用的电力系统监测手段主要有侧重于记录电磁暂态过程的各种故障录波仪和侧重于系统稳态运行情况的监视控制与数据采集（SCADA）系统。前者记录数据冗余，记录时间较短，不同记录仪之间缺乏通信，使得对于系统整体动态特性分析困难；后者数据刷新间隔较长，只能用于分析系统的稳态特性。两者还具有一个共同的不足，即不同地点之间缺乏准确的共同时间标记，记录数据只是局部有效，难以用于对全系统动态行为的分析。
2.3.2基于GPS的新一代动态安全监控系统
基于GPS的新一代动态安全监控系统，是新动态安全监测系统与原有SCADA的结合。电力系统新一代动态安全监测系统，主要由同步定时系统，动态相量测量系统、通信系统和中央信号处理机四部分组成。采用GPS实现的同步相量测量技术和光纤通信技术，为相量控制提供了实现的条件。GPS技术与相量测量技术结合的产物PMU（相量测量单元）设备，正逐步取代RTU设备实现电压、电流相量测量（相角和幅值）。
