遗传算法研究方向
遗传算法研究方向
遗传算法是多学科结合与渗透的产物,已经发展成一种自组织、自适应的综合技术,广泛应用在计算机科学、工程技术和社会科学等领域。其研究工作主要集中在以下几个方面
1.基础理论
包括进一步发展遗传算法的数学基础,从理论和试验研究它们的计算复杂性。在遗传算法中,群体规模和遗传算子的控制参数的选取非常困难,但它们又是必不可少的试验参数。在这方面,已有一些具有指导性的试验结果。遗传算法还有一个过早收敛的问题,怎样阻止过早收敛也是人们正在研究的问题之一。
2.分布并行遗传算法
遗传算法在操作上具有高度的并行性,许多研究人员都在探索在并行机和分布式系统上高效执行遗传算法的策略。对分布并行遗传算法的研究表明,只要通过保持多个群体和恰当控制群体间的相互作用来模拟并行执行过程,即使不使用并行计算机,也能提高算法的执行效率。
3.分类系统
分类系统属于基于遗传算法的机器学习中的一类,包括一个简单的基于串规则的并行生成子系统、规则评价子系统和遗传算法子系统。分类系统被人们越来越多地应用在科学、工程和经济领域中,是目前遗传算法研究中一个十分活跃的领域。
4.遗传神经网络
包括连接权、网络结构和学习规则的进化。遗传算法与神经网络
相结合,正成功地用于从时间序列分析来进行财政预算。在这些系统中,训练信号是模糊的,数据是有噪声的,一般很难正确给出每个执行
的定量评价。如果采用遗传算法来学习,就能克服这些困难,显著提高
系统性能。Muhlenbein分析了多层感知机网络的局限性,并猜想下一
代神经网络将是遗传神经网络。
5.进化算法
模拟自然进化过程可以产生鲁棒的计算机算法--进化算法。遗
传算法是其三种典型的算法之一,其余两种算法是进化规划(Evolutio nary Programming,EP)和进化策略(Evolutio nary Strategies,ES)
。这三种算法是彼此独立地发展起来的。进化规划最早由美国的L.J. Fogel、A.J.Owens和M.J.Walsh提出;进化策略则由德国的I.Rechenb erg和H.P.Schwefel建立。
《题库智能组卷系统》组卷功能说明分析
《题库智能组卷系统》组卷功能说明教师用户可以利用系统提供的智能出卷、标准化出卷、搜索出卷、知识点题数出卷、知识点题分出卷共五种方式进行出卷。为了使生成的试卷更适合用户的要求，系统还提供了手工调整试卷功能。试卷生成后如果没有达到教师期望的目的，还可以在“试卷修改”页面中，进行手工试卷调整，包括试题添加、删除、更换，试题顺序调整，题型顺序调整和试题题分修改等多种手工修改试卷方式。 1.智能出卷 智能出卷的基本思路是在用户提出的较为模糊和较少要求的情况下，高度智能化地生成满意的试卷。 智能出卷分四个步骤，下面将具体介绍其操作。 第1步设置试卷参数 鼠标点击“智能出卷”按钮，进入到智能出卷，如图1-1所示。 【说明】：“试卷名称”是试卷的标题，默认为“未命名智能试卷”，可以重新命名，也可以在试卷生成后再修改名称，但是试卷名称不得为空。 “试卷总分”默认为100分，可以修改，总分可以限制在10～300分。 “出卷份数”表示系统支持同时生成多份试卷。 “难易比例”，试题库中每道题都有难度系数指标，难度系数即试题的失分率，分为易(0－25)、中(30－55)、难(60－100)三个等级。试卷默认的易中难比例为5：3：2，此比例可根据老师的教学要求自行调整。 图1-1 第2步选择试题范围
如图1-2所示：首先选择教材，然后在“选择考试范围”栏中选择考试的范围，“全部内容”中显示了本教材中所有试题范围，用鼠标点击“＋”图标，可以打开下面的章节的具体内容，在用鼠标点击“+”图标可以继续点开下面的内容。然后用鼠标点击要选择内容前的图标，被选择的内容前的选择框变为。选择范围确定后，点击下一步，进入下一步的设置。 图1-2 第3步确定题型题分 如图1-3，页面中显示了每个题型中拥有的试题数量。在“出卷总分设置”框中添加各题型分数，使“目前输入的试题总分”与“试卷要求总分”相同后，点击下方的“完成”按钮，开始出卷。 【注】：不同学科看到的题型列表和题型对应的总题数会不同；即使同一学科内，选择不同的选题范围和试卷参数，也可能会有不同的题型和总试题数。当试题总数量等于零时，将不显示相应题型。
遗传算法
遗传算法发展前景概况 （华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206） 摘要：遗传算法是一种基于生物进化自然选择和群体遗传机理的，适合于复杂系统优化的自适应概率优化技术，近年来，因为遗传算法求解复杂优化问题的巨大潜力和在工业工程领域的成功应用，这种算法受到了国内外学者的广泛关注，本文介绍了遗传算法研究现状和发展的前景，概述了它的理论和技术，并对遗传算法的发展情况发表了自己的看法。 关键词：遗传算法; 遗传算子；进化计算；编码 GENERAL GENETIC ALGORITHM DEVELOPMENT PROSPECT (North China Electric Power University Electrical And Electronic Engineering Institute,Beijing102206) ABSTRACT: Genetic algorithm is a kind of natural selection and based on biological evolution of genetic mechanism, group suitable for complex system optimization adaptive probability optimization technique, in recent years, because genetic algorithm for solving complex optimization problem in the huge potential and the successful application of industrial engineering, this algorithm was wide attention of scholars at home and abroad, this paper introduces the current research status and development of genetic algorithm, summarizes the prospect of its theory and technology of genetic algorithm and the development of published opinions of his own. KEY WORD: Genetic algorithm; Genetic operator; Evolutionary computation; coding 1.引言 现在，遗传算法正在迅速发展，遗传算法与其很强的解决问题能力和适合于复杂系统的自适应优化技术渗透到研究和工业工程领域，在电力系统，系统辨识,最优控制，模式识别等领域有了很广泛的应用，取得了很好的效果。 2.遗传算法基本思想 遗传算法是建立在自然选择和群体遗传学基础上的随机，迭代和进化，具有广泛适用性的搜索方法，所有的自然种类都是适应环境而生存，这一自然适用性是遗传算法的主要思想。 遗传算法是从代表问题可能潜在解集的一个种群开始的，而一个种群则经过基因编码的一定数目的个体组成。每个个体实际上是染色体带有特征的实体。染色体作为遗传物质的主要载体，其内部基因决定了个体的外部表现。因此，在一开始就要实现外部表现到内部基因的映射，即编码工作，通常采用二进制码。初始种群产生之后，按照适者生存和优胜劣汰的原则，逐代演化产生出越来越好的近似解。在每一代，根据问题域中个体的适应度大小选择个体，并借助自然遗传学的遗传算子进行组合交叉和变异，产生出代表新的解集和种群，这种过程将导致种群像自然进化那样产生比前代更适应于环境的后代种群，末代种群中的最有个体经过解码，可以作为问题近似最优解。 遗传算法采纳了自然进化模型，如选择，交叉，变异等，计算开始时，种群随机初始化产生一定数目的N个个体，并计算每个个体的适应度函数，如果不满足优化准则，就开始新一代的计算。为了产生下一代，按照适应度选择个体父代进行基因重组二产生子代。所有的子代按一定的概率进行变异，子代取代父代构成新一代，然后重新计算子代的适应度。这一过程循环执行，直到满足优化准则为止。 3.遗传算法基本操作
关于量子遗传算法(QGA)
关于量子遗传算法的杂七杂八 遗传算法确实太有名了，无论是数学建模的培训中还是机器学习的项目中，经常性能看到遗传算法（GA）活跃的身影，其用途十分广泛，而且MATLAB或者是Python的实现遗传算法功能的工具箱也很多，笔者就一度使用北卡罗莱纳大学提供的免费工具箱实现了对于BP神经网络的初始化权值与阈值的优化，效果十分不错，而且实现起来不那么费劲，所以还是挺受好评的，对于写毕业论文的同志而言，如果实在不知道强行套用第三方算法对于原本的算法进行升级该怎么做，有两个万金油组合，一个是AHP，另一个就是几乎无所不能的GA，当然了，如果需要对于矩阵进行降维操作首选一定是PCA。 1 关于GA算法的种种 1.1简介 顾名思义，学过高中生物的都应该可以理解“遗传”是什么，染色体变异、染色体交叉等术语应该也能够大概知道是什么意思。其实遗传算法主要就是模拟这一个过程。 不过，笔者觉得本算法中的核心部分中的变异与交叉的情节，其实达尔文这个姐控的贡献不是很大，最早提出相关的概念完成了相关的建模的是孟德尔 所谓物竞天择适者生存，这个对于现实生活中的生物适用，对于具有特定含义的矩阵肯定也是适用的，当然了，反映他们到底多么“适应”的函数就是所谓的适应度函数，虽然关于适应度函数的取法现在并没有十分固定的一以贯之的通用公式。相对的，一些套路多有相似之处的算法中的概念也大都没有万用公式，诸如ACA中的营养素函数等，这些算法仍然有待提升，这也是经常能在国内的中文核心期刊上依然能够看到不少惊为天人的论文的原因。因为中国特色——灰色模型、AFSA等算法第一个提出者是中国人。 1.2四个基本概念 遗传算法中，一个基本单位为“个体”，一个种群（系统）中拥有好多个体。每个个体携带两个内容：染色体与适应度。 当然了，这个时候上述的这些概念根本没有机器学习的含义，而全然为生物的含义 或者用生物上的话来说，每一个生物都有染色体，染色体决定了他们表现出来的性状是怎样的。所以说，染色体决定了每一个生物的肥瘦程度。 因此我们建立以下对应关系： 整个牧场对应的是一个种群，在机器学习中可以理解为具有实际项目含义的构成所有矩阵的cluster 一头羊相当于生物钟的一个个体，在机器学习的大背景下可以理解成矩阵，就是MATLAB里面的mat文件 某头羊决定肥瘦程度的染色体也就就是该个体的染色体，在机器学习的大背景下可以理解成mat文件中的某一行或者是某一列。题外话，MATLAB中相当一部分函数在编写的时候不知道是出于怎样的考虑，它们的参数有的时候行跟列的位置竟然是反的，于我们的习惯有很大
题库智能组卷系统批量上传模板使用说明
批量上传模板使用说明 一、什么是标签？ 1.标签是提供程序自动识别、提取试题的指定字符串，中间不能加空格等其他字符，且各个标签之间的内容要换行隔开，请参看文档后面的示例。 2.必有标签有：【题文】【答案】【详解】【结束】4个，并且顺序固定。 3.【答案】标签后面的内容，用来做客观题的标准答案，程序只提取“纯文本”无格式内容（最多200字符），非纯文本格式或多于200字符的答案请放入【详解】标签。 4.Word模版提供插入标签的快捷工具栏和快捷键，对应关系是： 【题文】F5【答案】F6【详解】F7【结束】F8格式检查F9 二、关于试题的题号： 试题的题号是不需要的，若有也请放在【题文】标签之外(之前)，那样程序就不会提取它；程序会在处理完毕后，按照试题在word中出现的先后顺序重新安排题号。 三、试题录入的细节注意事项： 1.必须先安装题库智能组卷系统中的试卷排版插件，在word中使用其中的标签项（手动 输入的标签符号题库系统不识别），试卷排版插件可以在题库首页下载。 2.试题的文字格式以“宋体五号字黑色”为标准。 3.段落缩进以及行距最好使用Word的默认值。 4.插入图片、绘图等对象时要注意元素的位置要及试题位置对应，环绕方式请使用“嵌入型”。 5插入公式请使用Word自带的公式编辑器进行编辑。 6.不要使用任何域代码的内容（包括各种自动编号、项目符号）。 7.不要使用网页不支持的显示格式（比如加点字、带圈字、加框字、下波浪线、双下划线等）。 8.试题标签加完以后请使用“格式检查”进行检测，格式检查可以检测出的题目才可以导入题库中。 9.导入的试题文档需为.doc格式，word2007保存的.docx格式文档不能被识别。
基于遗传算法的智能组卷策略的研究综述Word版
《基于遗传算法的智能组卷策略的研究》综述 姓名刘春晓 学号 2015216104 专业计算机技术 班级 3班 天津大学计算机科学与技术学院 2016年 6 月
基于遗传算法的智能组卷策略的研究综述 摘要随着计算机技术的日益发展和成熟，手工组卷已经不能满足现代的教学要求，组卷智能化在提高教学质量方面发挥着很重要的作用。文章对组卷策略进行了梳理，对比和总结，主要介绍了遗传算法的优点，从遗传算法的基本流程、编码方式、适应度函数和遗传算子方面进行了归纳。接着分析了目前智能组卷策略研究的不足和挑战，最后总结了未来的研究设想。 关键词智能组卷；遗传算法；适应度函数；遗传算子 1引言 在计算机技术发展飞速的今天，计算机应用已经慢慢的渗透到人类生活的方方面面，计算机的辅助教学功能也逐渐得到大家的重视。传统的手工组卷受到人为因素的干扰，导致考试的效率低下，组卷智能化已经成为不可或缺的一项研究。 近几年，智能优化算法倍受人们关注，如人工神经网络、遗传算法，为解决复杂问题提供了新的方法，并在诸多领域取得了成功。组卷问题是一个在一定约束条件下的多目标参数优化问题，针对传统的组卷算法具有组卷速度慢、成功率较低、试卷质量不高等缺点。 智能组卷算法在计算机辅导教学过程中之所以受到重视，是因为它把人工智能技术运用到了组卷中，能够智能的设计试卷的结构和内容，包括试卷的难易度，知识点，题型和题量等，使生成的试卷质量比较高。 遗传算法（Genetic Algorithm ,GA）基于达尔文的进化论和孟德尔的自然遗传学说,是通过模拟遗传选择和自然淘汰的生活进化的随机搜索和全局优化算法（张建国 2009：1）。由于该算法有智能的搜索技术和收敛性质，可以较好的满足智能组卷的要求。所以本系统选用遗传算法作为组卷算法，以试题章节、试题数量、试题知识点、试题题型、试题难度分布、试题曝光度、覆盖度、试题分数分配等约束为组卷条件，使试卷有更好的区分度。 基于遗传算法的智能组卷系统实现了组卷智能化，优化了其他组卷算法的不足，使教学更加自动化和公平化，提高了组卷效率。 2研究现状分析 在系统开发之前，应该首先选择适合本系统的组卷算法，组卷算法的选取对试卷的质量影响颇大。只有相对好的算法才能提高组卷的效率和成功率。组卷实质上就是在复杂的约束条件下的多目标求最优解的问题，保证试卷能够满足教学要求。随着计算机技术和人工智能理论的飞速发展，各种组卷策略层出不穷，选择适合的算法对系统运行有极其重要的作用。分析各种组卷算法的优缺点，找到最优的组卷算法是该系统开发的任务之一。这里我们就现阶段组卷算法进行分析和总结。 现阶段比较成熟的组卷算法有随机选取法、回溯试探法和遗传算法。随机选取法生成的试题重复率较高，难以达到预期效果。回溯试探法是一种有条件的深度优化法，对于状态类型和题量较小的题库系统而言，组卷成功率高，但占用内
毕业设计--基于量子遗传算法的函数寻优算法设计
毕业论文（设计） 题目：基于量子遗传算法的函数寻优算法设计学院：数理与信息学院 学生姓名： 专业：计算机科学与技术 班级： 指导教师： 起止日期： 2014年11月16日至2015年6月12日 2015 年5 月13日
基于量子遗传算法的函数寻优算法设计 摘要 量子遗传算法(QGA)是20世纪90年代后期兴起的一种崭新的遗传进化算法。该算法主要是将量子计算的概念引入其中，将量子的态矢量表达引入了遗传编码，使一条染色体可以表达多个信息态的叠加，同时利用量子旋转门实现染色体的演化，实现了目标解的进化。相比传统遗传算法，量子遗传算法能够在较小的种群规模下，快速的收敛到全局最优解。 本文首先介绍了量子遗传算法的基本原理与算法结构，然后对量子遗传算法提出疑问。虽然量子遗传算法的优化性能大大优于传统遗传算法，但是，对于一些多峰函数的优化问题，该类算法依旧容易陷入“局部最优”。在实际的应用中有很多优化问题都是多变量的连续优化问题，现有的量子遗传算法不能有效的解决这些问题。针对量子遗传算法容易陷入局部最优和未成熟收敛的缺陷，我们提出了一种新的优化算法——含有退火操作的量子遗传算法，该优化算法能够以可变的概率选择性地接受恶化的优化函数解，使种群解集的进化方向改变，不在依靠当前解进行遗传演化。从而使算法不易“早熟收敛”。而且在该算法中加入了全干扰的量子交叉操作，使各染色体能进行遗传信息的交换，使种群染色体更具有代表性。最后根据改进后的方案，对改进的量子遗传算法进行了数值仿真。有效地证明了改进算法在函数寻优方面的优越性。 【关键词】量子遗传算法，量子编码，退火思想，量子交叉，函数寻优
智能组卷及在线考试评测系统
在线考试评测解决方案
1. 系统概述 智能出卷评测系统是针对中小学题高升学率、增加学生知识面的需求，结合INTERNET 和多媒体技术定制的一套系统。它经过五千多所学校使用，在实践中取得了很好的效果；教师可以通过它题供的海量的静、动态学科试题资源库和智能的出卷系统轻松的作出针对不同教学目的的各类试题，以满足教学要求。智能出卷评测系统分为"智能出卷系统"和"在线考试评测系统" 。 智能出卷的基本思路是要在老师题出的较为模糊的和较少要求的情况下高度智能化地生成满意的试卷。 网络考试评测系统是通过网上进行考试和作业的结果，智能检测出学生知识点薄弱的地方，并通过计算机智能的手段对其加以辅导。 智能出卷的基本思路是要在用户题出的较为模糊的和较少要求的情况下高度智能化地生成满意的试卷。智能出卷的习题来源--题库也不是一成不变的，新版的"龙教智囊智能出卷系统" 附带的题库中，一些不符合新教材的题目被换掉，增加了许多新的更灵活的以及近期各大考中用到的好题，这都是龙教智囊公司的老师们辛勤劳动的结果，相信一定会对学校的教学工作有帮助。 智能出卷题供了符合教师习惯的抽取整卷、智能出卷、专业出卷、知识点题分出卷，知识点题数出卷，输入题号出卷和搜索组卷多种方式，特别是操作起来很容易，实现了出卷智能化、自动化。新版智能出卷系统还新增了试题浏览功能、增强了查看、检索试题分布功能、试卷模板功能（如有期中考试及期末考试及选拔考试等）、套卷功能（就是已经组好的卷子，如历年高考试题集及一些其它比较好的套卷）、混合组卷功能、英语听力题的语音功能、试卷处理、权限管理、留有题目升级的接口(以后通过更新的数据包即可扩充题量)、题库加密、WORD排版功能、对组卷的算法进行再一次的优化。对新增加的题库的结构进行转化，使其能够被目前智能出卷所使用。 2．系统架构
基于最小二乘法的系统辨识的设计与开发(整理版)
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 基于最小二乘法的系统辨识的设计与开发（整理版）课程（论文）题目： 基于最小二乘法的系统辨识摘要： 最小二乘法是一种经典的数据处理方法。 最小二乘的一次性完成辨识算法（也称批处理算法），他的特点是直接利用已经获得的所有（一批）观测数据进行运算处理。 在系统辨识领域中, 最小二乘法是一种得到广泛应用的估计方法, 可用于动态系统, 静态系统, 线性系统, 非线性系统。 在随机的环境下，利用最小二乘法时，并不要求观测数据提供其概率统计方面的信息，而其估计结果，却有相当好的统计特性。 关键词： 最小二乘法；系统辨识；参数估计 1 引言最小二乘理论是有高斯（ K.F.Gauss）在 1795 年提出： 未知量的最大可能值是这样一个数值，它使各次实际观测值和计算值之间的差值的平方乘以度量其精度的数值以后的和最小。 这就是最小二乘法的最早思想。 最小二乘辨识方法提供一个估算方法，使之能得到一个在最小方差意义上与实验数据最好拟合的数学模型。 递推最小二乘法是在最小二乘法得到的观测数据的基础上，用新引入的数据对上一次估计的结果进行修正递推出下一个参数估计值，直到估计值达到满意的精确度为止。 1 / 10
对工程实践中测得的数据进行理论分析，用恰当的函数去模拟数据原型是一类十分重要的问题，最常用的逼近原则是让实测数据和估计数据之间的距离平方和最小，这即是最小二乘法。 最小二乘法是一种经典的数据处理方法。 在随机的环境下，利用最小二乘法时，并不要求观测数据提供其概率统计方面的信息，而其估计结果，却有相当好的统计特性。 2 最小二乘法的系统辨识设单输入单输出线性定常系统的差分方程为： 1),()()() 1()(01knkubkubnkxakxakxnn （ 1）上式中： )(ku为输入信号；)(kx为理论上的输出值。 )(kx只有通过观测才能得到，在观测过程中往往附加有随机干扰。 )(kx的观测值)(ky可表示为 （ 2）将式（ 2）代入式（ 1）得 1()()() 1()(101kubkubnkyakyakyn (3) 我们可能不知道)(kn的统计特性，在这种情况下，往往把)(kn看做均值为 0 的白噪声。 设 （ 4）则式（ 3）可以写成 (5) 在测量)(ku时也有测量误差，系统内部也可能有噪声，应当
量子遗传算法
量子遗传算法 1.遗传算法 遗传算法是一种模拟达尔文生物进化论和遗传变异的智能算法。这种算法具有鲁棒性（用以表征控制系统对特性或参数扰动的不敏感性）较强，实现的步骤规范、简单通用等优点，在人工智能、多目标决策、社会及经济等领域都有大量运用。但一般遗传算法存在一定得局限性：收敛速度慢、迭代的次数多，易过早收敛，容易陷入局部最优解。 2.量子计算 量子计算为量子力学与信息科学的综合交叉学科。量子计算具有量子力学的并行性，计算速度更快；同时，量子状态多种多样，在进行最优解的搜索时极少陷入局部的极值。 3.量子遗传算法 量子遗传算法将量子的态矢量引入遗传算法，利用量子比特的概率幅应用于染色体的编码。一条染色体是多个量子状态的叠加。并使用量子旋转门实现染色体的变异更新。因此量子遗传算法具有迭代次数少，运行速度快，能以较少种群进行遗传变异，搜索范围广，难以陷入局部的极值等优点。 4.操作步骤 1）运用量子比特初始化父代染色体 2）在量子遗传算法中，染色体采用量子位的概率幅进行编码，编码方案如下： 1212cos()cos()cos()sin()sin()sin()i i ik i i i ik P θθθθθθ??=??? ? k j n i rand ij ,...,2,1,,...,2,1,2==?=πθ 3）对初始化种群中的每一个个体进行测量。 4）对每个测量值进行适应度的评估，以适应度来选择最优个体，进行遗传变异。 5）使用量子旋转门进行下一代个体的更新，量子旋转门为逻辑门中一种较为常用的方法，具体表示为： ???? ? ?-=i i i i u θθθθθcos sin sin cos )( 6）进行迭代1+=y y 7）达到终止设定条件，输出最佳个体，得到最优解。
利用相关分析法辨识脉冲响应
利用相关分析法辨识脉冲响应 自1205 刘彬 41251141 1 实验方案设计 1.1 生成输入数据和噪声 用M 序列作为辨识的输入信号，噪声采用标准正态分布的白噪声。 生成白噪声时，首先利用乘同余法生成U[0,1]均匀分布的随机数，再利用U[0,1]均匀分布的随机数生成标准正态分布的白噪声。 1.2 过程仿真 模拟过程传递函数)(s G ，获得输出数据y(k)。)(s G 采取串联传递函数仿真， 2 12111 11)(T s T s T T K s G ++= ，用M 序列作为辨识的输入信号。 1.3 计算互相关函数 ∑++=-= p p N r N i p Mz i z k i u rN k R )1(1 )()(1 )( 其中r 为周期数，1+=p N i 表示计算互相关函数所用的数据是从第二个周期开始的，目的是等过程仿真数据进入平稳状态。 1.4 计算脉冲响应估计值、脉冲响应理论值、脉冲响应估计误差 脉冲响应估计值[] )1()()1()(?2 --?+=p Mz Mz p p N R k R t a N N k g 脉冲响应理论值[] 21//2 10)(T t k T t k e e T T K k g ?-?---=
脉冲响应估计误差 ()() ∑∑==-= p p N k N k g k g k g k g 1 2 1 2 )()(?)(δ 1.5 计算噪信比 信噪比()()2 2 )()(v k v y k y --=η 2 编程说明 M 序列中，M 序列循环周期取 63 126=-=p N ，时钟节拍t ?=1Sec ，幅度1=a ， 特征多项式为1)(56⊕⊕=s s s F 。白噪声循环周期为32768215=。 )(s G 采样时间0T 设为1Sec ，Sec 2.6 Sec,3.8 ,12021===T T K 3 源程序清单 3.1 均匀分布随机数生成函数 function sita=U(N) %生成N 个[0 1]均匀分布随机数 A=179; x0=11; M=2^15; for k=1:N x2=A*x0; x1=mod(x2,M); v1=x1/(M+1); v(:,k)=v1; x0=x1; end sita=v; end 3.2 正态分布白噪声生成函数 function v=noise(aipi) %生成正态分布N(0,sigma)
系统辨识研究的现状_徐小平
系统辨识研究的现状 徐小平1,王 峰2,胡 钢1 (1.西安理工大学自动化与信息工程学院 陕西西安 710048;2.西安交通大学理学院 陕西西安 710049) 摘 要:综述了系统辨识问题的研究进展,介绍了经典的系统辨识方法及其缺点,引出了将集员、多层递阶、神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波网络等知识应用于系统辨识得到的一些现代系统辨识方法,最后总结了系统辨识今后的发展方向。 关键词:系统辨识;集员;多层递阶;神经网络;遗传算法;模糊逻辑;小波网络 中图分类号:TP27 文献标识码:B 文章编号:1004-373X (2007)15-112-05 A Survey on System Identif ication XU Xiaoping 1,WAN G Feng 2,HU Gang 1 (1.School of Automation and Information Engineering ,Xi ′an University of Technology ,Xi ′an ,710048,China ; 2.School of Science ,Xi ′an Jiaotong University ,Xi ′an ,710049,China ) Abstract :In this paper the advance in the study of system identification is summarized.First ,the traditional system identi 2fication methods and their disadvantages are introduced.Then ,some new methods based on set membership ,multi -level re 2cursive ,neural network ,genetic algorithms ,f uzzy logic and wavelet network are presented.Finally ,f urther research directions of system identification are pointed out. K eywords :system identification ;set membership ;multi -level recursive ;neural network ;genetic algorithms ;f uzzy logic ;wavelet network 收稿日期:2007-04-16 基金项目:教育部博士学科基金(20060700007); 陕西省自然科学基金(2005F15)资助项目 1 引 言 辨识、状态估计和控制理论是现代控制理论三个互相渗透的领域。辨识和状态估计离不开控制理论的支持,控制理论的应用又几乎不能没有辨识和状态估计技术。随着控制过程复杂性的提高,控制理论的应用日益广泛,但其实际应用不能脱离被控对象的数学模型。然而在大多数情况下,被控对象的数学模型是不知道的,或者在正常运行期间模型的参数可能发生变化,因此利用控制理论去解决实际问题时,首先需要建立被控对象的数学模型。系统辨识正是适应这一需要而形成的,他是现代控制理论中一个很活跃的分支。社会科学和自然科学领域已经投入相当多的人力和物力去观察、研究有关的系统辨识问题。从1967年起,国际自动控制联合会(IFAC )每3年召开一次国际性的系统辨识与参数估计的讨论会。历届国际自动控制联合会的系统辨识会议均吸引了众多的有关学科的科学家和工程师们的积极参加。 系统辨识是建模的一种方法,不同的学科领域,对应 着不同的数学模型。从某种意义上来说,不同学科的发展过程就是建立他的数学模型的过程。1962年,L.A.Zadeh 给出辨识这样的定义[1]:“辨识就是在输入和输出数据的基础上,从一组给定的模型类中,确定一个与所测系统等价的模型。”当然按照Zadeh 的定义,寻找一个与实际过程完全等价的模型无疑是非常困难的。而从实用性观点出发,对模型的要求并非如此苛刻,为此,对辨识又有一些实用性的定义。比如,1974年,P.E.ykhoff 给出辨识的定义[2]为:“辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统)本质特征的一种演算,并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。”1978年,L. Ljung 给辨识下的定义[3] 更加实用:“辨识有三个要素—数 据,模型类和准则。辨识就是按照一个准则在一组模型类中选择一个与数据拟合得最好的模型。”总而言之,辨识的实质就是从一组模型类中选择一个模型,按照某种准则,使之能最好地拟合所关心的实际过程的静态或动态特性。 本文首先介绍了经典的系统辨识方法,并指出其存在的缺陷,接着对近年来系统辨识的现代方法作以简单的综述,最后指出了系统辨识未来的发展方向。2 经典的系统辨识 经典的系统辨识方法[4-6]的发展已经比较成熟和完 2 11
系统辨识方法
系统辨识方学习总结 一．系统辨识的定义 关于系统辨识的定义，Zadeh是这样提出的：“系统辨识就是在输入和输出数据观 测的基础上，在指定的一组模型类中确定一个与所测系统等价的模型”。L.Ljung也给 “辨识即是按规定准则在一类模型中选择一个与数据拟合得最好的模型。出了一个定义： 二．系统描述的数学模型 按照系统分析的定义，数学模型可以分为时间域和频率域两种。经典控制理论中微 分方程和现代控制方法中的状态空间方程都是属于时域的范畴，离散模型中的差分方程 和离散状态空间方程也如此。一般在经典控制论中采用频域传递函数建模，而在现代控 制论中则采用时域状态空间方程建模。 三．系统辨识的步骤与内容 (1)先验知识与明确辨识目的 这一步为执行辨识任务提供尽可能多的信息。首先从各个方面尽量的了解待辨识的 系统，例如系统飞工作过程，运行条件，噪声的强弱及其性质，支配系统行为的机理等。 对辨识目的的了解，常能提供模型类型、模型精度和辨识方法的约束。 (2)试验设计 试验设计包括扰动信号的选择，采样方法和间隔的决定，采样区段（采样数据长度 的设计）以及辨识方式（离线、在线及开环、闭环等的考虑）等。主要涉及以下两个问 题，扰动信号的选择和采样方法和采样间隔 (3)模型结构的确定 模型类型和结构的选定是决定建立数学模型质量的关键性的一步，与建模的目的， 对所辨识系统的眼前知识的掌握程度密切相关。为了讨论模型和类型和结构的选择，引 入模型集合的概念，利用它来代替被识系统的所有可能的模型称为模型群。所谓模型结 构的选定，就是在指定的一类模型中，选择出具有一定结构参数的模型M。在单输入单 输出系统的情况下，系统模型结构就只是模型的阶次。当具有一定阶次的模型的所有参 数都确定时，就得到特定的系统模型M，这就是所需要的数学模型。 (4)模型参数的估计 参数模型的类型和结构选定以后，下一步是对模型中的未知参数进行估计，这个阶 段就称为模型参数估计。
系统辨识研究综述
系统辨识研究综述 摘要：本文综述了系统辨识的发展与研究内容，对现有的系统辨识方法进行了介绍并分析其不足，进一步引出了把神经网络、遗传算法、模糊逻辑、小波网络知识应用于系统辨识得到的一些新型辨识方法。并对基于T-S模型的模糊系统辨识进行了介绍。文章最后对系统辨识未来的发展方向进行了介绍 关键词：系统辨识；建模；神经网络；遗传算法；模糊逻辑；小波网络；T-S 模型 1.系统辨识的发展和基本概念 1.1系统辨识发展 现代控制论是控制工程新的理论基础。辨识、状态估计和控制理论是现代控制论三个相互渗透的领域。辨识和状态估计离不开控制理论的支持；控制理论的应用又几乎不能没有辨识和状态估计。 而现代控制论的实际应用不能脱离被控对象的动态特性，且所用的数学模型需要选择一种使用方便的描述形式。但很多情况下建立被控对象的数学模型并非易事，尤其是实际的物理或工程对象，它们的机理复杂且含有各种噪声，使建立数学模型更加困难。系统辨识就是应此需要而形成的一门学科。 系统辨识和系统参数估计是六十年代开始迅速发展起来的。1960年，在莫斯科召开的国际自动控制联合会(IFCA)学术会议上，只有很少几篇文章涉及系统辨识和系统参数估计问题。然而，在此后，人们对这一学科给予了很大的注意，有关系统辨识的理论和应用的讨论日益增多。七十年代以来，随着计算机的开发和普及，系统辨识得到了迅速发展，成为了一门非常活跃的学科。 1.2系统辨识基本概念的概述 系统辨识是建模的一种方法。不同的学科领域,对应着不同的数学模型,从某种意义上讲,不同学科的发展过程就是建立它的数学模型的过程。建立数学模型有两种方法:即解析法和系统辨识。 L. A. Zadeh于1962年给辨识提出了这样的定义：“辨识就是在输入和输出数据的基础上，从一组给定的模型类中，确定一个与所测系统等价的模型。”当然按照Zadeh的定义，寻找一个与实际过程完全等价的模型无疑是非常困难的。根据实用性观点，对模型的要求并非如此苛刻。1974年，P. E. ykhoff给出辨识的定义“辨识问题可以归结为用一个模型来表示客观系统(或将要构造的系统) 本质为： 特征的一种演算，并用这个模型把对客观系统的理解表示成有用的形式。而1978
智能组卷考试系统的制作方法
本技术提供了一种智能组卷考试系统，系统，包括用户终端和网络侧服务器；网络侧服务器，包括题库模块，存储考试题目，并根据考试题目对应的知识点类型，将考试题目分别存储于知识点类型对应的题库存储单元中；用户终端，接收用户传输的组卷规则信息，并向网络侧服务器传输；网络侧服务器，还包括智能组卷模块；智能组卷模块，根据用户终端传输的组卷规则信息从题库模块中抽取考试题目组成考试试卷，并将考试试卷向用户终端传输；用户终端，还接收用户基于考试试卷的作答信息，并将作答信息向网络侧服务器传输；网络侧服务器，还包括判卷模块；判卷模块，对用户终端传输的作答信息进行批阅，获取考试成绩，并将考试成绩向用户终端传输。 权利要求书 1.一种智能组卷考试系统，其特征在于，所述系统，包括用户终端和网络侧服务器，其中， 所述网络侧服务器，包括题库模块；所述题库模块，用于存储考试题目，并根据所述考试题目对应的知识点类型，将所述考试题目分别存储于所述知识点类型对应的题库存储单元中； 所述用户终端，用于接收用户传输的组卷规则信息，并将所述组卷规则信息向所述网络侧服务器传输； 所述网络侧服务器，还包括智能组卷模块；所述智能组卷模块，用于根据所述用户终端传输的所述组卷规则信息从所述题库模块中抽取所述考试题目组成考试试卷，并将所述考试试卷向所述用户终端传输； 所述用户终端，还用于接收用户基于所述考试试卷的作答信息，并将所述作答信息向所述网络侧服务器传输； 所述网络侧服务器，还包括判卷模块；所述判卷模块，用于对所述用户终端传输的所述作答信息进行批阅，获取考试成绩，并将所述考试成绩向所述用户终端传输。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述组卷规则信息，包括所述考试题目的数量、题目类型、难易程度以及知识点类型中的一种或多种； 所述用户终端，包括智能手机、平板电脑或者个人电脑中的一种或多种。 3.如权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述系统，还包括教师端； 所述教师端，用于对所述网络侧服务器的所述存储模块中的考试题目进行增加、删除、修改或者查询。 4.如权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述用户终端，还用于记录用户基于所述考试试卷作答所耗费的答题时间信息，并将所述答题时间信息向所述网络侧服务器传输； 所述网络侧服务器，还包括成绩分析模块；所述成绩分析模块，用于接收所述判卷模块获取的所述考试成绩，并根据所述考试成绩和所述答题时间信息分析用户对所述考试题目对应的知识的掌握情况。 5.如权利要求1所述的系统，其特征在于， 所述网络侧服务器，还包括试卷存储模块和试题分析模块； 所述试卷存储模块，用于存储所述智能组卷模块获取的所述考试试卷、所述用户终端传输的所述作答信息和所述判卷模块传输的所述作答信息对应的所述考试成绩；
系统辨识课程综述
系统辨识课程综述 通过《系统辨识》课程的学习，了解了系统辨识问题的概述及研究进展；掌握了经典的辨识理论和辨识技术及其优缺点，如：脉冲响应法、最小二乘法（LS）和极大似然法等；同时对于那些为了弥补经典系统辨识方法的不足而产生的现代系统辨识方法的原理及其优缺点有了一定的认识，如：神经网络系统辨识、基于遗传算法的系统辨识、模糊逻辑系统辨识、小波网络系统辨识等；最后总结了系统辨识研究的发展方向。 一、系统辨识概论 自40年代Wiener创建控制论和50年代诞生工程控制论以来，控制理论和工程就一直围绕着建立模型和控制器设计这两个主题来发展。它们相互依赖、相互渗透并相互发展；随着控制过程的复杂性的提高以及控制目标的越来越高，控制理论的应用日益广泛，但其实际应用不能脱离被控对象的数学模型。但是大多数情况下，被控对象的数学模型是不知道的，或者在正常运行期间模型的参数可能发生变化，此时建立模型需要细致、完整地分析系统的机理和所有对该系统的行为产生影响的各种因素，从而变得十分困难。系统辨识建模正是适应这一需要而产生的，它是现代控制理论中一个很活跃的分支。 系统辨识是建模的一种方法，不同的学科领域，对应着不同的数学模型。从某种意义上来说，不同学科的发展过程就是建立他的数学模型的过程。所谓系统辨识，通俗地说，就是研究怎样利用对未知系统的试验数据或在线运行数据（输入/输出数据），运用数学归纳、统
计回归的方法建立描述系统的数学模型的科学。Zadeh与Ljung明确提出了系统辨识的三个要素：输入输出数据，模型类和等价准则。总之，辨识的实质就是从一组模型类中选择一个模型，按照某种准则，使之能最好地拟合我们所关心的实际过程的静态或动态特性。 通过辨识建立数学模型的目的是估计表征系统行为的重要参数，建立一个能模仿真实系统行为的模型，用当前可测量的系统的输入和输出预测系统输出的未来演变，以及设计控制器。对系统进行分析的主要问题是根据输入时间函数和系统的特性来确定输出信号；对系统进行控制的主要问题是根据系统的特性设计控制输入，使输出满足预先规定的要求。而系统辨识亦称为实验建模方法，它是“系统分析”和“控制系统设计”的逆问题。通常，预先给定一个模型类μ＝｛M｝（即给定一类已知结构的模型），一类输入信号u和等价准则J＝L(y，yM)(一般情况下，J是误差函数，是过程输出y和模型输出yM的一个泛函)；然后选择使误差函数J达到最小的模型，作为辨识所要求的结果。 二、经典的系统辨识 经典的系统辨识方法包括脉冲响应法、最小二乘法（LS）和极大似然法等。其中最小二乘法(LS)是应用最广泛的方法,但由于它是非一致的，是有偏差性，所以为了克服他的缺陷，形成了一些以最小二乘法为基础的系统辨识方法：广义最小二乘法(GLS)、辅助变量法(IV)、增广最小二乘法(ELS)、广义最小二乘法(GLS)，以及将一般的最小二乘法与其他方法相结合的方法，有：最小二乘两步法(COR—LS)
系统辨识经典辨识方法
经典辨识方法报告 1. 面积法 辨识原理 分子多项式为1的系统 1 1 )(11 1++++= --s a s a s a s G n n n n Λ……………………………………………（） 由于系统的传递函数与微分方程存在着一一对应的关系，因此，可以通过求取微分方程的系数来辨识系统的传递函数。在求得系统的放大倍数K 后，要先得到无因次阶跃响应y(t)（设τ=0）。大多数自衡的工业过程对象的y(t)可以用下式描述来近似 1)() ()()(a 111=++++--t y dt t dy a dt t y d a dt t y d n n n n K ……………………………（） 面积法原则上可以求出n 为任意阶的各系数。以n=3为例，注意到 1|)(,0|)(d |)(d |)(d 23====∞→∞→∞→∞→t t t t t y dt t y dt t y dt t y …………………………（） 将式（）的y(t)项移至右边，在[0，t]上积分，得 ?-=++t dt t y t y a dt t dy a dt t y d a 01223 )](1[)() ()(…………………………………（） 定义 ?-=t dt t y t F 01)](1[)(……………………………………………………………（） 则由式（）给出的条件可知，在t →∞ ?∞ -=01)](1[a dt t y ……………………………………………………………（） 将式a 1y(t)移到等式右边，定义 )()]()([)() (a 201123 t F dt t y a t F t y a dt t dy t =-=+?…………………………………（） 利用初始条件（）当t →∞时 )(a 22∞=F …………………………………………………………………… （） 同理有a 3=F 3(∞) 以此类推，若n ≥2，有a n =F n (∞) 分子、分母分别为m 阶和n 阶多项式的系统
《题库智能组卷系统》组卷功能说明书
实用标准文档 《题库智能组卷系统》组卷功能说明教师用户可以利用系统提供的智能出卷、标准化出卷、搜索出卷、知识点题数出卷、知识点题分出卷共 五种方式进行出卷。为了使生成的试卷更适合用户的要求，系统还提供了手工调整试卷功能。试卷生成后如果没有达到教师期望的目的，还可以在“试卷修改”页面中，进行手工试卷调整，包括试题添加、删除、更换，试题顺序调整，题型顺序调整和试题题分修改等多种手工修改试卷方式。 1.智能出卷 智能出卷的基本思路是在用户提出的较为模糊和较少要求的情况下，高度智能化地生成满意的试卷。 智能出卷分四个步骤，下面将具体介绍其操作。 第1步设置试卷参数 鼠标点击“智能出卷”按钮，进入到智能出卷，如图1-1所示。 【说明】：“试卷名称”是试卷的标题，默认为“未命名智能试卷”，可以重新命名，也可以在试卷生成 后再修改名称，但是试卷名称不得为空。 “试卷总分”默认为 100分，可以修改，总分可以限制在10?300分。 “出卷份数”表示系统支持同时生成多份试卷。 “难易比例”，试题库中每道题都有难度系数指标，难度系数即试题的失分率，分为易(0 - 25)、中(30 —55)、难(60 — 100)三个等级。试卷默认的易中难比例为5: 3: 2，此比例可根据老师的教学要求自行调整。 沖teazher 当前包胥：百页-A出巷中尤一》智能出巻当前学阀：高屮数羊C虫击矣檸学斜) 11诡■诫播於融］2連；＞值&怕?禺确定期到■号| ■覚成出欄
图1-1
第2步选择试题范围 如图1-2所示：首先选择教材，然后在“选择考试范围”栏中选择考试的范围，“全部内容”中显示了 本教材中所有试题范围，用鼠标点击“ + ”图标，可以打开下面的章节的具体内容，在用鼠标点击“+”图标可以继续点开下面的内容。然后用鼠标点击要选择内容前的图标，被选择的内容前的选择框变为。选择范围确定后，点击下一步，进入下一步的设置。 軒？CMdwr 当前位詈:首旨- > 出卷中卄一> 智^出雜当前钢:鬲中轍学｛门击甫村学科） I 丫9?传??致12遶操试层范.Fsitwg 丁出創帼■ —1 选捧教材：|苏撤版（新课标）”. 选握考谥范固:曰厂苏教版t、 自厂必修丄 ? □必術2 @匚必修耳 F M厂必修4 li匚必悔宫 i厂世修1-1 1±|厂选修 +厂选<2-1 田厂选修 & 1~ 选^2-3 田厂选惟4 1匚何逋闕选讲 tb厂选修矩阵号強拱 i+i厂选修47坐耘柬肩参数方程 田厂选^4-5耳等式选讲 图1-2 第3步确定题型题分 如图1-3，页面中显示了每个题型中拥有的试题数量。在“出卷总分设置”框中添加各题型分数，使“目 前输入的试题总分”与“试卷要求总分”相同后，点击下方的“完成”按钮，开始出卷。 【注】：不同学科看到的题型列表和题型对应的总题数会不同；即使同一学科内，选择不同的选题范围 和试卷参数，也可能会有不同的题型和总试题数。当试题总数量等于零时，将不显示相应题型。