8篇关于信息物理系统的计算机毕业论文

今天分享的是关于信息物理系统的8篇计算机毕业论文范文, 如果你的论文涉及到信息物理系统等主题,本文能够帮助到你

基于时空的信息物理系统服务推荐研究

这是一篇关于信息物理系统,长短期记忆,域感知因式分解机,服务推荐,时空信息的论文, 主要内容为随着信息物理系统的不断发展,服务数量日益增长,有许多服务都提供了相同的功能,如何在这些服务中为用户选择出合适的服务成为了当前热点研究的问题之一。本文基于用户与服务的时空信息提出了基于域感知因式分解机(FFM)的推荐模型(LBFFM)以及基于长短期记忆网络(LSTM)的混合推荐模型(LSTM-HPLT)以满足信息物理系统中用户调用服务的不同场景。首先,本文针对用户调用服务时产生的冷启动问题,构建了基于域感知因式分解机的服务推荐模型。冷启动问题面临的主要困难是该如何向无历史行为的新用户推荐服务,或如何将新服务推荐给用户。本文基于已有的数据进行独热编码,利用用户与服务的地理位置信息构建了基于距离权重的相似度,并筛选出相似的用户以及服务,将用户、服务、相似用户以及相似服务作为特征域构建特征矩阵,最后经由域感知因式分解机学习不同域与特征之间的关系,以提高对服务QoS值的预测精度。其次,本文针对用户调用服务产生的数据稀疏性问题,利用用户与服务的时空信息构建了基于长短期记忆网络的混合推荐模型。LSTM-HPLT使用相邻时间段的QoS均值填补空缺数据,以缓解数据稀疏,并且基于用户与服务的地理位置以及相似度筛选出最相似的若干个用户或服务,对与目标用户(服务)以及相似用户(服务)有关的QoS数据集合进行LSTM训练,并进行QoS值的预测,从而提升了服务推荐的准确性。最后,基于真实的信息物理系统的数据集进行大量实验,验证了 LBFFM以及LSTM-HPLT在实际数据中相较于其它方法有更好的效果,预测的结果在标准平均误差(NMAE)以及均方根误差(RMSE)指标下有更好的表现,能够有效地缓解服务推荐中冷启动以及数据稀疏的问题,并以此提高对用户的服务推荐的准确度。同时,基于LBFFM与LSTM-HPLT模型构建了信息物理系统服务推荐应用,以管理用户与服务的信息并根据这些信息有效提供不同应用场景下的服务推荐。

基于智能双导引算法的大时滞系统控制研究

这是一篇关于大时滞,参数域,改进智能轨迹导引,智能双导引,信息物理系统的论文, 主要内容为工业现场广泛存在大时滞的被控对象,传统控制方法难以获得满意的控制效果。因此,对该类问题的研究长期以来是控制界的热点之一。为此,本课题主要展开以下研究:首先,分析了大时滞系统控制效果恶化的原因;进而利用劳斯判据和图解法分别求取有、无时滞系统的控制参数域,以此量化时滞对象控制难度;研究了工业现场应用较广的传统PID算法、理论上解决时滞问题的Smith-PID算法、吸取PID优势且在一定程度上避免其局限性的智能轨迹导引控制算法的原理及局限性。其次,针对大时滞系统,因时滞存在,难以及时得到控制量响应反馈,而无法及时调整控制量以动态调节控制效果的问题。通过引入对象模型,解决控制量响应无法及时反馈的问题,实现了及时调整控制量以动态调节控制效果。模型无失配时,控制效果良好;模型失配时,会存在静差,通过结合实际响应反馈消除静差,设计了改进智能轨迹导引控制算法,论证了算法的可行性;将改进智能轨迹导引控制算法应用于一阶惯性加时滞系统,并设计了与智能轨迹导引控制算法的对比实验,验证了改进智能轨迹导引控制算法的优势。再次,改进智能轨迹导引控制算法仍存在系统实际响应反馈与所对应过渡过程导引给定不同步的问题,使实际响应参与到控制中时,对控制量的调整不够合理,影响控制效果。为此通过引入估计时滞的方法处理对应于系统实际响应的过渡过程导引,设计了智能双导引控制算法,使过渡过程导引给定与实际响应反馈尽可能地同步;以无时滞过渡过程对模型输出进行速度量导引,以时滞过渡过程对实际响应进行位置量及速度量导引,以此双导引控制方式,实现了系统实际响应合理地参与到控制中并调整控制量;针对一阶惯性加时滞系统,所设计算法与改进智能轨迹导引控制算法仿真对比可知,智能双导引控制算法作用下的系统响应能够更快速准确地稳定于设定值;进而与PID、SmithPID及智能轨迹导引控制算法进行了仿真对比,实验结果表明,所设计的智能双导引控制算法应用于大时滞系统具有一定的优势,改善了大时滞系统的控制效果。最后,为辅助控制算法的设计与调试,基于一体化控制实验箱,设计了贴近实际工业过程的温度控制信息物理系统,并完成其整体架构;将智能双导引控制算法应用于此系统,并设计了PID、Smith-PID及智能轨迹导引控制算法应用于此系统的对照实验,从贴近实际工业过程的实物控制角度验证了智能双导引控制算法的有效性。

差分隐私约束下信息物理系统隐蔽性攻击检测算法研究

这是一篇关于信息物理系统,差分隐私,隐蔽性攻击,攻击检测,弹性状态估计的论文, 主要内容为信息物理系统(Cyber-Physical System,CPS)是一种同时具备计算、控制与通信能力的高维度复杂系统,其通过计算能力与物理世界的紧密结合实现两者的协同演化。CPS具备精细感知、实时响应、全面集成与自主控制等优良特性,并已广泛部署于智能电网、智慧交通、智慧医疗和工业互联网等影响国计民生的重要领域。然而,CPS的强开放性使得其存在敏感信息泄露风险,同时恶意攻击者也可利用此漏洞入侵CPS并实施隐蔽性攻击,影响系统稳定运行。差分隐私是一种非密码学的数据隐私衡量标注,近年来在CPS领域获得了较多应用,但该方法引入的信息不确定性会降低CPS的状态估计和控制性能,且为错误数据注入攻击等安全威胁预留了更大的隐蔽空间。差分隐私机制的核心在于在发布信息中加入随机噪声,以很小的统计信息损失为代价保护个体隐私。然而,额外噪声的可使状态观测随机性变大,进而导致状态估计失准的风险增高;与此同时,为避免系统未受错误数据注入攻击下的误报率过高,系统需要开放更大的检测阈值以减弱差分隐私引入噪声的影响。在此情形下,攻击者可以更容易以绕过检测注入错误数据并将系统状态演进到攻击者期望的状态,从而使得系统资源优化失效或控制失调。因此,研究差分隐私约束下的CPS的安全防御问题具有重要意义。现在CPS研究主要侧重在安全防御与弹性估计方面,而考虑隐私保护机制影响的成果较少,且已有的方法仍存在以下不足:1)对隐私保护程度与控制性能损失之间的量化关系不明确;2)对隐蔽性攻击的建模泛化能力不足,使得设计的攻击模型只能针对特定的攻击目标进行破坏;3)设计的攻击检测机制与CPS的解耦能力不足,使得其严重影响控制性能;为克服以上不足,在现有研究的基础上,本文将上述问题转化为隐私与控制性能权衡、隐私与攻击检测权衡、隐私与估计性能权衡问题,并分别设计了相应的算法。具体包括以下几个方面:1.针对隐私与控制性能的权衡问题,分析了CPS中实现差分隐私的具体形式;设计了差分隐私约束下的最优线性二次高斯控制器并得到了隐私保护性能和系统控制性能的显示表达;设计了融合差分隐私和伪随机数发生器的隐蔽性攻击检测方案,实现可变隐私预算下的错误数据注入攻击检测。2.针对差分隐私与检测性能的权衡问题,建立了差分隐私约束下隐蔽性攻击的模型,对隐私约束下最大化攻击期望问题进行求解得出了隐蔽性攻击的最优攻击策略;设计了一种基于辅助矩阵的隐蔽性攻击检测机制以在不降低系统估计性能的前提下实现对错误数据注入攻击进行有效检测。在此检测机制的基础上,为优化估计性能,设计了最小化差分隐私噪声方案,通过卷积测量噪声与隐私噪声,在保证隐私保护效果的前提下减少了每个时刻加入的隐私噪声规模;设计了差分隐私噪声周期性调度策略,建立了隐私噪声和二次成本函数之间的对应关系,并降低了一个周期内的隐私噪声总量,从而系统性地降低差分隐私机制给系统估计性能带来的负面影响。最后,对本论文的研究内容和结论进行了总结,并对未来可能进行的进一步研究进行了展望。

基于AML的Web 3D HMI开发及原型系统实现

这是一篇关于数据交换格式,信息物理系统,人机交互页面,Web的论文, 主要内容为信息物理系统的开发涵盖了机械、电气、网络等多个领域,要求在各种问题域中通过协调对应领域内的不同开发工具来共同完成开发工作。混合领域之间的复杂信息交换与互动过程给系统的整体开发带来了巨大挑战,如何完成异构工程工具之间的便捷数据交换是未来工业物联网发展的重点内容。针对以上问题,本文以专用于跨领域数据传输的数据交换格式AML为研究对象,设计了基于AML的Web 3D HMI原型系统开发框架并完成系统的开发工作,通过对自定义工业场景的AML信息建模验证了原型系统的基本功能。论文主要工作如下:(1)从异构工程工具对统一结构的数据交换的标准化需求出发,分析了目前正在扩展迭代的AML数据建模语言。(2)对基于AML的Web 3D HMI原型系统进行需求与设计分析,提出了系统开发总体框架并将其分为工业现场层、PLC控制层、AML信息模型层以及Web 3D HMI监控层共四个层次。(3)针对工业现场层与PLC控制层使用Factory I/O以及Twin CAT3软件工具搭建了用于测试原型系统功能的虚拟自动化工业应用场景。使用AML对测试场景进行信息建模,完成了AML信息模型层设计。(4)采用前后端分离形式,以三维模型部署、二维页面设计、前后端信息交互、OPC UA信息传输以及AML解析五个模块完成Web 3D HMI原型系统的实现。(5)将测试场景的AML信息模型导入原型系统,完成对系统三维动画同步运动、状态监控以及数据传输等功能的测试与验证。

基于Petri网的自动制造系统自适应死锁控制研究

这是一篇关于信息物理系统,Petri网,自动制造系统,死锁检测,自适应死锁控制的论文, 主要内容为信息物理系统(Cyber Physical System,CPS)是建立在对物理环境感知的基础上,深度融合了计算、通信和控制的网络化智能集成系统。近年来,由于CPS及其相关技术的快速发展,推动了各个工业领域以及信息领域关键技术的升级,其中就包括了自动制造系统(Automated Manufacturing Systems,AMSs)、物流管理系统和智能交通系统等。作为国家推进先进制造产业的重要产物,AMSs能够显著地降低制造成本、提高生产效率以及改善产品质量。一旦因为资源分配不合理或某些资源发生故障,就会导致系统死锁或阻塞状态的出现,极大影响了系统的生产效率。为了解决死锁问题,研究学者们已经做了大量的研究,但是大部分方法都是假定系统中资源不会发生故障,而实际中资源故障是不可控的。本文考虑资源故障,解决带有故障资源AMSs中的死锁问题。由于Petri网具有丰富的结构特征和严格的数学描述,可以很好地描述系统的并发及资源的共享情况,所以采用Petri网对AMSs进行建模及分析。为了避免因网规模增大而导致列举指数级别的可达状态和信标,本文采用代数的方法,通过迭代求解整数线性规划,实现死锁检测并设计死锁控制器,提出一种自适应死锁控制策略,实现系统稳健无死锁控制,同时改善系统性能。本文的工作主要有:1.在一类典型的简单资源系统中解决带有故障资源的死锁问题。针对含有资源的简单顺序过程系统S3PRs(Systems of Simple Sequential Processes With Resources),设计并添加资源故障恢复子网,通过求解整数线性规划检测系统存在的死锁状态,分析该死锁状态,找到一类特殊的回路,设计死锁控制器。进一步考虑资源故障的问题,分析死锁状态与故障资源的关系,设计并添加一种自适应控制器,使得系统能够动态地在正常工作模式和稳健工作模式下转换,保证系统稳健无死锁运行。最后,通过例子验证方法的正确性。2.进一步扩展方法的普适性,提出一种改进的自适应死锁控制策略解决具有资源共享功能AMSs中的死锁问题。针对一类具有共享资源的顺序过程系统S4Rs(The Systems of Sequential Systems With Shared Resources),设计并添加恢复子网,利用整数线性规划的方法检测死锁状态,通过分析关键变迁、关键资源及关键库所三者之间的关系,设计对应的死锁控制器。进一步考虑资源故障的问题,设计并加入了自适应控制器,保证了系统在不降低性能的情况下维持计划生产,即使不可靠资源发生故障,系统仍然可以正常工作。最后,通过例子验证了所提控制策略的正确性。3.对本文所提两种自适应死锁控制策略进行仿真验证。通过针对一个典型的AMS实例进行分析,建立与其相对应的Petri网模型,将本论文所提的两种自适应死锁控制策略分别应用在该Petri网模型中,通过对比实验,得出本文所提出方法的优势和不足。