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关键词： 分散计算   去中心化存储   多副本技术   副本数量调整   动态副本放置  

摘要： 随着数字时代的发展,越来越多的图像、音频、视频等非结构化数据由智能终端设备产生并进行存储与访问。传统的集中式存储系统通过各节点与数据中心回传进行交互,从而会造成高昂的回传成本以及响应时延,因此当面对资源受限以及时延敏感的救灾场景时,集中式存储系统并不适用于其中。为解决上述问题,分散计算的概念逐渐兴起,它通过无线通信将各个节点连接后,形成一个去中心的移动自组织网络,从而充分利用分散的计算资源,降低数据的传输时间以及传输成本。然而由于分散计算场景中的各节点的动态性、易失效以及资源受限等特征,导致非结构化数据存储的可靠性难以保障。 本文针对分散计算场景中的上述问题,设计并实现了一个基于IPFS的去中心非结构化数据存储系统,通过多副本技术保证非结构化数据的存储可靠性,为分散计算场景中上层任务调度与执行模块供非结构化数据存储支撑,避免因节点资源受限或节点失效等情况造成数据丢失。 针对分散计算网络会出现用户并发访问量增大导致响应困难,以及集群中存储的文件副本过多而用户很少访问导致存储资源浪费这两个问题,出一种基于文件访问热度的副本数量动态调整策略。该策略通过统计文件访问次数,基于LSTM神经网络预测算法预测出未来文件访问次数,进而计算文件的实时访问热度值,结合指定的文件初始热度值,计算出文件的总访问热度值,最终根据文件的总访问热度值的大小,动态地调整集群中存储的文件副本数量。 针对分散计算网络中节点的动态性、异构性以及节点资源受限等情况,出了一套副本放置、删除以及用户访问节点选择的策略。面对副本放置的情况,该策略基于马尔可夫预测模型预测出节点的失效率,并选择失效率低的节点作为放置候选节点集,然后采集候选节点的性能参数,通过层次分析法量化节点的性能指标,选择合适的节点作为最终的副本放置节点。当面对副本删除时,选择删除磁盘利用率高的节点上的文件副本,从而最大限度地释放集群中的存储资源。当用户访问文件时,根据节点的网络带宽选择响应能力最强的节点,从而减少响应时间。 基于以上技术研究,本文详细设计并实现了去中心化移动网络下的非结构化数据存储系统,搭建了分散计算架构的验证环境进行了详细的测试。最终实验结果证明,本文实现的非结构化数据存储系统适用于分散计算集群中出现的节点动态、易故障和资源受限等问题,并且满足分散计算上层模块的非结构化数据存储需求。

关键词： 系统建模语言   状态机   模型转换   ATL   Uppaal   时间自动机   形式化方法  

摘要： 状态机图是系统建模语言(SysML)中的一种建模视图,它可以描述一个系统的行为,已被广泛应用于模型驱动领域。形式化方法作为一种基于数学的技术,可以用来验证软件系统或硬件设计的正确性、可靠性和安全性。本文通过将系统建模语言中的状态机图转换为Uppaal时间自动机,将形式化方法引入模型驱动开发领域,这样可以在软件开发生命周期的早期阶段,对系统进行形式化验证,从而增强系统的稳定性。本文给出了两个模型之间元素的映射规则,开发了一个自动转换工具用来直接将系统建模语言中的状态机模型转换形式化的Uppaal模型。在本文的最后,通过了两个案例来实践本文的方法和工具,证明了该方法的可行性与自动转换工具的正确性。通过模型转换的方法可以有效地利用形式化验证技术的优点,来确保系统的正确性和可靠性。直接地转换模型不仅可以降低开发者的学习成本,也能将形式化方法推广到更多的领域。本文的主要贡献可概述如下:·提出了一种SysML状态机图转换为Uppaal时间自动机模型的映射规则,对SysML状态机图的常用元素进行元素映射,映射为Uppaal时间自动机模型中的元素,为了保证模型转换前后的语义一致性,在元素映射时,考虑了源模型元素的定义,使用目标模型中相同语义元素完成映射。·根据SysML状态机图(源模型)和Uppaal时间自动机(目标模型)的定义,设计了SysML状态机图和Uppaal模型的元模型,使用Ecore模型对两个元模型进行了描述,并且用ATL模型转换语言开发了自动转换工具。·使用“士兵过河”和“时间敏感网络”两个案例展示了包含SysML状态机建模、转换为Uppaal模型和转换后的Uppaal模型的形式化验证三个流程,证明了所提出方法的可行性与转换工具的有效性。

关键词： 新课程   结构化思维意识   结构化教学  

摘要： 基于新课程理念，开展结构化教学，以“圆周角（1）”教学设计为例对知识结构化、学生认知结构化的教学设计策略进行分析，提出结构化教学要注重渗透结构化思考的方法与方向、凸显“两个过程”的深度融合的教学思考.

摘要： 本次课题基于X研发公司现有面试体系开展研究。X公司是一家致力于化工研发的科学研究型企业，近几年随着管理要求的不断提升，公司搭建了一套更适用于现行管理体系的员工胜任力模型。然而，新模型在与人力资源管理各大模块的融合中面临一些适配性问题，如招聘模块中，原有的面试评价量表以及等级描述已无法适配新的胜任力模型，同时也缺少针对新胜任力模型的考察方法，公司需要建立一套更适用于新胜任力模型的面试评价系统。通过对比各种面试考评形式，笔者发现结构化面试具有针对性强、高度标准化、评价结果客观等特点，能对X公司新的胜任力模型进行有效考察。

摘要： 高中课程的结构和系统性十分重要,采用基于单元整体的结构化教学方式不仅可以满足当下学生的核心素养培育需求,也能够为他们的未来发展提供一种全新的思路。传统的单元教学模式以多个课时呈现学习内容无可厚非,但课时与课时之间缺少深度关联。采用这种教学方式可能会导致知识的分割,使得学生所掌握的信息变得零散、缺乏系统性,从而阻碍了知识的整合与运用,也无助于培养学生的学术素养。

摘要： 教育改革形势下，小学语文学科教学不仅要注重语文知识技能的传授，还应当着重培养学生的自主发展和社会实践能力。基于此，教师必须转变传统教学中“对课文精讲细分”的方式，采取更科学、系统的教学模式，有效关联课程内容，形成一个有机的教学体系。采取单元结构化教学是一个较好的选择，在这种教学模式下，教师能有效梳理课程知识体系，对学生进行综合性教学引导，全面提升学生的核心素养。本文结合相关教学案例，对单元结构化教学设计的方法、模式、要领展开了具体研究。

关键词： 汽轮机控制保护系统   形式化方法   时间自动机   活性   UPPAAL  

摘要： 随着电力系统智能化程度不断提高,其面临的安全隐患也在日益增加,电力系统在提供高质量电力资源的同时,还需要满足日益提升的安全性要求。作为电力系统的主设备之一,汽轮机的安全性是整个电力系统安全、平稳运行的前提,而汽轮机控制保护系统又是实现这种安全保障的关键。传统控制领域的微分方程或差分方程模型只用于刻画系统的输入输出以及内部状态之间的关系,无法刻画系统的完整运行逻辑,这对汽轮机控制保护系统这类实时逻辑系统的研究极为不利。 针对上述问题,本文提出了一种基于时间自动机的汽轮机控制保护系统模型。在此模型基础上,揭示了形式化方法中的活性与汽轮机控制保护逻辑的内在联系,将逻辑完整性问题转换为活性完整性问题,进而提出了状态检测和变量检测两种活性完整性的检测方法。此外,本文还研究了一种针对汽轮机控制保护逻辑的攻击方式。本文的主要研究成果如下: 1.针对传统模型逻辑刻画困难、无法完整描述系统动态过程的难题,本文采用时间自动机的方法,提出了一种汽轮机控制保护系统的形式化模型。该模型使用时间自动机的多元数组描述汽轮机控制保护系统中每个不同设备的状态及其状态转换过程,并且通过积处理,将不同设备的自动机模型进行同步。通过UPPAAL下的仿真实验,验证了模型的准确性。 2.针对汽轮机控制保护系统的时间自动机模型对控制保护逻辑描述不够清晰的问题,本文基于标签转移系统的方法,通过对安全性和活性两种特性的研究,揭示了形式化模型中活性与汽轮机控制保护逻辑的内在联系,将控制保护逻辑完整性问题转换为活性的完整性问题。进而,提出了状态检测法和变量检测法用于检测活性的完整性。最后,在UPPAAL验证器的帮助下,验证了检测方法的有效性。 3.针对现有控制保护逻辑的脆弱性,提出了一种针对汽轮机控制保护逻辑的攻击方式,其主要由控制逻辑攻击和保护逻辑攻击两类组成。两种攻击分别通过篡改控制指令参数和传感器监测阈值的方式破坏系统控制保护逻辑。基于攻击机理,采用时间自动机的方法分别对两类攻击建模,得到其形式化模型;最后通过与正常系统模型间的联合仿真实验,验证了攻击的危害性。

关键词： 结构性理财产品   蒙特卡罗模拟   亚式期权定价   养老金融  

摘要： 近年来我国人口老龄化程度逐年加深,老年人口比重持续增加,养老已经成为政府和社会关注的重要问题。而与之相对,作为养老“第一支柱”的养老金增速已经连续多年降低,未来或将出现入不敷出的情况;作为“第二支柱”的企业年金等发展并不完善。因此为了更好地应对愈发严峻的养老问题,国家出台了一系列的政策鼓励、支持包括养老类理财产品在内的“第三支柱”养老的发展。由此出发,在我国大力发展绿色经济的大背景下,本文计划设计一款基于中证内地低碳指数(000977)的养老结构化理财产品“绿养一号”,意在将绿色经济与养老金融结合起来,为广大投资者提供更多产品的选择。本文首先对当前的养老产品市场进行分析,并通过问卷调查,发现大多数受访者有意愿在当前为未来养老进行养老理财规划。另外根据问卷调查情况,由于流动性配置等原因,部分受访者认为三年及以上的投资期限略长而倾向于选择1年期-3年期的产品。由此本文设计“绿养一号”时将目标客户定位于有一定的养老理财意愿和经济实力,但由于流动性配置等原因而不愿意选择较长产品期限的投资者,对应投资者年龄段集中于40岁-50岁。由于这部分投资者年龄跨度较大,且不同年龄投资者往往具有不同的风险偏好,因此本文参考第七次人口普查数据,在进行产品参数设计时通过对参与率和保本率的调整将本产品设置了高、低两档的风险水平,分别对应不同的风险偏好,以尽可能为投资者提供符合其需求的产品。产品的主体结构包括固定收益部分和期权部分。考虑到亚式期权具有控制标的波动程度且受人为影响小的特点,且标的指数长期具有良好的增长确定性,本文在期权部分设计时选择内嵌看涨的平均价格亚式期权,对应定价时采用的是基于Black-Scholes期权定价公式的蒙特卡洛模拟方法。之后在可行性分析部分对产品进行收益、风险、以及敏感性分析,并进一步通过SWOT分析描述本产品优劣势。最后基于产品特点设计推广策略。

关键词： 六足机器人   变结构   Udwadia-Kalaba方程   轨迹跟踪控制  

摘要： 随着科技的发展,人们对机器人的移动能力提出了更高的要求。六足机器人因其冗余的结构具有出色的地形适应力和承载能力,并能够应对各种复杂的环境,如在非结构化的环境中完成各项任务,进而满足人们的需求。文章旨在研究六足机器人在非结构化环境中的灵活性躯干构型、高适应性行走控制算法以及整体运动控制框架。首先,研究设计了一款新型六足机器人,并介绍其结构设计,给出机器人的三维模型和机构简图。通过分析机器人的躯干构型和关节角度间的关系,给出了躯干构型变换的情形。该机器人通过改变其躯干处多个舵机的角度可以实现多种构型的切换,从而提高机器人面对非结构化环境的灵活性。其次,通过应用齐次坐标变换和D-H参数法,对六足机器人的躯干子系统和腿部子系统展开运动学分析,并根据结构特性来对机器人动力学模型进行拆解,包括身体坐标系和腿部坐标系间的转换、足端坐标的正运动学分析以及求解腿部关节角度的逆运动学分析,从而构建出更加精确的动力学模型。继而,为了提升该六足机器人在复杂环境中的移动能力,研究采用了基于Udwadia-Kalaba方程的足端轨迹跟踪控制。通过轨迹规划的方法,将运动稳定性、关节结构的工作空间和足端轨迹当作约束条件引入机器人的约束动力学模型中,并基于Udwadia-Kalaba方程实现整个系统所需的解析控制力的求解。最后,为提升六足机器人在非结构化环境中的适应性,采用了基于反馈的位姿控制方法,以实现机器人对复杂环境的高适应能力和高稳定性。综上所述,研究设计了一种躯干灵活可变的六足机器人,针对该机器人在非结构化环境下的结构设计和面向多约束场景的运动控制进行了研究,为面向复杂场景机器人的研究打下基础。

关键词： 连续体机器人   狭小空间检测   运动建模   主从映射   运动控制  

摘要： 随着机器人应用领域和工作环境的复杂化,对机器人的环境适应性和操控柔顺性提出了更高的要求,连续体机器人应运而生出。连续体机器人具有较高的柔顺性及安全性等优点,但同时也存在结构刚度不足及控制精度的不高等问题。为此,设计了一种十字交叉卯榫连接的柔性检测机器人,并围绕机器人的运动学模型与控制方法等方面开展研究,以实现对机器人末端的精准控制。完成的主要工作如下: (1)针对传统连续体机器人存在的刚度不足、建模复杂及控制精度低等问题,结合机器人的任务需求,分别从能动性、可操纵性及精度等方面对柔性检测机器人的弯曲关节与驱动形式进行设计。利用有限元软件对传统典型结构与设计的卯榫连接型弯曲单元进行仿真分析,验证所设计结构的优点。 (2)基于几何分析法对柔性检测机器人弯曲关节进行运动学建模,通过D-H法推导其正运动学模型,建立机器人末端与关节变量及驱动绳长之间的映射关系,并利用MATLAB软件分别对弯曲关节的工作空间及运动过程中的驱动绳长变化量进行仿真分析。 (3)针对柔性检测机器人的柔顺控制问题,提出了一种双级控制策略,分别通过上位机和遥控手柄两种方式进行控制,并研究了一种基于Joystick遥控手柄的主从增量映射控制方法,以实现对柔性检测机器人的遥操作。 (4)完成了柔性检测机器人的总体布局和设计,对柔性检测机器人的系统结构进行组装和集成,搭建了柔性检测机器人的实验样机,分别对机器人的弯曲单元进行运动控制实验,以验证所提机器人结构的可行性与所建模型的正确性。同时通过机器人末端负载控制实验,对其结构刚度性能和负载能力进行验证。设计了双级控制实验及模拟进入狭小空间的检测实验,以此来证明所提控制策略的有效性和主从映射的可行性。 实验验证了柔性机器人系统的可操作性和实用性,为下一步机器人系统样机的改进和研究奠定基础,对柔性机器人的研究具有一定的实际意义。