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关键词： 反步控制法   径向基神经网络   有限时间稳定   机械臂系统   双边遥操作系统  

摘要： 近年来,随着工业技术的发展,工程控制应用中对控制方法的要求也逐渐提高。工程被控系统中往往存在模型不确定性、非平滑特性以及时滞特性等现象,使得传统的控制方案难以满足实际控制任务的需求。基于径向基神经网络的自适应反步控制方法由于其能够很好地处理系统的非线性不确定性,在非线性系统的控制领域吸引了研究者们的广泛关注,并且已经在多种工程控制场景下得到了应用。本文在国内外已有研究成果的基础上,进一步探究基于径向基神经网络的自适应反步控制方法的理论研究,并且将其应用在机械臂系统与双边遥操作系统的控制任务中。本文的研究工作主要有以下几个方面:(1)研究一类纯反馈结构的高阶非线性系统的跟踪控制问题。在假设系统的非线性函数为连续性函数的前提下,利用中值定理将纯反馈结构的高阶非线性系统解耦为严格反馈形式,并在此基础上利用反步控制法对系统进行控制器的设计。在反步控制法的框架下,以径向基神经网络来近似系统中的未知项,将系统存在的不确定性非线性问题转化为径向基神经网络的参数更新问题。并以有限时间稳定理论作为对系统进行控制器设计的性能指标,提出了一种能使被控系统在有限时间内稳定的控制方案。在该控制方案的作用下,被控系统能够快速地达到稳定状态,且系统的输出信号能够以较为理想的精度去跟踪参考信号。另外,由于考虑了输入死区现象对系统性能的影响,该控制方案相较于传统控制方案更加能够满足实际控制任务的需要。(2)针对机械臂系统,提出了一种输出受限的有限时间稳定控制方案。机械臂系统是工程控制中最常见的一类控制系统。机械臂系统的相关控制问题虽然已被广泛研究,但是依然存在许多亟待解决的问题。由于对工作效率的要求,机械臂系统往往需要在高速运动状态下工作,而高速运动状态下容易产生较大的过冲,这对系统的控制精度又会产生影响。在考虑机械臂系统高速运转的工作要求下,对其提出了一种输出受限的控制方法,使其能在高速运转的情况下,避免出现较高的过冲。该控制方法的基本设计思路为:在反步控制法的设计框架下,引入了漏斗控制的原理,将系统的跟踪误差限制在一个漏斗型的边界曲线内。机械臂作为遥操作系统的终端设备,对其控制方案的研究除了具有较强的应用前景外,也是遥操作系统控制方法研究的基础。(3)针对受定常通讯时延影响的双边遥操作系统,提出了一种自适应量化同步控制方案。双边遥操作系统既是一个存在诸多不确定性的非线性系统,也是一个由相互关联的主、从两个机械臂终端子系统组成的分散式被控系统。考虑到物理系统的精度可能对遥操作系统控制性能的影响,一种具有滞环输出特性的量化器被应用在双边遥操作系统的控制任务上。通过滞环量化器,原来取值密集的连续性控制变量被量化为随着控制需求变化而改变的离散型控制量,这既减少了对控制器输出精度的要求,也避免了由于高频率地切换控制输出量而可能对物理系统造成的损伤。(4)针对时变时延通讯条件下的双边遥操作系统,提出了一种有限时间稳定的自适应同步控制方案。在实际的遥操作系统中,通讯信道往往会经过公用通讯网络,而公用通讯网络具有时变性的通讯时延,这对系统的控制性能会产生严重的影响。在控制器设计过程中,除了考虑到时变时延对系统性能的影响外,输入死区对机械臂系统控制性能的影响也被考虑在内。通过构建合适的李雅普诺夫-克罗索夫斯基(Lyapunov-Krasovskii)函数,利用反步控制法与有限时间稳定理论,一种有限时间稳定的自适应同步控制方案被提出来。通过仿真对比,该控制方法相对于其他方法在存在输入死区的条件下具有更加稳定的控制性能。相关的实验结果也验证了该控制方案的有效性。

关键词： 多核处理器   多核操作系统   对称多处理   微内核  

摘要： 随着嵌入式领域的不断发展以及处理器体系架构的持续优化,多核处理器因其高性能、低功耗和低成本等优势得到了广泛的应用。同时,在万物互联的时代,嵌入式设备面临着越来越多的风险和挑战,这不仅需要增强设备的可靠度和安全性,还需要具备高扩展能力。而微内核架构因其本身的架构特点,具备代码量小、可扩展性高、安全可靠等优势,十分适合应用在嵌入式设备中。因此,本文基于团队自研的mginkgo微内核,设计并实现一个面向多核环境的微内核操作系统。本文对多核处理器、多核操作系统、多核硬件机制和微内核技术进行了深入研究和分析,并结合mginkgo微内核的特点,提出了SMP多核扩展方案,来解决多核操作系统中运行模式、多核启动、共享资源的互斥访问以及核间通信等问题。其主要包含下面七个功能模块:（1）多核启动和初始化模块中,采用临时的主次关系完成系统的初始化;（2）核间同步与互斥模块中,研究并使用Exclusive Monitor机制,设计并实现了原子操作与自旋锁;（3）中断管理模块中,使用通用中断控制器对外部中断、本地中断和核间中断进行处理,并实现了核间中断的触发、传递和处理;（4）核间通信模块中,将核间通信分为信号通信和数据通信两部分进行处理,并采用核间中断和共享内存相结合的方式,提供了核心睡眠、核心唤醒、任务迁入、任务迁出、结束线程、函数调用和核间IPC通信等多个功能;（5）时钟管理模块记录了系统运行的总时长,并实现了时钟中断功能;（6）任务管理模块实现了对系统中任务的划分、组织和调度,并采用负载监控、均衡决策和任务迁移三个步骤,完成多个核心上负载的均衡;（7）缓存一致性模块中,遵循MESI协议,并使用硬件平台提供的SCU,保证各个核心上缓存的一致性。最后,在***6Q（4核ARM Cortex-A9 SoC）开发板上完成内核的功能测试、性能测试和系统吞吐量测试。通过对测试结果的分析,可以发现,本论文设计并实现的微内核操作系统能够适应多核环境的需求,并发挥多核处理器的高性能、高吞吐量的优势。

关键词： 开源软件   开源技术   操作系统   开源许可证   团队规模   金融机构   分析及建议  

摘要： 2020年8月,习近平总书记在经济社会领域专家座谈会上指出:"以科技创新催生新发展动能。实现高质量发展,必须实现依靠创新驱动的内涵型增长。我们更要大力提升自主创新能力,尽快突破关键核心技术。这是关系我国发展全局的重大问题,也是形成以国内大循环为主体的关键。"金融科技是信息技术驱动的创新,信息技术也从过去的闭源模式向现今的开源模式转变。开源已不仅是源代码开放,

关键词： IPv6   操作系统识别   神经网络集成   随机森林  

摘要： 操作系统（OS）识别工具对于渗透测试的侦察阶段至关重要。传统上的操作系统识别是使用基于指纹数据库的主动或被动工具进行的操作系统识别,鲜有专注于使用机器学习技术进行的识别方法。同时,这些工具多适用于IPv4网络,随着IPv6网络的发展,亟需一种适用于IPv6网络的操作系统识别工具或方法。本论文采用了两种方法来提供准确的操作系统识别,一种是具有独特投票系统的基于神经网络集成的方法,该方法使用了一种多层级的结构,依靠对上层神经网络输出结果进行投票决定下一步要使用的下层神经网络,另一种是基于随机森林算法的方法。这两种方法都使用IPv6特性以及数据包元数据功能进行被动操作系统识别。实验结果表明,两种方法均是成功且有效的:（1）在使用仅包含Windows和Linux数据包的数据集时,本文实现的神经网络集成识别方式平均综合准确度为84.8%,对Windows操作系统的识别准确度达到100%;由30棵决策树组成的随机森林平均综合准确度为93.6%。（2）研究了进行额外训练对神经网络集成的识别准确度的影响,并表明在进行额外训练后,该方法可以实现92.9%的平均综合准确度,比此前的方法提高了8.1%,并且可以提供有保证的Linux主机预测。（3）将Mac OS的数据包引入数据集中后,神经网络集成的平均综合准确度也能够达到76.0%,仍然能对Windows操作系统保持100%的识别准确度;随机森林算法的平均综合准确度为89.6%,相比神经网络集成拥有更高的识别准确度。（4）基于随机森林算法的操作系统识别方法拥有更高的识别准确度与更快的运行速度,是出色的、快速的操作系统被动识别方法;（5）基于神经网络集成的操作系统识别方法虽然相比基于随机森林算法的操作系统识别方法需要更长的时间进行训练,但是一旦训练完成便可以在极短时间内完成大规模连续的操作系统识别工作。根据对比得出,基于神经网络集成的操作系统识别方法相比基于决策树算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出5.68%,相比基于SVM算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出10.6%,相比基于朴素贝叶斯算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出17.19%。而基于随机森林算法的操作系统识别方法相比基于决策树算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出19.28%,相比基于SVM算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出24.2%,相比基于朴素贝叶斯算法的操作系统识别方法平均综合准确度高出30.79%。通过上述研究证明,本论文采用的基于神经网络集成的操作系统识别方法与基于随机森林算法的操作系统识别方法都具有良好的识别效果,与基于决策树算法的操作系统识别方法、基于SVM向量机的操作系统识别方法和基于朴素贝叶斯算法的操作系统识别方法相比,无论是在识别准确度方面还是运行时间方面,都具有更大的优势:

摘要： 2月8日晚,首款国产量子计算机操作系统——"本源司南"在合肥市正式发布。该系统由合肥本源量子计算科技有限责任公司自主研发,实现了量子资源系统化管理、量子计算任务并行化执行、量子芯片自动化校准等全新功能,助力量子计算机高效稳定运行,标志着国产量子软件研发能力已达国际先进水平。相比于经典计算机,量子计算机最突出的优势在于强大的计算能力,但目前全球范围内可供使用的量子计算机只有50台左右,如果不能做到有效利用,就会出现算力浪费情况。

关键词： 船舶高压电站   模拟系统   Unity3D  

摘要： 随着船舶自动化程度不断提高,大功率船电设备不断增加,高压电站被广泛使用,船员培训使用传统低压电站模拟操作系统已经无法满足需求,达不到培训效果;虚拟与现实技术被广泛应用于汽车、建筑、工业培训等领域的操作训练,可实现非常逼真的操作体验,但在船舶行业的应用相对较少;为了提高船员培训的质量,降低船员培训成本、增加船员培训的安全性,提高实操的逼真度,适应船舶电站向高压方向的发展,利用虚拟与现实技术研发一套具有主要功能的船舶高压电站模拟操作系统具有较高的应用价值。本文通过对船舶高压电站的结构和工作原理进行研究,分析船舶电站各参数变化规律,船舶配电装置操作过程,以及五防连锁保护、中性点接地、谐波状态等功能,依据船舶高压电站工作原理和操作过程,制定船舶高压电站虚拟操作系统方案;论文应用3DMax三维建模、Unity3D引擎,以及C#脚本语言等相结合,架构船舶电站虚拟操作系统开发环境,以第五代大型集装箱船船舶高压电站为对象,以及集美大学船舶高压电站半物理仿真模拟器为建模标准,建立船舶高压电站虚拟现实实体模型。论文利用Unity3D引擎驱动程序运行,实现对模型的运动控制,利用C#语言编写电站和人机交互程序,实现电站操作逻辑关系;论文应用虚拟现实的碰撞与触发检测、UI交互设计、Unity3D动画系统、Movie Texture接口、Unity3D音频系统等技术,研发一套船舶高压电站虚拟操作系统,实现了船舶高压电站操作训练的主要功能,包括船舶高压电站的启动、并车、解列、重载询问、五防连锁等功能。船舶高压电站虚拟操作训练系统,操作安全可靠、真实操作感强、使用便捷、训练成本低,具有很高的实际应用价值。

关键词： 国产操作系统   开源软件   软件部署   软件依赖   容器技术  

摘要： 随着网络信息安全事件的发生和核心技术受到国外的制约,中国大力发展基础软件尤其是操作系统软件。国产Linux操作系统起步晚,应用层软件资源匮乏,软件生态不完善。Linux平台下开源软件资源丰富,但开源软件在软件部署过程中存在软件依赖问题。国产操作系统环境中使用软件包管理系统部署软件,该软件部署方式能够自动处理操作系统官方应用软件的依赖问题,而对处理第三方发布的开源软件依赖问题存在严重不足之处。论文根据容器技术和X11（X-Window）设计软件部署方案,解决第三方发布的开源软件在国产操作系统环境中软件部署问题。该方案帮助国产操作系统安装部署开源软件,增加国产操作系统应用层软件,完善以国产操作系统为核心的软件生态。论文的主要研究工作和创新点如下:（1）研究开源软件发展及开发模式,分析软件依赖关系的来源。深入分析国产操作系统应用层软件的来源、软件包格式和软件包之间的依赖关系。研究软件包管理系统解决软件依赖的方式和其他几种软件部署方式,并指明不足之处。（2）设计软件部署方案,软件部署方案主要涉及的技术有容器技术和Linux系统的图形界面显示技术X11。Docker容器技术部署软件,利用Docker镜像封装开源软件及其相关依赖软件使软件在容器中运行,从而解决软件部署过程中的软件依赖问题。X11提供图形界面显示服务,Docker镜像创建容器时配置容器与主机共享X11,容器内运行的软件通过X11在主机屏幕上显示图形界面。（3）设计图形界面镜像管理客户端,管理封装开源软件的镜像。Shell命令管理镜像操作过程复杂,所以使用Py Qt设计并实现图形界面镜像管理客户端,客户端包含软件安装、卸载等常用功能方便用户操作。最后论文中的软件部署方案在国产操作系统环境中进行相关实验和测试,实验结果证明在国产操作系统中使用该软件部署方案是可行的。

摘要： 过去,没有人会在购买汽车时考虑它使用了何种操作系统。但随着车联网和自动驾驶的日益普及,汽车离成为"移动数据中心"越来越近。早于2004年,已有人预言汽车将会像智能手机一样,成为供不同软件运行的智能平台。而Linux系统因为属于开源软件,容易被各车厂按需要自行改写,成为多间车厂争相采用的车载操作系统。近日,

关键词： 容器   隔离性   内核日志   pid namespace  

摘要： 随着计算大量向云端迁移,越来越多的计算工作将在数据中心的服务集群上完成。容器技术契合了以应用为中心的时代的需求,被广泛使用在应用的部署当中。容器技术区别于传统的虚拟机技术,没有虚拟的硬件层,所有容器直接共用宿主机的内核。这种结构给容器带来轻量级、快启动、易迁移等优势,但与此同时,也使得容器不可避免地存在系统资源隔离不彻底的缺陷。所以,提升容器的隔离性一直是业界关注的重点。Linux系统的内核日志属于系统全局资源,没有考虑隔离性的需求,导致特权容器对内核日志的访问效果跟主机相同。这种情况明显与容器隔离性的需求相违背,同时也带来了安全隐患。所以需要设计并实现一套内核日志隔离机制来实现对内核日志的隔离,提升容器隔离性。面向容器环境的操作系统内核日志隔离机制旨在解决容器内核日志的隔离问题。其核心设计思想是定义面向隔离的内核日志结构,将进程的pid namespace号作为内核日志的身份标识,并通过Linux进程管理机制实现与容器的关联,而容器和主机等主体对内核日志的读取会根据身份标识的判断结果来进行。在实现了内核日志隔离机制的系统上,内核日志具有与拥有它的容器相关联的身份信息,容器只能读取自身产生的内核日志,不能读取主机及其他容器产生的内核日志,同时主机可以读取所有内核日志。通过功能测试验证了该机制正确实现了设计的隔离功能。同时,性能测试表明运行该机制产生的平均性能开销为2.2%,在允许的范围以内。