2023年, 第43卷, 第5期　刊出日期：2023-05-25

  

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  控制工程(系统)的经典力学原理

  开平安, 邓慧

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1093-1105. https://doi.org/10.12341/jssms22560

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  控制工程(系统)的经典力学原理在于能够精确构建和估计被控系统的输出位置,速度和加速度三个状态变量,应用牛顿定律对这三个状态变量作出闭环负反馈控制,使得系统输出跟踪期望的输出轨迹. 在文献(开平安和申忠利, 2022)中,在匀加速运动方程基础上, 应用卡尔曼滤波器设计了OUAM观测器(Observerbased on Uniform Acceleration Movement),基于牛顿定律设计了无模型控制MFCNLM系统(Model-Free Control based onNewton's Laws of Motion),控制系统的所有参数设计不需要被控对象的模型,仅需控制工程师给出闭环控制系统输出期望的过渡过程时间T.文章在文献(开平安和申忠利, 2022)的基础上,着重分析了牛顿定律在OUAM观测器和MFCNLM系统中的理论和应用,论证了OUAM观测器的无偏性和MFCNLM系统的有效性,分析和论证了MFCNLM系统,PID和PIDCC系统在控制系统设计上的经典力学统一性,分析和设计了在具有纯延时环节时变系统中的一种简单而有效的方法.仿真结果论证了MFCNLM系统和具有补偿器的PIDCC系统在应用这种方法后提高了纯延时环节时变系统的控制品质和鲁棒性能.
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  具有外部干扰的非线性多智能体系统的编队控制

  陈婷, 牛兴龙, 兰艳亭

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1106-1119. https://doi.org/10.12341/jssms22448

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  多智能体系统编队控制因广泛应用于军事, 航天, 生物学等领域,成为国内外学者的关注热点. 在实际应用中,当系统受到环境噪声等外部干扰时,利用领航者-跟随者的相对状态信息构造控制器无法形成预期队形.为解决这个问题, 文章针对一类带有外部干扰的非线性多智能体系统,研究了领航-跟随编队控制问题. 首先设计干扰观测器补偿外部干扰.其次利用自适应方法, 给出了完全分布式的控制协议. 再次选取适当的参数,证明了该分布式控制协议能实现系统的编队控制. 最后通过仿真算例,验证了协议的有效性.
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  成品油二次配送库存-路径优化模型与两阶段算法

  李珍萍, 焦鹏博, 韩倩倩, 房勇

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1120-1137. https://doi.org/10.12341/jssms22538

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  针对随机需求下的成品油二次配送库存-路径优化问题, 考虑各个加油站的存储容量限制, 油罐车满隔舱装卸要求和一对多服务等特点,通过设置 各个加油站的实际配送量为油罐车隔舱容量的整数倍,以总配送成本和期望损失之 和最小化为目标, 建立两阶段随机整数规划模型,并设计了多割L-shaped算法. 进一步,基于多割L-shaped算法设计了求解大规模问题的两阶段方法,并引入两种改进 策略加快多割L-shaped算法的收敛速度.最后利用不同规模的算例进行模拟计算, 分别验证了改进多割L-shaped算法高效性和两阶段方法的快速有效性.相比其它算法,两阶段方法在求解大规模问题时的平均运行时间降低了31.34%,平均成本的Gap值不 超过2.63%.文章的研究结果为制定成品油二次配送计划提供了决策依据和算法支持.
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  基于混合治愈模型的网络借贷投资组合决策模型与实证研究

  万洁, 郝俊

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1138-1156. https://doi.org/10.12341/jssms22635

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  作为互联网消费金融的一种新型模式, P2P借贷(peer-to-peerlending)凭借其高回报与低门槛的特点,吸引了众多投资者与借款人的关注.如何有效地实现在P2P平台贷款的投资组合决策,为不同投资者提供最佳投资方案极为重要.文章将投资组合决策转化为一个给定时间下的收益最大化、风险最小化的优化问题,通过引入混合治愈模型来改进基于实例的投资组合优化模型,使用核函数来刻画历史贷款与待投贷款的相似性,在此基础上通过混合治愈模型筛选终止时间小于给定时间的待投贷款,构建基于实例的模型,对投资者的投资组合决策进行优化.通过美国LendingClub的数据对本文模型进行实证分析,结果表明,文章模型有助于实现资金的合理化分配,使投资者获得时间、收益、风险三方面的权衡的投资组合决策.
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  带有下方风险控制的退休后最优投资决策

  伍慧玲, 李方博, 姚海祥

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1157-1176. https://doi.org/10.12341/jssms22607

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  退休后最优投资决策经常采取目标定位模型. 然而,传统的目标定位模型无法很好地控制下方风险,即事件"在未来时刻购买年金提供的消费水平低于在退休时刻购买年金提供的消费水平''发生概率较高.文章在传统的目标定位模型里引入安全第一准则,大大降低了下方风险发生概率.利用拉格朗日乘子法、动态规划方法和嵌入法得到了最优策略的半解析解.通过数值算例对比分析了传统目标定位模型和文章模型的下方风险发生概率、终身累计消费均值和破产事件发生次数的性质.
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  碳税政策下三级供应链碳减排与定价决策及社会福利研究

  张云丰, 秦滢, 龚本刚

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1177-1206. https://doi.org/10.12341/jssms22484

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  考虑制造商的生产过程和运输商的运输过程都产生碳排放, 建立一条由制造商、运输商与零售商组成的三级供应链, 运用Stackelberg博弈和Nash博弈分析三级供应链在碳税政策下的最优碳减排、产品定价、系统利润与社会福利等关键指标的状态. 讨论了四种情形: 1) 碳减排领域和产品定价领域都不合作的无合作决策; 2) 碳减排领域合作但产品定价领域不合作的局部合作决策 I; 3) 产品定价领域合作但碳减排领域不合作的局部合作决策 II; 4) 碳减排领域和产品定价领域都合作的全面合作决策. 研究表明, 随着供应链成员之间合作程度的逐步加深,供应链系统的经济效益(系统利润)、社会效益(产品定价和社会福利)、环境效益(最优碳减排量)越来越优.同时, 研究了碳税税率变动对最优碳减排和产品定价决策的影响, 推导了供应链协调契约中成员企业利润分配比例的有效区间. 最后, 通过一个数值算例对所给的部分定理与结论进行验证.
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  基于并行阻塞策略的社交网络舆情传播控制方法

  琚春华, 刘华金

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1207-1224. https://doi.org/10.12341/jssms22418

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  近年来, 随着社交网络的不断普及,负面舆情信息对经济、社会和文化等造成的威胁不断放大.现有方法多通过剔除节点或边集实现舆情传播控制,却难以适应现今规模巨大的社交网络环境. 基于此,基于阻塞自回避行走算法提出了融合边与节点集移除的并行舆情传播控制方法,并基于GPU 框架应用成本约束函数对算法进行改进,提高了所提算法在大规模社交网络图中的适用性,且使用改进前推回代算法进行求解. 最后,基于多种真实社交网络数据集进行实验, 结果表明: 所提CN-OPC法能对社交网络舆情传播进行有效控制,控制效率与精度较经典算法均有较大提升,这说明并行阻塞策略可用于大规模社交网络舆情传播控制,未来可进一步尝试多策略并行的控制方法在社交网络环境中的应用.
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  双向碳减排成本分担下资金约束供应链契约协调研究

  史金召, 焦文歆, 杜强, 黎建强

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1225-1241. https://doi.org/10.12341/jssms22545

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  国家"双碳"目标对供应链协同减排提出新要求.文章考虑由单一供应商和单一受资金约束制造商构成的低碳供应链,双方通过"双向碳减排成本分担"机制进行协同减排,制造商通过竞争性银行信贷市场获取生产、碳减排及购买不足碳配额所需的运营资金.在求解供应商、制造商、银行在内的参与方博弈均衡策略基础上,探究了以"双向碳减排成本分担合约"为基础的资金约束型低碳供应链多契约协调问题.研究发现:批发价格、双向碳减排成本分担、收入分享契约的组合可实现低碳供应链协调和帕累托优化,而当考虑碳交易市场情形时, 还需额外引入碳交易成本分担契约类型.相关研究结果可为"双碳"目标下企业的集成运营、碳减排和融资决策,及供应链主体间协同减排等提供理论指导.
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  基于抢占优先排队的P2P网络资源搜索机制及性能分析

  王荣, 马占友, 闫苗, 王顺智

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1242-1259. https://doi.org/10.12341/jssms22272

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  受移动P2P网络环境影响和节点异构性及自身资源的限制,常存在节点不 愿参与资源查询的自私行为, 针对该问题,文章基于排队理论建立一个新的资源搜 索机制,通过令协同合作度高的节点享有较高的查询优先级, 自私性节点需接受第二次查询服务的策略, 激励节点积极参与资源查询,减少用户访问时延和资 源节点丢失率, 提高节点服务质量及系统整体效用,建立P2P网络高效资源搜索机制. 构造带有抢占优先、二次可选服务以及同步多重工作休假的排队模型,利用拟生灭过程和矩 阵几何解方法得到该资源搜索机制的稳态分布,并求出该机制的平均队长, 平均逗留时间, 总能耗等 性能指标,通过数值实验, 分析参数变化对系统的各项性能指标的影响,最后构造系统的效用函数, 讨论资源查询节点的最大个人收益,社会收益以及该资源搜索机制的最优服务率.
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  竞争与合作统一框架下的鲁棒最优再保险策略

  杨鹏

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1260-1275. https://doi.org/10.12341/jssms22350

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  在实际中, 多个保险人之间经常存在竞争与合作.文章在竞争与合作统一框架下, 研究了鲁棒最优再保险策略.每个保险人的盈余过程满足扩散逼近保险模型,n个保险人的索赔之间存在相依关系, 每个保险人通过再保险减少索赔风险.文章主要的研究目标是, 在最坏市场环境下,寻找最优均衡再保险策略最大化终端财富的均值同时最小化其方差.通过使用随机动态规划和随机控制理论,求得了鲁棒最优均衡再保险策略、最优市场策略和最优值函数的显式解,并从理论上探讨了最优策略的经济意义. 最终,通过数值实验分析了竞争、合作、模糊厌恶和风险厌恶对鲁棒最优均衡再保险策略的影响.文章的研究结果可以有效地指导保险人的实践.
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  区块链交易环境下中小微物流企业信用寻租约束机制研究

  刘若阳, 史稳健, 焦洋洋, 刘翱

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1276-1294. https://doi.org/10.12341/jssms22703

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  中小微物流企业因其自身信用不足, 往往存在融资难、贵等问题,且为了降低融资成本倾向进行信用投机,这些现象直接关系到物流服务供应链信用生态的平衡性和稳定性. 鉴于此,文章将核心企业与中小微物流企业交易产生的应收账款作为数字债券凭证,搭建物流服务供应链各级中小微物流企业信用信息流转框架; 进一步,基于不完全信息理论构建中小微物流企业信用寻租约束模型,通过对比一般交易环境和区块链交易环境下三级物流服务供应链中不同主体期望收益,实现博弈均衡状态, 进一步通过仿真分析验证结论: 区块链交易环境能够有效约束一级FLSP的信用寻租投机行为,银行通过"惩罚"因子可以最大程度保障寻租风险下的自身收益,且该环境对于遵循合理交易规则的物流企业具有一定保护机制.文章研究验证了区块链交易环境在物流服务供应链信用信息流转中的有效性,同时为物流服务供应链基于核心企业针对中小微物流企业开展供应链金融相关授信业务提供了支撑.
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  考虑数据赋能与公平关切的物流服务供应链应急决策研究

  王迪, 曲国华

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1295-1313. https://doi.org/10.12341/jssms22724

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  构建由两个物流服务提供商和一个物流服务集成商组成的物流服务供应链,考虑需求与成本双重扰动下的应急决策,引入数据赋能和公平关切两种影响因素,求解并比较了四种不同情境下物流服务供应链的最优决策.研究表明:应急物流服务产品定价和应急物流服务水平随需求扰动量递增,随物流服务提供商的成本扰动量递减,物流服务集成商效用随需求扰动量的变化与应急处置单位费用相关.物流服务供应链中各成员的决策随数据赋能程度递增,物流服务集成商效用随数据赋能程度的变化取决于数据赋能投资系数.物流服务提供商的公平关切程度对应急物流服务产品定价、应急物流服务水平和物流服务集成商效用均具有正向影响.当数据赋能投资系数高于一定阈值时,数据赋能与公平关切对物流服务集成商效用的叠加正向影响难以覆盖数据赋能投资总支出,此阈值为物流服务集成商开展数据赋能的"有效投资上限".研究有助于掌握需求和成本扰动、数据赋能和公平关切对物流服务供应链应急决策的影响规律,为加强应急能力建设提供参考与借鉴.
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  基于SD演化博弈的新能源车动力电池回收监管策略研究

  危浪, 王翠霞

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1314-1330. https://doi.org/10.12341/jssms22385

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  大规模新能源车动力电池逐步退役, 如何有效回收利用成为社会难题. 基于生产者责任延伸原则, NEV车企是承担动力电池回收责任的主体, 政府合理的监管与奖惩及消费者的参与将影响动力电池回收的效果. 建立有限理性条件下的"车企-消费者-政府"三方演化博弈模型,运用系统动力学(System Dynamics, SD)动态仿真与反馈结构分析方法,模拟各博弈主体策略的动态演化过程, 分析导致演化趋势的反馈结构机制.研究结果表明:系统三个演化稳定均衡策略分别对应动力电池回收产业的初期、发展和成熟三个阶段,政府在不同阶段扮演着不同的角色; 回收初期, 与补贴政策相比,政府对退役动力电池供需两侧的监管惩罚更为关键;随着回收技术成熟和公众环保意识提高, 退役电池回收有利可图,车企将主动积极回收, 此时政府将逐步减少干预, 最终演变为宽松监管,从而实现由政府外生监管转变为盈利内生驱动的回收利用演化路径.研究为制定有效的新能源汽车动力电池回收监管政策提供了理论依据,同时也扩大了演化博弈理论稳定均衡分析与SD动态仿真方法交叉结合、进行政策制定研究的理论和现实应用背景.
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  保险与再保险及市场对冲稳健均衡策略

  江五元, 杨招军

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1331-1345. https://doi.org/10.12341/jssms22609

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  假设保险公司的资本盈余过程服从复合 Poisson 风险跳过程,保险公司通过向再保险公司购买比例再保险来分散保险风险,保险公司和再保险公司均基于方差原则收取保险费率.两个公司都可以投资于金融市场,其中风险资产的价格过程服从几何布朗运动.假设保险公司和再保险公司都是模糊厌恶的且具有指数效用函数,基于保险公司与再保险公司加权终期财富效用最大化目标,利用动态规划原理,得到了两公司的稳健均衡比例再保险和投资组合策略的解析表达式.分析了均衡条件下的风险投资,再保险价格与保险公司自保险比例受不同参变量影响的变化特征.
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  基于Weibull回归模型的逐步II型区间删失数据的统计分析

  周晓东, 齐校榕, 岳荣先

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1346-1361. https://doi.org/10.12341/jssms22274

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  文章考虑带有随机移除的逐步II型区间删失(PICR-II)方案下生存数据的统计分析和试验方案的设计问题.给出了Weibull回归模型参数的极大似然估计和贝叶斯估计方法.利用模拟数据和实际数据, 对不同估计方法下参数估计的结果进行了比较.给出了最优PICR-II方案设计方法.
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  有限非链环$\mathbb{F}_{q}+v\mathbb{F}_{q}$ 上的2维斜常循环码

  马芳卉, 高健

  系统科学与数学. 2023, 43(5): 1362-1376. https://doi.org/10.12341/jssms22745

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  令$R=\mathbb{F}_q+v\mathbb{F}_q$ 是一个有限非链环,其中$q$ 是一个奇素数的方幂, $v^2=v$.文章利用二元斜多项式环$R[x,y;\rho,\theta]$ 来研究环$R$ 上的$2$维斜常循环码的代数结构和相关性质, 其中$\rho$ 和$\theta$ 是环$R$上的两个自同构映射. 基于中国剩余定理, 文章确定了环$R$ 上$2$ 维$(\alpha_{1}+\beta_{1}v,\alpha_{2}+\beta_{2}v)$-斜常循环码的生成元结构并且考虑了它们的Gray象,其中$\alpha_{1}+\beta_{1}v$ 和$\alpha_{2}+\beta_{2}v$ 都是环$R$上的可逆元. 此外, 文章研究了环$R$ 上$2$维$(\alpha_{1}+\beta_{1}v,\alpha_{2}+\beta_{2}v)$ -斜常循环码的对偶码并且确定了对偶码子码的生成元结构.