系统科学与数学

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黄宴委, 闫景辉

系统科学与数学. 2024, 44(3): 595-609. https://doi.org/10.12341/jssms22580

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无人艇的水动力学具有强非线性与时变性，为便于转艏控制，提出一种基于纵荡速度的非线性变参数（nonlinear parameter varying，NPV）模型.首先从水动学机理出发，引入Ross阻尼模型，建立三自由度的非线性机理模型.其次，在机理模型基础上，将非线性项隐含于线性结构中，使模型构成类线性结构，再忽略数值较小的横荡阻尼项，并以纵荡速度为变参数，建立基于纵荡速度的NPV模型.NPV模型结构简单，具有非线性项与变参项，为Norrbin非线性模型与线性变参数（linear parameter varying，LPV）模型的扩展形式.最后，由仿真和实验验证了NPV模型能够很好地刻画无人艇转艏运动的非线性与时变特性.

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线性变参数系统事件触发插值预测控制

何德峰, 黄原驰, 穆建彬

系统科学与数学. 2024, 44(3): 610-621. https://doi.org/10.12341/jssms22606

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针对带有不确定性有界扰动的线性变参数约束系统，提出了一种事件触发插值模型预测控制方法.引入插值策略令优化问题的解将表现为当前时刻系统预设的反馈控制律的参数化形式，以降低优化问题求解变量的数量进而减少系统的计算负担.通过将来自系统调度参数变化的乘性扰动和每一时刻输入的加性扰动叠加构建有限步紧缩约束集，求解名义系统的优化问题得到最优解，并以名义系统和实际系统出现足够大的偏差作为触发条件，与插值系数和鲁棒约束集相关的触发阈值将在线计算.证明了所提出方法的递归可行性以及区域输入-状态稳定性，最后以一个数值例子验证了该方法.

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具有饱和输入和非严格反馈结构的切换非线性系统的自适应模糊控制

王锐, 于福生, 赵利云

系统科学与数学. 2024, 44(3): 622-633. https://doi.org/10.12341/jssms23320

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针对一类具有非光滑饱和输入和非严格反馈结构的任意切换规则下的非线性切换系统，给出了一种模糊减少计算量控制算法.通过构造公共Lyapunov函数，利用模糊系统对非严格反馈结构和未知不确定函数进行建模，采用辅助函数补偿饱和输入问题，基于逼近最优估计参数的界以减少在线自适应调节参数数目.该控制算法在任意切换规则下不仅可以调节输入饱和不确定性，还可以减少自适应调节参数.基于Lyapunov稳定性理论证明闭环系统的所有信号是有界的.数值仿真结果可以有效地验证控制器和自适应律设计算法的可行性.

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欺骗攻击下多智能体网络的均方有界聚类一致性

王柳, 胡爱花, 江正仙

系统科学与数学. 2024, 44(3): 634-647. https://doi.org/10.12341/jssms23291

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针对非线性多智能体网络，研究了欺骗攻击下网络系统均方有界聚类一致性问题.首先，将所有网络节点分为不同子群.由于欺骗攻击的存在，控制信号可能会被错误信号代替，通过引入伯努利随机变量，衡量欺骗攻击是否成功.其次，设计一种采用牵引策略的分布式脉冲控制器，确保在存在欺骗攻击的情况下实现均方有界聚类一致性.进一步，利用图论、线性矩阵不等式和李雅普诺夫函数方法，给出了欺骗攻击下实现多智能体网络均方有界聚类一致性的充分条件.最后，通过仿真例子验证理论结果的可行性和有效性.

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一类具有潜伏周期的空间异质反应扩散梅毒模型动力学分析

方诚, 吴鹏, 何泽荣

系统科学与数学. 2024, 44(3): 648-664. https://doi.org/10.12341/jssms23624

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该文研究了一类具有潜伏周期的异质空间扩散的梅毒模型的阈值动力学行为.首先讨论了系统解的全局存在性以及系统全局吸引子的存在性.其次，根据传染病模型下一代再生算子定义推导出模型的动力学阈值-基本再生数$R_0$.具体地，当$R_0<1$，无病平衡态是全局吸引的；根据耗散系统的持久性理论证明了当$R_0>1$时疾病是一致持久的.最后，在空间同质情形下，推导出模型基本再生数$\tilde{R}_0$的显示表达式.此外，除了证明无病平衡点的全局稳定之外，还利用波动引理证明了系统正平衡点的全局稳定性.

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具有饱和脉冲控制的金融系统的稳定与同步

何志龙, 吴艳霞

系统科学与数学. 2024, 44(3): 665-680. https://doi.org/10.12341/jssms23279

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在执行器饱和约束下，文章考虑了一类金融系统在脉冲控制下的稳定性和同步.首先，通过引入一个死区非线性函数表示了脉冲时刻的系统的饱和非线性，得到了饱和脉冲控制下金融混沌系统的局部指数稳定性条件.其次，通过建立饱和脉冲控制器，得到了驱动响应金融系统混沌同步的充分条件.最后，通过一个数值例子验证了结论的有效性.

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信息物理系统降阶观测器设计及传感器攻击检测

马梦凡, 郭胜辉

系统科学与数学. 2024, 44(3): 681-693. https://doi.org/10.12341/jssms22097

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提出了一种适用于含有未知输入信号的信息物理系统降阶观测器设计方法及传感器攻击检测应用.首先，利用克罗内克积将信息物理系统描述为整体系统动态模型；然后考虑系统存在未知输入时，通过增加降阶观测器增益矩阵的约束条件，实现降阶的同时消除未知输入给系统带来的影响，再通过系统输出状态判断是否存在传感器攻击信号.最后，通过数值仿真，验证了所提降阶观测器对系统的状态估计及检测传感器攻击信号的能力，且对比仿真结果显示，所提降阶观测器性能优于全阶观测器.

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基于前景理论的信息敏感型电子废弃物回收演化博弈分析

王方, 尹雪薇, 石纯来, 余乐安

系统科学与数学. 2024, 44(3): 694-710. https://doi.org/10.12341/jssms23150

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为破解不完全信息下信息敏感型电子废弃物的回收困境，文章基于前景理论构建了由政府、消费者和回收商组成的演化博弈模型，探讨了影响系统博弈策略的主要因素.结果表明，政府加大监管力度可促进回收市场规范化；消费者负面信誉评价对非正规回收商具有导向性，高负面信誉评价激励非正规回收商规范化形成；回收过程中，消费者若遭受信息泄露损失，便趋向于不信任策略，且信息泄露损失越大不信任程度越深；前景理论中的损失规避系数和损失感知价值敏感系数，对于消费者和回收商的策略均有影响，而收益感知价值敏感系数对两者策略几乎无影响，说明决策者在博弈中更注重规避损失.

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不确定参数下多目标博弈平衡的通有稳定性

陈聪利, 杨辉, 王国玲, 汤卫

系统科学与数学. 2024, 44(3): 711-722. https://doi.org/10.12341/jssms23003

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文章研究了不确定参数下多目标博弈平衡的存在性及通有稳定性.首先，文章运用向量值KyFan不等式证明了该博弈弱Pareto-NS平衡的存在性.其次，运用Fort定理，证明了大多数不确定参数下多目标博弈弱Pareto-NS平衡都是本质稳定的.最后，通过具体算例验证了所得结论的合理性.

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融合跳转关系和用户偏好的新闻热度预测

刘华玲, 陈宁, 任青青, 钱珂佳

系统科学与数学. 2024, 44(3): 723-740. https://doi.org/10.12341/jssms23111

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互联网时代的到来使新闻更新频率加快、传播范围更广，为了迅速控制不良信息、加强互联网信息治理，构建模型预测新闻未来热度具有重要意义.文章聚焦新闻间关系的挖掘，在适度融合用户偏好信息的前提下，提出了一种融合跳转关系和用户偏好的新闻热度预测方法.该方法首先结合新闻内容和历史跳转概率生成新闻跳转关系网络，并使用文章提出的多任务图卷积矩阵补全模型MGCMC （multi-task graph convolutional matrix completion）对分布稀疏且不平衡的跳转概率矩阵进行预测，以获得未来的新闻跳转关系网络特征，当新闻平台推荐给用户一组处于传播状态的新闻时，结合用户个性化偏好预测其点击行为，最终获得新闻热度.基于真实用户-新闻交互数据集Mind的实验结果表明，MGCMC相比现有的矩阵补全和不平衡预测模型表现更佳，能更准确地预测用户-新闻点击行为，并更准确发现热度较高的新闻.

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基于语言分布评估的DEMATEL及在可持续循环伙伴关键因素分析中的应用

王代文, 魏翠萍

系统科学与数学. 2024, 44(3): 741-754. https://doi.org/10.12341/jssms22812

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决策试验和评估实验室（DEMATEL）方法，用以对相互影响的因素间的关系进行分析，确定关键因素.针对直接影响关系矩阵在给出时存在残缺判断以及元素为语言分布评估的情况，文章提出语言分布评估的DEMATEL方法，并将其运用于具有不同语义的语言术语集中.首先，文章定义了语言标度下的语言分布评估相似度公式，使用语言分布评估加权平均算子（DTWA）来对专家所提供的决策信息的残缺元素进行补全.其次，文章采用语言术语集的数值标度，将专家的语言分布评估决策信息进行数值化.综合所有专家的数值化决策信息进行DEMATEL过程，获取各因素的重要性权重，得到因素之间的影响关系，并将因素分为两组：原因组和效果组.最后，文章将所提出的方法应用于可持续循环伙伴选择的实际案例.

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新三板精选层提高市场流动性和股价信息效率了吗?

何俊勇, 张国胜, 齐思郡

系统科学与数学. 2024, 44(3): 755-779. https://doi.org/10.12341/jssms22857

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市场流动性和股价信息效率是证券市场质量的重要体现.文章以2020年7月27日新三板市场设立精选层这一市场结构改革为背景，采用渐进双重差分方法研究了精选层设立对其挂牌公司股票流动性和定价效率的影响.研究发现，转入精选层的挂牌公司其股票流动性和股价信息效率得到显著提升，设立精选层等改革举措通过完善信息披露机制、提高市场流动性从而改善股价信息效率.进一步研究表明，信息不对称程度较低、市值规模较大的公司股价信息效率显著提高，而信息不对称程度较高、市值规模较小的公司股价信息效率并未发生显著变化，股票价格更多反映了市场和行业收益特征，并未充分吸收公司特质信息，表现为个股联动、股价同涨同跌.考虑到精选层挂牌公司大多为中小型高科技企业，而做市商为专业做市机构，具备为高科技企业股票定价的能力.因此，在精选层连续竞价交易机制基础之上，实施混合做市交易机制，能够进一步改善市场流动性，提高股价信息效率.

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基于移动机器人的拣选系统货架动态储位分配研究

袁瑞萍, 邹顺洁, 潘路可, 李俊韬, 马西锋

系统科学与数学. 2024, 44(3): 780-791. https://doi.org/10.12341/jssms23629

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为了提高基于移动机器人的拣选系统拣货效率，更好地满足客户动态需求和订单时效要求，提出了考虑货架后续需求频次、需求紧迫程度以及拥堵因素的货架动态储位分配策略，构建了最小化货架搬运距离的动态储位分配模型，并设计了启发式算法进行模型求解.首先，基于货架需求紧迫程度，构造贪婪算法生成动态货架储位分配的初始解；然后，基于货架在后续批次订单的需求频次及通道间负载均衡，采用邻域搜索算法进行动态货架储位优化.最后，通过与其他静态和动态储位分配方法对比，验证文章提出的模型和算法的有效性.

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基于分形和S型效用的选股策略及M-CVaR最优资产配置

孙景云, 马小雯

系统科学与数学. 2024, 44(3): 792-808. https://doi.org/10.12341/jssms23647

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以上证50指数的主要成分股为研究对象，首先基于分形与S型效用理论构建股票风险综合评估指标，作为构建投资组合的选股依据.然后在金融资产收益率服从非对称拉普拉斯分布的假设下，采用CVaR值度量投资组合的风险，进而构建M-CVaR最优资产配置模型，并将该模型转化为二次规划问题进行求解.在实证分析阶段，利用滑动窗口法分别以月、季度、半年和一年为周期对最佳股票投资集的最优配置比例进行动态调整.结果表明，利用分形与S型期望效用理论筛选出的部分股票投资集可以获得比全部股票投资集更优的投资收益，且发现调整周期为1年的资产配置方案能获得较其他调整周期更高的累计收益率和夏普比率.

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考虑决策目标的FIC模型选择

王璐瑶, 张新雨, 邝雄, 周建红

系统科学与数学. 2024, 44(3): 809-823. https://doi.org/10.12341/jssms23180

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收益管理优化是提高零售商经济收益的有效途径之一.定价是收益管理的引擎和核心技术，对于提高零售商的收益具有重要作用.考虑到在收益管理的实际应用中，预测和优化问题的复杂性，通常采用先对产品需求进行预测，然后对收益进行优化的步骤.在对产品需求进行预测时，通常会面临多个候选模型，即面临模型的不确定性，这时一般会采用模型选择方法确定最终的模型.但传统的模型选择准则包括赤池信息准则（Akaike information criterion，AIC），贝叶斯信息准则（Bayesian information criterion，BIC）等通常只考虑了模型选择对预测精度的影响，而不考虑该预测模型会如何影响接下来的优化决策目标.本文首次在商品的收益管理优化中提出最小化聚焦信息准则（focusedinformation criterion，FIC）这种模型选择准则，运用FIC模型选择准则选择产品需求预测模型，考虑了优化模型的结构，以最小化决策误差，而不是预测误差为目标，来选择预测模型.数值模拟结果表明，在大部分情况下，相比于AIC和BIC两种模型选择准则，考虑决策目标的FIC模型选择准则表现最佳.同时，实证研究结果也验证了考虑决策目标的FIC模型选择准则的优越性.

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探索加密货币波动率预测中的模型不确定性问题:log转换、时区采样以及模型设定

邱越, 谢天

系统科学与数学. 2024, 44(3): 824-843. https://doi.org/10.12341/jssms23304

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文章全面地比较了一系列模型在预测加密货币波动率时的表现.结果发现，粗糙波动率模型在预测多期样本外的波动率时表现更加稳健和可靠，而异质自回归（HAR）模型相对较弱，但经过log转换后的HAR模型在预测上则表现更优.此外，考虑到加密货币的特点，选取合适的时区划分依据也非常重要，因为不同的时区可能对加密货币市场的波动率产生影响.研究还引入了最小二乘模型平均法来应对波动率建模中的模型不确定性.结果表明，模型平均方法在加密货币市场波动率预测中相比其他方法具有优越性，能够平衡不同模型之间的优缺点，提高预测的可信度和稳定性，对于预测市场的波动性是非常有效的.文章研究指出，在选择合适的波动率模型时需要综合考虑加密货币波动率的特性和历史表现，并且在应用模型时需要注意其在不同数据集和预测目标下的表现，避免盲目使用导致预测效果的不确定性.

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半参数平滑转换分位数自回归模型及应用

康宁, 莫璐瑶, 荆科

系统科学与数学. 2024, 44(3): 844-861. https://doi.org/10.12341/jssms22446

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已有针对平滑转换自回归模型（STAR）的研究多是将转换函数设定为Logistic函数或指数函数形式，并在均值回归框架下获得模型的估计、检验及预测结果.文章基于重心权有理插值和分位数回归方法，构建一类新的半参数平滑转换分位数自回归模型，其主要特点表现在：第一，基于重心权有理插值方法构造的平滑转换函数，形式更加灵活自由，有效减少了模型误设的风险.第二，在分位数回归框架下，利用遗传算法获得新模型在不同分位点处的平滑转换自回归系数估计，比单纯的均值回归得到的信息更为丰富.数值模拟结果显示，新模型的平滑转换自回归系数估计在无偏性、有效性和一致性方面均具有较好表现.最后，将新模型应用于上证综指日收益率的动态趋势及预测研究，细致揭示了收益率序列在不同阶段、不同分位点处的非线性和异质性变化特征.

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基于经验似然比检验的高维非参EWMA控制图

钟文, 刘浏

系统科学与数学. 2024, 44(3): 862-878. https://doi.org/10.12341/jssms22875

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随着传感技术和数据采集系统的逐渐完善，大量复杂高维数据可以被收集，对多变量和高维数据流进行监控往往是现代制造业和质量管理部门的一个基本要求.然而，在高维数据监控领域中，由于“维数的诅咒”以及变量的分布通常是复杂未知的，大多数传统的多元控制图不再适用.针对这种情况，一些研究者讨论了对分布未知且复杂高维数据的均值向量的各种检验，但这些检验很少适用于Phase II阶段的过程监控.文章提出了一种基于高维经验似然比检验的EWMA型非参数监控方案，该方案可用于多元过程和高维过程均值向量的监控，并且适用于子组数据流.所提出的控制图不仅易于实现和解释，而且蒙特卡罗数值模拟结果显示该控制图在对称、偏态、厚尾分布中都能有效地监测均值漂移.最后，将所提出的控制图应用于半导体制造过程，结果显示文章的方法对未通过测试的半导体具有良好的监控效果.

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2024年, 第44卷, 第3期　刊出日期：2024-03-25

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