多变量耦合系统中文

多变量耦合系统在工业中的应用摘要：在机组功率调节、供热抽汽压力调节、工业抽汽压力调节时各受控对象相互影响，因此该系统为多变量耦合系统，一般的控制方法难以得到满意的控制效果；针对系统的上述特性，并根据实际情况，把它们看成一个统一的整体来考虑,并将多变量串级解耦技术应用到控制系统当中,使该系统的控制品质有了较大的提高；在自动投入后，电厂发电、热网供热、工业抽汽系统能够经济、稳定地运行，为电厂取得良好的社会效益和经济效益奠定了基础。

关键词：功率调节工业抽汽供热抽汽多变量解耦

引言

供热抽汽采用两机的低压缸前抽汽为汽源，由两个由油动机驱动的蝶阀控

制抽汽压力，供热抽汽的额定压力为0.196MPa；工业抽汽承担供气的重任，它

采用两机的一级调整抽汽为汽源、由四个油动机驱动的调节阀门（中调门）控制

工业抽汽压力，工业抽汽的额定压力为4.122Mpa，满负荷为160T/H。当机组

功率、供热抽汽压力、工业抽汽压力中任一变量发生扰动时，其它两个变量都会

受到影响，而它们的变化反过来又会影响这个变量，因此，在考虑控制策略时，不应把系统分开对待，应将各系统看作一个多变量整体。这种电、热、汽联调的

机组在内蒙尚属首次，这也增加了控制策略选取和自动投入的难度。

为保证系统的稳定性和经济性，调试时采用多变量解耦控制策略，尽可能减

少变量间的相互影响。考虑到实际应用时，控制策略受DCS系统运算速度和对

象数学模型不确定性等因素影响，我们将一些控制方法做了一定的简化，使其更适合实际运用。

1 理论依据

1.1控制对象介绍

系统在实际应用时，有以下三种情况

(1)工业抽汽压力自动投入，供热抽汽压力自动未投（电汽联调）

(2)工业抽汽压力自动未投，供热抽汽压力自动投入（电热联调）

(3)供热抽汽压力自动投入，工业抽汽压力自动投入（电热汽联调）

前两种方式为双输入、双输出的多变量控制系统；在第三种情况下，系统控制对象为三输入、三输出的多变量对象：三个输入调节量为高调门指令u1,中调门指令u2，低压缸出口碟阀指令u3；三个输出控制量为机组实发功率P，工业抽汽压力P1，供热抽汽压力P2。三种情况的传递函数分别如式（1）、式（2）、式（3）

（1）

（2）

（3）

1.2解耦控制方法

解耦的本质在于设置一个逻辑网络，减少或解除耦合，以保证各个单回路控制对象能独立的工作。常用的解耦控制方法共有：串级解耦控制、反馈解耦控制、前补偿法三种，本系统选用串级解耦控制方法中的对角矩阵法，下面以双输入、双输出的多变量对象为例，介绍一下对角矩阵解耦方法。

图（一）中，G c1(s)、G c2(s)为控制器，D11、D21(s)、D12(s)、D22(s)为解耦器，G11(s)、G21(s)、G12(s)、G22(s)为控制对象的传递函数。Y1、Y2为输出。如图（一）所示，，被控量与控制量之间的关系矩阵为：

（4 ）

D

控制量与调节器输出之间的关系矩阵为

11

（5）

由（4）式和（5）式得到系统传递函数为

（6）对角矩阵解耦方法是将传递函数矩阵转化为对角阵的形式，相当于以下形式

（7）由（6）式和（7）式可得到解耦器的数学模型为

（8）如果解耦器设计成与式（8）相同或与式（8）相近的形式，则系统可化为式（7）的形式，框图如图（二）所示，可见两组控制对象相互之间不再影响，达到了解耦的目的。

对于式（3）的三输入、三输出系统，通过上述办法也可以的求得解耦器的数学模型，但变量越多，解耦器越复杂，必须对其进行近似简化。

工业抽汽自动投入时，考虑到对抽汽压力和供热压力的精度要求不是很高，故抽汽压力和供热压力的控制器选取比例调节器，且调节死区放得稍大。电厂供热和抽汽控制根据实际应用可分为三种情况，其中电热联调和电汽联调为两输入、两输出系统，而电热汽联调为三输入、三输出系统，其解耦控制原理图如图（三）所示，在实际调试时必须分别对三种情况进行参数整定。

2.1解耦控制器的求取

为简化控制系统，并减少因计算量大而带来的控制偏差，将所有解耦器都近似为比例系数，电热联调和电汽联调各有四个解耦系数，电热器联调为九个解耦系数，也就是说需整定三种情况共十七个解耦系数。另外，在实际工业中难以得到控制对象精确的数学模型，因而在整定时采用先按前面用到的公式计算近似值，然后在实际调试时用试凑的办法得到最佳的控制参数。

2.2动态响应

(1)图(四)为解耦控制未投入，工业抽汽压力加扰动时发电机功率（红色）、工业蒸汽压力（绿色）、供热蒸汽压力（蓝色）的响应曲线。

(2) 图（五）为解耦控制投入，工业抽汽压力加扰动时发电机功率（红色）、工业蒸汽压力（绿色）、供热蒸汽压力（蓝色）的响应曲线。

图（四）

图（五）

3 结语

系统采用中调门和低压缸出口蝶阀调节工业抽汽压力和供热抽汽压力，并承担供汽和给城市供热的任务，自动调节品质的好坏、控制系统的稳定性具有较重要的现实意义。

由图（四）和图（五）的响应曲线可见，采用多变量解耦控制技术之后，三个变量之间互扰明显减小，对象的调节品质有了很大的提高，调节效果比未投解耦控制时有明显改善。

多变量系统解耦现状的分析

万方数据

万方数据

万方数据

多变量系统解耦现状的分析 作者：达成莉 作者单位：西安建筑科技大学控制理论与控制工程专业,陕西西安,710055 刊名： 工业控制计算机 英文刊名：Industrial Control Computer 年，卷(期)：2011,24(12) 被引用次数：1次 参考文献(15条) 1.闵娟;黄之初多变量解耦控制方法 2004(z2) 2.王启智工程解耦控制系统的研究 2002 3.史继森精馏塔的控制[期刊论文]-自动化博览 2008(08) 4.王诗宓多变量系统分析和设计 1992 5.李旭;张殿华;何立平特征轨迹法解耦活套高度和张力控制系统 2006(01) 6.古孝鸿;周立峰线性多变量系统频域法 1990 7.蒋慰孙;叶银忠多变量控制系统分析与设计 2001 8.Kouvaritaskis B;Rossiter J A Multivariable Nyquist self-tuning:a general approach 1989(05) 9.Wittenmark B;Middleton R;Goodwin G C Adaptive decoupling of multivariable systems 1987(06) 10.舒迪前;奉川东;尹怡欣多变量系统神经网络解耦广义预测控制及应用 2006(04) 11.平玉环;于希宇;孙剑多变量系统模糊解耦方法综述[期刊论文]-仪器仪表用户 2010(01) 12.曾静;薛定宇;袁德成非线件系统的多模型预测控制方法[期刊论文]-东北大学学报(自然科学版) 2009(01) 13.尹成强;岳继光多变量时滞过程的鲁棒解耦控制 2009 14.王晓燕多变量解耦内模控制在锅炉燃烧系统中的应用研究[学位论文] 2008 15.戴文战;丁良;杨爱萍内模控制研究进展[期刊论文]-控制工程 2011(04) 引证文献(1条) 1.张建华.鞠晓峰基于LMDI的中国石化产业CO2排放的解耦分析[期刊论文]-湖南大学学报（自然科学版） 2012(10)本文链接：https://www.docsj.com/doc/b211253431.html,/Periodical_gykzjsj201112033.aspx

森林生态系统净初级生产力模拟研究.

森林生态系统净初级生产力模拟研究 0引言 人类社会发展、科技进步的历史同时也是一部干预和破坏环境、改变全球气候的历史。自工业革命以来，随着现代工业的迅猛发展和矿物燃料的广泛利用，以及陆地植被破坏等人类活动引起的地球大气中的“温室气体”以前所未有的速度增加，特别是CO2浓度的急剧增加等带来了全球变暖等严重问题[1]，已经引起了全球的广泛关注，而森林作为陆地生态系统的主体，与其他陆地生态系统类型相比，森林植被具有最广泛的分布面积、最高的生产力和最大的生物量累积，其在全球碳平衡中的巨大的贡献也日益被人们重视。森林生态系统的主体地位主要体现在地圈、生物圈的生物地球化学过程中起着重要的“缓冲器”和“阀”的功能，在陆地碳循环中发挥着重要的作用。 自20世纪80年代以来，随着对森林生态系统结构、功能和生态过程认识的不断深入以及遥感、地理信息系统（GIS）和计算机技术的发展，森林生态系统碳循环模型研究渐渐成为森林碳循环研究中的主流方向之一，并已在区域或全球尺度上对森林生态系统当前及未来的碳存储模式做出了一些预测。其森林碳循环模型按空间尺度可分为斑块尺度的森林碳循环模型和区域尺度的陆地碳循环模型[2]。本文在对此两大类的模型对比分析的基础上，利用英国爱丁堡大学Williams等[2]提出的斑块尺度SPA（Soil-Plant-Atmosphere）森林碳循环模型，以栅格数据为主，其他数据资料为辅等多源数据将该模型从空间尺度上进行了扩展，并利用机群图像并行技术来解决扩展后模型计算量大、计算时间过长的缺点，基于上述条件建立了新的森林生态系统碳循环RSPA模型（RegionSoil-Plant-Atmosphere），通过该模型对2004年三明市的森林生态系统多种森林植被的生产力做出了评估、预测与模型结果验证。 1 SPA模型简介 SPA模型是植被冠层尺度生理生态学的过程模型[3-6]，它是以光合作用-气孔导度-蒸腾作用耦合模型为基础，涉及生理、生化和物理等机理，结合了生态学、植物生理学、气象学和水文学等多种自然科学方法来模拟森林的呼吸、光合、水量平衡、碳的分配之间的关系。在该模型中，植被的冠层被分为若干层次，并且规定植被之间的能量传输必须通过冠层，其冠层层次是具有垂直结构的，不同垂直高度上的植被生理生态学特性都不相同。它是通过逐层计算各通量，最后累加为冠层水平通量。该模型根据植被的生理、物理过程分为两个大的子模块。物理子模块主要包括冠层辐射传输、叶片边界层传导、地表能量平衡、土壤水热传输、根系水吸收等子模块；生理模块包括呼吸作用、光合作用、气孔导度、植被水力等子模块。SPA模型通过对各子模块模拟循环耦合进行森林生态系统生产力的模拟与预测，该循环的关键过程如碳循环、水循环和氮循环过程的生物地球化学过程，主要包括冠层截流、蒸发、植被蒸腾、光合作用、生长和维持呼吸作用、碳在地上与地下器官中的分配、凋落、分解及氮

多智能体系统一致性综述

多智能体系统一致性综述 一 引言 多智能体系统在20世纪80年代后期成为分布式人工智能研究中的主要研究对象。研究多智能体系统的主要目的就是期望功能相对简单的智能体系统之间进行分布式合作协调控制，最终完成复杂任务。多智能体系统由于其强健、可靠、高效、可扩展等特性，在科学计算、计算机网络、机器人、制造业、电力系统、交通控制、社会仿真、虚拟现实、计算机游戏、军事等方面广泛应用。多智能体的分布式协调合作能力是多智能体系统的基础，是发挥多智能体系统优势的关键，也是整个系统智能性的体现。 在多智能体分布式协调合作控制问题中，一致性问题作为智能体之间合作协调控制的基础，具有重要的现实意义和理论价值。所谓一致性是指随着时间的演化，一个多智能体系统中所有智能体的某一个状态趋于一致。一致性协议是智能体之间相互作用、传递信息的规则，它描述了每个智能体和其相邻的智能体的信息交互过程。当一组智能体要合作共同去完成一项任务，合作控制策略的有效性表现在多智能体必须能够应对各种不可预知的形式和突然变化的环境，必须对任务达成一致意见，这就要求智能体系统随着环境的变化能够达到一致。因此，智能体之间协调合作控制的一个首要条件是多智能体达到一致。 近年来，一致性问题的研究发展迅速，包括生物科学、物理科学、系统与控制科学、计算机科学等各个领域都对一致性问题从不同层面进行了深入分析，研究进展主要集中在群体集、蜂涌、聚集、传感器网络估计等问题。 目前，许多学科的研究人员都开展了多智能体系统的一致性问题的研究，比如多智能体分布式一致性协议、多智能体协作、蜂涌问题、聚集问题等等。下面，主要对现有文献中多智能体一致性协议进行了总结，并对相关应用进行简单的介绍。 1.1 图论基础 多智能体系统是指由多个具有独立自主能力的智能体通过一定的信息传递方式相互作用形成的系统；如果把系统中的每一个智能体看成是一个节点，任意两个节点传递的智能体之间用有向边来连接的话，智能体的拓扑结构就可以用相应的有向图来表示。 用)(A E,V,G =来表示一个有向加权图，其中}{n 21v ,,v ,v V =代表图的n 个顶

塔河森林生态系统蒸散发的定量估算-应用生态学报

塔河森林生态系统蒸散发的定量估算 * 曲　迪　范文义** 　杨金明　王绪鹏 (东北林业大学,哈尔滨150040) 摘　要　蒸散发是农业二气象二水文科学研究的重要参数,是全球水文循环过程的重要组成部分.本文应用改进的DHSVM 分布式水文模型,利用光学遥感TM 数据反演得到叶面积指数等地表数据,由数字高程模型求得坡度二坡向等地形指数因子,定量估算塔河地区2007年逐日蒸散发.应用BP 神经网络建立逐日蒸散发量与逐日径流出口流量的关系,并建立研究区水量平衡方程,共同检验研究结果的准确性.结果表明:该模型可以较好地应用于本研究区.塔河流域年总蒸散量234.01mm ,蒸散发与季节有明显的相关性,夏季蒸散发值最高,日均蒸散发值1.56mm ,秋季二春季日均蒸散发值分别为0.30二0.29mm ,冬季蒸散发值最低.地表覆盖类型对蒸散发值影响明显,阔叶林的蒸散发能力强于针阔混交林,其次为针叶林.关键词　蒸散发　分布式水文模型　Penman?Monteith 公式　BP 神经网络 文章编号　1001-9332(2014)06-1652-09　中图分类号　S715.4　文献标识码　A Quantitative estimation of evapotranspiration from Tahe forest ecosystem ,Northeast China.QU Di,FAN Wen?yi,YANG Jin?ming,WANG Xu?peng (Northeast Forestry University ,Harbin 150040,China ).?Chin.J.Appl.Ecol .,2014,25(6):1652-1660. Abstract :Evapotranspiration (ET)is an important parameter of agriculture,meteorology and hy?drology research,and also an important part of the global hydrological cycle.This paper applied the improved DHSVM distributed hydrological model to estimate daily ET of Tahe area in 2007using leaf area index and other surface data extracted TM remote sensing data,and slope,aspect and oth?er topographic indices obtained by using the digital elevation model.The relationship between daily ET and daily watershed outlet flow was built by the BP neural network,and a water balance equa?tion was established for the studied watershed,together to test the accuracy of the estimation.The results showed that the model could be applied in the study area.The annual total ET of Tahe wa?tershed was 234.01mm.ET had a significant seasonal variation.The ET had the highest value in summer and the average daily ET value was 1.56mm.The average daily ET in autumn and spring were 0.30,0.29mm,respectively,and winter had the lowest ET https://www.docsj.com/doc/b211253431.html,nd cover type had a great effect on ET value,and the broadleaf forest had a higher ET ability than the mixed forest,fol?lowed by the needle leaf forest. Key words :evapotranspiration;distributed hydrological model;Penman?Monteith formula;BP neural network. * 十二五”国家科技支撑计划项目(2011BAD08B01)资助.**通讯作者.E?mail:fanwy@https://www.docsj.com/doc/b211253431.html, 2013?01?23收稿,2014?04?14接受. 蒸散发过程包括土壤蒸发和植被蒸腾[1],是农业二气象二水文科学研究的重要参数,也是陆地水文收支平衡中非常重要的一部分[2-3].准确估算蒸散发不仅对研究全球气候变化和水资源评价等具有重要意义,而且对农作物需水生产管理二旱情监测预测二水资源有效开发利用具有十分重要的应用价值[4].一般情况下,降落到地表的降水有70%通过 蒸散作用回到大气中,在干旱地区可达90%[5].可见蒸散发在全球水文循环过程中的重要性.从水量平衡角度而言,降水是水资源补给的唯一途径,蒸散发是内陆河流域水资源的最终消失途径[6].因此,准确快速地估算蒸散发,对于合理分配和利用水资源二协调用水矛盾有着重要意义. 传统的蒸散发估算方法多是基于气象观测站点 的单点计算[7].通过此方法虽可得到相对准确的蒸散发值,但难以实现大区域蒸散发的估算.分布式水文模型是基于水循环动力学机制来描述水文现 应用生态学报　2014年6月　第25卷　第6期 Chinese Journal of Applied Ecology,Jun.2014,25(6):1652-1660

长白山森林生态系统CO_2和水热通量的模拟研究

中国科学 D 辑 地球科学 2004, 34 (增刊Ⅱ): 131~140 131 长白山森林生态系统CO 2和水热通量的模拟研究* 王秋凤 ①④ 牛 栋② 于贵瑞① ** 任传友①④ 温学发 ①④ Chen Jingming ③ Ju Weimin ③ (①中国科学院地理科学与资源研究所, 北京 100101; ②中国科学院资源环境科学技术局生态处, 北京 100864; ③Department of Geography, University of Toronto, Toronto M5S 3G3, Canada; ④中国科学院研究生院, 北京 100039) 摘要 以基于过程的BEPS 模型为基础, 根据长白山温带阔叶红松林生态系统的生态过程机制, 建立了能够描述半小时尺度生态系统通量日变化的模拟模型BEPS. 应用该模型对2003年长白山温带阔叶红松林生长季内的CO 2和水热通量的模拟结果表明: 模型模拟的净生态系统生产力 (NEP ), 潜热通量(LE ), 显热通量(H s )与涡度相关系统的实测数据相关性较好, R 2值分别达到0.68, 0.75, 0.71. 模拟的长白山温带阔叶红松林生态系统的年累积NEP 为300.5 gC ·m ?2, 与实测值也非常接近, 说明应用该模型可以较好地模拟长白山温带阔叶红松林生态系统的CO 2, 水和热量交换过程. 根据模型对不同气候变化情景下的NEP 和蒸散(ET )的分析得出: 长白山温带阔叶红松林生态系统的NEP 对气候变化比较敏感, 在气候变暖条件下该生态系统的碳汇功能可能会减弱. 此外, 作为基于过程的模型, BEPS 对最大羧化速率(V cmax )和最大气孔导度(g max )等植物生理生态特征参数的变化反应也比较敏感. 关键词 碳循环 水循环 BEPS 模型 涡度相关技术 ChinaFLUX 2004-07-14收稿, 2004-11-02收修改稿 * 国家自然科学基金项目(批准号: 30225012)和国家重点基础研究发展规划项目(编号: 2002CB412501)及中国科学院知识创新工程重大项目(编号: KZCX1-SW-01-01A)共同资助 ** E-mail: yugr@https://www.docsj.com/doc/b211253431.html, CO 2等温室气体排放所导致的全球变暖, 以及世界范围内的淡水资源短缺问题, 已经向科学家、政策制定者和公众们提出了严峻的挑战, 从而使陆地生态系统碳循环和水循环研究成为全球变化科学(global change science)研究中的核心科学问题. 为了能准确地预测未来的全球变化趋势, 寻求地球生态系统碳循环和水循环调控管理的有效途径, 必须要 了解陆地生态系统碳循环和水循环的各种过程与反馈机制. 生态系统能量与物质(水和碳)通量动力学模型是分析陆地生态系统碳循环和水循环过程机制和预测循环通量的一种有效手段. 20世纪90年代以来这一领域的研究取得了重大进展, 许多科学家从各自不同的学科角度建立了一系列碳水耦合循环模型. 这些模型大致可以分为生物地理模型、生物物理模

森林生态系统的格局与过程

森林生态系统的格局与过程 生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。 森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度的格局与过程建立联系，实现不同时空尺度的信息推绎与转换。因此，进入20世纪90年代以来，生态学研究已从面向结构、功能和生物生产力转变到更加注重过程、格局和尺度相关性。 1 相关概念 1.1 格局 在生态学中，格局一词早期多用于种群生态学，主要是对种群分布格局的描述，如聚集分布、随机分布、离散分布、均匀分布等。随着景观生态学的诞生与发展，格局一词在景观生态学中被广泛应用。景观生态学中的格局是指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置，不同类型的缀块可在空间上呈聚集分布、随机分布、均匀分布等。对于森林生态系统而言，除水平格局之外，还包括垂直格局，即植物体的垂直配置。格局在生态系统中的生物学组织层次上已被广泛应用，但对生态系统中的环境部分，其格局的描述及研究尚涉及很少，事实上各环境因子在时空上的配置，对生态过程同样有很大影响。 1.2 过程 “生态系统行为”、“生态系统功能”、“生态系统过程”是相同的术语，为了避免同拟人论的含义相混淆，一般不使用“生态系统功能”这个词，多采用“生态系统过程”的说法。与格局不同，过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。生态学过程包括生物过程与非生物过程，生物过程包括：种群动态、种子或生物体的传播、捕食者-猎物相互作用、群落演替、干扰传播等等；非生物过程包括：水循环、物质循环、能量流动、干扰等等。

浅谈森林生态系统及相关问题

浅谈森林生态系统及其各方面的研究 摘要：森林是人类亲密的伙伴，是我们赖以存在和发展的重要资源。拓为我们提供木材，能源，固定空气中的二氧化碳，为人类提供赖以生存的氧气，同时为人类遮风挡雨，美化自然环境，固定水土，减少荒漠的迁移和泥石流的发生。森林生态系统是一个复杂的系统，具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等。我国对其各方面的研究一直没有停步，通过对生态系统研究的加深，相信我们会更好的保护森林，并让其更好的发挥功能。 关键词：森林生态系统森林生态经营森林生态系统管理森林生态系统服务功能 一森林生态系统及其相关概念 森林生态系统是以乔木为主体的生物群落（包括植物、动物和微生物）及其非生物环境（光、热、水、气、土壤等）综合组成的生态系统。具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，是生物与环境、生物与生物之间进行物质交换、能量流动的自然生态科学。 地球上森林生态系统的主要类型有四种，即热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林。是陆地上生物总量最高的生态系统，对陆地生态环境有决定性的影响。 生态系统是典型的复杂系统，森林生态系统更是一个复杂的巨系统。森林生态系统具有丰富的物种多样性、结构多样性、食物链、食物网以及功能过程多样性等，形成了分化、分层、分支和交汇的复杂的网络特征。认识和揭示复杂的森林生态系统的自组织、稳定性、动态演替与演化、生物多样性的发生与维持机制、多功能协调机制以及森林生态系统的经营管理与调控，需要以对生态过程、机制及其与格局的关系的深入研究为基础，生态系统的格局和过程一直是研究的重点，是了解森林生态系统这一复杂的巨系统的根本，不仅需要长期的实验生态学方法，更需要借助复杂性科学的理论与方法。 森林生态系统的组成与结构的多样性及其变化，涉及从个体、种群、群落、生态系统、景观、区域等不同的时空尺度，其中交织着相当复杂的生态学过程。在不同的时间和空间尺度上的格局与过程不同，即在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局与过程，定义具体的生态系统应该依赖于时空尺度及相对应的过程速率，在一个尺度上得到的结果，应用于另一个尺度上时，往往是不合适的。森林资源与环境的保护、管理与可持续经营问题主要发生在大、中尺度上，因此必须遵循格局－过程－尺度的理论模式，将以往比较熟知的小尺度格局与过程与所要研究的中、大尺度

气候变化对中国森林生态系统水分利用效率的影响研究

气候变化对中国森林生态系统水分利用效率的影响研究 森林生态系统是陆地生态系统的主要构成部分,其碳循环和水循环对地球各圈层都有着重要的影响。近几年来,森林生态系统的碳水关系研究已成为生态水文学的热点。 但是,关于中国森林生态系统水碳耦合关系在全球变化中的响应机理和适应方式目前还不十分清楚。水分利用效率（Water Use Efficiency,WUE）的一般定义即净初级生产力（Net Primary Productivity,NPP）与实际蒸散发（Evaportranspiration,ET）的比值,能够用来表征和研究生态系统内的碳水循环间耦合关系。 因此,开展在气候变化背景下中国森林生态系统WUE的研究,不仅可以为中 国森林生态系统的水碳耦合关系提供新的信息,还能为未来成功实施森林管理提供策略。本研究采用LPJ全球植被动态模型,对中国森林生态系统1961-2013年NPP和ET进行了估算和验证。 然后,基于LPJ模型的NPP和ET估算结果,分析了中国森林生态系统NPP、ET和WUE的时空变化特征。最后,文章探讨了气候变化对WUE的影响。 主要结论如下:（1）LPJ模型能对中国森林生态系统NPP进行很好的模拟。中国森林生态系统1961-2013年的年均NPP值为459.38 gC·m^-2·a^-1,总体呈东南向西北减少的趋势。 中国三大林区NPP年均值大小排序为:西南林区>东南林区>东北林区。1961-2013年中国森林生态系统NPP在时间上呈显著增加的趋势。 （2）LPJ模型能对中国森林生态系统ET进行很好的模拟。中国森林生态系统1961-2013年的年均ET值为535.33 mm,总体也呈东南向西北减少的趋势。

多智能体

分布式计算是一门计算机科学，一种计算方法，和集中式计算是相对的。它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。这样可以节约整体计算时间，大大提高计算效率。 分布式人工智能（Distributed Artificial Intelligence），简称DAI，它是人工智能和分布式计算相结合的产物。DAI的提出，适应了设计并建立大型复杂智能系统以及计算机支持协同工作（CSCW）的需要。目前，DAI的研究大约可划分为两个基本范畴：一是分布式问题求解（Distributed Problem Solving，DPS）；另一个是关于多智能体系统（Multi Agent System，MAS）实现技术的研究。 分布式问题求解：往往针对待解决的总问题，将其分解为若干子任务，并为每个子任务设计一个问题求解的子系统。这里，首先需要智能地确定一个分配策略：如何把总工作任务在一群模块（Module）或者节点（Node）之间进行子任务分配；其次需要智能地确定一个工作任务协同的策略：要在基于分散、松耦合知识源的基础上，实现对问题的合作求解。这里所谓“分散”的概念是指任务的控制操作和可利用的信息都是分布的，没有全局控制和全局数据；知识源分布在不同的处理节点上，数据、信息、知识和问题的答案可以按照某种规则予以共享。 （松耦合系统通常是基于消息的系统，此时客户端和远程服务并不知道对方是如何实现的。客户端和服务之间的通讯由消息的架构支配。只要消息符合协商的架构，则客户端或服务的实现就可以根据需要进行更改，而不必担心会破坏对方。）

多变量系统的可控性、可观测性和稳定性分析

《现代控制理论》实验报告 学校：西安邮电大学 班级：自动1101 姓名：（31） 学号：06111031

实验二 多变量系统的可控性、可观测性 和稳定性分析 一、实验目的 1． 学习多变量系统状态可控性及稳定性分析的定义及判别方法； 2． 学习多变量系统状态可观测性及稳定性分析的定义及判别方法； 3． 通过用MATLAB 编程、上机调试，掌握多变量系统可控性及稳定性判别方法。 二、实验要求 1．掌握系统的可控性分析方法。 2．掌握可观测性分析方法。 3．掌握稳定性分析方法。 三、实验设备 1．计算机1台 2．软件1套。 四、实验原理说明 1． 设系统的状态空间表达式 q p n R y R u R x D Cx y Bu Ax x ∈∈∈???+=+= （2－1） 系统的可控性分析是多变量系统设计的基础，包括可控性的定义和可控性的判别。 系统状态可控性的定义的核心是：对于线性连续定常系统（2－1）,若存在一个分段连续的输入函数U （t ），在有限的时间（t 1-t 0）内，能把任一给定的初态x （t 0）转移至预期的终端x （t 1），则称此状态是可控的。若系统所有的状态都是可控的，则称该系统是状态完全可控的。 2． 系统输出可控性是指输入函数U （t ）加入到系统，在有限的时间（t1-t0）内，能把任一给 定的初态x （t0）转移至预期的终态输出y （t1）。 可控性判别分为状态可控性判别和输出可控性判别。 状态可控性分为一般判别和直接判别法，后者是针对系统的系数阵A 是对角标准形或约当标准形的系统，状态可控性判别时不用计算，应用公式直接判断，是一种直接简易法；前者状态可控性分为一般判别是应用最广泛的一种判别法。 输出可控性判别式为：

多智能体系统一致性综述

多智能体系统一致性综述 一引言 多智能体系统在20世纪80年代后期成为分布式人工智能研究中的主要研究对象。研究多智能体系统的主要目的就是期望功能相对简单的智能体系统之间进行分布式合作协调控制，最终完成复杂任务。多智能体系统由于其强健、可靠、高效、可扩展等特性，在科学计算、计算机网络、机器人、制造业、电力系统、交通控制、社会仿真、虚拟现实、计算机游戏、军事等方面广泛应用。多智能体的分布式协调合作能力是多智能体系统的基础，是发挥多智能体系统优势的关键，也是整个系统智能性的体现。 在多智能体分布式协调合作控制问题中，一致性问题作为智能体之间合作协调控制的基础，具有重要的现实意义和理论价值。所谓一致性是指随着时间的演化，一个多智能体系统中所有智能体的某一个状态趋于一致。一致性协议是智能体之间相互作用、传递信息的规则，它描述了每个智能体和其相邻的智能体的信息交互过程。当一组智能体要合作共同去完成一项任务，合作控制策略的有效性表现在多智能体必须能够应对各种不可预知的形式和突然变化的环境，必须对任务达成一致意见，这就要求智能体系统随着环境的变化能够达到一致。因此，智能体之间协调合作控制的一个首要条件是多智能体达到一致。 近年来，一致性问题的研究发展迅速，包括生物科学、物理科学、系统与控制科学、计算机科学等各个领域都对一致性问题从不同层面进行了深入分析，研究进展主要集中在群体集、蜂涌、聚集、传感器网络估计等问题。 目前，许多学科的研究人员都开展了多智能体系统的一致性问题的研究，比如多智能体分布式一致性协议、多智能体协作、蜂涌问题、聚集问题等等。下面，主要对现有文献中多智能体一致性协议进行了总结，并对相关应用进行简单的介绍。 1.1图论基础 多智能体系统是指由多个具有独立自主能力的智能体通过一定的信息传递方式相互作用形成的系统；如果把系统中的每一个智能体看成是一个节点，任意两个节点传递的智能体之间用有向边来连接的话，智能体的拓扑结构就可以用相应的有向图来表示。 用)(A E,V ,G =来表示一个有向加权图，其中}{n 21v ,,v ,v V =代表图的n 个顶

森林生态系统服务功能

森林的生态服务功能 森林生态系统与生态过程所形成及维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用。主要包括森林在涵养水源、保育土壤、固碳释氧、积累营养物质、净化大气环境、森林防护、生物多样性保护和森林游憩等方面提供的生态服务功能。 一·森林是人类的资源宝库. 森林能够提供大量木材和其它林产品,还能生产有很多有经济价值的产品.当然现代森林的主要生产功能还是表现为它是―个巨大的原材料供应者.木材及木制品，在建筑,交通,采掘,轻纺,水利电力筹许多生产部门是不可缺少的物资.木材的化学加工产品及各种林副产品也是重要的原材料及出口物资. 中国有繁多的经济林木树种,林副产品极为丰富，还有大量的中草药材,多种稀有珍贵的野生动物.产品的丰富多彩,实在是举不胜举.这些产品从需要上讲,不仅在国内牵涉到各行各业,不可缺少;而且其中许多产品在国际市场上享有声誉,是国家重要的出口物资。森林中有极其丰富的物种资源,仅热带雨林中的物种就占地球上全部物种的50%.在我国的森林中,既有大量的食用植物,又有很多油料植物,还有丰富的药材资源。现代的森林仍然是地球上一个重要的能源生产者，由于世界上一些化石能源渐渐枯竭,森林作为一种可以再生的能源,正在引起越来越大的重视. 二·涵养水源 森林对降水的截留、吸收和贮存，将地表水转为地表径流或地下水的作用。主要功能表现在增加可利用水资源、净化水质和调节径流三个方面。森林是土壤的绿色保护伞.茂密的枝叶能够截留降雨,减弱水流对土壤的冲刷;林下的草本植物和枯枝落叶层,如同一层松软的海绵覆盖在土壤表面,既能吸水,又能固定土壤;庞大的根系纵横交错,对土壤有很强的粘附作用.另外,森林还能抵御风暴对土壤的侵蚀.我国的有关观测结果表明,有林地水土流失量比荒坡地小得多.森林能够蓄水保肥,消洪补枯.防止水土流失,涵养水源. 森林是巨型蓄水库.降雨落到树下的枯枝落叶和疏松多孔的林地土壤里,会被蓄积起来,就像水库蓄水一样.雨过天晴,大量的水分又通过树木的蒸腾作用,蒸发到大气中,使林区空气湿润,降水增加.森林对于减轻旱涝灾害起着非常重要的作用。 三·保育土壤 森林中活地被物和凋落物层层截留降水，降低水滴对表土的冲击和地表径流的侵蚀作用；同时林木根系固持土壤，防止土壤崩塌泻溜，减少土壤肥力损失以及改善土壤结构的功能。风蚀是土壤流失的一种灾害.风力可以吹失表土中的肥土和细粒,使土壤移动,转移.在风沙危害严重的地区,更是风起沙飞,往往埋没了农田和村庄.风对农作物的直接危害更为普遍. 四·净化大气环境 森林生态系统对大气污染物（如二氧化硫、氟化物、氮氧化物、粉尘、重金属等）的吸收、过滤、阻

森林生态系统结构与水文生态功能

1研究目的与意义 在我国自然环境和经济快速发展条件下，水资源不足已经引起了社会各界的普遍关注。北方常年严重缺水，南方也存在季节性缺水或水质性缺水。长江中下游地区山地丘陵面积大，历史上长期受人为强度干扰，水土流失造成的土地退化和洪涝灾害严重制约了地方经济、社会的稳定和谐发展。 水资源紧缺矛盾比较突出，水质日趋恶化，河道水质污染严重，湖泊水质恶化与湖泊富营养化。 长三角城市群环境、资源与经济、社会发展之间的矛盾日益凸显，水体污染和饮用水安全等问题越来越成为经济社会发展的制约因素。本研究将运用该理论，探讨安徽省大别山区森林资源变迁与水资源关系，为区域经济社会发展和新农村建设的决策提供理论与实践依据，为长三角城市群与山区乡村一体化协调发展的理论模式从水资源角度提供核心支撑内容。 2存在问题与展望 森林的水文功能日益成为最重要的森林生态功能。实现森林植被与水资源的综合管理，促进森林植被恢复与水资源安全的平衡，是未来现代林业或多功能林业的重要任务。由于目前对森林植被影响水资源形成过程的认识还非常有限，尤其是在森林对水资源影响的区域特点方面还有很大不足，成为制约国民经济和现代林业发展的“瓶颈”。急需开展以森林植被调控水资源形成过程为主要内容的基础性创新研究。 分布式水文模型是探索和认识复杂水文循环过程与机理的有效手段，也是解决当前水文领域面临的重要问题的有效工具，已经在气候变化、LUCC、缺资料地区、生态水文学、水资源管理等领域的研究中发挥了重要作用。随着研究工作的不断深入和认识的逐步提高，也将推动分布式水文模拟理论和技术的发展。 本实验针对长三角苏南丘陵区的杉木、麻栎、毛竹林的树干液流定点观测，试验采用热扩散树干液流仪和热平衡树干液流仪，同时结合小气象站的EM50数据采集器同步测定各环境因子，分别进行了杉木、麻栎、毛竹的蒸腾耗水日变化特征、树干液流速率与环境因子和生态系统结构的耦合关系研究，另外，通过自主研发的蒸渗仪，测定了各个林分的土壤蒸发、乔灌草的蒸散发。目的是通过研究杉木、麻栎、毛竹的树干液流速率变化情况，确定华东长三角区典型植被的蒸

PID神经元网络解耦控制算法_多变量系统控制

%% 清空环境变量 clc clear %% 网络结构初始化 rate1=0.006;rate2=0.001; %学习率 k=0.3;K=3; y_1=zeros(3,1);y_2=y_1;y_3=y_2; %输出值 u_1=zeros(3,1);u_2=u_1;u_3=u_2; %控制率 h1i=zeros(3,1);h1i_1=h1i; %第一个控制量 h2i=zeros(3,1);h2i_1=h2i; %第二个控制量 h3i=zeros(3,1);h3i_1=h3i; %第三个空置量 x1i=zeros(3,1);x2i=x1i;x3i=x2i;x1i_1=x1i;x2i_1=x2i;x3i_1=x3i; %隐含层输出 %权值初始化 k0=0.03; %第一层权值 w11=k0*rand(3,2); w12=k0*rand(3,2); w13=k0*rand(3,2); %第二层权值 w21=k0*rand(1,9); w22=k0*rand(1,9); w23=k0*rand(1,9); %值限定 ynmax=1;ynmin=-1; %系统输出值限定 xpmax=1;xpmin=-1; %P节点输出限定 qimax=1;qimin=-1; %I节点输出限定 qdmax=1;qdmin=-1; %D节点输出限定 uhmax=1;uhmin=-1; %输出结果限定 %% 网络迭代优化 for k=1:1:200 %% 控制量输出计算 %--------------------------------网络前向计算-------------------------- %系统输出 y1(k)=(0.4*y_1(1)+u_1(1)/(1+u_1(1)^2)+0.2*u_1(1)^3+0.5*u_1(2))+0.3*y_1(2); y2(k)=(0.2*y_1(2)+u_1(2)/(1+u_1(2)^2)+0.4*u_1(2)^3+0.2*u_1(1))+0.3*y_1(3); y3(k)=(0.3*y_1(3)+u_1(3)/(1+u_1(3)^2)+0.4*u_1(3)^3+0.4*u_1(2))+0.3*y_1(1);

森林生态学..

生态学概述： 1、定义：生态学是研究有机体之间以及有机体与环境之间的相互关系的科学。森林是以树木和其它木本植物为主体的一种生物群落。 因此,森林生态学是研究森林的结构、功能、动态、分布等规律,研究森林如何改变环境和维护环境质量的一门科学。 森林生态学主要内容一般分为两个部分,即森林环境和森林群落。 内容大致包括三个方面。 1.研究树木个体和群体与周围环境因子之间的相互作用。 主要研究光、温度、水分、大气、地形、土壤等因子的生态学意义;生态因子与森林的作用方式和作用力大小;树木个体对环境因子的适应性和耐性;森林对环境的反作用力;估价森林对人类的效益。 2.研究森林群落的结构特征、分类原则和方法;研究森林群落的演替规律。 3.研究森林生态系统。把森林植物群落和它所在的周围环境看作一个不可分割的有机整体,研究系统内的动物、植物、微生物与无机环境之间的依存、制约和因果关系,系统内物质交换和能量转化,系统内自动调节的机制和稳定性,介绍系统模型和方法 2、研究任务：森林生态学揭示森林的发生、发展、演替的原理和规律,运用这些原理和规律去解决造林、营林和防治环境污染的各种技术问题,这就是学习生态学的主要任务。 3、森林生态学的发展 森林生态学是从人们生活和生产实际的需要而逐渐发展起来的。人类为了生存,需要了解大自然的各种现象和识别它周围的动物和植物,这就要具备生态学方面的知识。我国在周朝的《诗经》里就记载了很多植物的种类。“山有枢、险有榆”。西周的禹贡,记载了植物与土壤的关系。《管子—地员篇 ) ) ( 公元前约2 00年)把植物分布的垂直带写得很清楚。在欧洲19 世纪中期,德国人洪德堡( A`Humboldt)对世界植物的分布做了理论上的阐述,创始植物地理学。丹麦人瓦尔明(E.Warming )著有“植物生态学”(1895 ),标志着植物生态学的诞生。随后法国、德国的林学家相继论述林木耐阴性的理论。本世纪初,借助实验的方法,研究森林群落和立地条件相互作用的基本原理。随着林业科学和生态学的发展,到了本世 2 0年代,便把营林学基础从森林学中分出来成为生态学的一个分支,即森林生态学。60年代以后,才集中研究生物群落中植物、动物、微生物的相互作用及其与环境所组成的功能单位,即生态系统( Ecosystem )的研究。70年代又逐步形成生态科学的一个新领域 - 系统生态学( System ecology),森林生态学也得到进一步的提高。 4、研究方法 生态学的研究长期处于定性描述阶段。对群落结构、类型划分和地理分布都采用静态描述；对群落的演替变化，如群落的建立、发育、成熟、消失规律，加速、延缓或改变自然演替的途径等则采用动态描述。20世纪60年代以来,森林生态学的研究，除借助于传统的生物学、物理学、化学等方法及其最新成就外，还借助于气象学、水文学的知识以及系统工程和电子计算机等手段。精敏测算仪器，如自记红外线气体分析仪、自记分光光度计、氧弹或热量计，以及放射性同位素等的应用，也为定量研究提供了更好的条件。林业遥感技术的应用，使森林生态

森林生态系统服务功能及其生态经济_省略_初探_以海南岛尖峰岭热带森林为例_肖寒

森林生态系统服务功能及其生态经济价值评估初探 3 ———以海南岛尖峰岭热带森林为例 肖　寒3 3 　欧阳志云　赵景柱　王效科　(中国科学院生态环境研究中心,北京100080) 【摘要】　以尖峰岭地区为研究区域,探讨了森林生态系统服务功能的内涵,并使用市场价值、影子工程、机会成 本和替代花费等方法评价了海南岛尖峰岭地区热带森林生态系统服务功能的生态经济价值.结果表明,在尖峰岭地区,面积为44667.00hm 2的热带森林生态系统服务功能价值平均每年66438.49万元,其中林产品价值为7164.11万元,涵养水源价值为39429.21万元,保持土壤减少侵蚀价值为247.26万元,固定CO 2减轻温室效应的价值为1316.24万元,营养物循环价值为428.55万元,净化空气的价值为17853.12万元.关键词　生态系统服务功能　森林生态系统　生态服务价值　尖峰岭 Forest ecosystem services and their ecological valu ation A case study of tropical forest in Jianfengling of H ainan is 2land.XIAO Han ,OU Y AN G Zhiyun ,ZHAO Jingzhu ,WAN G Xiaoke (Research Center f or Eco 2Environmental Sci 2ences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100080).2Chin.J.A ppl.Ecol.,2000,11(4):481～484. This paper attempts to present forest ecosystem services and their indirect economic value of Jianfengling tropical forest in Hainan Island.The results show that average annual integrated ecosystem service value of Jianfengling tropical for 2est ,which covers 44667.00hm 2,adds up to 664.38million yuan (Chinese RMB ),of which ,about 71.64million yuan is of the output of standing trees and other forest products ,about 394.29million yuan of water 2holding ,about 2.47million yuan of soil conservation against erosion ,about 13.16million yuan of carbon fixation for reducing green house effect ,about 4.29million yuan of nutrient retention for N ,P ,K ,Ca and Mg ,about 178.53million yuan of air purification. K ey w ords Ecosystem services ,Forest ecosystem ,Ecoservice valuation ,Jianfengling mountain. 3中国科学院知识创新项目(RCEES9903)、国家自然科学基金重点 项目(79930800)和国家自然科学基金资助项目(79670089). 33通讯联系人. 1999-10-12收稿,2000-05-29接受. 1　引 言 生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形 成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与效用[5,12].生态系统为人类提供了食物、医药及其他工农业生产的原料,更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统,维持生命物质的生物地化循环与水文循环,维持生物物种与遗传多样性,净化环境,维持大气化学的平衡与稳定.人们已经认识到,生态服务功能是人类生存与现代文明的基础.研究发现科学技术能影响生态服务功能,但不能替代自然生态系统服务功能[6].由于人类对生态系统服务功能及其重要性不了解,导致了生态环境的破坏,从而对生态系统服务功能造成了明显损害,威胁人们的安全与健康,危及社会经济的发展.随着对可持续发展机制研究的深入,人们发现维持与保育生态服务功能是实现可持续发展的基础. 近年来,国际上对生态系统服务功能的研究十分重视,生态学家、生态经济学家及其它相关领域的科学 家共同合作,从生态系统过程、生态服务功能及其生态经济价值等多个方面开展综合研究,不断充实与丰富 生态系统服务功能的内涵,探索其评价技术及生态经济价值的评估方法.美国生态学会组织了以Gretchen Daily 负责的研究小组,对生态系统服务功能进行了系统研究,并且形成了能反映当前这一课题研究最新进展的论文集[4],国际科学联合会环境委员会曾成立Constanza 负责的专门研究组以研究生物多样性间接经济价值及其评估方法,以及生物多样性与生态系统服务功能关系.Costanza 等13位科学家的研究认为全球生态系统服务的价值为16～54万亿美元?a -1,平均为33万亿美元?a -1[3],Pimentel 等[15]研究报道,全球仅水土流失导致水库淤积所造成的损失约60亿美元.分析与评价生态系统服务功能的生态经济价值已成为当前生态学与生态经济学研究的前沿课题.在我国,生 应用生态学报　2000年8月　第11卷　第4期 CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Aug.2000,11(4)∶481～484