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第一篇数学建模研究生论文范文参考：基于BP神经网络的内燃机排放性能建模与应用研究
随着内燃机应用领域的不断扩大、内燃机数量的急剧增加(以汽车保有量剧增为代表)以及对大气污染控制的日益严格,内燃机排放及控制问题的研究成为一个热点.本文针对内燃机排放研究手段存在的问题——试验研究所需设备复杂、昂贵；数学建模研究影响因素多而复杂,且无明确的规则可遵循(因内燃机燃烧及排放形成机理尚未完全探明),提出利用神经网络理论建立基于普通试验设备、少量排放试验数据、不用复杂的数学建模与计算即可预测内燃机稳态排放性能、汽车工况法排放以及进气成分对排放的控制作用模型的设想,并进行了实施.主要工作为： 1)在充分研究BP神经网络理论及内燃机系统工作特点的基础上,提出了完整的基于BP神经网络的内燃机稳态排放性能模型建模方法.其中,样本确定采用作者提出的变边界新正交设计法；利用6135ZG柴油机试验台测取了建模所需的训练及测试样本.在此基础上,建立了内燃机稳态排放性能预测模型,并将该模型成功地用于内燃机稳态排放特性及十三工况循环排放预测.
2)在对内燃机瞬态排放与稳态排放差异及影响因素进行深入分析的基础上,提出基于内燃机稳态测试进行汽车工况法排放预测的双模型预测法.为实现这个方法,首先由计算得到汽车工况法测试循环对应的发动机工况,然后根据作为对象发动机的非增压(或低增压)柴油机的工作及排放特点,假定过渡过程按准稳态进行、柴油机冷起动时温升呈线性,在稳态模型基础上,增加输入层神经元和表征发动机热力状态变化的学习样本,建立了内燃机冷起动后暖机过程排放预测模型.将该模型与上述稳态排放模型相结合,以1s间隔预测了汽车按欧洲经济委员会测试规范ECE-15运行时的排放变化规律. 3)把神经网络理论引入内燃机排放控制研究,提出了基于单因素试验进行多因素综合影响预测的建模方法,并以进气成分对柴油机排放的控制作用研究为例进行了实施.得出了在该机条件下为获得良好 西南交通大学博士研究生学位论文第日页排放性而又不致使动力性、经济性下降太多的各成分的范围. 由于该法的依据是试验数据,预测结果不依赖于发动机的数学模型,不会因建模过程中过多的假设而影响预测精度,可在对内燃机结构参数及有害排放形成机理不完全清楚的情况下使用,且所需的试验设备少而普通,不仅能节省研究所需的经费、缩短研究周期,而且,一些受试验条件的限制而无法进行的试验也可根据神经网络的高度非线性映射能力和泛化能力来预测.所以,作者认为,该法不失为一种快速、准确地预测内燃机排放性能的新方法. 另外,该法还普遍适用于各种类型的发动机,如柴油机、汽油机、CNG发动机和LPG发动机等,即与发动机所使用的燃料、结构类型等无关.因为建模的依据是相应发动机的实测数据,便于推广使用. 由此可见,该法的提出为内燃机性能研究提供了一条新思路和一个新手段.并且,由于对试验条件要求的降低,可大大加快排放法规的实施进程,具有较高的理论意义和工程应用价值.第二篇数学建模研究生论文样文：机电产品BIT系统传感层降虚警的理论与技术研究
武器装备及机电产品的日益复杂化和精密化,要求产品在设计阶段就要考虑系统的可靠性、维修性和测试性.机内测试(Built-in Test,BIT)技术是实现上述要求的有效途径之一,它在保证装备战备完好性、提高维修效率方面起着重要的作用.目前,BIT系统中虚警率较高是阻碍其进一步发展和应用的主要原因之一,如何降低和防止虚警是BIT技术研究中亟待突破的关键问题.针对该问题,本文开展BIT系统中传感层虚警产生的原因与机理分析及降低和防止虚警的理论与技术研究,主要研究内容及结论如下： 1) 虚警原因和机理分析是降低和防止虚警技术研究的前提和基础,针对该问题的研究现状,采用基于BIT的信息处理流程进行虚警产生原因及机理分析的策略,对BIT信息处理流程中各环节影响BIT虚警产生的原因进行了总结和分析.重点对数据获取层(传感层)虚警产生的原因和因素,从机理分析和数学建模两方面进行了深入研究,证明BIT系统传感层输出数据偏差或异常是导致虚警的重要原因之一.
2) 针对BIT系统传感层导致虚警的主要原因——传感器数据偏差或异常,进行了传感数据质量的影响因素分析和传感器不确定性分析.首先通过对传感器数据质量的定性研究,给出了异常数据的判定依据和准则.然后采用测试系统分析方法对导致不同数据异常变化类型的各种物理因素进行了总结和提炼.在此基础上,研究并实现了传感器系统的不确定性静态分析算法,它可有效揭示各种因素对传感器数据不确定性的影响程度.同时,为得到传感器在长期使用过程中的性能变化趋势,研究提出了不确定性动态分析算法,可获取传感器在执行功能过程中随时间发展的不确定性演化曲线.数据质量影响因素分析和不确定性分析结果为实施降低和防止虚警措施提供了定性和定量的依据. 3) 为在BIT系统传感层实现降低和防止虚警,开展了BIT系统虚警率及其传感层影响参数的数学建模分析.在构建和分析传统BIT系统虚警率数学模型的基础上,针对传感层影响因素,提出传感层反馈型BIT模型,系统地证明了改进型模型在降低虚警率、提高检测率和减少输出数据的不确定性等方面的有效性.分析确定了在传感层降低和防止BIT虚警主要是控制传感器系统故障率λ_S和测试数据异常检测的漏检率β_S两个关键参数,从而为BIT系统传感层降低和防止虚警的技术研究提供了理论指导. 4) 针对传感器系统硬件故障率λ_S的抑制问题,即如何解决传感器硬件故障带来的虚警问题,开展了传感层硬件优化设计技术研究.首先总结提出了机电设备BIT系统传感器优化选择的一般方法和原则.然后根据M-Out-Of-N原则对系统可靠性国防科学技术大学研究生院学位论文 进行分析,得到系统可靠性受传感器数目和单个传感器故障率的限制而存在极大 值的结论,同时,针对多目标优化问题,获得了多目标优化过程中需要按照设计 目的选择多目标的优化顺序的结论,这些能较好地指导布局优化过程的实现.最 后,在考虑传感器失效概率的情况下,以传感器的失效概率和最小及传感器总价 格最小为优化目标,以故障检测率、故障隔离率及故障虚警率为约束,基于系统 故障—传感器的有向二部图模型,提出了基于非线性整数规划(MINLP)模型 的传感器布局优化方法.理论分析和案例分析应用表明,该模型方法有效、实用.5)针对传感器系统数据异常检测漏检率几的抑制问题,即如何解决传感器数据输出 异常带来的BIT虚警问题,进行了基于传感器证实的降低和防止虚警技术研究. 在详细剖析传感器证实技术原理的基础上,针对机电BIT系统的特点,研究并改 进提出了基于传感器因果网络模型的传感器数据证实算法.该算法基于传感器因 果网络提供的冗余信息,通过链接状态检测发现异常节点,利用节点之间的影响 得到目标节点集合,最后融合相关链接状态信息实现目标传感器的证实.理论分 析和案例分析应用表明,该算法实时性较好,能有效辨识系统中出现输出异常的 传感器,有利于降低BIT系统的虚警率.6)以某机电跟踪与稳定伺服平台BIT系统为研究对象,应用本文提出的虚警机理分 析方法和降低虚警技术,分析了该BIT系统传感层产生虚警的原因和主要影响因 素,对BIT系统的传感器选择、布局进行了优化设计,并在该BIT系统中实现了 基于传感器数据证实的算法.关 键 词 机内测试虚警虚警率传感器系统不确定性分析传感器布局优化 传感器证实第IV页第三篇数学建模研究生论文范文模板：面向生化网络的计算技术研究
随着人类基因组计划的基本完成,生命科学研究进入了”后基因组”时代.在后基因组时代面临的一个重大挑战就是如何从整体层面上揭示生物系统中DNA、RNA、蛋白质和各种生物小分子通过相互作用而产生生命现象.在这一背景下产生了系统生物学,它是一门新兴交叉学科,其目的在于在系统层次上理解生物系统.由于生物系统的内在复杂性要成功地进行系统生物学研究,必须借助数学建模和计算机仿真的方法.建模和仿真生物体和细胞是非常困难的,其原因在于:首先,生物内在的复杂性和生物实验技术的限制,导致生物的知识和实验数据不足,其次,对于复杂的生物过程,发展新建模和仿真的方法来研究复杂的生物系统成为生物学面临的一个重要的挑战.针对当前的需求,本文提出多源数据整合与agent技术结合的方法来研究生化网络,主要研究内容包括:
1.构建数据整合对于系统生物学研究是非常重要和有帮助的,本文提出一种以生化网络模型为中心的多源数据整合方法,基于此方法构建了一个面向具体生物问题的数据整合平台(BioDB).它是面向生物具体的问题,围绕选定具体问题将相关的生物数据库进行整合.其次,它是以生物网络模型为中心来构建的数据整合系统,将相关的生物数据库、文献知识、专家知识、生物实验数据和仿真实验数据围绕生物模型来整合.实验显示BioDB为重构代谢网络提供一个有效的数据平台,使得重构不但拥有更好的结果,而且具有快速、高效的特点.
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2.针对生物数据标准无法共享应用的问题,本文提出一种将生物数据进行标准转换的方法(BioBridge),它为生物Pathway数据标准之间提供了一个稳定的桥梁,使得数据可以跨越标准进行共享和使用.数据联邦整合方法中数据访问的效率一直是研究的重要问题,我们提出一种基于有限记忆多LRU的web缓存替换算法来构建了基于web缓存的数据联邦系统(LinkDB),有效的提高了在线的获取数据的效率.
3.现阶段对生物系统的建模和仿真技术和方法需要进一步的发展,大多数现有的方法致力于简单生物学过程的建模和仿真.本文提出了一种在分子尺度上基于agent的建模方法,基于此方法构建了一个基于agent技术的计算平台来分析生化网络.该方法通过研究agent行为自组织突生形成的复杂宏观现象,来揭示生物系统的内在机制和宏观复杂现象和微观分子行为之间的联系.
4.通常的,实际的生物系统具有很高的复杂性,这给建模和仿真生化网络的方法提出了更高的计算要求.本文基于agent技术和并行化思想提出的一种分布式的随机仿真方法(DSSA),算法主要是通过将Gillespie的SSA算法有效的分解到基于多agent系统的分布式框架中,同时应用反应关系图来进一步的减少计算和通讯代价.实验显示DSSA算法在时间性能上带来很大的提升,特别是对于一些大型的生化网络系统.
应用通过多源数据整合的基于agent建模的方法对于生化系统加以研究不仅具有巨大的理论价值,还具有广阔的应用前景,本文在通过多源数据整合来建模和仿真分析生化网络系统的体系下做了一些研究工作,如何进一步完善现有的方法和平台,研究生物系统内在的演进机制是我们未来的方向.
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第四篇数学建模研究生论文范例：多飞行器协同轨迹优化设计
随着未来战场环境日趋复杂和防御体系的不断完善,未来战争将是系统与系统、体系与体系之间的对抗.在高度对抗的体系化作战环境中,单架飞行器已经难以甚至不能发挥预期的作战效果,只有通过飞行器之间的协同作战,才能获得最大的作战效果.因此,有必要开展多飞行器协同轨迹优化的研究工作.
本学位论文结合航空某所课题合作项目--“多飞行器攻防对抗仿真演示系统”与江苏省普通高校研究生科研创新计划资助项目--“多弹协同对抗轨迹全局优化与控制”,针对多飞行器协同轨迹多约束、强耦合的复杂多目标优化与决策问题,对多飞行器协同轨迹优化进行了较为系统的研究,提出了一套在随机环境中多飞行器协同轨迹优化的数值算法,并进行了大量地飞行数值仿真.论文的主要研究内容如下：
首先,对多飞行器协同轨迹优化进行了数学描述和对多飞行器航迹规划进行了数学建模.多飞行器协同轨迹优化的数学描述主要包括：多飞行器协同轨迹优化问题的一般数学描述、攻防双方拦截型飞行器协同轨迹优化与突防型飞行器协同轨迹优化的问题数学描述.多飞行器航迹规划的数学建模主要包括：静态/动态飞行任务、飞行环境（数字地图、随机风场模型、禁飞区、静态/动态威胁区）、飞行器运动方程等数学建模.
然后,提出了多飞行器协同任务规划系统优化设计的数值算法.其主要包括多飞行器协同任务分配算法与飞行器航迹最优规划.多飞行器协同任务分配算法主要给出了一种基于目标剩余时间的多飞行器协同任务分配算法,就攻击型飞行器与目标飞行器的飞行速度与数量的不同组合,分别给出了算例.基于目标剩余时间的多飞行器协同任务分配算法可以实时在线地计算各攻击型飞行器相对各目标飞行器的剩余飞行时间,得出当时的目标分配矩阵,从而实时地调整分配目标,得到最优的分配方案系列.飞行器航迹最优规划主要研究了在随机环境（如风场）中威胁区回避轨迹的飞行器航迹最优规划.即在随机多变敌雷达监测、敌防空武器拦截系统（动态可攻击与拦截区）、复杂地形、复杂恶劣的天气现象（随机风场）等各种威胁区条件下,可以为飞行器寻找准确地命中目标、同时危险度最小、可靠度最大、路径或时间最小的最优飞行轨迹.飞行器最优航迹规划算法采用的是改进的动态规划法与共轭梯度法的组合算法.该多飞行器协同任务规划系统优化设计的数值算法,是基于敌-我双方的动态可攻击与拦截区而实时调整进行的,其中,敌-我双方的动态可攻击区与动态拦截区是多飞行器协同（轨迹优化）作战的关键技术之一.
其次,研究了多飞行器协同作战动态攻防区.依据多飞行器协同作战中攻防双方需要及时动态获取可攻击空域的信息等特点,以空空导弹为例进行了动态可攻击区的研究；包括了空空导弹的射前可攻击区（包括前向攻击的可攻击区和全向攻击的可攻击区）、射后动态可攻击区.其中,全向攻击是对前向攻击的空空导弹不能攻击其后半球目标而进行的一项补充研究；为了获取多飞行器攻防对抗中空空导弹发射后动态可攻击空域的信息,提出了空空导弹射后动态可攻击区的概念并进行了数值仿真.同时,空空导弹的射前可攻击区是静态威胁区的一个组成部分,而空空导弹的射后动态可攻击区对于已方来说,是为了实时获取敌方目标是否在其攻击空域内,对于敌方来说,此射后动态可攻击区是动态的威胁区域.因此,在考虑敌方威胁区时,需要考虑敌方射前可攻击区所构成的静态威胁区以及敌方射后动态可攻击区所构成的动态威胁区.
最后,基于以上的研究,对多飞行器协同轨迹优化进行了飞行数值仿真.根据对抗飞行器的飞行环境与飞行目的不同组合分为四种情况：目标作有规则（非对抗）机动的多飞行器协同轨迹优化、目标作无规则随机（非对抗）机动的多飞行器协同轨迹优化、考虑射前可攻击区的多飞行器协同突防威胁区的轨迹优化、考虑射后动态可攻击区与静态威胁区的攻防双方对抗飞行的多飞行器协同轨迹优化.
值得指出的是：在研究多飞行器攻防协同对抗时,多飞行器攻防对抗的双方均应同时采用全局一体化优化.即当进攻方采用（轨迹与各子系统控制）全局一体化最优策略时,对抗方也应采用考虑全局的轨迹与控制的全局一体化优化；另外,在多飞行器协同作战中,攻防对抗双方均需考虑各种多维未知的随机干扰因素.
第五篇数学建模研究生论文范文格式：高师院校数学教师多元化、分层次培养方案设计与研究
数学教师教育实行多元化、分层次培养,是时代进步和社会发展的必然结果,也是我国数学教师教育50多年发展的经验总结.本文通过文献研究,历史考察,国际比较,特别是运用2003-2007届华东师大数学系的实施样例,以及四校大样本的实证调查,全面研究高等师范院校数学专业的“多元化、分层次”培养方案,力图为21世纪高师院校数学教师教育的未来发展,提供理论依据和实践案例.
“多元化”与“多层次”观念的出现,有其深刻的社会背景.改革开放30年来,就业市场化的改革必然导致就业的多元化.中学数学教师来源不再局限于高师数学系,而高师数学系毕业生也可以离开教育单位,从事其他工作.重点高中、普通高中、和职业高中对数学教师的学科背景的要求有许多差别.同时,中学数学新课标的实施,校本课程的推广以及各类选修课的开设,需要数学教师群体中存在不同的知识结构和专业背景:有些教师强于数学理论,有些善于建模和应用,还有一些则专长数学教育的理论.另一方面,高等教育扩招,入校学生数量猛增,导致学生个体素质的差异不断扩大.为了尊重学生的差异,在基础课程的教学中,对不同层次的学生按不同要求分层次授课的教学模式成为必然选择.
本文提到数学教师培养的“多元化”,是指在打好数学基础的前提下,通过为学生设置多个不同目标的系列课程(称“目标选修课”,有基础系列、应用系列、数学教育系列),让学生根据自身的目标选择某个系列修读,适应社会发展和数学知识爆炸性增长对数学背景多元化的要求.“分层次”是指对于不同对象,基础课程按照基本要求、较高要求分不同层次实施教学(如华东师大数学系的理科基地班学生按较高要求教学,普通班学生以及地方高师学生按基本要求教学).相对于过去的单一培养方案,“多元化”代表宽度,而“分层次”则表示课程的深度,即分别在横向和纵向上进行改革和发展.
本文通过对50年来我国师范教育历史的回顾,特别是华东师大数学系50年来不同时期4份培养方案的解读,看到了“多元化、分层次”培养形成的历史轨迹.20世纪下半叶进入信息时代以后,数学科学本身的进步引起数学知识的爆炸,数学课程的内容更加多元化.数学教育发展使得师范生的学习具有更多的自主性.因此,提供多种系列的选择性课程成为一种自然的发展趋势.
本文收集了美国“数学科学学校”、AP课程,以及俄罗斯“数学物理学校”等相关情况,并且于2003年直接考察美国Arcadia大学和Sworthmore学院,看到了国外在教育普及过程中,学校的水平和任务自然地发生多样化,数学教师教育也相应地出现了不同的模式.其中美国和俄罗斯重视优秀生的数学教育,使我们进一步认识到培养具有高度数学专业知识水平的数学教师,是一个重要的战略决策,它将关系到我国在国际间未来尖端人才创新竞争的成败.
本文的核心部分是关于“多元化、分层次”培养方案实证研究,借助案例和大样本调查,为今后实施的必要性和可行性,提供了客观的依据.
华东师大2003级(2007年毕业)数学与应用数学专业,完整地实施了“多元化、分层次”培养方案.这届学生共招收137人,进入理科基地班42人.137人中选择数学教育系列+基础系列的71人,数学教育系列+应用系列的59名,基础系列7人.毕业时在有去向的123名学生中,54人进入普通中学,4人到高职和中职任教,到非教育单位工作的17人,包括IT企业、银行、保险、证券、咨询等,38人就读研究生,10人出国深造.所占比例分别为普通中学43.90%,职业学校3.25%,非教育单位13.82%,读研30.89%.在直接就业的学生中,到教育单位的比例高达72%,重点中学尤其欢迎具有较强数学背景(甚至数学专业硕士生)的学生担任教师.总之,就业是“多元化”的,而更重要的是“多元化、分层次”的培养方案给中学数学教师队伍带来了多元化的数学背景.基础、应用、数学教育三个不同目标的“多元化”培养模式适应了中学和社会对高师数学系需求.
关于“多元化、分层次”的设计,我们在2001-2003年间进行了四次较大规模的测试和调查,目的是为了回答“大学扩招”后数学基础课程是否能够保证基本的教学质量,如何设置体现“多元化”思想的课程系列.参加的高师院校是华东师大,杭州师院,南通师院,四川师院,代表两个不同的层次,参加的学生人次(样本)为:华东师大517,杭州师院249,南通师院402,四川师院167.四次调查的内容分别是1.华东师大学生关于课程设置和分层次的问卷调查,2.两校《数学分析》课程第二学期末统一考试,3.四校200*基础课较高理解水平测试,4.高考成绩与大学基础课成绩的相关性调查.问卷调查为“多元化、分层次”培养方案及体现“多元化”的“目标选修课”提供了支持.测试结果表明,数学基础课程的基本要求在大规模扩招后基本能够基本达到,在较高要求上面四个学校差距较大,华东师大明显好于另外三所学校.由此说明了基础课程的“分层次”教学是必要的.
本文最后讨论了长期争论不休的“师范性”问题,对如何将数学的“学术形态”转变为学生容易接受的“教育形态”进行了重点的研究,同时也对包括华东师范大学在内的国内一些重要的师范大学数学系的数学教育课程的设置进行了一些分析和评述.
本文尚有以下的不足之处.一是在研究“多元化”问题时,缺乏对职业中学数学教师的状况进行详细分析.二是在分层次调查中没有收集和使用边远少数民族地区数学教师教育(师专层次)的资料.希望将来能有机会继续研究,为我国的数学教师教育的发展提供进一步的实践和理论.
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