规则控制范文（精选12篇）
规则控制 第1篇
关键词：沙堆模型,幂率规律,控制规则,连锁故障
0 引言
电力系统中发生的大停电事故往往是由于系统中某一元件的故障导致一系列其他元件停运,这种连锁故障蔓延的速度很快,最终导致电力系统大范围停电。其原因可能是多方面的,例如:控制措施不当或不及时、电网结构不合理、继电保护装置误动作等[1,2]。这类事故的危害引起了广泛关注,国内外学者对这类连锁故障的机理也进行了深入的研究。
电力系统中分析连锁故障以往采用还原论,首先建立系统中各个元件的详细数学模型,然后将其组合起来,将系统描述成巨维的微分代数方程,通过计算机仿真得到系统的解。随着电力系统规模的扩大,这套方法在计算精度和速度方面的局限性也越来越明显。因此,必须有新的系统分析方法来研究电力系统复杂的动态行为,特别是在分析系统连锁反应事故和大停电机理等方面。大规模停电事故存在复杂的起因和扩散机理且具有一定的偶然性,但是电力系统连锁故障的整体规律仍然是可以观测并利用的。国内外学者应用复杂性理论对电力系统进行分析取得了一些进展,通过对中国和美国电力系统大停电事故进行统计,学者们发现大停电的规模与频率之间满足幂率关系[3,4],这种关系被认为是自组织临界特性的数学表征。
国内外学者提出了一些能描述电力系统自组织临界性的模型,例如:沙堆模型、直流潮流模型、最优潮流方法(OPA)模型、Cascade模型[5,6]。在这些模型的仿真中发现,连锁故障发生的概率与负载率、故障转移量及负载的均匀程度有关。对连锁故障的模拟主要目的是把握其整体规律,研究并找到控制手段。沙堆模型是连锁故障的简化模型,能反映连锁故障的规律及控制措施对系统的影响。抑制连锁故障的主要手段有减少危险结构的产生、阻断故障传播路径和减少故障传递量。在沙堆模型上加入这些控制思想进行仿真,能为找到正确的控制手段提供支持。
1 自组织临界性
具有自组织临界性的系统是一个非线性的动态系统,在扰动下整个系统状态处在大型事故的边缘,并且伴随着大小不一的雪崩事件[7]。
沙堆模型能很好地说明自组织临界性。若在一个平台上添加沙子,随着沙堆的升高,沙堆变得越来越陡峭,沙粒滑动增大,最终沙堆进入了一个平衡态,即一段时间内加入的沙子总量等于滚落到平台以外的沙子。在此状态下,新加入的一粒沙子可能触发任意规模的连锁崩塌。沙堆的演化说明一个遵守简单规则的系统能够断续平衡地自发调整到一个状态[8],且t时刻产生的故障规模与其他时刻无关。
沙堆发生崩塌的规模与频率之间满足幂率关系,电力系统中故障时负荷损失量与频率之间也满足幂率关系,这2个参数在双对数坐标下呈现一条直线:
式中:y为事故发生频率;x为事故发生规模;a和b为系数,且为常数。
电力系统中的连锁故障与沙堆崩塌相似,一个元件的故障能引发一系列元件的故障。从自组织临界性的角度来看,电力系统中的元件负载总是随着用户负荷的增加而增加,增多的负载增加了系统发生大型事故的可能性。另一方面,对停电事故电网的改进减少了系统发生大型事故的可能,例如电网调度运行时增加备用、电网设计中增加输电线路和电厂。这2方面驱使电力系统在经济性与安全性之间达到一个动态的平衡,这就使电力系统长期运行在临界态下或者接近临界态。因此,电力系统的故障规模与频率在长程时间下表现出幂率规律[9]。
2 沙堆模型仿真
沙堆模型在模拟具有自组织临界特征的系统时,可以产生一个长时间序列的崩塌数据,这个序列的数据是长程时间内的仿真结果[10]。
沙粒是由外部加入的,因而沙堆是一个开放的动力系统。在沙堆形成的过程中,会从非临界态转向临界态。在非临界态下遵守的是局部的动力学规则,在临界态下遵守的是整体动力学规则。进行沙堆模型的仿真,能够观察沙堆的整体特性,找到影响自组织临界性参数的因素和改变自组织临界特征的方法,并且把这些方法应用到更广泛的领域中去[11]。
P. Bak提出过一个经典的沙堆模型,把沙堆落在台面上用一个2维的格子来代表,每个方格都有一个坐标(x,y),用Z(x,y)表示落在方格中的沙粒数量,每一粒沙子都是理想的立方体。随便选取一个格子,并把那个格子的高度Z增加1,从而有1粒沙加到方格中,即Z(x,y)=Z(x,y)+1。
一旦某个格子中高度Z超过了4,那么这个方格就会向附近的4个方格输送1粒沙子。因而当Z达到4的时候,那个方格的高度就会减少4。每一次倒塌记为一次崩塌,一个雪崩事故中可能有很多次崩塌,崩塌的次数记为故障规模。如果崩塌发生在台子边缘,则沙子滚落到台子外面,有
沙堆最理想的临界态是所有格子中的高度都为3,但是这种情况不可能出现,因为在这之前的大雪崩就使沙堆倒塌了。本文建立了一个50×50的沙堆,通过仿真发现,沙堆稳定在平均高度2.10附近。此时沙堆达到一个高度组织化、高度敏感的状态。统计一段时间沙堆的崩塌次数发现,雪崩规模与频率满足幂率规律。双对数坐标下崩塌与次数的分布如图1所示,统计的时间长度是1 500 d,分段的统计结果如表1所示。表中规模表示每次雪崩倒塌的沙粒数量,对规模进行分段后统计了雪崩的次数。
上述的统计结果曲线拟合可得:
式中:y为故障发生次数;x为故障规模。
3 控制规则对沙堆模型的影响
国内外学者提出了一些连锁故障模型,例如:沙堆模型、直流潮流模型、OPA模型、Cascade模型。OPA模型仿真的结果显示,当负载率增加到一定程度时故障概率急剧增加[12,13]。用Cascade模型仿真发现:随着元件故障转移量的增加,系统发生大规模崩溃事故的概率增加[14],连锁故障发生的概率与负载的均匀程度也有关,均匀的负载下发生大规模故障的概率较小[15]。
在沙堆模型中加入控制措施进行仿真,建立了控制措施在长程时间下对系统的影响。通过分析故障规模与频率的关系,可以揭示控制措施是否对于抑制大规模事故有正面作用。
针对连锁故障的具体策略分2种:
1)对于连锁故障的预防。主要是控制危险结构的出现。控制手段有平衡区域内的功率、降低系统整体负载率、阻止局部负载率过高。在此思想下,本文提出了小棍机制的控制措施。
2)连锁故障发生后从阻断传播路径和减少故障传播量2个方面进行的控制。在电力系统中对应于主动解列、主动减载和主动切机。在此基础上,本文提出了主动解列和减少故障传递2种控制措施。
3.1 小棍机制
如果沙堆上始终有一支小棍,当沙堆出现了临界状态,甚至超临界状态的结构(即局部沙粒的平均高度达到一定限值),用小棍捅一下这个区域的沙堆,破坏这里的危险结构,降低了大型事故发生的可能性,这里的沙堆坡度会比以前平缓。如果在临界的沙堆状态下,加入小棍机制,沙堆演化一段时间后会到达新的临界态。假设在电力系统中也存在一直作用的“小棍”,当连锁故障风险增加到一定程度时启动小棍机制破坏危险结构,可避免大型事故的发生。小棍机制主要是区域内的功率平衡,防止和减少高风险的运行状态出现。
在沙堆临界态下,当一个小的区域平均高度达到2.33,则启动小棍机制强制其倒塌。沙堆状态的变化从断续平衡图上表现得更为清楚。
图2中第1段是沙堆自组织的临界态,第2段开始后应用小棍机制。第2段的斜率发生了波动,待波动结束后从第3段到达新的平衡并趋于稳定,此时沙堆也具有自组织临界性,每一段的仿真步数是1 500 d。新的平衡态下沙堆崩塌规模与频率的分布如图3所示,分段统计结果如表2所示。对第3段1 500 d的统计结果进行曲线拟合可得:y=104.88x-1.56。
与不加小棍机制的统计结果比较可得,沙堆发生大规模雪崩的次数明显减少,双对数坐标下拟合结果斜率增大。因此,小棍机制在长程过程中能抑制大规模连锁故障的发生。
3.2 减少故障传递
在电力系统中某条线路发生故障时,这条线路上的潮流会转移到其他线路上去。如果转移的潮流过大,会导致其他线路过载跳闸,故障以这种方式传播开去。如果采用一定功率平衡的措施,潮流的转移量会减少。在这种思路下,在沙堆仿真中应用减少故障传递的规则也能抑制大规模雪崩的发生。
在未加其他规则的沙堆临界态上应用减少故障传递的规则,使沙堆倒塌带来的减少值不是4,而是选取3~4之间的数(即一部分倒塌值是4,另一部分倒塌值是3,并随机选取倒塌方向)。在此规则下沙堆演化一段时间后到达稳定态并满足幂率规律。
图4中第1段是沙堆自组织的临界态,第2段开始应用减少故障传递的规则,此规则引起沙堆状态的波动。沙堆进入第3段后达到一种稳定态,崩塌的规模与频率如图5所示,分段统计结果如表3所示,每一段的时间长度是1 500 d。
对第3段进行曲线拟合可得:y=104.79x-1.46。这里事故发生的总量比未采用控制措施时要大,但是从分段结果看出主要是1~100之间的小型事故较多。考虑到电力系统应对小型事故的能力强,鲁棒性好,大型事故发生的次数却明显减少。因此,减少故障传递的控制手段对电网是利大于弊的。
3.3 主动解列
当电力系统发生的故障达到一定规模时,从阻断故障传播路径方面考虑,主动把系统分成几个部分并让未受故障影响的部分正常运行,能有效保护主干网络。
如果从沙堆的临界态开始应用主动解列规则,即当故障规模大于10次崩塌时把沙堆分成4个互不影响的部分,经过一段时间的演化,沙堆达到稳定。
图6中第1段是沙堆自组织的临界态,从第2段开始应用主动解列规则,第3段沙堆进入稳定的临界态。在第3段临界态下故障与频率的统计如图7所示,分段统计结果如表4所示,每一段的时间长度是1 500 d。
第3段曲线拟合结果为:y=104.54x-1.262 5。从结果中可以看出,主动解列规则的应用降低了大规模事故发生的次数。
4 结果分析
沙堆能演化到一个平衡态,在这个平衡态下t时刻产生的故障数据并不受过去状态的影响,而且这一系列的故障数据满足某一个统计规律。因此,可以把沙堆在平衡态下产生的故障数据表述为马尔可夫过程。
设
即t时刻故障规模的概率分布函数为f(k),t取整数。当在沙堆演化中启用控制规则时,概率分布函数发生了变化。
在小棍机制的影响下沙堆到达平衡态后的表达式f1(k)为:
在减少传递规则的影响下沙堆到达平衡态后的表达式f2(k)为:
在主动解列规则的影响下沙堆到达平衡态后的表达式f3(k)为:
对沙堆的普通临界态以及3种控制规则下的故障规模分别求数学期望,得到:
结果显示这3种控制规则减小了可能发生故障的数学期望值。
5 结语
本文从电力系统满足自组织临界性的基础出发,建立了沙堆模型并进行仿真,得到了雪崩规模与频率的幂率关系,并加入控制措施后获得了长程时间下控制规则对系统的影响结果。分别加入小棍机制、减少故障传递和主动解列3种控制规则得到了新的幂率函数,通过比较发现双对数坐标下幂率函数的斜率都有所增加,由此验证了抑制连锁故障的控制策略。
对应到电网运行中,小棍机制主要是为了避免高风险的运行状态,可以采用平衡潮流分布及增加系统的备用容量的方法。减少故障传递量,主要采取的措施是平衡区域内负荷和发电量以减少潮流转移。主动解列则是系统故障规模达到一定程度后,为了保护电网主干结构而采取的阻断故障传递的措施。
控制措施的效果分3种:①大故障减少,事故总数也减少,例如小棍机制;②大故障减少,但小故障增加,事故总数增加,例如减少故障传递;③主动解列,加入控制后故障数据变化不大,但双对数坐标下的斜率仍有所增加。应用减少故障传递的控制措施仿真结果中,得到的总雪崩次数大于未采用措施时的情况,主要原因是小型事故发生次数较多,而大型事故的次数明显减少。考虑到电力系统应对小型事故的鲁棒性好,因此对电网仍是利大于弊的。在上述几种控制规则下,故障规模的数学期望都比未加控制措施要低,因此,本文提出的3种控制规则能降低大型事故发生的概率。
内部控制规则落实情况自查表 第2篇
（自查期间：2011 年 1 月 1 日至 2011 年 8 月 31 日）
公司简称
股票代码
内部控制相关情况 否或不适用，原因；如果包含
项，如有一项不
“否”，并加以说
一、组织机构建设情况
1、董事会各专门委员会是否由不少于
三名董事组成。
2、独立董事是否占审计委员会、薪酬
与考核委员会、提名委员会等委员会成
是/否/不适用 是 是 说明（如选择请说明具体两个以上事符，请选明。）
员半数以上，并担任召集人。
3、审计委员会的召集人是否为会计专 是
业人士。
4、公司是否设立独立于财务部门的内 是
部审计部门。
二、内部控制制度建设
1、公司是否已针对销售及收款、采购 是
和费用及付款、固定资产管理、存货管
理、资金管理（包括投融资管理）、财
务管理、信息披露、人力资源管理和信
息系统管理制定相应的管理制度。
2、公司是否建立内部审计制度，内部 是
审计制度是否经公司董事会审议通过。
三、内部审计部门和审计委员会工作情况
1、内部审计部门是否配置三名以上 是
（含三名）专职人员从事内部审计工
作。
2、内部审计部门负责人是否为专职，是
是否由审计委员会提名，董事会任免。
3、内部审计部门是否至少每季度向审 是
计委员会报告一次（报告内容包括内部
审计计划的执行情况以及内部审计工
作中发现的问题等）。
4、内部审计部门是否在审计委员会的
督导下，至少每季度对关联交易、对外
担保、证券投资、风险投资、对外提供
财务资助、购买或出售资产、对外投资
等重大事项实施情况、公司大额资金往
来以及关联方资金往来情况进行一次
检查，出具检查报告并提交董事会。
5、内部审计部门是否按时向审计委员
会提交内部审计工作计划和报告。
6、内部审计部门的工作底稿、审计报
告及相关资料保存时间是否遵守有关
档案管理规定。
7、内部审计部门是否至少每季度对募
集资金的存放和使用情况进行审计，并
对募集资金使用的真实性和合规性发
表意见。
8、审计委员会是否至少每季度召开一 是 是 是 是 是
次会议，审议内部审计部门提交的的工
作计划和报告，是否保存有会议纪要。
9、审计委员会是否至少每季度向董事 是
会报告一次（报告内容包括内部审计工
作进度、质量以及发现的重大问题）。
四、重点核查事项
1、信息披露的内部控制
（1）公司是否建立《信息披露管理制
度》。
（2）公司的信息披露管理制度或其他
制度中是否包括内部保密、重大信息内
部报告等内容。
（3）公司是否明确各相关部门（包括
公司控股子公司）的重大信息报告责任
人。
（4）公司是否建立《内幕信息知情人
管理制度》。
（5）公司是否在报告披露后十个
交易日内举行报告说明会。
（6）公司是否指派或授权董事会秘书 是 是 是 是 是 是
或者证券事务代表负责查看投资者关
系互动平台，并即时处理相关信息。
（7）公司是否在相关制度中规定与特 是
定对象直接沟通前应要求特定对象签
署承诺书。
（8）公司与特定对象直接沟通，特定
对象是否均已签署承诺书。
（9）公司开展投资者关系活动，是否
每次在活动结束后向本所报备了投资
者关系管理档案。
2、募集资金管理的内部控制
（1）公司是否建立募集资金管理制度
（2）公司是否明确董事会、股东大会
对募集资金使用的审批权限。
（3）募集资金的使用是否履行了相应 的审批程序和披露义务，监事会、独立
董事、保荐机构是否对募集资金使用发
表明确意见。
（4）公司是否签订并披露《募集资金
三方监管协议》，《募集资金三方监管协
议》内容是否符合本所规定。
（5）公司签订《募集资金三方监管 是 是 是 是 是 是 是
协议》补充协议后，是否履行披露或报
备义务。
（6）公司及其子公司的会计部门是 是
否设立了募集资金使用情况的台帐，详
细记录了募集资金的支出和募投项目
投入情况。
3、关联交易的内部控制。
（1）《公司章程》是否明确划分公司
股东大会、董事会对关联交易事项的审
批权限，规定关联交易事项的审议程序
和回避表决要求。
（2）公司与关联交易管理相关的制度
是否健全。
（3）公司是否已按照本所《股票上市
规则》及其他规定，确定且及时更新真
实、准确、完整的关联人名单，并向我
所报备。
（4）审议关联交易事项时，关联董事
或关联股东是否回避表决。
（5）公司董事、监事、高级管理人员、是 是 否 公司虽然已按照本所《股票上市规则》及其他规定，确定且及时更新真实、准 确、完整的关联人名单，但未及时对深交所业务专区 关联人数据进行更新。是 否 公司董事、监事、高级管
控股股东、实际控制人及其关联人是否 理人员、控股股东、实际控
存在占用上市公司资金的情况。制人及其关联人不存在占
用上市公司资金的情况。
（6）公司独立董事、监事是否至少每 是
季度查阅一次公司与关联人之间的资
金往来情况。
4、对外担保的内部控制
（1）公司与对外担保相关的制度是否
健全。
（2）公司是否明确划分股东大会、董
事会对对外担保事项的审批权限。
（3）公司所有对外担保是否都已履行 任
相关审批程序和信息披露义务。
5、重大投资的内部控制
（1）公司是否明确股东大会、董事
会对风险投资的审批权限，制定相应的
审议程序。
6、对控股子公司的管理
(1)公司是否建立对各控股子公司的
控制制度。
（2）各控股子公司是否已建立重大事 是 是 不适用是 是 是
截至填报之日，公司无何形式的对外担保
项报告制度。
（3）各控股子公司是否及时向公司董 是
事会秘书报送董事会决议、股东大会决
议以及可能对公司股票及其衍生品种
交易价格产生较大影响的事项。
五、内部控制的检查和披露
1、公司是否与上一年报告同时披
露内部控制自我评价报告。
2、公司每两年是否至少一次聘请会计
师事务所对内部控制设计与运行的有
效性进行一次审计。
3、会计师事务所最近一年对公司内部 未
控制设计与运行的有效性出具非标准
审计报告或指出公司非财务报告内部
控制存在重大缺陷的，公司董事会、监
事会是否针对所涉及事项出具专项说
明。
4、独立董事、监事会是否对内部控制
自我评价报告出具明确同意意见（如为
是 是 不适用是 会计师事务所最近一年对公司内部控制设计与运行的有效性出具非标准留审计报告或指出公司非财务报告内部控制存在重大缺陷。
异议意见，请说明）
六、其他
1、上市后 6 个月内是否与具有从事代 是
办股份转让券商业务资格的证券公司
签署了《委托代办股份转让协议》
2、公司章程中是否包含“股票被终止
上市后，公司股票进入代办股份转让系
统继续交易“的内容。
3、独立董事除参加董事会会议外，是
否每年利用不少于十天的时间对公司
进行现场检查。
4、公司控股股东、实际控制人是否已
签署《控股股东、实际控制人声明及承
诺书》并报本所和公司董事会备案。
5、公司董事、监事、高级管理人员买
卖股票前是否向董事会秘书报备。
二、内部控制规则落实情况整改说明
是 是 是 是
（一）整改计划
1、需整改的问题
公司虽然已按照本所《股票上市规则》及其他规定，确定且及时更新真实、准确、完整的关联人名单，但未及时对深交所业务专区关联人数据进行更新。
2、整改措施、期限
月 25 日前，按照最新的关联人名单对交易所业务专区关联人数据进行更新。
3、整改人
董事会秘书徐承飞。
（二）整改计划落实情况
论《鹿特丹规则》中的货物控制权 第3篇
关键词：形成权 利益平衡 效率价值 法律趋同化
货物控制权是指托运人或依据法律规定其他享受运输合同权利的人，在承运人的责任期间里，依据合同约定，在不妨碍承运人的正常营运和同一航次其他货主利益的条件下，就合同项下的货物运输或交付事项向承运人发出指示的权利。货物控制权是控制权人基于运输合同而享有的单方变更合同的法定权利，不以合同相对人（承运人或实际承运人）同意为行使条件。②
货物控制权是买卖合同不能实际履行时的一种补救措施，更是运输合同项下的一项权利，其行使不能脱离运输合同本身。货物控制权是控制权人单方变更运输合同的法定权利，只要满足法定条件就可以行使，不以承运人同意为条件。但是，控制权人必须在合理限度内行使货物控制权，不能妨碍承运人正常营运和其他货主利益。
一、货物控制权的法律性质
关于货物控制权的性质，及货物控制权是一种什么样的权利，比较有代表性的观点是：货物控制权从权利内容来看是债权，从权利作用来看是形成权。③
货物控制权是一种债权性权利。控制权以财产利益为内容，是一种财产权，但控制权到底是财产权当中的物权还是债权呢？从控制权的内容来看：第一，行使控制权的主体可以是托运人、托运人指定的收货人、其他人或提单持有人，不一定是货物的所有人、占有人或持有人。第二，控制权行使的对象是特定的承运人而非不特定的侵害人。第三，控制方在行使控制权时可以变更收货人，也可以变更收货地。第四，控制权的行使不符合物上请求权的特征。它存续于承运人的责任期间，有一定的时间限制。在上述控制权法律特征中，最重要的是控制权体现了债权的相对性而非物权的绝对性。
货物控制权是一种形成权。《鹿特丹规则》规定，"控制权是指根据第十章按运输合同向承运人发出有关货物的指示的权利"。该法律规定仅是一项授权性规定。它授权人们可以为或可以不为某种行为，赋予人们一定的权利去建立或改变他们的法律关系。④控制权规范的授权包括两个方面的内容：其一，它是控制权发生的法定规范基础，和当事人的意思表示无关；其二，它授权控制权人以自己的单方意思补充控制权的内容。据此，于控制权的权利发生而言，它是法律直接规定的，与控制方和承运人的意思表示无关；于控制权的内容而言，它是控制权人单方意思表示决定的。控制权人在法律授权范围内作出单方意思表示，确定新的交货地或收货人并通知承运人，使控制权的权利和义务内容得以确定。因此，它是一种控制方单方变更交货地或收货人的形成权。
二、货物控制权制度的法理分析
（一）控制权的提出是基于利益平衡的价值考量
法的价值构成了法律制度所追求的社会目的，反映着法律创制和实施的宗旨。⑤《鹿特丹规则》之所以将控制权专章列出，正是基于法的价值考量。在长期的国际贸易往来中，贸易发展与交通运输有着千丝万缕的关系。而大宗的货物贸易往往又选择海运这种成本低、运量大的运输方式。时代在进步、科技在发展，贸易领域已经认识到控制权制度对平衡买卖双方利益所具有的重要性。出于法的价值公平考量，为了实现船货双方地位的相对平等，更好的实现法的目的价值，促进整个国际社会贸易的平稳健康发展，控制权制度必须被国际航运公约纳入。
（二）控制权的提出是鉴于法的效率价值目标
控制权制度的创设加快了单证流转的速度，促进了国际贸易的发展，体现了法的效率价值。《鹿特丹规则》提出了电子提单的概念，充分利用了电子数据交换系统，很好地解决了传统提单流转滞后的问题，加快了贸易实现的步伐，体现了法的效率价值。在运输领域中同样存在效益最大化的问题，效益价值取向表现为促进运输业发展的经济效益，并外化为促进和保护运输，维护承运人利益的各种具体制度和规定。依控制权制度的规定可极大提高交易效率。
（三）控制权制度的设立体现了法律的"趋同化"，展现了法与经济之间的依赖关系
控制权概念的提出是因为经济的迅猛发展使得实践中运输单证制度有了很大的变化，传统的提单制度已经不能适应经济发展的变化，必须通过法律的完善来适应经济的发展。同时经济的发展也离不开法律的保驾护航，法律往往可以促进经济的发展。同时，《鹿特丹规则》的立法初衷就是为了统一国际海运规则，极大地体现了法理学中的法律一体化，随着经济全球化的发展，法的趋同化更是不可避免。法律全球化必然导致某些被世界各个国家、组织普遍认同与遵守的"全球性法律"的出现。
三、《鹿特丹规则》中货物控制权制度的功能性评析
（一）控制权制度对货方和承运人利益的平衡
首先，控制权制度保障了货方当事人的利益。这主要体现在控制权制度可以保证国际货物买卖合同中的卖方及时交付货款，以保障货方的权利。因为，一单货物买卖合同中的卖方发现买方有怠于交付货款的现象，买方可以对承运人发出指示，变更交货地点或指示承运人不予交货。通过该种方式抗衡买方怠于履行付款义务的情形，促使买方积极履行付款义务。其次，控制权制度也使承运人的利益得到保障。因为随着现代远洋运输业的发达，经常出现这样一种情况，即承运人已将货物运抵目的港，提单正本却还未到达收货人。在这种情况下，如果仍然严格执行凭单放货制度必然会对承运人不利，会增加承运人的费用支出和加大其保证货物在此期间免遭灭失和损害的责任。控制权制度的建立将可以使承运人避免该种风险，因为承运人在该种情形下可以请求控制方就货物的处置发出指示，从而避免以后产生相关纠纷。
（二）控制权制度不能真正保障当事人利益
首先，控制权制度并不能完全消除国际贸易中的卖方不能收到货款的危险。在现代国际贸易交往中，贸易双方一般通过跟单信用证进行国际支付，那么在凭单放货制度下，为了能够提取到货物，收货人一般会争取在货物运抵目的地之前取得提单；而在跟单信用证机制下，收货人取得提单的前提是必须向开证行付款书单，也就是说在跟单信用证机制下，并不存在买方收到货物后未付款的情况。设计控制权制度，很大部分是基于防止收货人在收取货物后拒绝付款的考虑，但结合国际贸易的实践，控制权制度的存在恰恰又扩大了这种风险。其次，控制权并非真正受承运人欢迎。一方面，控制权制度对承运人来说并不公平。因为无论是中途停运权还是控制权其操作都要通过承运人中止运输、将货物运至另一目的地或将货物交至另一收货人等行为来进行，这显然已经构成了对运输合同的变更。⑥基于国际货物买卖合同一方当事人的违约而改变非该货物买卖合同的当事人--承运人的义务并不符合合同的相对性原理。另一方面也会增加承运人在实际操作中的负担。在凭单交货制度下，承运人对收货人的识别相对容易，而在承运人凭控制方的指示交货时对收货人的识别就相对困难一些，承担错误放货的风险也就大一些。对于承运人来说，控制权制度只是在货物在提单到达收货人之前到达目的地的情况下对其有一定的积极意义，除此之外，货物控制权并不能为其带来福音。
注释：
①邬先江 陈海波：货物控制权之研究，中国海商法年刊第14卷，2003，p41.
②司玉琢：海商法专题研究【M】，大连海事大学出版社，2002，p109.
③吴煦 司玉琢：《鹿特丹规则》中货物控制权之法律性质【J】，中国海商法年刊，2011，22（1）：43-48.
④张文显：法理学【M】 北京：高等教育出版社，2003：930.
⑤张文显：法理学（第二版）【M】，北京高等教育出版社，p364.
设计产量的成本影响及控制规则研究 第4篇
一、与设计产量有关的成本项目
产量与成本一般负相关, 产量越大, 总成本越低。现在通用的会计处理方法仍然是将产品开发初始成本 (IC=营销、项目规划、设计开发、生产规划及材料管理) 一次全部纳入间接成本 (如管理费用) 或资本化计入无形资产, 再每期按期摊入间接成本计算。这样一来, 所有的产品, 不管产量多少, 受到的影响都是一样的。只有模型成本、夹具成本、固定装置成本及特殊生产材料 (特殊生产直接成本, SPDCs) 的成本才被单独考虑是与产量有关的。加工成本的减少目前主要由于间接成本的减少, 仅当考虑准备成本 (PCs) 时, 才会覆盖批量产量N。从这一方面来说, 间接成本中, 随着产量增加实际减少的成本要比一般会计账面上计算出来的数值要大得多。为了更全面地在产品设计阶段进行产品全生命周期的成本控制, 对于会计中未计入产品成本而计入间接成本的开发初始成本 (IC) , 在成本控制中仍做为控制对象加以考虑。具体而言, 与设计产量主要相关的成本项目如下:
(一) 生产初始一次性成本IC
包括新产品开发产生的所有成本:如规划、市场分析、概念设计、初步设计及细节设计、计算、测试、原始模型及具体生产投资成本。这些还包括模型及工具成本 (如果装配不被纳入特别生产的直接成本, 则也包括在内) 、初次销售、营销及广告成本等 (不包括特别销售和营销直接成本) 。对于总的产量Ntot而言, 通常包括间接成本的 (新) 产品的开发成本与产量不呈线性关系, 即相当于固定成本。
单位产品的开发初始一次性成本:ICp=IC/NTOT
(二) 生产准备一次性成本Cone
包括可区分的直接成本 (批量生产准备成本PCs) 以及与生产相关领域的间接成本 (例如:设计开发、生产规划及可能的采购成本, 包括初期采购的物流成本) 。这部分成本也与产量不呈线性关系, 相当于固定成本。
设批内设计产量为N (∑N=Ntot) , 批量内每生产单元成本的计算:
批量内单位生产准备加工成本=PCs/N
单位产品的生产准备一次性成本=Cone/N
二、设计产量对成本的影响分析
(一) 通过分摊一次成本可降低成本
假设加工成本仅来自于生产准备成本 (即Cone=PCs) , 则批量内单位产品生产成本计算公式如公式 (1)
其中:MCN………单位制造成本
PCs………批量生产准备成本
PCe………单位加工成本
Mt C………单位材料成本
N………批内生产量
如图1, 单位产品分摊生产准备成本PCs/N在图中以pcs表示, 其随产量增加呈下降的双曲线;可以清楚看到, 基于数量的成本减少的程度, 其强弱取决于单件产品成本结构。如下图左, 准备成本所占比例高, 则随批内设计产量增长, 成本下降幅度比准备成本比重低的右图大得多。
(二) 通过学习曲线效应可降低成本
学习曲线效应或经验曲线效应表示了经验与效率之间的关系。当个体或组织在一项任务中积累得更多的经验, 他们会变得效率更高。越是经常执行一项任务, 代价越小。数量每翻一番, 代价值下降一个常量百分比。这一点可以用来解释所有的活动——设计, 销售以及订购;准备工作时间表;或者装配零件或打包零件。文献表明, 同一行为重复第十次时, 完成时间仅仅约是第一次完成时间的60% (Baumann, 1978) 。
估算成本时, 人们很少考虑到这种影响, 或者考虑得不够。然而, 经验表明, 原型成本往往比第一次估计的成本要高得多, 而且, 流水线生产开始后, 实际成本会低于估算成本。德国学者Bronner列出了公式 (2) (Bronner, A, 1996) , 体现出随着生产量的增加, 学习效应可以减少生产每件产品 (或每个生产过程) 的时间, 从而达到降低成本的目的。
其中, tn………第n个阶段每件的生产时间
tE………第一次t1中每件每部分中不可约的部分 (即不需要除以产量的时间)
1-tE………可以被数量约掉的时间部分
α………时间幂
n………过程数
如上文中所提, 计件成本PCe+Mt C, 即不可约时间部分tE, 以及批量生产准备加工成本PCs的可约部分 (1-tE)
(三) 通过优化设计与生产流程降低成本
从生产成本而言, 即使对单件产品来说微小的优化设计改进, 由于产量大而使总成本有很大的改变。从开发设计成本而言, 越大的产量需要越长的设计时间, 优化设计也可以降低开发设计成本。
每一个生产流程, 都有一个最佳产量范围, 即达到成本最低的产量值。管理会计中常常用边际利润为零时的产量作为最优产量。有效的生产流程总的一次成本虽然高, 但由于除数 (产量) 大, 单位产品分摊的一次准备成本并不高, 而且有效生产流程因为科学合理的安排会大大减少生产时间, 从而降低加工成本。
(四) 通过大批量折扣可降低成本
大批量折扣常发生在采购大量原材料及零件时。生产量较大时, 相应的原材料与零件的需求量也大, 这样外购时常常可以争取到更优惠的价格折扣, 达到降低成本的目的。
三、设计产量相关的低成本设计规则
(一) 设计产量与尺寸重量共同控制的低成本设计规则
产品尺寸对准备成本PCs, 加工成本PCe以及材料成本Mt C有不同程度影响。而设计产量N对每批的准备成本影响也很大, 因此, 尺寸与设计产量对成本具有交叉影响, 尤其在单件生产和限量生产中这两个因素的联系更密切。
1. 超大零件及产品的材料及热处理成本占主导的成本控制规则:
由于材料成本与热处理成本的体积与重量成正比, 因此可见这类零件的材料成本及与热处理成本所占比重非常大。单位加工成本是第二重要的部分。准备时间的加工成本几乎是可以忽略不计的。产量对成本影响很少, 数量的递增并不会造成制造成本的明显减少。
成本控制的重点主要在减少材料及使用低成本材料方面, 或尝试其他更加易于处理的材料。加工成本可通过简化生产程序及使用更有效的生产方法进行控制。如果生产程序不变以及没有任何新的初始成本IC的增长, 那么这些零件的产量不会对成本产生任何影响。
2. 小零件及产品在尺寸范围及模式系统内单件少量生产的成本控制规则:
与大零件相反, 其材料成本所占比例是微乎其微, 加工成本所占比例也非常小, 相反, 准备时间的加工成本占主导地位。而随着数量的增加, 成本的递减也十分的明显。
成本控制规则:一方面可以增加产量, 另一方面, 使用同样的或类似的零件、零件系、尺寸范围及成分系统设计, 可以有效地减少准备成本。一般而言, 不建议在小零件单件生产中节省材料成本。
3. 大规模生产中, 小中型零件及产品的成本控制规则:
此种产品的成本结构与大零件的成本结构类似。单位材料及加工成本占主导地位。单件的准备时间加工成本所占比例小。材料成本随着产量的增加而在成本结构中比重变得越来越突出, 成为成本控制的重点。
(二) 设计产量与工艺流程共同控制的低成本设计规则
机械产品加工工艺有250多种 (Klaus, 2007) , 且随着技术进步处于不断更新改变之中, 各种工艺各有特色, 其成本控制也各有重点, 没有一个统一的标准。但不论选择何种生产工艺流程都必须要考虑经济生产量。图2以铸造这种最典型的成型工艺来呈现单件制造成本如何随着数量的增加而减少, 这种思路对所有加工工艺的工艺成本及低成本设计规则分析都是适用的。
如图2所示, Cone较小的工艺流程 (如A工艺) 在产量较少时 (产量<10) 更经济, 因为若生产准备成本高, 但产量小, 每个产品分摊的生产准备成本就相当大;Cone较大的生产工艺流程 (如C工艺) 在产量达到一定程度时 (如产量>100) 更经济, 因为大量的产量可以降低单位产品分摊的生产准备成本, 使加工成本较低。
在图2中, 从生产工艺流程A到C有不同的成本值。因此, 单件制造成本的曲线常常以不同比率下降。从图2中我们辨认出不同的生产工艺流程有不同的极限值 (即成本曲线A到C的交叉点) 来表明随着数量 (批量) 的改变哪些生产工艺流程变得更为经济。此外, 作为随产量线性变动的单位材料成本Mt C在图中被设为恒定的, 但随产量增加, 材料成本在成本结构中的比重变得越来越突出, 成为成本控制的重点。
低成本设计规则:对于小铸件, 在产量Ntot较小的情况下, 后段成本比重较低, 故模型成本是成本控制的主要环节。在产量Ntot较大的情况下, 则是加工成本显得重要。因为单件模型成本占比例小, 而由于尺寸小, 使后段材料成本仍然不是太高, 故加工成本占很大比重。
对于大铸件, 不论产量Ntot大小, 都是后段成本占主导, 因此为了保持低的材料成本, 反而可以接受更高的模型成本。
四、结束语
设计产量与成本呈负相关, 设计产量规模越大, 单位产品可分摊一次性成本越多, 经验曲线效应越明显, 大量生产与采购可获得越高的折扣从而使成本越低。除此之外, 设计产量更与尺寸重量、工艺流程密切相关, 共同作用于产品成本, 设计中需考虑两两因素之间相互作用及其产品成本的交叉影响, 寻找共同控制的低成本设计规则, 为后续利用知识库进行设计阶段成本控制做准备, 更全面地完成全生命周期的成本控制。
摘要：设计产量与产品初始成本、准备成本密切相关, 通过分析设计产量对成本的影响可寻找成本降低的重点。在设计实例与经验数据基础上, 总结出设计产量与尺寸重量共同控制和设计产量与生产工艺流程共同控制的低成本设计规则, 为后续设计阶段成本控制进行知识管理作规则准备。
关键词：成本设计,产品产量,成本控制规则
参考文献
[1]Baumann, G.Systemstudie fur die Erstellungeines Kostenfrukherkennungsver-fahrens in derEinzelfertingung[D].Munchen:TU, Lehrstuhl fulKonstrukion im Maschinenbau, 1978.
[2]Bronner, A.Angebots-und Projektkalkula-tionene-Leitfaden fur Praktiker[M].Berlin:Springer1996.
规则控制 第5篇
《杭州市规划局关于印发<杭州市建筑层高控制及容积率指标计算规则>的通知》
市政府部门规范性文件
2011-07-20
2016-12-08
有效
杭州市规划局 法规分类：
颁布日期：
实施日期：
失效日期：
发布日期：
时效性：
颁布单位：
正文：
杭府法审告[2011]30号 杭州市规划局：
你局上报的规范性文件《杭州市规划局关于印发<杭州市建筑层高控制及容积率指标计算规则>的通知》（杭规发[2011]273号）已收悉，经审查，符合法律、法规、规章等有关规定。
根据《杭州市人民政府规章制定办法》（市政府第194号令）和《关于印发杭州市政府工作部门规范性文件审查办法的通知》（杭政办函[2003]250号）的规定，准予公布。
杭州市人民政府法制办公室 二○一一年七月十九日
抄送：
1、《杭州政报》编辑部
2、市委市政府办公信息处理中心
杭规发〔2011〕273号
杭州市规划局关于印发《杭州市建筑层高控制
及容积率指标计算规则》的通知
各有关单位：
为规范建筑层高设计，合理利用城市空间及地下空间，改善城市环境，鼓励建筑设底层架空层，我局制定了《杭州市建筑层高控制及容积率指标计算规则》，并通过市政府法律审查。现印发你们，请遵照执行。
附件：杭州市建筑层高控制及容积率指标计算规则
二○一一年六月十七日
主题词：城乡建设
规划
建筑层高
容积率
通知 抄
送：省建设厅、市法制办、市建委、市发改委、市卫生局、市房管局、市消防局、市环保局、市人防办、市交警支队； 局各处室、各分局、市规划信息中心。
杭州市规划局办公室
2011年6月20日印发
校对人：段
丽
联系电话：85085482
杭州市建筑层高控制及容积率指标计算规则
一、为规范建筑层高设计,合理利用城市空间、地下空间,改善城市环境,鼓励建筑设底层架空层,现根据《城乡规划法》制定本规则。
二、本规则适用范围为杭州市城市规划区内（萧山、余杭除外）的住宅建筑、办公建筑、商业建筑,不包括工业、仓储等建筑类别。
三、基本规定:
1、多层、高层普通住宅建筑标准层层高不得大于3.2米（建筑面积大于240平方米的大户型因特殊技术等需要的，可适当增加其标准层高度，但不得大于3.4米），低层住宅标准层层高不应大于3.6米。住宅建筑非标准层层高应小于4.5米，当大于等于4.5米小于6米时,不论层内是否有隔层,计算容积率指标时,建筑面积均按该层面积乘1.5倍计算。跃层式或低层住宅等当起居室(厅)层高在户内通高时可按其实际面积计入容积率。
2、办公建筑标准层层高不得大于4.2米；办公建筑非标准层层高应小于4.8米，当大于等于4.8米小于6米时,不论层内是否有隔层,计算容积率指标时,建筑面积均按该层面积乘1.5倍计算。门厅、大堂、中庭、内廊、采光厅等因功能需要的建筑空间可按其实际建筑面积计算容积率。
3、商业建筑（指零售商业等）当层高大于等于5米小于6米, 不论层内是否有隔层,计算容积率指标时,建筑面积均按该层面积乘1.5倍计算。门厅、大堂、中庭、内廊、采光厅等可按其实际建筑面积计算容积率。
酒店类或以小开间单元式设计为主的商业建筑的标准层层高参照办公建筑标准层层高控制。
4、办公、商业建筑层高大于等于6米小于8.2米时，不论层内是否有隔层，计算容积率指标时，建筑面积均按该层面积乘2倍计算。当层高大于等于8.2米（即6+2.2米）时，不论层内是否有隔层，计算容积率指标时，建筑面积均按该层面积乘3倍计算。
电影院、展示厅、大型会议厅、大型商业用房（2000平方米以上功能集中布置的单一空间）等确因建筑设计规范要求加大层高的，可按实际建筑面积计算容积率。
5、鼓励建筑设底层架空层（含文化、体育、教育等公共建筑）。满足以下条件的底层架空层其建筑面积可不计入地块容积率:净高3米以上，以柱、剪力墙落地；视线通透，提供相对集中公共空间，一般不应少于主体建筑占地面积的1/3;无特定功能,只作为公共休闲、交通、绿化等公共开敞空间使用。底层架空层计入建筑层次。其电梯井、门厅、过道等围合部分按实际面积计算容积率。
７、地下空间:层高2.2米以上,室外地坪为基准,地下室、半地下室的顶板面高出室外地面不超过1.5米时,建筑面积不计入容积率;当地上部分大于1.5米时,该层建筑面积计入地块容积率。若因地势等原因室外地坪高低变化较大时,按相关规定处理。
四、本规则实施前已取得方案设计批复的项目仍按原批复执行；2010年7月前土地已出让但方案尚未批复的项目，允许建筑部分楼层按原规定执行层高标准，其比例原则不超过其标准层面积的40%（在方案中明确）；2010年7月后公开出让地块的项目按本规则执行。
2005年5月13日颁布的原《关于建筑层高控制及容积率指标计算规则》（杭规发[2005]156号）同时作废。过去有关规定与本规则有矛盾的，按本规则执行。
五、萧山、余杭区及市域各县（市）可参照本规则实施。
规则控制 第6篇
关键词：大面积吊顶；铝方管；不规则拱形
铝板铝方管通过连续滚压或冷弯成型，安装结构为专用龙骨卡扣式结构，安装方法类似普通的条形扣板，简单方便，适用于室内装饰（龙骨可设计防风卡码）。型材铝方管有特色铝材通风挤压成型，产品硬度，直线度远远超过其它产品，安装结构为利用上层主骨，以螺丝和特造的构件与型材锤片连接，防风性强，适用于户外装饰（龙骨间距可任意调节）。特殊的铝方通可拉弯成弧形，弧形铝方管的出现为设计师提供更为广阔的构想空间，以创造出更独特美观的作品。
安装不同的铝方管是都可以选择不同的高度和间距，可一高一低，一疏一密，加上合理的颜色搭配，令设计千变万化，能够设计出不同的装饰效果。同时，由于铝方管是通透式的，可以把灯具，空调系统，消防设备置于天花板内，以到达整体一致的的完美视觉效果。如图1所示：
图1 铝方通安装范例
铝方管安装简单，维护同样也很方便，由于每条铝方管是单独的，可随意安装和拆卸，无需特别工具，方便维护和保养。
一 特点
铝型材用于隐蔽工程繁多人流密集的公共场所，便于空气的流通、排气、散热的同时，能够使光线分布均匀，使整个空间宽敞明亮，广泛应用。
二 实地应用
结合以上特点苏州在水一方大酒店宴会大厅的吊顶就体现了铝方管的各个优势，且挑战了大面积铝方管不规则拱形吊顶的工艺。如图2所示。
三 施工工艺
工艺流程：基层弹线→拱形铝方管造型定制加工→按设计要求安装吊杆→安装龙骨→安装定制造型铝方管→分项、检验批验收施工工艺１）弹线：根据楼层标高水平线，按设计标高，将拱形铝方管的位置确定。２）拱形铝方管造型定制加工：按设计图纸要求将大小不一的直径为6m、5m、2m的造型深化设计制作加工单，达到设计的游线性的要求。３）按设计要求安装吊杆：在弹好顶棚标高水平线及龙骨位置线后，确定吊杆下端头的标高，安装预先做好的钢结构反支撑，吊杆安装用10#螺栓固定在转换层上。吊杆选用圆钢，吊筋间距控制在1200mm范围内。４）安装龙骨：主龙骨选用专用卡式龙骨，间距控制在1200mm范围内。安装时采用与主龙骨配套的吊件与吊杆连接。５）安装铝方管：铝方管之间用专用连接件安装牢固。
四 质量控制
针对在水一方大酒店楼层过高，为确保大型成品不规则造型的铝方管能够牢牢的悬吊。首先需要验算该定制造型铝方管的重量，再根据重量，专业设计吊顶的专项方案。每一根铝方管安装都需要严格的直线控制，确保吊顶的美观性。铝方管之间的连接必须使用专用连接件，并搭接牢固。接缝处需要闭合，隐蔽。
五 结束语
规则控制 第7篇
蜂群算法(Artificial Bee Colony,ABC)是近几年出现的一种群体智能优化算法,具有较高的性能,得到了较多的研究。查阅目前发表的SCI、EI论文、所有中文期刊,以及ABC算法的提出者Karaboga的网站http://mf.erciyes.edu.tr/abc/最近发布的ABC代码可以发现,虽然目前国内外ABC的研究论文达数万篇,但是在ABC中,如果某个体的某一维超出边界,该维将被赋值为边界,类似于被边界吸收。这种方法虽然简单,却容易造成堆积现象,如果多个个体都超出边界,那么它们的取值都等于边界,这将造成种群多样性下降,同时如果某个个体反复越界,将被反复赋值为边界,容易导致个体陷入局部最优解,影响了算法的效率。在本文的改进算法中,如果某个体超出边界,将在定义域内均匀初始化,避免了基本ABC算法中的堆积现象,实验表明,改进算法简单有效,没有改变ABC的结构,也没有增加复杂度,可以作为基本ABC算法的有效补充。
1 基本蜂群算法
在ABC算法中,人工蜂群分为3种蜜蜂,分别为雇佣蜂、观察蜂、侦查蜂。雇佣蜂负责勘探食物源,并通过摇摆舞把食物信息分享给观察蜂;观察蜂根据收到的雇佣蜂的信息,按照一定的概率选择一个食物源进行开采。食物源的质量越好,吸引的观察蜂越多。若某个食物源经过limit次更新没有进化,则采蜜的雇佣蜂变成侦查蜂,随机初始化该食物源。同其他群体算法类似,ABC采用随机生成的群体开始搜索。假设食物源的规模为SN,其中,食物源xi=(xi1,xi2,…,xi D)代表一个候选解,i=1,2,…,SN,D为待优化问题的维数。算法分为3个阶段:(1)雇佣蜂阶段:每只雇佣蜂在对应的食物源xi处,随机选择一维更新,如果解的质量得到提高,则更新该食物源。更新公式如下:
φ是[-1,1]之间的随机数。k∈{1,2,…,SN}是随机选择的食物源,k≠i,j∈{1,2,…,D}是随机选择的待优化问题的维。
(2)观察蜂阶段:所有雇佣蜂完成勘探之后,观察蜂根据收到的信息随机选择一个食物源进行开采。食物源xi被选中的概率是:
式中:fi为食物源xi的适应值。该式反映越优的食物源得到开采的概率越高。
(3)侦查蜂阶段:当雇佣蜂开采的食物源的适应值超过limit次没有更新,说明该食物源已经没有开采价值,则对应的雇佣蜂变成侦查蜂,随机初始化该食物源:
其中,rand是[0,1]之间的随机数,[aj,bj]是第j维变量的上下界。
在公式(1)中,如果vij超出边界,将被边界“吸收”:
2 均匀初始化的人工蜂群算法
正如前面分析,因为基本ABC中采用公式(4)处理越界问题,如果多个个体越界,这些个体都被边界“吸收”,越界的维都等于边界,造成种群多样性下降。本文采用下面公式改进:
式中,aj是搜索范围的下界,bj是搜索范围的上界,rand是[0,1]之间均匀分布的随机数。在上面公式中,如果vij超出边界,不论超出上界bj还是下界aj,都采用统一的方式,在[aj,bj]之间均匀初始化,这样可以避免种群“堆积”现象。改进算法增强了基本ABC的性能,因此称为增强型ABC(Enhanced ABC,E-ABC)。
3 实验与分析
测试函数采用国际上广泛使用的CEC2014函数集的1-20号函数。CEC2014是一套价值较高的函数集,所有函数在基本函数的基础上进行偏移、旋转或者复合,以增加求解难度。这些函数的定义见文献。
参数设置:SN=40,limit=200,测试函数的维数D=30,最大函数评价次数Max Fes=400000。
按照文献的规定,表1中给出的均值表示算法得到结果与函数理论最优解的误差的平均值,而标准差则表示误差的标准差。同时,根据文献,结果小于1E-8被当做0。
从表1可见,在20个测试函数中,EABC有17个函数的结果好于ABC,只有在函数F7、F13上差于ABC,在函数F8上二者相同。因此,EABC的性能显著好于ABC。
4 复杂度分析
显然,仅仅改变初始化方式,不会影响基本ABC算法的复杂度,因此改进算法的复杂度与基本ABC算法的复杂度相同。
5 结论
对基本ABC算法提出一种简单有效的改进方法,没有改变基本ABC的结构和复杂度。实验表明,改进算法有效提高了基本ABC的性能。因此,改进算法可以作为基本ABC算法的补充,增强基本ABC算法的性能。
摘要：在基本人工蜂群算法中,个体如果超出边界将被边界吸收,这会造成许多个体堆积在边界附近,降低种群多样性。提出一种改进方法,如果某个体超出边界,将在定义域内随机初始化,有效避免了种群堆积问题,增加了种群多样性。实验表明,改进算法提高了基本人工蜂群算法的性能,而复杂度、算法的结构都保持不变,因此可以作为基本人工蜂群算法的一个较好的补充。
关键词：人工蜂群算法,最优解,越界,初始化
参考文献
[1]Karaboga D,Basturk B.A powerful and efficient algorithm for numerical function optimization:Artificial bee colony(ABC)algorithm[J].Journal of Global Optimization,2007,39(3):459-471.
规则控制 第8篇
电力系统中的大停电事故往往表现为一个元件的故障引起一系列元件停运,以连锁故障的形式迅速传播,最终导致电力系统大范围停电。其具体原因可能是继电保护装置误动作,控制措施不当或不及时,电网结构不合理等[1,2]。如何防范电力系统大停电是当前电力系统的一个热点和难点问题。
大规模停电事故存在多种起因和复杂的扩散机理,但其宏观固有规律是可以观测并利用的,以往对这方面的研究不多。通过对中国和美国电力系统大停电事故的统计发现,大停电的规模与频率之间满足幂律关系[3,4],而这种关系被认为是复杂系统自组织临界特性的数学表征。国内外学者应用复杂性理论研究大停电事故取得了一些进展,提出了一些能描述电力系统自组织临界性的模型,如沙堆模型、直流潮流模型、最优潮流方法(OPA)模型、Cascade模型等[5,6,7]。在模型仿真中发现,连锁故障发生的概率与负载率、故障转移量及负载的均匀程度有关[8]。进行连锁故障仿真的主要目的是寻找其整体规律,并最终找到控制手段。但如何运用这些规律在电力系统中解决问题尚有待解决。
本文对电力系统的演化规律进行了合理假设,在直流潮流模型的基础上验证了停电事故的幂率规律,有针对性地提出了降低事故期望值和改善幂率分布的控制规则,并通过仿真进行了证明。
1 电力系统的自组织临界性
自组织临界性是复杂系统理论的一个分支。一个开放的耗散系统与外界存在着能量交换,并在外界影响下会自发地向临界态演化,当能量聚集到一定程度后通过一系列的耗散事件远离临界态。在系统发展过程中存在自组织—临界态—耗散的循环往复。临界态下的系统往往处于大型事故的边缘,并且伴随着大小不一的雪崩事件[9]。宏观上这些雪崩事件具有1/f噪声性质,即规模和频率满足幂率关系,2个参数在双对数坐标下呈现为一条直线。图1所示为中国电力系统停电事故的统计结果[4]。
沙堆模型可以产生一个长程时间下的崩塌数据以供分析,其规模和频率之间满足幂率关系[10]。但是,完全依靠沙堆的雪崩来模拟电力系统连锁故障不够充分。因此,本文采用直流潮流模型进行仿真,证明了合适的控制规则能够改善幂率分布及降低故障序列的期望值。
2 直流潮流仿真结果
本文采用直流潮流来模拟电网演化过程和连锁故障,参考了OPA模型。OPA模型分快、慢2个动态过程,其中慢过程模拟了长程时间下电力系统的发电能力、负荷水平和故障后线路传输能力的增长;快过程描述了连锁故障的停电过程[11,12,13,14]。
2.1 直流潮流仿真模型
直流潮流是对交流潮流的模拟,其中假设条件有:折算到同一电压等级,忽略线路的电阻,令θi代表节点i电压的相角。线路潮流
1)每天负荷增加λ,第k天负荷为:
2)每天发电机出力极限增加λ,第k天出力极限为:
3)如果有事故发生,对应线路输送容量升级μ:
快过程计算步骤如下:
1)按概率h随机选取一条线路故障。
2)如果发生线路过载则断开,并计算潮流、检查是否有线路过载。
3)在线路和发电机约束下求取优化结果,优化目标为负荷切除量最小:min(∑PL-∑PL′)。
4)统计负荷切除量作为故障规模。
2.2 动态自组织临界特性
选取系统负载最大值的50%为仿真起始点,取h=0.001,λ=1.000 07,μ=1.005。经18 000 d的仿真后从结果中发现,经6 000 d后,系统的临界态特征较明显。系统的故障数据演化情况与网络参数及初始条件有关,此后随着负荷逐渐增加,故障规模的重心也在不断抬高。对6 000 d~18 000 d的故障数据统计,分段统计结果如表1所示。故障规模统计及其进行归一化后的统计图分别如图2、图3所示。故障规模与系统规模的比值M的分布趋于稳定,且大故障出现少而小故障数量较多。电网中发生的大停电事故也多为局部事故,仿真结果中的最大停电事故规模约占整个系统规模的40%。
双对数坐标下故障规模与次数的分布如图4所示。在双对数坐标上利用最小二乘法对各数据点进行数据拟合,得到q=100.474 7p-1.626 1,p∈(0,1)。
为了确定此处的故障满足幂率分布,即在双对数坐标上基本是一条直线,可以用相关系数检验拟合方程。对故障规模与次数分别取对数并形成2个向量x和y。
当x,y之间没有任何关系时,ρxy=0;|ρxy|∈(0,1)时x,y存在相关关系,|ρxy|越接近1说明x与y线性相关程度越高。对故障规模和次数分别取对数后,在显著性水平0.01下样本个数为9,按自由度f=n-2=7查相关系数显著性检验表得到临界值R0.01=0.797。对故障规模和频率取对数后求得ρxy=-0.932 4,|ρxy|>0.797说明在双对数坐标下的停电规模与次数线性关系显著,幂率分布有效。
3 控制规则对自组织临界性的影响
系统的故障序列进行归一化后是一个平稳随机过程。这个平稳随机过程反映了电力网络的一种整体特性,是由电力系统的规划模式及发展特征决定的。电力网络有其自身的结构特点,例如满足小世界网络是其静态特点[8]。中国的地理特征和能源分布决定了电网的主干网架结构和潮流的走向[15],为了提高输电效率,网络中有很多电源和负荷之间是长程连接,造成网络很不均匀。中国各大区域电网虽然规模不同,但结构极为相似,停电事故频度与标度的分布差别很小[16]。说明各电网的规划模式和规划习惯也具有一致性,例如总是在网络负载快到达限制时新建线路,各区域电网中存在一些关联度极高的关键节点。因此,虽然电网规模在逐渐增加,但是连锁故障的扩散特性和统计规律基本相同。
在自组织临界态下,电力系统故障数据可以用马尔可夫过程W(t)来描述:
式中:a0为系统初始规模;λ(t)为一个用以描述系统增长的独立增量过程;U(t)为归一化后的故障序列并满足遍历性。
设{U(t),t∈T,u∈R},T={1,2,…},E{U(t)}的值为某一常数,P(U(t)=k)=f(k),U(t)在长程统计下满足:
加入控制措施前,E{U(t)}=0.008 4。控制措施对电力系统的作用使得原故障序列U(t)上叠加了一个新的随机过程V(t):
因此,如果采用合适的规则控制,就可减小停电期望值和大停电规模。针对连锁故障的具体规则分为2种:①针对连锁故障发生后从阻断传播路径和减少故障传播量2个方面进行的控制,本文提出了主动切负荷的递切控制;②针对从预防的角度控制引发故障的危险结构,本文提出了小棍机制。
针对随机过程的控制具有双重效应:一方面使系统向希望的状态变化;另一方面控制措施带来的变化会对系统产生不确定性的影响。例如:递切控制一方面能阻止大型事故的扩散;另一方面受故障影响的线路减少也使得线路升级改造速度放缓。在仿真中发现,控制规则参数不合适将不能改善幂率分布和降低停电期望值。例如:递切控制的启动条件和切除量需选择合适的值,小棍机制中的区域划分大小和调整均衡性的幅度也需合理设置。
3.1 递切控制
由于电力系统满足N-1,因此假设连锁故障发生后,故障元件数≥5时将难以控制,此时控制规则启动并减少故障量传递,当发生故障元件数≥5时,切除5%的负荷,故障元件数≥10时再切除5%的负荷。等连锁故障终结后统计总故障切除量作为故障规模。仿真结果见表2。
对故障规模和次数取对数后,在显著性水平0.05下样本个数为7,按自由度f=n-2=5查相关系数显著性检验表得到临界值R0.05=0.754。而此处ρxy=-0.850 7,满足|ρxy|>0.754说明在双对数坐标下的线性关系显著,幂率分布有效。
故障规模与次数的分布见图5。在双对数坐标上利用最小二乘法对各数据点进行数据拟合得到q=10-0.161 1p-2.180 2,p∈(0,1)。可以看到,幂率函数的斜率有所增加,即大型事故减少而小故障增加。
3.2 小棍机制
假设在电力系统中也存在一直作用的“小棍”,当连锁故障风险增加到一定程度时小棍机制就可破坏危险结构,避免大型事故的发生。小棍机制作用的目的是调节区域内的功率平衡,防止和减少高风险运行状态的出现。在沙堆模型中,小棍机制对自组织临界性的控制作用已经得到了证明[10]。
小棍机制的执行首先需要找到电网中的危险结构。从电力系统的连锁故障风险角度进行分析,距离较远的2个网络元件负载较重造成网络负载不均衡,故障后的负荷转移也不易造成连锁故障。如果同一区域内的2个元件负荷都很重,一旦发生连锁故障其影响却可能非常严重,因此需要从全局的角度来监视大停电的风险。本文提出了区域均衡指标来区分和比较危险结构。
将电网按4条线路一组划分区域,求得各区域平均负载率作为向量H,然后求得H的方差来表示区域均衡性。未加入控制规则时,在自组织临界态下求得均衡性指标的走势见图6,其中均衡性指标的平均值为0.029 0,因此可以设置启动限值为0.029 5。区域负载均衡性超过限值时启动小棍机制,在自组织临界态下找到区域潮流最重的部分,再降低对此区域潮流贡献最大的负荷直到区域均衡指标不越限为止,此处的负荷调整量计入故障损失。
加入小棍机制后,取12 000 d仿真的故障数据统计如表3所示。对故障规模和次数取对数后,在显著性水平0.01下样本个数为9,按自由度f=n-2=7查表得到临界值R0.01=0.797。求得ρxy=-0.927 8,满足幂率分布的条件。
故障规模与次数的分布见图7。在双对数坐标上利用最小二乘法对各数据点进行数据拟合得到q=100.441 3p-1.513 5,p∈(0,1)。与未加入控制规则相比,小型故障部分故障次数减少较多而大型事故数据变化不明显,由此造成双对数坐标下斜率减小。
3.3 故障期望值结果分析
加入控制措施前,E{U(t)}=0.008 4。递切控制对电力系统的作用使得U(t)上叠加了一个新的随机过程V′(t),小棍机制叠加的是V″(t),即
仿真中系统规模增长采用的是固定值μ,加入控制措施后随机过程的数学期望有所减小。因此,2种控制规则都降低了事故的期望值,2种控制规则对故障序列都有抑制作用。
4 结语
本文从电力系统满足自组织临界性的基础出发,建立了直流潮流模型并进行仿真,得到了连锁故障的规模与频率的幂率关系。以降低大型连锁故障的期望值和改善故障的幂率分布为目标加入递切控制和小棍机制,得到控制规则对系统的长程影响结果,证明了基于期望值控制的控制思想和抑制事故传递的控制策略。在电网中还可以采用多种控制手段来降低连锁故障的期望值,例如:平衡区域内负荷与发电量、主动解列、增加系统的备用容量等。本文仅从期望值控制的角度进行了一部分工作,其他的控制手段有待进一步验证。
一种改进的流量控制规则树构建方法 第9篇
随着网络流量的爆发式增长, 根据设定的控制过滤规则, 对网络特定流量进行有目的流量控制成为网络管理的基本技术。网络流量控制可以为不同的业务流量提供区分服务, 利用网络流量控制技术可以让人们不仅认识到网络的运行状态, 还能对网络资源进行控制和分配, 让网络更能可管理和可控制[1]。
为了实现业务的精确控制, 网络流量控制系统都是串联在网络中, 内网和外网间的数据包必须通过网络流量控制系统。这样网络流量控制系统的处理速度决定了网络的带宽, 如处理速度不够快, 将成为网络带宽的性能瓶颈。为提升网络流量控制系统的处理速度, 可采用专业的网络处理器板卡。虽然网络处理器处理速度快, 能防止出现处理不过来导致的丢包问题, 但需要添加新的硬件设备且价格昂贵, 使得成本上升。在不添加硬件设备不增加成本的前提下, 也还是可以通过软件的方法 (如改进匹配规则算法和控制规则库等) 来保证网络流量控制系统的处理速度[2]。
网络流量控制系统大多数都是基于Linux系统下的Netfilter/Iptables框架[3]。首先对于进入Linux系统需要路由的数据包, 在Netfilter/Iptables框架中进行数据包的识别和分类, 进行标记。然后在数据包排队进行转发时, 根据标记进入不同的队列排队。在队列中利用RED、CBQ和HTB等不同的流量整形算法, 通过缓存、延迟、丢弃的方法对流量进行整形, 使输出流可保证对不同级别的客户或者是不用类型的协议/应用提供不同的服务, 限制特定用户的带宽, 保证关键业务的Qo S等功能。控制规则决定了数据包的识别、分类和标记值, 它的匹配速度决定了网络流量控制系统地处理能力。其主要原理是Netfilter处于内核提供数据包在Linux系统中处理流程, 并为流程中的关键点提供钩子函数。可通过在钩子函数上挂载控制规则, 对数据包进行相应的识别、分类和控制;Iptables则提供数据包匹配的规则的用户接口, 不用修改内核, 在用户层通过Iptables的命令就可以配置挂载在Netfilter钩子函数上的规则, 建立合适的规则库。但是Iptables提供的规则匹配算法是线性的, 随规则库规模增长, 将需要消耗大量时间在规则匹配上, 严重影响网络流量控制系统的数据包处理速度。
本文以Linux系统的Netfilter/iptables框架的网络流量控制为研究背景, 着重围绕Netfilter/iptables的规则匹配技术展开深入研究, 以提高网络流量控制系统的处理速度为主要目的, 有针对性地提出自适应的树型结构的规则匹配算法, 并给出了相应的理论分析和仿真结果。
2 改进的流量规则树构建及匹配
规则匹配算法解决了网络流量控制器的处理性能, 是流量控制器设计的关键问题。因此本节设计了一种基于自适应的树型结构的规则构建方法及匹配算法。
2.1 方法框架
经典的网络流量控制是线性的规则匹配, 随规则库规模增长, 匹配需要消耗大量时间[4]。可以根据常用的匹配属性的取值 (如协议类型为tcp/udp) 改为二分树型的结构[5], 以缩短匹配时间, 但容易导致构建的规则树不均衡。因此提出自适应的规则树构建方法及匹配算法。方法分为三个部分:规则建树子算法、规则匹配子算法和规则动态更新。
规则建树子算法负责将规则库的规则建立成相应的树型结构, 形成一棵规则树。它是后续两个部分的基础, 也决定了查询匹配算法的效率, 是整个算法的根基所在。在建树过程中, 确定树型结构的分支属性的确定是关键。分支属性决定了树的结构、高度和宽度, 也决定了规则匹配的性能, 选择不当可能不会提高匹配速度, 而且不同的规则库规则分布不相同, 可能需要不同的分支属性。
规则匹配子算法, 在建树完成后负责为网络中的数据包在规则树中查询到匹配的规则。
规则动态更新负责在规则需要添加、删除或更新时, 维护规则树的结构, 在规则树中做相应的添加、删除或更新操作。并在树结构发送重大变化时, 重构规则树。
2.2 规则树构建
规则树构建算法负责将规则库的规则建立成相应的树型结构, 形成一棵规则树。最简单、直接的方法是按照协议类型来建树[6]。对规则库统计从协议角度分析规则库中规则所占比例大致为:TCP占49%、UDP占27%、其它协议占24%, 所以按协议类型可以进行分支和建树。但这样直接建树存在两个问题:
(1) 上述的比例是统计值, 对于某一个特定的规则库而言, 可能没有达到这一比例。比如TCP协议的规则更多或更少时, 将会产生一棵不均衡的树, 不能更有效地减少匹配时间。
(2) 当规则的协议属性为空时, 所有的子树中, 都必须增加相同的规则。我们称这类规则为空缺属性的规则。当这类规则占大多数的时候, 所有的规则数目将快速增加, 每一棵子树的规则数并不比原本的规则数少多少。这样只稍微减少了一些匹配时间, 但却付出了较大的存储开销。
因此在设计规则树时, 必须考虑规则分布情况选择最适合的分支属性, 同时要重视并妥善处理好当分支属性的值为空的规则。
对于第一个问题, 树分支的选择决定了树的高度、宽度和结构, 决定了下一步规则匹配的性能, 是至关重要的。因此在每一层进行分支时, 根据规则库中的规则属性情况, 都希望选择属性分布较均衡的属性来分支建树。因此设计规则建树子算法时, 我们定义属性的分布度。属性的分布度表示规则属性的分布均衡情况和重复度情况。通过计算规则库中每个属性的分布度, 每次都选择分布度最大的属性来进行分支, 这样来建立均衡的规则树, 以降低匹配时间。
属性的分布度表示属性在规则库中取值的分布均衡情况。受网络流中公平性计算的启发, 我们定义属性的分布度计算方法如式 (1) 所示。
其中, Di表示属性i的分布度, Ri表示属性i的取值个数, Nij表示在属性i上取值为第j取值的规则数目。属性的取值在规则库中分布越均衡, 分布度的值也就越大, 最大的时候等于1。
对于第二个问题, 如何处理空缺属性的规则。为了保证分支后的规则树, 与原来的规则库保持一致, 所有的子树中, 都必须增加空缺属性的规则。因此与有具体值的规则相比, 空缺属性的规则对规则树结构的影响要大得多。如果一个属性存在大量的空缺属性规则, 那么就不应该选择该属性进行分支。因此我们综合考虑属性分布度和空缺属性规则, 定义分支选择指标。其计算方式如式 (2) 所示:
其中, βi表示属性i的分支选择指标, α为权重参数, Di表示属性i的分布度, Pi表示属性i的空缺属性规则占所有规则的比例, 其计算如式 (3) 所示, Niφ表示属性i的空缺属性规则数目, 表示所有规则的数目。
根据属性的分支指标, 建树的基本思想就是:每次选择分支指标βi最大的属性进行分支。每个叶子节点再根据本节点包含的规则, 为属性重新计算分支指标, 选择分支指标最大的属性进行分支。当平均匹配性能无法通过分支再进行提升时, 就可以停止了。
具体而言, 停止分支标准是当分支后的规则数比未分支前多或相等时, 就可以停止。我们用式 (4) 来表示这一标准。
其中, n表示被分支节点所包含规则个数, Ri表示所选择属性i的取值个数, 即如果进行分支将会产生分支的个数, mij表示分支后的属性值j对应的叶子节点所包含的规则个数, 它等于属性值为j的规则数目加上空缺规则的数目。
我们在为规则库创建树结构时, 树分支的选择决定了树的高度和宽度, 因此根据规则库中的规则属性情况确定分支。同时, 为了保证在进行规则匹配的时候不要进行回朔, 我们执行“叶推”。就是在中间节点只保存跳转的规则, 即所有的实际操作的规则都保存在叶子节点上。这样树型结构中一个有效的优化技术。根据建树的基本思想, 我们给出建树的过程如表1中所示, 采用深度优先的方式进行分支。
2.3 规则匹配算法
规则匹配子算法, 在建树完成后负责为网络中的数据包在规则树中查询到匹配的规则。建树完成后, 就可以进行数据包的匹配找到匹配规则, 根据规则进行相应的流量控制操作。规则匹配过程如表2所示。
2.4 规则动态更新
当规则需要进行添加、删除或更新时, 存储了规则的规则树就需要进行相应的操作。
2.4.1 规则添加
当规则添加时, 需要确定规则插入的位置。在进行添加时, 首先将规则的属性视作数据包的对应属性, 在规则树中按照表2的步骤进行查找, 直到返回匹配结果的节点或无规则匹配返回父节点。在返回的节点处, 加入新的规则。
当是追加规则时, 直接在节点的最后加上规则即可。当是插入规则时, 由于还有保持原有的优先级顺序, 所以在确定添加的节点位置后, 需要比较相关规则确定插入的位置。
2.4.2 规则删除
当规则删除时, 需要确定规则存储的位置。类似规则添加, 首先将规则的属性视作数据包的对应属性, 在规则树中按照表2的步骤进行查找, 直到返回匹配规则位置的节点或无规则匹配返回父节点。返回匹配结果的节点, 则在该节点处直接删除规则, 比规则添加简单明了;否则查询不到对应规则, 提示无法进行删除。
2.4.3 规则更新
当规则更新时, 等同于一个先删除旧规则, 再添加新规则的过程。新规则添加的位置为被删除的旧规则的位置, 不发生改变。
值得注意的是, 上述的操作只是在现有规则树的基础上进行添加、删除或更新, 不会改变树的分支结构。所以当规则添加、删除和更新超过一定次数后, 规则的分布可能已经发生了改变, 当前规则树的分支已经不再是添加、删除和更新后规则库的最优分支。这是需要对规则树进行重构, 重新执行表1的算法, 重新选择分支属性, 以保证树的均衡性。使用重构后的规则树, 替代重构前的规则树。一般而言, 网络流量控制系统的规则在初始化后会比较稳定, 添加删改更新的次数不会很频繁, 所以这种重构树的方式即使规则更新速度不是很快也没有关系。
3 性能比较
我们首先从理论上分析比较三种匹配算法的性能, 它们分别是:
1) 线性匹配算法 (Liner) [7]:所有的规则按优先级顺序排列, 数据包按顺序线性与规则库中的规则比较;
2) 基于协议分支的树型匹配算法 (Pro) [8]:将所有规则按照协议属性, TCP和UDP建立2层高的规则库。
3) 自适应的树型匹配算法 (Adap) :按表1算法将所有规则建立规则树。
假设规则库中存在N条规则。
线性匹配算法最好情况下的匹配速度为O (1) , 最坏情况下的匹配速度O (N) , 平均匹配速度为O (N/2) 。
基于协议分支的树型匹配算法的规则树如图1所示, 树高为2。我们按协议的统计比例 (TCP占49%、UDP占27%、其它协议占24%。) 来计算, 最好情况下的匹配速度为O (2) , 最坏情况下的匹配速度O (3+0.49N) , 平均匹配速度为O (3+N/2) 。
自适应的树型匹配算法的规则树, 如图2所示, 树高为h, 分支为l, 叶节点挂载规则数目为mi, 那么最好情况下的匹配速度为O (h) , 最坏情况下的匹配速度O (h*l+max (mi) ) , 由于我们设定了分支停止条件所以会小于N, 平均速度为O (h*l+max (mi) ) 。
然后通过一些规则库来分析, 自适应的树型匹配算法的树的高度和每个节点挂载的规则个数。我们从网上获取Linux流量控制系统的规则库, 同时随机产生一些规则库。使用我们的算法为这些规则库建树。图3为关注不同类型业务Qo S规则库下的树的高度。由图3可以看出, 在这一规则库下, 线性匹配算法树高度为1, 基于协议分支的树型匹配算法树高度为2, 自适应的树型匹配算法的树高度为3。自适应的树型匹配算法的第一层采用协议进行分支, 第二次在tcp类的规则中, 采用--dprot再进行了分支, 直到分支后规则数目增多不满足公式 (3.4) , 分支不会带来优势。图4为三种算法所包含的叶节点个数, 分别为1, 3, 10。图5为不同算法下所有叶节点所挂载的规则个数。可以看出自适应的树型匹配算法的树层高较高, 叶节点数较多, 因此每个叶节点的规则数也相应较少。
随机产生数据包, 比较三种匹配算法处理速度, 通过需要匹配的规则次数来确定。图6为不同数据包数目下三种匹配算法的平均匹配的规则次数, 可以看出, 我们的算法能有效减低匹配规则次数。平均而言, 比线性匹配提高141%, 比按协议匹配提高4.6%。
4 结论
流量控制是保证关键业务服务质量, 保证网络高效、可靠、稳定地运行的重要手段, 流量控制的规则匹配效率严重影响网络性能。如何进一步提升流量控制规则的匹配速度是一个亟需解决的重要问题。本文在Linux的Netfilter/Iptables流量控制框架下通过设计自适应的规则树构建方法和匹配算法, 算法根据常用的匹配属性的取值 (如协议类型为tcp/udp) 改为二分树型的结构, 以缩短匹配时间。分支方式由规则库决定, 平衡树的高度和宽度, 提高了规则匹配速度和规则库规模, 并可应用到流量控制系统中。
摘要：控制规则的匹配是流量控制的基础, 已有的方法存在匹配需要消耗大量时间或搜索结构不均衡等问题。提出一种改进的基于自适应的树型结构的规则匹配算法, 该算法在建树时, 分支方式由规则库中的规则属性分布和空缺属性规则比例同时决定, 以平衡树的高度和宽度。采用深度优先进行建树, 并通过规则动态更新模块处理规则添加、删除和更新。仿真结果表明, 该算法与线性规则匹配方法和树型匹配方法相比, 分别减少179%, 14.9%的匹配次数。
关键词：流量控制,规则树,规则匹配,构建方法
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基于规则自寻优的过热汽温模糊控制 第10篇
锅炉过热汽温控制系统在机组安全经济运行中起着重要作用。过热汽温过高会使锅炉受热面及蒸汽管道金属材料的蠕变速度加快, 降低使用寿命;而过低, 会降低机组的循环热效率, 一般汽温每降低5～10℃, 效率约降低1%[1]。当汽温变化过大时, 将导致锅炉和汽轮机金属管材及部件的疲劳, 还将引起汽轮机汽缸和转子的胀差变化, 甚至产生剧烈振动, 危及机组的安全, 所以有效精准的控制策略是十分必要的。
由于系统的扰动因素多、扰动频繁、扰动量大等原因, 过热汽温的控制成为了单元机组控制的难点之一。目前通常采用的基于精确数学模型的传统PID控制, 在各种扰动作用下, 对象动态特性通常具有大延迟、大惯性, 时变性和非线性的特点, 使其难以获得满意的控制性能。智能控制的发展, 使其在过热汽温的控制中发挥了优越的特性, 神经网络、模糊控制、内模控制等先进控制方法在过热汽温控制中均取得了满意的效果[2,3,4]。模糊控制以其不需要建立被控对象数学模型的特点而被广泛地应用在工业过程中[5]。模糊控制是基于模糊控制规则的, 其设计的核心问题是确定合理的控制规则、隶属函数及模糊量化因子。文献[6]通过模糊控制对PID参数进行寻优, 文献[7]提出基于动态机理的模糊自适应控制, 采用了粗细调结合的方法, 文献[8]采用混合模糊控制对过热汽温进行了有效地控制, 三者都获得了较好的鲁棒性和稳定性, 但其实质仍然是基于经验的if…then结构的常规模糊控制, 模糊规则在控制过程中是恒定不变的。本文根据系统输出误差和误差变化率在线调整模糊控制规则, 采用规则自修正的模糊PID复合控制, 并进行了仿真实验, 取得了良好的控制效果。
2 规则调整原理和原则
2.1 规则调整原理
规则修正因子为模糊控制器规则的调整提供了一个解析表达式, 可以对模糊控制规则进行灵活调整, 达到改善系统输出响应的目的。带一个修正因子的二维控制规则自寻优算法可以用解析表达式概括[9]:
式中:E, EC———经过量化的误差和误差变化率的模糊变量;U———经过模糊化的控制量的模糊变量;α———修正因子;〈〉———取整运算。
由式 (1) 可以看出, 控制作用取决于误差及误差变化率, 且通过调整α的大小, 可以改变对误差和误差变化的不同加权程度 (如图1所示) , 进而在一定程度上对查询方式进行了修改, 克服了凭经验确定的控制规则的缺陷。但由于该表达式只有一个修正因子, 所以一旦α确定, 整个控制过程中就不再改变了, 但是, 系统运行的不同状态下, 误差和误差变化率对控制器输出所起的作用是不同的, 因此权重也应该不同, 所以只有一个修正因子的模糊控制器无法满足要求。带多个修正因子的模糊控制器虽然可以根据不同大小的误差来确定不同的修正因子, 但是由于其需要对E进行量化, 再根据E的大小来决定α值, 导致一方面α取值仍然是有限的, 另一方面, 量化误差仍存在而且参数的确定也是一项比较耗时的工作;此外, 如果参数选择不当效果还不如单修正因子, 所以全论域自修正因子的自调算法显示出了优势, 因此本文采用全论域自调因子的模糊控制器并结合PID控制构成复合控制系统。
2.2 修正因子调整原则
用式 (1) 描述模糊控制规则, 通过调整因子α调整控制规则, 并通过α的自调整进一步改善模糊控制的性能。图2为系统的阶跃响应曲线, 为分析其动态性能, 将响应曲线分成四段[10]。
(1) 段:E>0, EC<0, 系统响应向设定值靠近。为使系统尽快消除偏差趋向稳态, 而在接近设定值时又不至于超调太大, 此时α的变化趋势应由大变小;但当EC较大时, α应相对小些, 当EC较小时, 则α应相对大些。
(2) 段:E<0, EC<0, 系统响应偏离设定值, 此时α应适当增加;当EC较大时, α的增加量应相对小些。
(3) 段:E<0, EC>0, 系统响应又向设定值靠近。当E值较大时, α也应较大, 以使响应迅速回到设定值, 但当EC也较大时, α应相对小些, 以免产生过调整。
(4) 段:E>0, EC>0, 系统响应偏离设定值, 此时应适当减小;当E和EC较小时, α的减少量应小些, 使系统尽快稳定。
所以, 在整个输出响应的动态过程中, 合理引入误差变化率EC, 可以使规则因子α能同时根据误差E以及误差变化EC进行调整, 进而达到控制规则的自寻优。
3 控制仿真研究
3.1 过热汽温的控制原理及对象的动态特性
过热汽温控制一般采用串级控制的结构, 如图3, 其中GC 1 (S) 、GC 2 (S) 分别为副、主调节器;G01 (S) 、G02 (S) 分别为过热器导前区和惰性区的传递函数;GH 1 (S) 、GH 2 (S) 为汽温测量单元;r是设定值输入;d1、d2为扰动输入;yθ为过热器出口温度;y为yθ的测量值。由于燃烧率或给水流量扰动时, 都将引起过热汽温的剧烈变化。因此, 本文采用g (t) 燃烧率和f (t) 给水流量扰动作为本系统的扰动输入, 被控对象采用文献[11]中给出的传递函数。
对象的导前区特性为:
对象的惰性区特性为:
3.2 常规Fuzzy-PID控制器的设计
以过热汽温的误差e和误差变化率ec作为输入变量, u作为系统的控制输出, 其对应的语言变量分别为E、EC、U, 并取它们的论域为[-20, 20], 模糊子集个数为7, 采用三角形隶属函数, 构造模糊控制器, 将其与常规PID控制器并联构成过热汽温控制系统的主调节器, 副调节器采用P (比例) 控制作用, 用simulink工具箱中的模块按串级控制的结构如图3搭建Fuzzy-PID复合控制系统并进行仿真。
3.3 带修正因子的模糊控制器的设计
不同的修正因子的自调整公式将会具有不同的控制效果[9,12], 本文采用了全论域自修正因子对过热汽温系统进行控制, 根据带自修正因子的模糊控制原理, 采用了如式 (4) 所示的控制解析式来描述控制规则, 以提高控制器对系统参数变化的适应能力, 并运用MATLABFcn模块编程来实现模糊控制作用。
式中:0<αl<αh<1;N———量化等级数;γ———数量级因子;*———模糊乘;函数S[x]定义为:
可见, α的自调整公式同时考虑了系统各个阶段误差E和误差变化率EC对α的影响, 易于调整输出控制表, 同时α为误差E的非线形函数, 更符合系统响应过程变化的特征, 从而对不同对象有了自适应特性。此外, S[x]的设计考虑了EC对控制规则的影响, 由于当-δ
过热汽温控制系统采用的是串级控制, 副调仍然采用了P控制, 主调采用带自修正因子的模糊控制器和常规PID控制器并联结构, 仿真模块如图4所示。
3.4 仿真结果分析
在串级控制系统中分别设测量单元GH 1 (S) =GH 2 (S) =0.1, 燃烧率扰动侧的传递函数为:
优化后的模糊PID复合控制系统中的量化因子为ke=5;kec=320;比例因子为ku=1.75;在以上参数的基础上, 设r=1, 在t=500s时给水流量扰动d1做f (t) =10的扰动, 系统的输出响应如图5所示。增加外扰d2在t=500s时做g (t) =3的扰动, 输出响应如图6所示。其中曲线1为常规模糊PID控制, 曲线2为规则自调整模糊控制。
从仿真结果可以看出, 采用基于规则自寻优的模糊PID复合控制器比采用模糊PID复合控制器调节效果理想, 具有较好的动态响应特性和控制品质。无论单双项扰动, 上升时间均缩短40.24s, 峰值时间也明显缩短。特别在单项扰动的情况下, 前者的超调量较后者小17.55%, 调整时间缩短333.34s。在两项扰动情况下, 虽然超调量只减小了0.56%, 但调整时间却缩短了396.82s, 使系统尽快地进入了稳定状态。由于基于规则自寻优的模糊PID复合控制能够根据误差E和误差变化率EC的变化对模糊控制规则进行自寻优, 因此对扰动具有较好的自适应特性。此外, 在误差较小时设置阈值进行细调增加了系统的稳定性。
4 结论
本文在过热汽温系统中采用了规则自寻优的模糊PID复合控制结构, 根据对温度误差及误差变化率的变化在线自动调整模糊控制规则, 克服了常规模糊控制器单凭经验确定模糊规则的缺点, 设计方法简单, 易于计算机实现, 且仿真结果比模糊PID复合控制效果好, 证明了此方法的有效性。
参考文献
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“潜规则”也是规则 第11篇
“政府部门应当为市场和企业提供一套公平对等的规则以及一个充分竞争的环境，而不是让领导意志或者利益纠结随意凌驾于规则之上。”
几年前，格力电器遭遇政府采购“废标门”事件，总裁董明珠发表了上述被时任广东省人大代表、省委书记汪洋形容为“义愤填膺”的言论。
作为加强财政支出管理的重要手段，政府采购越来越被社会各界重视，其存在的一些痼疾更是屡遭诟病。细数下来2003年开始实施的《政府采购法》截止现今已经十年有余，但是在现实中，某些地方政府和竞标企业利用一些法律盲区屡屡操纵招标采购，铺就采购灰色地带的报道仍然频频见诸报章。出现了诸多的民营企业受打压、奢华采购、专家库管理不善、评标专家裁量随意性大、采购方内定中标方、竞标方围标串标等现象。
本期记者采访了一些企业家，倾听他们站在企业的立场上如何看待当前的政府采购。
走形式？
2011年进入政府采购市场的某电梯企业，其业务主要布局东北和华北地区。谈到政府采购的规则运作，该企业总经理张先生（化名）直言不讳地说：“据我的了解，我们这个行业是没有公平竞争的空间的，哪怕就是暗箱操作也是要遵守一定规则的。其实政府采购的入围尺度很宽松，但是有资格竞标政府采购的项目不代表就能万无一失中标，因为政府对于企业的整体评估很重要。”他认为，政府采购的项目是合理中标的最低价，因此各参与竞标企业把价格都压得非常低了。加之现在的行业竞争日趋白热化，市场日渐公开化，价格也更透明，加之各生产企业间都没有技术上的壁垒。“鉴于和政府合作利润空间非常有限，我们企业只能遵循一些规则，纵然是潜规则也是规则，不然企业该如何生存？”
“现在的政府采购都是走形式，通过围标、串标等各种非常手段竞得项目可谓是行业里的公开秘密。可以这样说几乎没有一个项目是真正地按着招投标的规则中标的，就我的了解，这个行业95%—96%都是玩得暗箱操作。我们正规操作参与竞标的项目很多时候都中不了标，能中标的话就是以极低的价格挤压企业的利润空间。我认为这根本的原因还在于政府部门的权力的过度集中。”桑普太阳能总经理马迎昌对记者如是说。
黎明文仪家具企业可谓是政府部门的老客户了，从政府采购法实施之后，该企业就进入到了政府采购的市场。几年做下来，企业一直是排名数一数二的国管局和中直机关的定点供应商。据记者采访得知，总经理肖敏与上述两位老总的看法不一样，家具行业是一个很早就开始市场化的行业，政府采购也相对比较节省，很少有“潜规则”发生。“政府对于家具的预算控制得一直比较节省，政府的采购量都不大，很少出现奢华采购的现象。对于我们企业来讲，没有必要为了多拿下政府的100万、200万的订单而去花费那么多力气去采取围标、串标等非常手段。”
与政府沟通
在肖敏看来，政府部门不失为是好打交道的客户，因为政府部门对产品的要求比较同质化，用肖敏的话来讲今年的产品就是去年的产品的重复生产，明年又是今年的再重复。“政府订单的特点是采购量稳定、对产品的要求前后连贯。无论是产品的型号、性能还是产品的设计风格都有一定的连续性。所以项目执行起来不会花费太多周折。倒是我们企业自己会给政府做一些引导。比如我们在和外资企业合作的过程中，根据外资企业的要求生产制作的一些产品，在设计上会有很多灵活创新之处，产品的选材也非常重视其重复利用性。经过我们的分析认为这是一种内外都适用的产品，我们就会适时向政府部门进行推广，政府部门也会听取我们的意见并采纳。”
“但是也不乏有些单位自己对于采购的产品有系统性规划，不断求新求变。比如和我们进行长期合作的中国银行，对于采购的家具产品会给我们一个宏观规划，接着会每年要求我们做产品的升级，以达到他们方便客户、考究大气等新的要求。”肖敏说。
张先生介绍称他所从事的电梯行业属于特种设备生产企业，近几年由于电梯事故频发，国家对于电梯的安全特别重视，今年更是出台了特种设备安全条例，以法律条文的形式明确了各生产环节。“对于我们的产品来讲，国家的基本要求是保性能、保安全。比如我们执行的保障房项目，政府部门的要求就是在保障质量安全的前提下，能够做到满足使用就可以了。我们进行的技术更新规划也好、项目整改也罢，都不一定能够适合政府的要求。对于有些保障住房、回迁房项目，往往中标的都不是性价比最高的产品。政府采购的落脚点往往是那些一线品牌中的低端产品，因为这些产品一方面可以满足使用功能，另一方面售后服务有保障。”
利润不高
肖敏介绍称，政府采购额占公司经营的总量近几年呈逐年下降之势，从最初的30%份额下降到今年的15%左右。“这是因为政府的总量增长比较缓慢，而我们企业自身发展较快，因此占公司的经营份额在下降。但是政府采购订单的绝对值是在逐年上升的。”
肖敏介绍称，目前政府在他的家具企业的一年采购额达4000多万元，以国管局的采购量居多。尽管有4000多万的采购额，但是利润率却非常低。“因为政府的采购都非常分散。4000多万元的采购额需要分担在700多个订单上，每个订单的平均采购量只有5万多块钱，扣去生产成本、人力成本、上门服务的交通成本、运输成本等等，所得利润不多。”肖敏说跟政府合作熟了之后，掌握了一些降低成本的技巧。比如很多订单因为频繁合作不用再派人手上门去量尺寸，售后服务人员对于问题产品集中收集集中处理。“所以虽然利润有限，但是还可以接受。”
肖敏认为现在政府收紧预算对于他所在企业的影响亦不是很大，“毕竟是刚需产品。”
规则控制 第12篇
在软件项目的设计规划中, 权限系统的设计往往既要保证稳固性和可靠性, 以满足业务上的要求, 同时也要尽可能地考虑可维护性, 以适应未来需求的变化。在软件项目的设计规划中, 权限系统的设计往往既要保证稳固性和可靠性, 以满足业务上的要求, 同时也要尽可能的考虑可维护性, 以适应未来需求的变化。大多数权限需求的复杂性, 往往跟权限所处的组织机构、人事制度的复杂性密不可分。下面是某金融机构风险管理类系统的需求描述片段:
1.纪检监察、内审等监督部门及行领导可登录浏览本单位所有模块的信息内容。
2.上级行纪检监察、内审、事后监督、办公室 (包括法律事务) 等监督部门及行领导可登录浏览下级行的所有模块的信息内容。
3.业务部门经授权可浏览查看下级行对口业务部门信息。
4.下级行可登录浏览上级行的监督动态、规章制度2个模块信息, 不能浏览查看其他模块信息的具体内容。
5.用户可浏览本单位监督动态、规章制度等模块的信息, 不得浏览其它模块内容。
6.各单位的部门用户可登录本部门浏览本部门所有信息。部门操作员可登录系统录入、修改本部门的监督动态、规章制度、风险控制、部门检查、行领导检查和本部门各类统计表。对设置在部门的监督部门检查、上级行检查, 部门操作人员只可登录浏览, 不得修改, 由监督检查主体的操作员负责录入、修改。
可以看出, 项目的权限需求囊括了省市县所有的业务部门、不同的用户类型, 也隐含了复杂的上下级关系, 以及针对不同业务模块的访问限制。
需求分析首先要对角色 (Role) 和资源 (Resource) 进行剖析。一般来说, 把用户每次的操作目标理解为资源, 最后通过排除法化繁为简, 是比较聪明的做法。这样经过几次反复得出的资源角色矩阵, 并不是最终结果。我们还要考虑以下的一些因素。
第一, 资源与上下文的关系。比如模块和子模块的权限往往存在某种继承关系;又如页面中的同一个控件, 当处于不同的上下文时, 就会存在不同的行为。
第二, 角色与上下文的关系。比如想定义一个叫做“综合员”的角色, 希望该角色可以在大多数部门中拥有增删改查的权限, 但在某些特定部门中弱化其某些权限。常见的做法是把角色按部门进行细化:A部门综合员、B部门综合员……N部门操作员, 然后分别定义其权限范围。其结果是角色定义凌乱, 管理成本上升。
第三, 简化配置环节。多而繁的配置环节是现在大多数权限系统的通病。根据经验很多权限的配置并不需要最终用户去干预, 而系统维护人员更青睐基于文本的管理方式。因此, 权限系统的设计要考虑尽量精简的用户接口, 提供更易于理解的可运维管理方式。
第四, URL访问控制。B/S系统中用户既可以通过菜单的方式访问系统, 也可以通过URL直接访问。URL的控制应该和菜单系统整合到一起, 共用统一的权限控制流程, 提供统一的访问入口, 提高了系统安全性。
基于上述问题, 我们引入资源权限树的概念。
二、资源权限树
B/S系统中的导航功能, 通常都是以XML为组织形式, 通过树的方式表达。在权限体系中, 权限所对应的资源, 也可以通过XML树的形式表示。因此, 把权衡树和导航树进行整合, 就可以形成以资源访问路径为依托的资源权限树。
首先来想象一下, 用户是如何访问系统资源的:用户登录授权→获取用户权限→获取和权限相关的导航菜单→通过链接进入要访问的页面→页面显示受控的内容。以此为前提, 得出以下几个关键问题:用户权限如何表达;导航菜单如何动态产生;页面该如何自我控制;URL的访问控制。
(一) 用户权限的表示
一般情况下, 用户权限都是通过角色来定义的。为了让角色的定义和上下文解耦, 我们把角色分解为“上下文+角色”。这里的上下文, 可以理解为一些权限系统中的分组或部门, 但使用起来更为灵活。用户登录授权后, 获得自己所属的上下文 (部门) 和角色 (多个) , 并组合成“上下文名:角色名”这样的角色表达式集合。角色表达式定义如下:
角色表达式=[上下文名:角色名], 例如:办公室:综合员。
(二) 导航菜单的生成
不同的用户权限, 应该获得不同的菜单。为此, 我们构建一棵大的菜单树 (XML) , 根据每条菜单的读/写/拒绝等操作, 赋予每一个操作所对应的权限表达式。权限列表定义如下:
权限表达式=[角色表达式1|角色表达式2|……], 例如:办公室:综合员|监察室:综合员。
考虑到通用性, 这里的角色表达式允许通配符 (规则表达式) 。例如:“*:综合员”表示所有部门的综合员;“办公室:*”表示办公室中的所有人。
权限模块根据用户的角色表达式集合, 遍历菜单树进行过滤。最终生成和用户权限对应的菜单, 返回给前台页面。
(三) 页面的权限控制
最终生成的菜单树, 根据权限比对结果 (true/false) , 返回页面所需要的控制标志位。例如:办公室的综合员, 权限模型解析到
(四) URL访问控制
把以上的方式和URL地址进行绑定, 可以实现URL级的访问控制。例如:在J2EE中通过定义拦截器的方式来捕获用户的URL, 并通过和菜单树进行权限匹配, 从而动态判断用户是否拥有访问当前URL的权限。
三、规则引擎
规则引擎是一种中间件技术, 实现了将业务决策从应用程序代码中分离, 使用预定义的语义编写业务规则, 并根据业务规则做出业务决策。其基本的原理是通过把决策数据输入到推理引擎中, 通过和知识库中的规则进行一系列复杂的比对运算, 最终输出为某一特定的决策路径。在这个过程中, 决策数据可以基于规则被改变, 从而实现知识库不断的自我完善。
规则引擎的另一大优势是支持动态加载。这样, 通过在运行时改变配置可以实现业务规则的动态改变。
(一) 部门的规则设置
在上文中我们使用了“[部门名:角色名]”这样的形式定义了角色表达式。在权限系统中这里的“部门名”是一类部门的简称, 例如用“人事”来表示“人事科 (市) 、人事处 (省) 、人事司 (总) ”等同一类部门。
又比如, 报表中需要获取部门所在地区的省/市/县级别, 从而在标题中给出分行/中支/支行等相应抬头。常见做法是把这些跟部门相关的属性放到部门表的字段中进行维护, 然而随着需求复杂性的提高, 维护的难度也越来越大。事实上, 通过规则引擎可以获取更灵活的解决方案。
规则引擎需要一个输入。我们定义代表部门的GroupInfo类对象作为输入, 然后我们定义一系列规则, 例如:如果部门名包含“人事”两个字, 那么就定义其简称为“人事”, 如果其名称中包含“中心支行”, 那么其级别就是“中支”等。这样, 经过规则的动态运算后, GroupInfo对象获取了我们需要的属性。规则文件有自己的语法, 接近于自然语言, 由引擎负责解释并动态执行, 我们随时可以修改规则以适应需求变更。
(二) 用户角色的自动生成
利用规则引擎在用户登录后为用户生成角色集合。需要同时传入UserInfo和GroupInfo两个类对象作为输入, 经过规则运算生成属于当前用户角色表达式集合。
使用规则引擎的另一个好处是可以在规则引擎中随时引入规则的特例。
(三) 规则引擎的调用流程
在J2EE应用中, 规则引擎有着以下的生命周期:
系统加载时, 加载规则引擎;加载部门数据, 调用规则引擎解析部门规则, 获取部门的规则定义;用户登录时, 调用规则引擎获取当前用户的角色列表;当规则文件被修改, 规则引擎感知变化, 重新解析规则文件。