基于混合遗传的粗集理论在工期目标实现中的应用

提出了一种基于混合遗传算法的相对约简算法,把模拟退火融入到遗传算法中形成混合遗传算法,提高了遗传算法的优化效率,并用这种混合遗传算法寻求最小条件属性集及最小属性值约简.并把该算法引入到工程管理中,提出若干条决策规则,工程管理人员按照这种决策规则进行施工过程的管理,确保在预定时间内完成工程任务.如果对整个施工过程的每道工序都提出决策规则,就可以实现施工过程的智能化管理.     

基于CA的有毒气体泄漏事故风险动态评估

针对有毒气体泄漏事故风险动态评估问题,基于元胞自动机(cellular automata,CA)理论,首先构建了有毒气体浓度动态预测模型,然后以动态预测模型为基础,进一步构建了有毒气体泄漏事故个人风险和社会风险动态评估模型,最后通过对氯气泄漏事故的仿真模拟验证了该模型的有效性.研究结果表明:该模型能够同时对有毒气体泄漏事故的影响范围以及影响范围内各个位置处的有毒气体浓度,个人风险,社会风险进行快速地实时地评估.通过模型计算得到的有毒气体泄漏事故个人风险和社会风险的动态评估结果可为应急疏散的开展以及应急救援资源的合理分配提供科学有效的依据.     

考虑凸形障碍的应急设施选址与资源分配决策研究

应急设施是应急救援的依托载体,其科学合理的选址事关应急救援的紧迫性和应急资源分配的及时性,障碍约束下的应急设施选址与应急资源分配决策研究具有重要的战略意义.从需求区域的视角和应急设施应急服务质量的视角构建基于障碍约束、容量及安全库存约束的应急设施选址与资源分配优化模型,引入安全库存机制,综合考虑时间性、经济性及地理阻断等多重约束限制,剖析选址和应急物资分配的决策过程,进行应急设施的选址决策和应急物资分配预案的制定.设计灰狼优化算法(GWO)与可视凸点绕障路径耦合算法求解模型,结果表明:所设计算法能有效实现绕障路径的优化,且在需求区域的不同时间满意度偏好下,获得最优的选址-分配方案,研究成果将为应急设施选址与资源分配提供模型和方法设计.     

基于Copula-GARCH-EVT的资产组合选择模型及其混合遗传算法

在非正态分布的条件下,M arkow itz的均值-方差资产组合选择模型存在不足。为此,以V aR和CV aR作为风险度量方法,EVT反映收益率的尾部分布,GARCH反映收益率的波动性,Copu la函数反映金融资产收益的相关性,构建了基于Copu la函数的资产组合选择模型。针对非正态分布条件下V aR非凸性和分布函数不连续性导致资产组合选择优化计算复杂、不精确的难题,设计了基于单纯形和传统遗传算法的混合遗传算法。最后,根据中国证券市场数据,采用该混合遗传算法对建立的资产组合选择模型求解。     

应急救援下需求分配与网络配流研究

应急救援下,需求的不确定性和交通网络及流量的不稳定性增加了应急决策的难度,救援效果也无法有效控制.考虑模糊需求下应急物资的需求分配与网络配流问题,文章建立了以最小总配送时间为目标的网络流模型.应用基于双边约束的重力模型算法和凸组合算法,通过需求分配和网络流分配结果的交互迭代,得出最小总配送时间下的最优需求分配、路径和网络流.最后,通过算例验证了算法的有效性并对比了不同需求分配机制对救援决策效果的影响,结果表明基于距离阻抗的需求分配机制比基于时间阻抗的分配机制得到的最优解更稳定.     

复杂灾害情景下应急资源配置的随机规划模型

提出基于区域灾害系统理论来构建复杂灾害情景, 用于描述突发事件的复杂性和高度不确定性. 基于复杂灾害情景建立了一个两阶段随机规划模型, 进行应急设施的定位决策、应急物资的库存决策和不同灾害情景下应急物资分配预案的制定. 使用新的编码方式, 将第一阶段的选址-库存模型转化为一个无约束非线性优化模型, 使用自适应免疫克隆选择文化算法进行求解. 对于第二阶段的应急物资分配模型, 则提出了"势能抵消算法". 最后基于四川地震带的相关数据给出了算例, 验证了模型及算法的有效性与可行性.     

应急物流系统中的随机定位-路径问题

为了提高突发公共事件应急物流系统的运作效率,考虑应急物资需求和救援车辆旅行时间的随机性,以及应急物资需求的紧迫性,基于机会约束规划方法建立了一个应急物流系统中带时间窗的随机定位-路径问题优化模型,设计了一种结合禁忌搜索和蒙特卡罗方法的混合遗传算法,并通过算例分析验证上述模型和算法的有效性。     

带限制期的震后应急物资配送模糊多目标开放式定位-路径问题

为提高震后应急物资配送绩效,针对应急物资配送中心选址与配送车辆路径安排的集成优化问题,综合考虑应急物资需求的模糊性、限制期和多次往返配送,有限数量不同类型的配送车辆,开放式车辆路径,有容量限制的临时物流设施选址以及震后路网部分受损等特点,以各物资需求点的应急物资运达时间之和以及系统总成本最小为目标,采用机会约束规划方法建立了一个模糊多目标开放式定位-路径问题(LRP)优化模型,并设计了一种结合启发式规则的混合遗传算法。最后,对该模型和算法进行了数值验证,并通过与NSGA-Ⅱ多目标遗传算法的比较,证明该混合遗传算法具有良好的性能,从而为解决震后应急物资配送的模糊多目标LRP提供了有效的方法。     

航空发动机性能仿真的分群量子粒子群算法

针对传统迭代方法求解航空发动机模型非线性方程组存在受初值影响不易收敛的问题,采用量子粒子群算法求解.为解决算法的局部收敛现象,设计一种分群量子粒子群算法:将种群分为多个分群,每个分群在各自全局极值的引导下搜索解空间不同区域,并对精英解集定期更新.对测试方程组的求解表明分群机制能有效提高量子粒子群算法的搜索性能和收敛速度.运用改进算法对某型混合排气涡扇发动机模型进行仿真求解,得到了满意的结果.     

一体化集货和配送车辆路径问题的混合遗传启发式算法

为满足电子商务客户多样化和个性化的需求,建立多约束条件的一体化集货和配送车辆调度模型.针对模型特点,采用混合遗传启发式算法求解.首先,采用自然数编码,可以使问题变得更简洁;用最佳保留选择法,以保证群体的多样性;用改进的顺序交叉算子避免优良基因片断在顺序交叉时被破坏,保证算法能够收敛到全局最优;其次,对混合遗传算法求得的精英种群进行禁忌搜索求解.通过实例计算表明,该算法好于单独使用遗传算法或是禁忌搜索算法.     

基于并行混沌和单纯形法的混合全局优化算法

混沌优化算法采用的是串行优化结构,采用并行结构进行,并不断缩小搜索空间,提高了混沌优化在变量取值范围较大情况下的搜索效率。针对混沌在全局最优点附近搜索速度变得很慢、精度较低的缺点,结合单纯形法,提高了收敛的速度和求解精度。仿真结果表明并行混合优化算法可以得到满意的结果。     

求解二层线性规划问题的混合粒子群算法

结合粒子群优化方法和单纯形法为二层线性规划构造了一个混合粒子群优化算法.算法具有两层结构,其中粒子群算法用以求解上层规划问题,单纯形法用以求解下层规划问题.设计的粒子群在上层决策变量的可行城内搜索最优解,同时通过单纯形法求解下层规划问题得到每个粒子相应的下层规划问题的解.算法通过初始种群可行化,以及步长控制、不可行粒子淘汰等技巧避免了使用罚函数处理约束带来的困难,提高了粒子群优化算法的计算性能.最后,我们给出算法的数值例子并对该算法的计算性能加以分析.     

基于差分进化的混合蛙跳算法

为高效处理3D视线跟踪技术中的非线性优化问题,使系统满足实时准确及稳定性需求,以差分进化(differential evolution, DE)为核心,结合混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)及Nelder-Mead单纯形法算法思想,提出了一种新型混合算法,即DE-SFL-NM混合算法。利用无穷乘积的性质对DE-SFL-NM进行了收敛性分析,并得出依概率收敛结论。使用包含单、多模态的10个基准测试函数的数值实验结果进行比较,验证了该算法在收敛速度、求解精度及鲁棒性能方面的有效性和进步性。同时,应用DE-SFL-NM快速且精准地求解了3D视线跟踪系统中的角膜曲率中心。     

MINLP问题全局优化算法的研究

提出了一种求解混合整数非线性规划MINLP问题的混合优化算法GASimplex，由遗传算法模块GAsolver和单纯形算法模块SimplexSolver两部分组成。该算法首先确定MINLP模型的整数变量和复杂变量，使得固定这些变量后可以将原问题转化为一线性规划子问题，在此基础上应用GASolver实现对整数变量和复杂变量的优化，而其适应函数则可以通过求解编码对应的线性规划子问题SimplexSolver来得到。这样，一方面由于在遗传算法中引入了局部搜索过程，极大增加了GASimplex整体收敛速度，而且对于非凸的MINLP问题，可以在理论上保证得到解的全局最优性；另一方面，模型约束条件是通过SimplexSolver求解得到，故约束条件的存在—般不会增加遗传算法处理的复杂度，可有效的处理约束的MINLP问题。通过对一MINLP模型仿真分析，证明该算法不仅具有很决的收敛速度，而且能得到全局的次最优解，更适合处理一类复杂的MINLP问题。     

Task scheduling for multi-electro-magnetic detection satellite with a combined algorithm

Task scheduling for electro-magnetic detection satellite is a typical combinatorial optimization problem. The count of constraints that need to be taken into account is of large scale. An algorithm combined integer programming with constraint programming is presented. This algorithm is deployed in this problem through two steps. The first step is to decompose the original problem into master and sub-problem using the logic-based Benders decomposition; then a circus combines master and sub-problem solving process together, and the connection between them is general Benders cut. This hybrid algorithm is tested by a set of derived experiments. The result is compared with corresponding outcomes generated by the strength Pareto evolutionary algorithm and the pure constraint programming solver--GECODE, which is an open source software. These tests and comparisons yield promising effect.     

基于EMICA-KRR的长输管道压力监测与泄漏定位方法

为解决长输管道压力监测过程中泄漏突发,难以实时预警并精确定位的问题,提出一种基于集成改进独立分量分析(EMICA)和核岭回归(KRR)的管道泄漏故障检测与定位方法.首先,建立基于EMICA算法的故障检测模型,提取并分离压力数据中的高斯信号和非高斯信号并构造相关统计量,实现故障信号分离与主分量选择;然后,根据EMICA模型获得的故障信号,进一步构造基于KRR算法的故障诊断模型,拟合数据得出故障信号压力变化幅值,实现泄漏信号的选择与泄漏故障的定位;最后进行TE(田纳西-伊斯曼)过程的数值仿真实验以验证算法的性能.仿真结果表明:EMICA-KRR算法拥有更良好的信号分离能力,可以准确识别泄漏故障信号并精确定位管段失效位置,克服了传统方法的低效、延时等缺点.     

设施拥堵状态下的层次性备用覆盖网络模型与改进遗传算法

经典的分层覆盖位置问题(HCLP)是在有限预算内找到设施位置以提供分层服务的问题.这个过程中,需求点的差异化服务需求可以来自层次型网络中不同服务可用性的设施.我们设计了混合服务可用性的层次型网络,通过讨论层次型设施数量为定量和变量的情况构建混合层次网络备用覆盖问题的整数规划模型,并设计、改进元启发式算法来求解问题.结果表明考虑变量的混合服务可用性的优化模型在一次覆盖中能更好的满足客户的需求,而其备用覆盖能力和系统造价并非始终优于单类型层次网络;建议的启发式算法在合理的计算时间内产生高质量的解.     

突发污染源散发特性辨识与仿真研究（英文）

在载人航天器、潜艇、飞机等密闭微环境中,如果发现有污染源存在,确定污染源的位置及其散发特性具有重要意义。笔者提出一种新型的浓度离散随机模型,在采用敏感性分析方法实现污染源定位后,利用隐式与显式卡尔曼滤波相结合的方法实现污染源散发特性的动态辨识与预测,同时完成空气污染物浓度预测。笔者采用蒙特卡罗仿真实验方法对一密闭空间进行了动态仿真研究,仿真结果表明提出的方法可以实现污染源散发特性的快速准确辨识,具有重要的应用价值。

Abstract：

In case of contaminants appear in enclosed spaces such as spacecraft,submarine,aircraft and so on,it is useful to find the contaminant source. A novel algorithm was proposed to identify contaminant source strength based on finite sensors. After having identified the source location by using the Sensitivity Analysis Algorithm （SAA）,this method built a new discrete concentration stochastic model,and combined implicit and explicit Kalman filter. Monte Carlo simulation was used in our experiment. The simulation results show that the new method could track and predict the source strength dynamically; meanwhile,it also could predict the distribution of contaminant concentration.     

边远群岛物流体系的选址-库存-路径优化

针对边远群岛海运物流体系在构建与优化中所面对的选址-库存-路径问题,从边远群岛的地理结构和自然环境出发,分析了这一特殊背景下物流体系的内在运作机理和特点.以物流节点选址、港口布局、仓储规划和航线配置为基本内容,以各岛屿物资供应不问断为前提,构建出物流成本最低的优化模型.根据问题特点,提出一种基于遗传算法和模拟植物生长算法的混合算法.通过对我国南海某群岛海运物流体系实例计算和不同算法的对比,说明所建模型和算法的合理性与有效性.最后,经过灵敏度分析,指出了决策时应更关注运输系统优化的内容.文中提出的模型、算法为边远群岛海运物流体系的构建提供了理论支撑和优化方法,对于我国南海群岛建设决策及物流体系的构建具有重要的理论意义和实用价值.