速度时变的多中心半开放式车辆路径问题研究

针对多中心半开放式车辆路径问题,考虑软时间窗约束和车辆速度变化情况,构建了最大化平均客户满意度、最短配送距离和最小配送成本为目标的优化模型,并设计了两阶段求解算法.基于自适应网格密度法和邻域拥挤密度法对多目标粒子群算法的外部档案进行维护及选取全局最优粒子,提高算法的收敛性和后期种群多样性,以获得初始可行解.用变邻域搜索...     

WPA-IGA-BP神经网络的模拟电路故障诊断

针对模拟电路渐变性故障中的特征提取困难和故障信号无法进行有效分类的问题, 提出利用免疫遗传算法(immune genetic algorithm, IGA)优化反向传播(back propagation, BP)神经网络中参数寻优过程, 从而实现模拟电路故障诊断。首先, 采用小波包分析(wavelet package analysis, WPA), 对模拟电路输出响应进行4层小波分解和重构, 完成特征向量的提取。然后, 采用IGA优化BP神经网络进行训练及测试, 实现对不同故障进行故障诊断。最后, 通过两个模拟电路仿真实验对该方法进行实验验证。实验结果表明, 与优化前的BP神经网络相比, 所提方法提高故障诊断的准确率约15%。     

PGAs求解双层规划及其在分销系统优化设计中的应用

研究并行基因算法求解双层规划问题及其在供应链物流分销系统优化设计中的应用.利用下层优化问题的KKT条件把双层规划问题转化为等价的单层规划问题,再利用并行基因算法对得到的单层规划问题进行全局优化,从而得到双层规划问题的全局最优解,最后,通过具体案例研究了上述算法在供应链物流分销系统优化设计中的应用.结果表明,并行基因算法求解双层规划,充分利用了现有计算环境的并行能力,加快了收敛速度,改善了基因算法的全局收敛性能,算法达到了实用化的规模,是一种很有应用前景的计算方法.     

大客车侧翻安全性多目标优化

建立某大客车的侧翻有限元模型,仿真结果表明,其初始设计无法满足侧翻法规要求,需要进行优化设计。为克服碰撞分析的高度非线性给优化造成的困难,结合均匀实验设计、响应面方法和逐步回归技术建立该客车的侧翻响应面替代模型,并以车体质量最小,车身结构吸能最大为目标函数,以满足侧翻法规为约束条件,采用NSGA-II算法进行多目标优化设计。对优化方案进行有限元仿真验证,结果表明,优化方案不仅使该客车满足了ECE R66法规的要求,而且减小了车体总质量,同时增加了车身结构的吸能,有效地提高了侧翻安全性。     

Phased MIMO雷达恒模正交波形优化设计 Phased-MIMO雷达恒模正交波形优化设计

由于受到发射机功率和波形能量的限制,现代雷达系统一般选择恒模波形来实现发射功率的最大化利用。针对Phased MIMO雷达子阵单元之间的恒模正交波形优化设计问题,基于矩阵谱逼近的思想,本文提出了一种新的波形设计框架。首先假设输出信干比的需求得到划分的子阵数目,根据最大信噪比准则对子阵单元进行波束形成,提高了雷达系统的抗干扰性能,其次采用迭代矩阵谱逼近算法(iterative matrix spectral approximation algorithm, IMSAA)对子阵单元之间的正交波形进行优化设计,相对于multi-CAN算法,该算法能够获得更好的相关性能,而且运算效率较高,最终实现了恒模波形的优化设计。仿真结果证明了算法的有效性。     

多目标连续小推力深空探测器轨道全局优化

以燃料消耗量最小和飞越小行星最多为性能指标,对多目标连续小推力深空探测器轨道优化,给出了一种组合优化算法。该组合优化算法由全局优化和局部优化组成。全局优化为粗略设计,首先,利用动态规划法全局优化来确定探测系列,即确定从地球出发依次探索的各个小行星以及时间节点;利用静态参数优化算法(即穷举法),在一个大的搜索空间内全面搜索每段飞行轨道的发射窗口,同时,得到每段轨道次优飞行轨道及次优的控制律。然后利用共轭梯度法局部优化来求解每段轨道两点边值问题,获得最优的飞行轨道及最优的控制律。     

城市交通网络路径优化建模与仿真

提出了交通流密度图的定义和城市动态交通网络的模型，同时还给出了动态交通网络中OD对的路径优化模型，采用传统的Dijkstra算法进行动态优化来获得出行车辆的最佳路径。经计算机仿真研究表明，优化模型和优化方法是切实可行的。     

基于贝叶斯算法的天线端到端优化

在确定天线的拓扑结构以后, 通常需要对天线的结构参数开展反复的优化才能达到设计目标, 快速有效的优化算法有利于缩短天线的设计周期。在建立综合目标函数的基础上, 同时考虑天线的多个优化目标和限制条件, 使用贝叶斯优化算法对天线进行端到端优化。基于在线更新的数据集, 高斯过程估计出目标函数的后验分布, 进而使用获得函数进行迭代。通过两种天线模型对提出的优化算法进行仿真验证, 结果表明, 由于建立了天线参数到综合目标函数的映射关系, 整个优化过程以端到端的方式实现, 与传统的优化方法相比, 所提算法的优化结果和优化速度都具有明显的优势。     

求解全局优化问题的智能遗传算法

提出了一种智能遗传算法,该算法融合了5种交叉算子、8种变异算子和5种灾变算子,能根据当前优化结果智能地选择交叉算子、变异算子和灾变算子,在不影响搜索过程随机性的前提下收敛于全局最优解。不同于传统遗传算法,本算法增加了对各种算子优化性能的统计,在优化过程中尽可能使用那些优化性能高的算子,从而提高了智能遗传算法的优化性能。为了验证本算法的性能,采用12种传统遗传算法和本算法同时对20个测试函数进行了求解。最终的数据实例表明,方法是可行的、正确的和有效的。     

基于免疫遗传算法的三维大脑图像分割

利用最大熵多阈值方法对三维大脑数据进行分割时,穷尽搜索法耗时长,而简单遗传算法的搜索结果又不够稳定和精确.针对该问题,提出了一种免疫遗传和模拟退火相结合的新算法来快速求解全局最大熵.与简单遗传算法相比,免疫遗传算法采用了更佳的选择操作,以确保更多不同个体被选择来保存种群的多样性,而模拟退火机制用于拉伸免疫遗传算法的适应度函数.算法给出了选择概率的一般表达式,并采用精英策略和自适应的交叉、变异机制以改善算法的收敛性.基于IDL平台的100次仿真结果表明,三维大脑数据被成功地分为:脑白质、脑灰质和脑脊液三部分,且与简单遗传算法和传统免疫遗传算法相比,本文算法在稳定性和精确性上更具优势.     

基于隔离度特性的导引头控制系统优化设计

为了提高导引头隔离度及其时域特性的综合性能,提出了一种基于隔离度特性的导引头控制系统内外回路优化设计方法。通过建立导引头隔离度模型,推导隔离度传递函数,分析了导引头隔离度与内外回路的关系。将导引头幅值裕度和相位裕度约束,采用幅值相位测试方法转化为求解控制参数的稳定域,分别建立了以隔离度特性最优的稳定回路目标函数和以时域响应特性最优的跟踪回路目标函数,通过在稳定域内求解优化问题,得到导引头的优化设计参数。仿真结果表明,采用基于隔离度特性的导引头控制系统内外回路优化设计方法,能够保证控制系统具有更好的时域性能和隔离度特性。     

基于CFD的挖掘机消声器结构优化研究

结合插入损失、压力损失和结构尺寸等影响抗性消声器产品质量的因素，利用三维计算流体力学仿真方法分析了某型号挖掘机消声器内部的压强分布，研究了造成压力损失过大的原因，对消声器的压力损失进行了预测，提出根据整机设计要求对消声器进行结构优化的设计流程，应用到实际抗性消声器的性能改进实践中。利用试验数据和计算机仿真分析，证明了改进后的消声器在压力损失、插入损失和在整机装配中均能满足该挖掘机的要求。     

威布尔分布下系统全寿命周期成本建模与决策

系统可靠性设计优化与经济性密切相连.针对部件寿命服从威布尔分布的同质部件组成的系统,引入经济的预防性成组维修策略,构建设计费用、制造费用和维修费用函数,从而建立可靠性约束下的系统全寿命周期成本的优化模型.通过与无预防性维修下系统全寿命周期成本模型的比较分析,效用曲线充分验证所建优化模型的经济性和有效性.接着,给出包括系统全寿命周期成本、部件可靠性设计水平和预防性成组维修频率在内的系统设计均衡区间的决策方法.最后,以某大型科学装置的开关系统为例,说明该方法在工程应用上的实效性,为系统工程师开展可靠性设计优化提供系统的思路和方法.     

联合准则下的认知雷达波形设计

针对不同工作环境中, 需要雷达同时具有多种模式和多种任务的问题, 提出了一种联合优化准则的雷达波形设计方法, 该方法综合考虑了目标与回波之间的互信息与信干噪比。在发射信号能量有限的约束条件下, 首先通过最大边缘分配算法求解最优波形, 其次讨论互信息与信干噪比的增减率, 当改变系数值时, 联合准则下的雷达信号模型既可同时提高互信息和信干噪比值, 又可根据发射需求分别优化互信息或信干噪比。最终信号模型通过一次或较少次数的观测同时完成目标参数估计、检测或识别任务, 为雷达波形优化朝着多功能模型设计提供研究依据。     

基于隐式基因混合遗传算法的多脉冲交会导引

针对航天器交会远程导引段时间非固定多脉冲轨道转移问题,研究多约束条件下且脉冲数未知的共面椭圆交会燃料最省导引律设计。因不同脉冲数将造成多脉冲优化问题求解变量和约束条件个数随之变化,为此在遗传算法中引入隐式基因使得种群中样本个体的基因具有长度可变特性,在单层迭代框架下可同时解出最优脉冲数和脉冲矢量。为进一步改善性能指标还将端点滑行时间作为优化变量,使得在最佳转移时刻进行离轨脉冲作用。寻优过程首先由遗传算法给出设计变量估计值,再由序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)求解全局最优解。最后基于主矢量和最优控制判据,表明所设计的含隐式基因混合遗传算法是求解复杂问题的有效全局优化方法,可解决一类优化变量个数可变的最优多脉冲远程导引律设计问题。     

认知MIMO雷达发射波形与接收滤波器联合优化设计方法

为了突破传统雷达的性能瓶颈，具有发射端自适应机制的认知雷达成为了研究热点，其中发射波形优化设计是认知雷达的核心组成。为了提升机载平台下对运动目标的检测能力，考虑了多输入多输出雷达中发射波形与接收滤波器的联合设计问题，并使用交替优化方法进行求解。在求解最优接收滤波器时，优化问题被建模为经典的广义瑞利熵问题，对此使用最小方差无失真响应方法进行求解以避免特征值分解运算。在设计最优发射波形时，在最大化信杂噪比的准则下建立目标函数，并引入工程常用的恒模约束条件，最终将波形设计问题建模成一个非凸的优化问题。对此，经典的求解方法是先使用近似手段松弛恒模约束，然后使用Charnes-Cooper变换进行求解。区别于经典方法，提出一种基于信杂噪比近似的优化算法以减少计算复杂度。实验结果表明，所提方法不仅具有更快的收敛速度，还可以实现更优的信杂噪比增益性能。     

模值约束的降维MUSIC二维DOA估计

利用传统二维多重信号分类(multiple signal classification, MUSIC)算法进行二维波达方向(direction of arrival, DOA)估计时,往往带来巨大的运算量,限制了算法的实际应用。提出了一种能够大大降低二维DOA估计运算量的模值约束降维MUSIC算法,该算法将二维DOA估计问题转化为优化方程的求解问题,并采用模值约束法定义附加条件,使方向向量得到了较强约束,进而使求解结果更加接近最优解。理论分析和仿真实验表明,本文算法所需运算量较低,且角度估计的成功率与精确度较高。     

基于方差分析变量约减的指令制导回路误差分配方法

针对引入惯导设备的指令制导系统中的误差分配问题,构建了指令制导回路误差优化分配的数学模型,利用方差分析法进行了变量约减,改善了传统优化设计中优化参数过多的问题。采用基于带精英策略的非支配排序遗传算法的Pareto多目标遗传算法,并利用动态罚函数法处理多约束情况,改善了优化求解过程仿真时间过长和局部收敛的问题。以某指令制导系统和惯导设备的误差参数为例,用此方法对制导精度和总费用两项指标进行优化。结果表明,优化方案的各项性能指标均满足设计要求,与优化前方案相比,优化目标有很大程度的改观,制导精度提高近30%,总费用降低近40%。该优化方法有效且通用性强,可为其它制导方式的误差优化分配问题提供设计依据。     

取水监测数据的奇异值识别与修正策略

提高水资源监测数据的真实性与完备性是国家水资源监控能力建设的重要内容.本文基于当前国家水资源监控数据的实际统计状况,提出采用小波变换模极大值的方法实现对取用水监测数据的降噪和奇异值的挖掘,并将辨识出的奇异值进行剔除处理后的监测数据序列作为粒子群-最小二乘支持向量机模型的训练样本,进而根据拟合函数对奇异值进行修正的策略.通过对重点取用水户的取用水监测数据进行实证研究结果发现,利用小波变换模极大值可较大限度地保留取用水监测数据的原始信息,并实现对其中变动幅度偏大数据的分离,可有效降噪并观测取用水监测数据的内在变化规律;同时借助相对误差可进一步挖掘监测数据中存在的奇异值,且辨识效果要好于传统统计方法;而粒子群-最小二乘支持向量机模型对取用水监测数据的样本拟合要比普通最小二乘支持向量机、曲线拟合等方法更为有效,运用该方法修正的取用水监测数据奇异值更加符合实际取用水需求的特点.     

基于指派模型的导弹装备体系弹种优化设计

针对体系作战中多弹种协同完成多类型作战任务的需求, 建立了以导弹装备体系效能为引导的弹种优化设计结构框架, 以综合考虑任务、成本和风险影响因素的装备体系效能最优为目标, 构建了指派模型, 并给出了该模型的约束条件。针对该优化问题的可行解空间较大、计算时间较长的特点, 设计了基于作战环的模型快速求解方法, 以加快设计过程。算例分析结果表明: 该指派模型能够实现导弹装备体系中最优弹种设计方案的求解, 同时引入作战环可以极大地缩小可行域, 从而显著提高设计计算效率。