固定翼无人机编队构型与通信拓扑优化

本文研究了考虑攻防对抗态势与最小信息流要求的固定翼无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)编队构型与通信拓扑优化问题。建立了编队构型指标体系, 给出了大规模集群分层编队构型设计模型和编解码方法, 提出了基于态势场的队形模型, 采用粒子群算法开展了队形参数优化。建立了通信网络拓扑效能指标体系, 提出了通信代价模型, 给出了基于Q学习的网络连通性控制算法。仿真算例验证了所提方法的有效性。     

基于改进鲸鱼优化算法的AUV三维路径规划

自主水下机器人(autonomous underwater vehicle, AUV)已成为不同领域多种水下作业最有效的装备之一。针对其全局路径规划问题，提出了一种基于改进鲸鱼优化算法的求解方法。首先对于建模问题，在环境模型中，鉴于三维空间中设置路径点的复杂性，给出了基于连接型快速扩展随机树(connected rapidly-exploring random tree, RRT-Connect)的建模方法；在数学优化模型中，综合了路径平滑度、下潜梯度和航行时间等3项评价准则，并考虑了强海流及障碍物带来的相关约束。然后针对上述模型，提出了一种改进的鲸鱼优化算法。引入了基于问题连接结构的优化思想，据此在线构建了关键子集族和有效子集族，用于实时发现关键度和有效度较高的连接集，并增大其重复利用率，以提高算法的收敛速度和精度。此外，为更全面有效地利用历史进化信息，设计了多学习集构造个体引领者及联合引导策略，以进一步增强算法的整体性能。最后根据实际海底地形信息和不同海流模型，设置了多种路径规划情形进行仿真实验。结果表明，相对于文献中其他鲸鱼优化算法和经典算法，所提算法在求解精度、收敛速度和稳定性...     

考虑多技能人力资源的分布式多项目调度问题

在分布式多项目管理中，当考虑共享资源为多技能人力资源时，共享资源的指派涉及到"活动-技能-资源"的匹配关系，进一步考虑人力资源多技能异质的特性，还会导致活动实际执行工期会随着指派方案的不同而变化，因此，考虑共享资源为多技能人力资源的分布式多项目调度问题是一类具有很强现实背景和理论研究价值的NP-hard问题.基于多Agent系统，建立以单项目完工时间为优化目标的局部调度模型，以及多项目总延期成本为优化目标的全局协调决策模型；考虑人力资源多技能异质的特点，设计基于贪婪指派策略的序贯博弈谈判机制指派共享的人力资源；基于Ran Gen随机生成的多项目算例开展实验研究.研究表明：基于贪婪指派策略的序贯博弈谈判机制对于程度不同的资源冲突和不同规模问题的求解均具有较好的适应性，可有效降低多项目总延期成本，且求解效果优于随机分配策略；设计的优先指派技能水平高、掌握技能数少、工作时间短的全局资源指派策略，可获得较优的人力资源指派方案和多项目调度计划.     

神经网络辅助的多目标粒子群优化算法在复杂产品设计中的应用

复杂产品有限元分析(Finite Element Analysis，FEA)费用很高，给多目标优化(Multi-Objective Optimization，MOO)带来很大困难。提出一种人工神经网络(Artificial Neural Network，ANN)辅助的多目标粒子群优化算法(Multi-Objective Particle Swarm Optimization，MOPSO)处理这类计算密集的设计问题：以基于噪声的虚拟样本丰富ANN的训练样本集，通过虚拟样本的控制参数和ANN模型参数的协同优化提高ANN泛化能力；以此ANN为代理模型支持多目标粒子群算法的进化，并采用基于网格邻域信息的拥挤指标提高Pareto前沿的收敛性、多样性及均匀性。最后，以航空发动机高压涡轮盘（High Pressure Turbine Disc，HPTD）多目标优化案例验证该策略的有效性和可用性。试验证明，这种面向成本的MOO方法降低了复杂产品多目标优化的工程应用难度，提高了设计质量。     

多传感器分布式检测综述

综述了多传感器分布式检测研究的发展、现状和最新进展。首先讨论了一些经典问题基于Neyman-Pearson和Bayes准则的分布式检测系统的优化,这包括局部判决的优化、融合准则的优化和全局优化。主要考虑了并行和串行结构,并且假设各传感器观测统计独立。给出了基于似然比检验(LikelihoodRatioTest,LRT)的最优准则。最后进一步讨论了分布式检测中的一些前沿方向渐近最优检测,非参数检测和CFAR检测以及序贯检测。     

基于改进MOEA/D的钢铁多介质能源计划优化

针对多介质钢铁能源计划模型存在变量较多、约束复杂和模型求解难度高等问题，提出基于自适应邻域的改进MOEA/D(decomposition-based multi-objective evolutionary algorithm)实现多介质能源计划优化。考虑分时电价特性和煤气柜的缓冲作用，构建以最小化运行成本和总能耗的目标函数，设计能源介质供需和工序饱和度等模型约束；基于能源产耗规则的解码方法确定目标值，定义归一化的切比雪夫聚合函数和种群进化程度的自适应邻域更新，设计改进MOEA/D的能源计划优化算法。仿真对比实验验证了改进MOEA/D有效实现能源计划优化，提高解的收敛性，降低运行成本1.3%和能耗1.2%。     

有人/无人机编队队形集结控制研究

针对有人/无人机(manned/unmanned aerial vehicle, MAV/UAV)编队队形集结控制问题，设计了一种基于航迹规划-跟踪的MAV/UAV编队集结控制策略。首先，考虑编队队形集结边界约束与防碰撞约束条件，设计了一种基于Dubins曲线与协同模拟退火粒子群优化相结合的编队集结航迹规划算法。然后，以规划得到的集结航迹作为期望航迹，设计了一种双回路结构的非线性路径跟踪控制方法。最后，利用Matlab软件对设计的航迹规划与跟踪控制方法进行了仿真对比实验，仿真结果验证了方法的有效性和优越性。     

基于邻域搜索的成品油多舱多目标配送路径优化算法研究

针对成品油配送中多车型,多车舱的优化调度难题,综合考虑路径安排,舱位指派及车辆指派等决策.以配送成本最小,路径风险最小以及油品准时送达为目标,建立了成品油配送多目标路径优化模型.基于邻域搜索的基本思想,提出求解成品油配送多目标路径优化问题的MOVNS算法框架,并结合不同的可行解运行策略和比较准则,衍生出三类MOVNS算法(MOVNS-1、MOVNS-2、MOVNS-3).采用12组算例进行数值实验,结果表明,三种算法均能有效的求解配送模型,提升成品油多舱配送问题的解决效率;且MOVNS-2算法具有较强的局部搜索能力,MOVNS-3算法容易跳出局部最优:同时,考虑节点关联性的可行解构造策略和并行邻域搜索策略能够增强算法的寻优能力.     

基于重构误差和多块建模策略的kNN故障监测

针对基于k近邻(k-nearest neighbor,kNN)的故障监测算法中，引发故障的异常信息易被正常信息淹没，导致故障检测不及时和报警率低的问题，利用自编码器和多块建模策略提出一种基于重构误差的k NN故障监测方法。该方法利用正常工况数据集训练自编码器模型，基于该模型进行重构误差提取以解决异常信息易被淹没的问题。进一步考虑微小偏移和振荡等故障特征，采用多块建模策略，对各子块分别计算统计量并融合检测。通过一个数值例子与田纳西-伊斯曼(Tennessee-Eastman,TE)过程进行仿真与分析，结果验证了所提方法的有效性与监测性能的提升。     

基于预设性能控制的多导弹编队方法

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先，建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后，通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后，针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明，采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。     

基于预设性能控制的多导弹编队方法

针对多导弹编队控制问题,设计了一种既能保证编队精度又能保证在队形形成或变换过程中避免弹间碰撞的编队控制器。首先，建立领弹和从弹相对运动模型,并变换为具有级联形式的编队控制模型。然后，通过合理设置性能函数参数,基于预设性能控制理论设计能够对编队跟踪误差的瞬态过程和稳态精度进行控制的编队控制器。最后，针对队形形成和变换过程中的弹间避碰问题,通过实时改变编队期望位置并结合预设性能控制器的特点,设计了主动避碰策略。仿真结果表明，采用所提的避碰策略和编队控制器,能够使得多枚导弹在避免碰撞的前提下形成良好的编队。     

基于多准则优化的组合预测方法

介绍了9个预测效果评价准则,提出了一种基于多准则优化的组合预测方法。该方法不同于传统的基于改善单个预测效果评价准则的组合预测方法,它综合多个准则并考虑某些准则的组合预测效果评价值优于其单个预测方法的效果评价准则值建立优化模型,利用遗传算法求解其非线性规划模型,得到组合权系数。最后实例说明该方法的可行性和有效性。     

热轧钢管主生产计划模型与算法研究

建立了热轧无缝钢管主生产计划问题的混合整数线性规划模型．该模型可归结为多阶段多产品带有能力约束的批量问题，但与传统批量问题存在以下不同：①充分反映了钢管企业与其它行业的不同工艺特点；②目标函数追求最大化现金流而不是最小化成本；③允许订单积压；④考虑库存能力约束；⑤忽略设置时间及成本。但引入了最小生产批量约束．鉴于该问题的NP难性，使用两种基于优化的启发式算法进行求解，并提出两条策略加以改进．     

基于改进多圆锥截线的月地返回轨道快速设计方法

针对返回近地空间站的月地转移轨道优化问题,提出一种基于改进多圆锥截线的高精度轨道设计方法。该类问题与再入大气月地轨道设计不同,需要考虑空间站轨道面约束。首先分析飞行任务过程,基于逆步长积分策略建立优化模型;然后根据地月位置关系,提出近月点窗口和轨道设计参数的初值估计方法;最后对多圆锥截线法进行改进,并与高精度轨道模型相结合,精确快速求解月地转移轨道。仿真算例验证提出的轨道优化策略具有较好的收敛特性和计算效率,并揭示了返回窗口、近月点出发域和速度增量的变化特性和规律。     

面向多无人机协同对地攻击的双层任务规划方法

无人机(unmanned aerial vehicles, UAVs)的任务规划包含任务分配、执行顺序确定以及航迹优化等。为了达到任务规划的全局最优,需要全盘梳理任务的各个方面,提出高效的优化策略。综合考虑任务规划过程中任务分配、执行顺序确定以及航迹优化等方面的需求和相互间影响,首先从优化框架出发, 设计了双层互耦的任务规划求解策略, 而后将任务规划模型分为上层任务分配和下层任务序列优化, 并对每一层的优化方法和优化步骤进行了详细设计。在任务分配问题中, 基于模拟退火算法, 提出了可跳出局部最优的模拟退火-撒点(simulated-annealing-shooting, SAS)算法, 并详细探讨了算法参数的设计原则。最后通过仿真分析, 验证了所提出的规划框架和SAS优化算法的有效性。     

基于产品回收定价的逆向物流车辆路径优化问题

针对逆向物流车辆路径优化问题研究在产品回收定价调整和车辆路径优化调度结合方面存在的不足，以智能回收箱为研究对象，考虑多频次回收和车辆共享调度策略，提出基于产品回收定价的逆向物流车辆路径优化方案。首先，构建了智能回收箱回收量与回收定价的线性函数；然后，构建了包含共享车辆运输成本、维护成本、违反时间窗惩罚成本和环境外部性收益之和最小化的逆向物流回收运营成本模型，并建立了回收中心产品的最大化收益模型；其次，根据模型特点设计了考虑智能回收箱地理位置、回收频次和回收时间窗的时空聚类算法，进而提出一种改进的混合算法，该混合算法结合了遗传算法全局搜索能力强与粒子群算法收敛速度快的特点进行了算法间的优势互补，同时采用了精英保留策略，增强了混合算法的搜索性能，并通过与HGA算法、GA-TS算法和HACO算法进行比较分析，验证了模型和算法的有效性；最后，结合重庆市某智能回收物流网络的实际数据进行优化研究，分析了不同产品定价下的回收频次和车辆共享调度情况。结果表明，本文所提的模型和算法能够进行产品回收定价策略的有效选择、产品回收车辆的资源共享以及合理的车辆路径优化调度，并可在回收中心获得最大化收益的同时有效降低逆向物流的运输成本，进而为逆向物流企业进行产品回收定价和车辆回收路径优化调度提供方法支持和决策参考。     

资源共享模式下多中心共同配送电动车辆路径优化问题

针对电动车辆路径优化在充电站共用和车辆共享相结合方面存在的不足,提出充电站和电动车在多服务时间段内共享以及多中心间的集中运输调度策略,研究了基于资源共享的多中心共同配送电动车辆路径优化问题。首先,构建了包含电动车租赁成本、电量消耗成本、服务成本、违反时间窗惩罚成本的运营成本最小化和电动车使用数最小化的双目标优化模型。其次,根据模型特点设计了考虑客户地理位置和需求时间窗的3D-K-means时空聚类算法,提出一种基于Clarke-Wright(CW)节约算法的多目标粒子群(MOPSO)混合算法(CW-MOPSO)。该混合算法集成了CW节约算法生成的初始解,并在MOPSO中设计了充电站插入策略、外部存档更新策略和资源共享策略,提高了帕累托优化解的质量。再次,与非支配排序遗传算法、多目标遗传算法和多目标梯度进化算法进行了对比分析,验证了CW-MOPSO混合算法的有效性。最后,结合重庆某物流企业的实际数据对资源共享模式下多中心共同配送电动车辆路径优化问题进行研究,探讨了电动车在充电站的排队等待时间存在不确定性、电动车电量消耗和速度呈阶梯性关系以及不同资源共享模式下多中心共同配送的运营成本、电动...     

求解N-车探险问题的离散水波优化算法

N-车探险问题是一类NP-hard离散优化问题，针对该问题，首次提出一种融合局部搜索的离散水波优化算法。结合该问题等价于置换排序的特性，设计基于置换序列的编码方式；利用反转、移动、交换等操作重新定义传播、折射和碎浪算子；开发基于插入邻域的局部搜索策略，以增强水波优化算法的局部搜索能力。最后，利用实验设计探讨关键参数对算法性能的影响。基于14个标准问题的测试结果表明：所提方法的寻优精度、稳定性等整体优于标准水波优化算法、粒子群算法、烟花算法和启发式算法H1~H4；与离散水波优化算法相比，基于禁忌搜索的变邻域搜索算法用至少66.6倍的计算时间得到了最大相对偏差比为0.017的寻优精度。结果表明，离散水波优化算法能在较短时间内获得较满意的解。     

适用于超低空拦截的复合制导律设计方法

防空导弹在拦截超低空目标时，多径效应的存在会大大降低导弹雷达导引头探测跟踪目标的精度。为降低多径干扰的影响，可将弹目视线角(line of sight, LOS)约束在布儒斯特角附近，但是多数的研究仅仅是在弹目交汇处将其约束至布儒斯特角。基于模型预测控制可跟踪期望LOS的特点,设计出一种模型预测制导律。针对超低空目标机动扰动对制导精度的影响,设计了滑模扰动观测器对目标加速度进行估计。最后,将模型预测制导律与目标加速度的估计值相结合设计了一种复合模型预测制导律。仿真结果表明,采用复合制导律能够保证拦截弹以期望的布儒斯特弹道对超低空目标进行跟踪和拦截,同时可将LOS速率收敛至0,最大程度降低多径干扰的影响,从而提高拦截精度。     

基于融合视觉词袋的高分遥感水体提取算法

针对高分遥感影像中水体目标提取易受植被阴影及光照条件等影响问题，提出基于融合视觉词袋的高分遥感水体目标提取算法。在分析遥感水体特性基础上，提出一种遥感水体目标频谱特征提取方法。为增强水体目标特征表达能力，设计一种基于局部二值模式和频谱特征的融合视觉词袋模型。基于提出的模型，设计水体目标分类器。为进一步细化水体和非水体边界，提出对水陆交界区域进行二次识别，得到优化后的水体目标提取结果。实验结果表明：提出算法能有效检测高分遥感影像中水体目标，在准确率和Kappa系数上表现良好。