A new design method for asymmetrical head gradient coils used for superconducting MRI scanner

Highstrength,highslewrategradientsproducedoverthehumanheadaredesiredinmodernMRI(magneticresonanceimaging)formanyimportantimagingapplications.Forinstance,ahighbvalueindiffusionweightedimagingofhumanbrainforidentifyingstrokerequiresahighgradientstrength[1],andthehighgradientslewrateisimportantforthebrainspecificapplicationoffMRI(functionalMRI)inwhichhighspatialresolutionisthemaingoal[2].Therefore,itisdesiredthatoptimizationmethodsofheadcoilswillachievethesehighcoilperformances.Additionally,t…     

无约束优化问题的一种新的共轭梯度法

为了求解无约束优化问题,提出了一种新的共轭梯度法,并证明了其在适当的条件下满足全局收敛性.初步的数值结果表明新的共轭梯度法是有效的.     

Minimum inductance optimal design for the gradient coil

In MRI (Magnetic Resonance Imaging), a crucial role of gradient coils is to image organism, meanwhile the inductance of the coils determines the speed of imaging. So it is of great importance to optimize designs of the gradient coils. The target field approach is an effective method to design the gradient coils. Having applied this method and performing many numerical tests, we achieved the designs of the x-、y-、z- gradient coils , with the linearity of the fields generated by the coils in a sphere of radius 0.30 m less than 5%, in which the inductance and resistance of the coils also meet the requirements.     

A new simulated annealing method of designing NMR biplanar shim coils

A new SA (simulated annealing) method is presented for the design of longitudinal shim coils for NMR (nuclear magnetic resonance) equipment. First, AGL (adaptive Gauss-Lobatto) quadrature used by the traditional SA method is analyzed. Two kinds of complete elliptic integrals are introduced to integrate the spatial magnetic field, which increases the computing speed by 13.3 times. Then, the system energy calculation is extended to the field of the z-axis. The results illustrate that the coil-set efficiency designed by the new SA method is 15% higher than that of the traditional one, and the field inhomogeneity is reduced from 1.20% to 0.49%. Finally, a prototype of coil assembly for NMR rock-core analyzer is built, and the experimental results are in good agreement with the theoretically calculated results.     

一种新的混合共轭梯度算法

给出了一种新的求解无约束优化问题的混合共轭梯度算法,该算法的搜索方向下降性不依赖于任何线搜索条件,并在Wolfe-Powell线搜索条件下证明了该算法具有全局收敛性,同时还给出了比较好的数值结果。     

永磁磁共振成像中射频表面线圈的优化设计

提出了一种以信噪比为优化目标的射频表面线圈的优化设计方法。在电磁分析中采用无穷大的均匀介质来近似模拟计算人体产生的噪声,以Fourier级数为基函数将线圈所在平面的源电流密度按函数展开,以展开系数为自变量对线圈的信噪比进行优化。利用该方法设计制作了一个表面线圈,在一台0.3T磁共振成像系统上进行了水模和人体的成像实验,结果表明,该线圈在较浅深度上的信噪比超过了正交体线圈,而在所有深度上都超过了以均匀度为优化目标设计出来的蝶形线圈。     

一类非单调修正DY共轭梯度法

研究了一类非单调线搜索修正DY法,在适当的条件下,对一般非凸函数,证明了在新给出的非单调线搜索下修正的DY共轭梯度方法的全局收敛性,数值结果表明了该算法的有效性。     

新型滚轮法测量头的结构设计

文章在分析滚轮法大直径测量中滚轮打滑和滚轮变形对测量结果影响的基础上,介绍了一种新的滚轮法测量头结构。该测量头通过独特的防滑结构设计减小了测量时打滑现象的发生,并通过测力装置实时获得滚轮受压变形大小,以方便修正滚轮变形带来的测量误差,大大提高了滚轮法的测量精度。     

关于浮头法兰厚度计算的一种新方法

通过严格的数学推导,得到了一个满足国家标准GB151—1999要求的浮头法兰厚度计算公式,从而解决了浮头式换热器浮头法兰厚度计算的理论问题,同时也给设计者带来了方便。改变了以往凭经验猜想法兰厚度的现状。     

求解无约束优化问题的一种混合共轭梯度法

文章给出了一个改进的共轭梯度公式及新公式的相关性质,新公式和DY公式结合得到一个混合共轭梯度法,新算法在Wolf线搜索下产生一个下降方向;并证明了算法的全局收敛性,给出了数值例子.     

A SQP optimization method for shimming a permanent MRI magnet

Based on the sequential quadratic programming (SQP) method, a new approach is presented in this paper to gain a uniform magnetic field for a permanent MRI magnet with biplanar poles. First, the adopted shimming piece is modeled as a magnetic dipole moment to calculate its effect on the background field over the imaging region of interest. Then, the SQP method is utilized to determine the ideal solution for the shimming equation. Finally, the ideal solution is discrete, and the quantization error control technique is used for special cases. This new method helps to reduce the inhomogeneity from 1234.5 ppm to 21.4 ppm over a 36 cm diameter spherical volume (DSV), within hours in practical shimming work.     

一种新的修正 Liu-Storey 共轭梯度法的全局收敛性（英）

在 Liu-Storey(LS)公式的基础上给出了一个修正的共轭梯度公式 beta _k^MLS. 证明了该新公式在 Wolfe-Powell 线搜索下, 甚至在强 Wolfe-Powell 线搜索下, 在满足sigma in bigg(0,textstyle1 over 2bigg) 的同时, 新算法具有充分下降性和全局收敛性. 数值结果展现了算法的可行性.     

非精确线性搜索的Wolfe搜索下的新共轭梯度法

给出了一个计算βk的新公式,得到新共轭梯度法,证明了在非精确线性搜索的Wolfe搜索下新共轭梯度法是收敛的．     

一种求解大规模非光滑优化问题的共轭梯度法

针对大规模非光滑优化问题,利用Moreau-Yosida正则化技术和Armijo-type线搜索技术,设计了一种修正LS共轭梯度算法.算法的搜索方向不仅满足充分下降条件,而且具有信赖域性质.可以证明新算法在适当条件下全局收敛.初步的数值实验表明,新算法在求解大规模非光滑无约束凸优化问题方面比LMBM方法和MPRP方法更有效.     

求解非光滑优化问题的修正HS三项共轭梯度法

为了提高大规模非光滑优化问题的求解效率,克服其他方法存储需求大、算法复杂等缺点,提出求解非光滑优化问题的一种修正HS共轭梯度算法。在经典HS三项共轭梯度法的基础上提出一种新的搜索方向,并利用Moreau-Yosida正则化技术和Armijo-type线搜索技术进行设计。新算法满足充分下降条件,搜索方向属于信赖域,在适当条件下证明了新算法全局收敛。初步的数值实验表明新算法在求解非光滑无约束优化问题方面比LMBM方法更有效。新算法不仅具有较好的收敛性质,而且数值表现良好,为更加高效地求解非光滑优化问题提供了新的方法。     

结合Armijo步长搜索的新三项共轭梯度算法及其收敛特征

对求解无约束优化问题提出了一类新的三项共轭梯度求解算法,在去掉迭代点列{xk}有界和Armijo步长搜索下,讨论了算法的全局收敛性,同时给出结合FR、PR、HS共轭梯度参数的三项共轭梯度算法,数值算例表明新算法比Armijo步长搜索下的FR、PR、HS共轭梯度算法有效。     

结合Armijo步长搜索的一类新记忆梯度算法及其收敛特征

对于求解无约束规划的共轭梯度算法中的共轭梯度方向参数 ,给定一个假设条件 ,确定它的一个取值范围 ,以保证搜索方向是目标函数的充分下降方向 ,由此提出了一类新的记忆梯度算法。在去掉迭代点列有界和Armijo步长搜索下 ,讨论了算法的全局收敛性 ,同时给出了结合FR、PR、HS共轭梯度算法的修正形式。数值实验表明 ,新算法比Armijo步长搜索下的FR、PR、HS共轭梯度法更稳定、更有效。     

求解隐式功能函数可靠度的一种新方法

实际工程可靠度分析中，经常遇到功能函数没有明确表达式的情况，响应面法是求解此类问题的一种有效方法。为解决响应面法需要用近似的二次曲面来模拟实际极限状态曲面的难题，以数值算法为基础，提出了一种新的方法，此方法不需进行极限状态曲面的模拟，而是在真正的极限状态面上进行求解。此方法计算过程简单，计算结果精度高，收敛快，尤其适合于大型工程结构的可靠度分析，并且可以很方便地扩展到二次二阶矩等其他可靠度求解方法中。     

一种解决电场积分方程低频失效的新方法

应用基于RWG基函数的矩量法(MOM)求解电场积分方程(EFIE)会出现低频失效问题.提出一种基于三角元与RWG基函数关系的连接矩阵,利用该矩阵建立了电荷与电流之间的关系方程,通过该方程将传统的EFIE方法改进为增广矩量方程(A-EFIE)方法.该方法中矢量位与标量位被分离为单独的矩阵元素,避免了低频时传统EFIE中矢量位与标量位的不平衡.应用该文方法分别计算不同低频下理想导体球的双站雷达散射截面(RCS),结果与解析解吻合良好,表明该文方法可以有效地解决传统EFIE的低频失效问题.     

一种基于数据挖掘的模糊模型辨识及参数调整新方法

基于数据挖掘思想,运用模糊集合理论和改进的梯度下降方法,提出一种通用的、同时辨识模糊模型、调整其参数及确定输出变量空间最优划分的新方法,该方法不仅能够修剪冗余和冲突的初始模糊规则,而且通过引入动态误差传递因子,解决了梯度下降法中存在的收敛速度和振荡之间的冲突问题,用经典的倒车控制问题进行了验证,仿真结果表明了本方法的有效性和准确性。