改进的NSGA2算法在航空活塞发动机装配中的应用

针对复杂机械产品零部件选择装配中个体重复现象,提出一种新的解集评价指标：种群均匀度。基于种群均匀度和拥挤度相结合的子代精英保留策略,改进了多目标优化NSGA2 (non-dominated sorting genetic algorithm-2)算法。以装配合格率和装配精度为质量评价指标,建立选择装配多目标优化模型。引进近邻搜索算子,克服NSGA2算法局部搜索能力的不足。以某型号航空活塞发动机装配为例,优化结果以Pareto边界集表示,结果表明算法改进之后非支配解集的多样性和收敛性均得到了提高。     

丝绸之路经济带危险货物公铁联运路径优化

以丝绸之路经济带为背景,研究危险货物公铁联路径优化问题。组织危险货物公铁联运时,运输路径的选择对于降低作业风险和运输成本至关重要。本文系统分析了公路与铁路的运输成本及风险,建立了兼顾成本（运输成本、碳排放成本、软时间窗惩罚成本）和风险（运输风险）的多目标非线性优化模型,通过线性加权转化为单目标优化问题,并设计了改进非支配排序遗传算法（Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-Ⅱ）求解。改进种群初始化过程,引入协同选择的精英策略,并改进了交叉算子。最后,结合算例进行求解,结果表明：改进后的NSGA-Ⅱ算法空间分布更为均匀,且前沿跨度更大,优化的运输方案中运输节点更少、运输路径更短;总成本、总风险相比NSGA-Ⅱ算法更低,算法搜索性和求解精度明显提高。     

基于外点惩罚函数与NSGA-II算法的气体分馏装置多目标优化

采用多元线性回归理论,结合最小二乘法对气体分馏装置进行优化建模,提出将惩罚函数法与非支配排序遗传算法（NSGA-II）相结合的优化策略,对气体分馏装置优化模型进行求解得到Pareto最优解集。优化结果表明,文中提出的改进NSGA—II算法求得Pareto解集的收敛性和多目标优化点的分散程度要优于NSGA．II和NSGA算法,该算法克服了NSGA—II算法Pareto解集的分散程度不均匀、NSGA算法收敛性差的问题。通过对比气体分馏装置目前工况与改进NSGA—II优化算法的结果可知,改进算法的结果成功地解决了目前该气体分馏装置能耗过高的问题,使该装置达到了节能优化的目标,为气体分馏装置的节能与优化设计提供了新的有效方法。     

一种增强多样性的改进型NSGAⅡ算法

传统NSGAⅡ算法通过计算个体的拥挤距离保持群体分布性。为改善算法中存在的不足,使得新算法在测试问题集上表现更好,本研究对算法的多样性进行改进。受PBI效用函数的启发,抽取其中的d₂距离作为选择机制并与传统NSGAⅡ算法结合,提出一种计算d₂距离的改进型NSGAⅡ算法（d₂_NSGAⅡ）,用于改善传统算法的收敛性与多样性。通过实验对比发现,相比NSGAⅡ以及其他一些算法,新算法在一些测试函数的高维多目标优化问题上有明显的优势。因此,d₂_NSGAⅡ是一种较好的解决高维多目标优化问题的新算法。     

基于全排序与混沌多样性的高维目标进化算法

当前大部分多目标进化算法采用Pareto排序为种群个体指定适应度值;然而随着优化目标个数增加,种群中非支配个体的比例越来越大,造成上述算法的搜索能力迅速下降。针对高维(4个以上)目标优化问题,提出了一种全排序方法;该排序方法与Pareto排序具有一致性,并且能够对非支配解进行比较;因此基于全排序的多目标进化算法不受目标个数增加的影响。为了提高算法的优化效果,设计了一个混沌映射算子,用来周期性地初始化种群,以保证种群的多样性与均匀分布。最后,采用标准测试问题对所提算法与著名的非支配快速排序遗传算法(NSGA2)进行了实验比较。结果表明在高维目标优化问题中,所提算法无论在收敛精度,还是算法运行效率上都高于NSGA2算法。     

压缩搜索空间与速度范围粒子群优化算法

为了改善粒子群优化(PSO)算法的搜索性能,提出一种改进的粒子群算法CSV PSO算法·该算法在粒子群进化的过程中根据粒子群的最佳适应值动态地压缩粒子群的搜索空间与粒子群飞行速度范围;针对PSO算法可能出现的暂时停滞现象,引入分区重新初始化机制·数值仿真结果表明:随着粒子群进化,适当的压缩粒子群搜索空间与飞行速度范围,有利于加速算法收敛,提高收敛精度;该算法收敛速度更快,精度更高,运行更为稳定·     

不确定条件下外协生产库存系统控制策略与参数优化

针对协作企业生产能力和运输时间不确定条件下的外协生产库存系统优化控制问题,提出了一种基于生产点和生产批量的生产库存控制策略。用统计概率分布对协作企业生产能力和运输时间的不确定性进行描述,以库存成本、生产准备成本和协作企业生产能力损失成本最小为目标,建立了生产能力和运输时间随机变动条件下生产库存系统控制策略的参数优化模型,设计了一种基于仿真的控制参数优化算法,通过实例对生产库存系统控制策略及控制参数优化算法进行了验证,并分析了生产点和生产批量等参数变化对与外协生产库存系统性能的影响。     

基于地域特征的物流仓储中心逆向选址算法

物流仓储中心地址的选取,从根本上决定了物品出发地和运达地之间的距离,直接关系到物品能否被及时高效地运输,以及配送成本和仓储成本能否最小化。针对传统物流仓储中心选址求解算法脱离实际应用、且容易出现局部最优、求解速度较慢和注意力单一等问题。为减少物流配送时间,降低物流成本,切实提出选址解决方案,通过对K均值聚类算法和帝王蝶优化算法(Monarch butterfly optimization, MBO)进行改进,研究了京津冀地区物流仓储中心的选址问题。实验仿真结果表明：所提出的改进帝王蝶优化算法较其他优化算法在求解精度、收敛速度和迭代次数上均有优势,能够有效完成物流仓储中心选址问题,切实可以缩短物流配送距离,提高物流配送效率。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的水库双目标优化调度

针对NSGA-Ⅱ算法选择机制的缺陷,本文提出一种更好保护优秀个体的择优方法——雄狮选择法,进而提出了一种基于雄狮选择法的改进NSGA-Ⅱ算法——NSGA2-Pride算法。将新算法应用于水库双目标调度问题中,结果表明,NSGA2-Pride算法的优化调度结果优于NSGA-Ⅱ算法的优化调度结果,其优化调度将各调度期供水强度平均值提高到83%以上,并将供水强度最小值从49.13%提升至72.51%,改善了水库供水状况。本研究为解决水库优化调度问题提供了新的方法。     

一种改进的非支配排序遗传算法INSGA

为克服非支配排序遗传算法（NSGA）存在的计算复杂度高，未采用精英策略以及需要特别指定共享半径等特点，介绍一种改进的算法INSGA，克服了上述缺点，并通过实验验证，在几个给定的函数优化问题上都取得了比较好的结果。     

基于改进微粒群算法的飞机纵向飞行轨迹优化

为提高飞机纵向飞行轨迹优化的精度和收敛速度,提出了用改进的微粒群算法对飞机纵向飞行轨迹进行优化的新方法。基于质点动力学和能量状态方程,建立了飞机质点运动数学模型;利用庞特里亚金最小值原理,给出了飞机纵向飞行过程优化的目标方程;引入自适应惯性因子,采用罚函数法对轨迹寻优问题进行无约束化处理,基于改进的微粒群算法对纵向飞行轨迹进行了优化,并给出了算法优化流程。使用改进的微粒群算法,得到了Boeing 737-800飞机纵向飞行最优轨迹。优化结果与试验结果的比较表明,该算法可使纵向飞行轨迹快速收敛于最优解,算法具有收敛速度快、精度高的优点。     

军用飞机斤斗类飞行轨迹最优化方法

针对军用飞机斤斗类飞行过程,以半滚倒转和半斤斗翻转为例,建立机动飞行计算模型。根据最小机动速度设置改出速度约束条件,将斤斗类机动平均分段,利用神经网络的拟合功能,得到动作改出速度和操纵条件之间的非线性关系。利用遗传算法的全局寻优功能,结合神经网络得到的权重和偏置结果,探索机动过程中边界飞行性能最大的法向过载选取方法。仿真结果表明,与相关手册中给出的常规操纵方法相比,利用遗传算法优化后得到的过载控制规律飞行,可以使飞机具有更大的高度-速度范围,同时,比直接将遗传算法和数值积分相结合具有更快的计算速度。提出的方法也可以用于其他机型斤斗类飞行轨迹的最优化设计中。研究结果具有一定的实用价值。     

森林火灾多机型救援三维航迹规划

为解决通用航空森林火灾救援时机群调度存在的航迹优化问题,提出一种针对多机型的自适应三维改进A^*航迹优化算法。目前常用的传统A^*算法存在搜索节点多、计算速度慢和受限于二维空间等缺点,综合考虑不同救援航空器实际飞行时的性能限制,从三维空间上改进搜索节点;提出考虑救援成本的代价函数,同时采用自适应方法动态调整权重。仿真结果表明,该算法能有效减少航迹规划时间和航迹长度,加快搜寻救援方案的生成速度,有效提高救援机群调度效率,更符合通用航空器实际林火救援飞行。研究成果可为提高通航森林火灾救援效率提供理论依据,具有一定的参考意义。     

基于多目标遗传算法的发动机进排气系统优化

采用改进的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)对一单缸汽油发动机的进排气系统进行了优化,以解决该发动机加装触媒催化剂后中速段扭矩明显下降的问题.首先选取发动机进气和排气系统作为优化对象,分析了进、排气管长度、直径等单个变量对发动机扭矩的影响;以发动机在4 500 r/min和5 500 r/min处的扭矩最大为优化目标.运用改进的NSGA-Ⅱ方法进行了多目标优化,优化后的发动机在保证高低速扭矩的同时恢复了中速段扭矩.结果表明,进、排气管长度、直径等对发动机扭矩的影响区域和影响程度都不相同,简单地调整单个变量很难同时满足多个优化目标,而通过加入精英保持策略和去除重复个体算法的NSGA-Ⅱ方法能够在多维区域内快速有效地搜索Pareto解集,实现多目标优化.     

动态矩阵控制在飞翼无人机自动着陆时的应用

进场着陆是飞行的复杂阶段,虽然仅占整个飞行的2%～3%,却大约有1/3的飞行事故发生在此阶段。无尾飞翼无人机着陆下滑时对飞机的速度和姿态具有很高的精度要求,但有时仅靠油门控制飞行速度不能满足要求。针对这一情况设计了一种升降舵加阻力方向舵模型预测控制系统。先采用PID控制加快被控对象的响应速度,在此基础上建立基于动态矩阵控制(DMC)算法的模型预测控制器。DMC的在线优化和反馈校正等特点有效地提高了系统的整体性能。仿真结果表明,与经典PID控制器相比,该系统能够更好地跟踪下滑轨迹,提高无人机的动态响应,并且严格控制下滑速度。     

基于速度分配的航空器绿色滑行优化

针对航班量过快增长以及机场容量限制导致的机场滑行道拥堵问题,在航空器滑行路径优化的基础上,提出一种基于遗传算法和Yen算法的速度优化方法。首先规定速度变化剖面,以滑行时间和尾气排放为目标,以最大滑行速度和加速度为决策变量,考虑机场滑行规则和滑行限制设定约束条件,建立滑行路径和速度的优化模型;然后利用Yen算法对浦东机场16架航空器的滑行路径进行预筛选,为每个航空器分配3条路径;最后利用遗传算法进行仿真求解,依据最小滑行成本得到最优的滑行路径和速度分配方案。结果表明：优化后的滑行时间降低21.82%,尾气排放降低27.17%,滑行成本降低25.77%,且未产生冲突。可见所建立的优化模型和方法对提高场面运行效率和减少航空污染具有一定的可行性。     

混合策略改进型秃鹰搜索算法

目的 针对秃鹰搜索算法(Bald Eagle Search,BES)在函数优化时存在寻优精度低,易陷入局部最优等问题, 提出一种混合策略改进型秃鹰搜索算法( Hybrid Strategy Improved Bald Eagle Search,HSIBES);方法 首先利用 Logistic 映射策略初始化种群,使种群分布更加均匀,其次在搜索空间阶段引入莱维飞行,控制步长,改善收敛效果 并跳出局部最优,最后在搜寻空间食物中使用自适应惯性权重,提高收敛速度与精度,平衡算法的局部与全局搜索 能力;结果 将 HSIBES 算法与其他五种基准算法以及其他学者改进的算法进行对比,通过在 9 个测试函数上进行 仿真实验,并进行 Wilcoxon 秩和检验验证 HSIBES 算法的性能,发现 HSIBES 的结果优于其他对比算法,与其他对 比算法之间具有显著性差异;结论 实验结果表明:HSIBES 算法的寻优精度,收敛速度以及稳定性都更好,算法的性能更具优越性。     

基于航班离场成本的离场航空器滑行策略优化

针对大型枢纽机场日益严重的场面拥堵及由此导致的航班延误问题,推出率控制策略可利用机位等待代替滑行道及跑道口等待,控制场面离场航班的滑行数量,缓解场面拥挤.基于推出率控制策略同时结合场面滑行路径优化,提出了基于航班离场成本的离场航空器滑行策略.首先,构建了基于推出率控制策略的航班离场成本计算模型;然后,提出离场航空器滑行策略优化方法;最后,以航班离场成本最小为目标,采用遗传算法开展算例仿真,并选取三种策略进行对比分析.结果表明:基于航班离场成本的滑行策略不仅能减少离场航班的总滑行时间,提高场面运行效率,还能减少燃油消耗和气体排放量,具有一定的环保性.     

运输类飞机实测载荷飞行任务段划分算法

针对运输类飞机实测载荷飞行任务段的自动划分问题,根据运输类飞机的飞行特点,提出了运输类飞机实测载荷飞行任务段划分算法。利用Matlab进行算法编程,通过实测载荷数据实例,验证了该算法的有效性,满足运输类飞机实测载荷飞行任务段划分要求。