遗传算法求解非线性方程组的应用研究

针对传统非线性方程组解法的初始点敏感、收敛性差等问题,结合遗传算法和拟牛顿法的优点,提出了一种用于求解非线性方程组的混合遗传算法.该算法具有遗传算法的群体搜索和全局收敛性,有效地克服了拟牛顿法的初始点敏感问题;同时引入拟牛顿迭代法对精英个体进行局部强搜索,克服了遗传算法收敛速度慢和精度差的缺点,使得算法具有较高的收敛速度和求解精度.选择了几个典型非线性方程组,从收敛可靠性、计算成本和适用性等指标分析对不同算法进行了比较.计算结果表明所设计的混合算法有着可靠的收敛性和较高的收敛速度与精度.     

MEMETIC算法在非线性方程组求解中的应用

将非线性方程组求解问题转化为函数优化问题,在Memetic(文化基因)算法的框架下,采用了拟牛顿局部搜索与自适应多点交叉、随机变异相结合的策略进行求解,充分发挥Memetic算法的群体搜索和全局收敛性,有效克服了拟牛顿法的初始点敏感问题. 选择了几个典型的非线性方程组进行求解,实验表明Memetic算法在求解非线性方程组应用上具有较高的收敛可靠性和精度.     

解非线性方程组的拟牛顿混合遗传算法

利用熵函数将非线性方程组转化为一个极小值优化问题。结合拟牛顿法和遗传算法的优缺点,提出了一种求解非线性方程组的拟牛顿混合遗传优化算法。该方法不仅有效发挥了遗传算法在进化初期的群搜索能力,而且利用了拟牛顿法的局部精搜索性能,克服了遗传算法在后期易陷入局部收敛的缺陷,提高了算法整体寻优效率。计算机仿真表明,该算法对非线性方程组的求解具有较好的稳定性和较高的收敛精度。     

用基于模拟退火算法的进化策略求解非线性方程组

针对传统的非线性方程组求解算法如梯度下降法和牛顿法,存在着其收敛性问题,性能特征在很大程度上依赖于初始点和串行运行造成效率低等问题;该文提出了一种并行求解非线性方程组的基于模拟退火算法的进化策略,在改进的进化策略运行中融入模拟退火算子,实现了模拟退火良好的局部搜索能力和进化策略全局搜索能力的结合,有效地解决了传统算法的初始点敏感和效率低的问题,数值计算结果表明,该算法收敛速度快、精度高、鲁棒性强,为求解非线性方程组提供了一种有效的方法.     

Benfild溶液吸收、再生系统的数学模型分析及模拟策略

根据Benfild溶液吸收、再生系统循环回路及主要单元设备的特点,提出了合并迭代某些系统断裂变量,直至同时收敛的模拟策略。鉴于描述再生过程的微分方程组的边值问题在某些数域内呈严重病态的情况,采用直接搜索法求解相应的非线性方程组,由此避免了离散牛顿法等一类下降型算法对初值及函数光滑性的要求。系统模拟计算中,因采用上述模拟策略可以避免多次计算描述再生塔的边值问题,故整体计算效率优于联立模块法或序贯模块法。     

有界约束非线性方程组的仿射内点法

本文给出了解决带变量有界约束的非线性方程组问题的仿射内点法,此方法将内点牛顿类方向与线性搜索相结合,它拓展了不精确牛顿法。方法使用了仿射技巧,其搜索方向采用不精确牛顿步,并用内点回代技巧和线性搜索技术保证迭代点严格可行和目标函数的下降量。文章给出了算法的整体收敛性和局部超线性收敛性的分析与证明。     

具有线性等式约束非线性规划问题的一种新算法

在童东付所提出的降维算法的基础上,加入了精确的一维搜索（牛顿法）,对具有线性等式约束的非线性规划提出了一个新算法．数值实验表明,将一维搜索引入降维算法是非常有效的．     

2DOF空间3-RPS并联机器人位置运动学混合算法

空间2自由度并联机构可用于高作用力下精确控制姿态的两个分量的工作场合.建立了2自由度3-RPS并联机器人的位置运动学约束方程;对其正逆运动学算法进行了讨论.对求解并联机器人位置正解的杆长搜索法进行了改进,并结合解非线性方程组的拟牛顿法,提出了一种能解决方程组多解并且计算精度较高的混合算法,推导了2自由度3-RPS并联机器人位置反解的求解过程.通过实例验证了算法的正确性和所能达到的精度.     

一类新的求解非线性方程组的记忆梯度法

提出一类新的求解非线性方程组的记忆梯度法,证明了算法的全局收敛性.该算法不依赖于问题初始点的选取,并且在迭代过程中无需计算雅克比矩阵的逆矩阵,降低了算法的计算量,节省了运算时间.与牛顿法相比,新算法更适于求解大规模非线性方程组.     

基于MATLAB遗传算法工具箱的非线性电路求解

结合非线性电路,将非线性方程组的求解转化为用遗传算法求解目标函数的最小值问题,借助MATLAB的遗传算法与直接搜索工具箱(GADS)采用标准遗传算法较详细地介绍了其求解过程。结果表明,用该方法求解非线性方程组不仅方便快捷,而且近似解精度较高,突出了遗传算法在非线性电路数值计算中的优越性。该方法可以推广应用于其他非线性问题的求解。     

对分法在多元优化问题中的推广应用

将一维优化方法中的对分法推广应用于无约束多元优化问题的寻优求解中,基于对分法求解的优化问题必须具有有限边界搜索区域的考虑,讨论了问题初始搜索域的确定方法;并进一步给出了对分法推广应用的算法实施过程.最后通过算例与目前现有的几种确定性求导寻优法进行了比较.     

嵌入共轭梯度算子的遗传算法

分析病态线性方程组的机理,将原线性方程组的求解问题转化为一个等价变分问题的极少值点寻优问题。在遗传算法产生的子代群体的个体以固定的概率采用共轭梯度法产生新子群,即采用共轭梯度法在局部进行搜索。将共轭梯度法局部搜索能力与遗传算法全局搜索能力有机结合,从而实现了混合算法的优化。算例结果表明,该算法对于病态方程组的求解效果明显优于一般的遗传算法和共轭梯度法。     

航空反潜中的吊放声纳系统仿真

以单机反潜作战过程为典型实例,研究了仿真系统功能需求及总体结构;建立了声纳发现判决方程、目标回波特性模型;在视频和音频两个方面,采用软件模拟,着重模拟吊放声纳终端的实际工作情况。提出利用随机抽取法实现杂波、噪声的视频信号模拟;实现了基于水声资料库的音频信号逼真、实时合成和回放;采用了空间矩阵和多媒体技术实现音频播放和视频显示的同步。使用表明,建立逼真的航空反潜作战仿真环境,对突破实装训练的局限性是必要和有益的。     

一种新的近场源定位算法

给出了一种近场源的到达角（DOA）和距离的二维参数联合估计算法.该算法利用四阶累积量矩阵的特征值估计DOA,通过在估计的DOA下进行有限的一维搜索得到距离估计.该算法将二维搜索降低为一维有限搜索,并提高了直接使用高阶累积矩阵估计信源位置的方法的距离估计精度.计算机仿真证实了该方法的有效性.     

自动栏杆机的优化调整

典型自动栏杆机的打开,关闭(抬杆/落杆)状态由机械式限位开关来实现,运行调整困难.介绍了一种采用位置传感器连续检测栏杆臂位置及速度,并采用一维搜索算法实现栏杆机自动优化调整的方法.     

板材轧制问题的快速有限元方法研究

在用刚塑性有限元法对轧制力进行计算的过程中,联合使用了基于下降思想寻求牛顿方向上阻尼因子的阻尼牛顿(DN)法和基于抛物线插值思想的一维布伦特(Brent)法,即阻尼牛顿和布伦特法(DN-Brent法).将DN-Brent法同传统牛顿(N-R)法进行对比分析,结果表明,两种算法得到的轧制力计算值都与实测值吻合较好,但DN-Brent法所需的迭代次数和CPU计算时间小于N-R法.验证了DN-Brent法在应用刚塑性有限元方法计算轧制力时的准确性和高效性.     

一维Euler方程的对称和约化

利用李群直接对称方法求出一维Euler方程的对称,并利用对称求出相应的李群不变量,进而把一维Euler方程约化成常微分方程组。     

面向柔性装配系统的人机一体优化设计

工程设计过程可看作是一约束确定与满足过程,柔性装配系统的优化设计也是一约束优化问题。遗传算法是一种广泛应用于复杂工程技术系统设计的有效方法,但用遗传算法求解约束优化问题比较困难。在人机一体化概念的基础上,讨论了如何通过优化开始前的约束预处理、优化过程中的约束处理以及建立变异库给变异操作一个进化方向,来将以约束形式表达的领域知识融合到优化搜索过程中,从而提高了遗传算法的优化性能,并在柔性装配系统中成功地实现了人机一体优化设计。     

热流体循环方程组的数值解法

适用于开采特高凝固点油藏的井筒热流体循环工艺数学模型是一种半隐式边界条件的常微分方程组边值问题,称为热流体循环方程组。本文根据这种方程组的特点提出了一种简便易行的数值解法,将二维搜索初值的逐点求解转化为一维搜索,并合理地处理方程中的参数。经实测检验,计算结果符合工程实际。数值方法及其通用程序已用于油田研究高凝油井的产油规律。