基于改进遗传算法的模糊聚类研究及应用

模糊C-均值聚类算法是一种局部搜索算法,采用迭代的爬山技术,对初值敏感易陷入局部最小值。遗传算法是一种全局优化算法,能够克服模糊C-均值聚类算法陷入局部最小值的问题,但遗传算法收敛速度慢,易早熟。应用小生境思想对遗传算法进行了改进,以保护种群中基因的多样性,设计了基于最短距离的算术交叉算子、边界变异算子及双精英种子参与进化的策略。仿真实验结果表明,改进后的算法能够提高模糊聚类的收敛速度和聚类质量。     

基于粒子群聚类算法的大坝安全监控模型

将粒子群算法与模糊聚类算法相结合,建立了基于粒子群聚类算法的大坝安全监控模型.该算法将分类矩阵作为粒子的编码形式,依据粒子的个体极值和全局极值,充分利用正反馈计算信息,自适应性地确定模糊分类矩阵和聚类中心.工程算例表明:粒子群聚类算法进一步提高了聚类算法的区间预报能力;对于高维优化问题,粒子的搜索过程比较复杂,该算法的收敛速度较慢.     

基于混合蛙跳算法的聚类问题研究

混合蛙跳算法(SFLA)是一种基于子群——种群进化模式的群智能优化算法,通过自身特有的分组算子实现不同解的合理分布,能够有效跳出局部最优;局部位置更新算子只对最差解进行更新,加快了算法的收敛速度。针对传统算法在解决聚类问题时存在聚类精度低和算法收敛速度较慢等缺点,本文提出了运用混合蛙跳算法来解决聚类问题,通过采用基于图像二维空间像素特征提取的方法构造青蛙个体解,设计青蛙进化的目标函数和青蛙位置更新策略,并通过数字,图形等验证了该算法解决聚类问题的有效性.     

Implementation and Performance Evaluation of IPSec VPN Based on Netfilter

We mainly explore two problems when combining IPS, ec module into TCP/IP stack by porting the famous IPSec software (FreeS/WAN) into a security gateway. One is how to implement the IPS, ec module based on Nerfilter in Linux 2.4. x kernel. The other problem is the performance evaluation. We test thc throughput of our security gateway before and after applying IPSec with different encryption/decryption algorithms, including the software-based and hardware-based method. With these testing data, we analyze further system performance bottleneck. In the end, we also infer the quantitative relation between the system throughput and the speed of encryption/decryption algorithm and propose some valuable conclusions for improving performance.     

一种增量式MinMax k-Means聚类算法

针对MinMax k-means算法易产生空解、 收敛速度慢和计算效率低的问题, 提出一种增量式MinMax k-means聚类算法. 该算法从给定的初始聚类个数开始, 以固定步长递增式产生新的聚类中心, 采用基于数据均衡的快速分裂方法产生增量聚类中心, 从而避免了传统增量聚类中心选择中遍历数据、k-means聚类算法运行次数过多导致的大计算量问题. 与MinMax k-means及相关算法的对比实验结果表明, 该算法在计算效率和求解精度上均优于对比算法, 有效改善了MinMax k-means聚类对初始化中心敏感和易产生空解的问题.     

基于高斯学习多峰延迟粒子群优化算法

为克服粒子群在解决多峰函数复杂问题时存在收敛速度慢和极易陷入局部最优值的缺点,提出了一种基于高斯学习多峰延迟粒子群混合算法。首先引入改进的高斯学习提高算法的收敛速度,然后在此基础上,针对4 种进化状态在算法中引入延迟因子避免局部最优问题。通过对6 个单峰多峰测试函数进行仿真实验,验证了GLPSO( Gaussian Learning PSO) 算法具有更好的收敛速度,同时验证了GLMDPSO( Gaussian Learning Multimodal Delayed PSO) 算法在处理多峰函数复杂问题时具备更好的全局搜寻能力。因此,改进算法在解决多峰函数寻优问题时可有效跳出停滞状态,提高收敛速度并具有较好的寻优能力。     

结合加强学习的群控分区算法

运用加强学习算法解决电梯群控问题往往受限于算法收敛速度慢,很难扩展至具有更高楼层、更多电梯的群控系统.分割状态空间为几个区域,建立具有分割功能的加强学习系统是必要的.所提出的系统结构及其底层工作原理具有普遍意义,可用于解决大状态空间上的最优控制问题,开发了基于群控分区算法的分割模块,运行结果表明了此系统的优势.     

基于聚合度热点适应机制的网络舆情 大数据收敛算法

为解决当前网络舆情大数据收敛算法普遍存在的收敛困难及热点聚类生成速度较低等难题,提出了一种基于聚合度热点适应机制的网络舆情大数据收敛算法。首先,通过增量用户节点与存量热点之间的信息交互关系,设计了一种基于聚合度初始化机制的数据收敛方案,采用匹配机制逐个对存量热点与增量用户节点间差异度及聚合度进行比对,能够将增量用户节点纳入性能最佳的存量热点所形成的种子聚类,提高聚类形成速度。随后,针对热点数量处于密集状态等极端情况,特别是用户特征匹配过程中难以实现快速匹配等不足,设计迭代方式,以逐步消除种子聚类差异度,提升大数据匹配性能,改善用户节点与热点之间信息交互质量。仿真实验表明:与当前常用的时间片累积挖掘收敛方案(Convergence Scheme for Time Slice Cumulative Mining,TSCM算法)及热点度显影收敛方案(Convergence Scheme of Hotspot Degree Development,HDD算法)相比,本文算法具有更高的收敛速度和聚类形成质量。     

一种可用输电能力量子粒子群优化算法

以量子行为与粒子群优化相融合的量子粒子群算法解决可用输电能力计算的优化问题.利用Matlab软件平台,以IEEE-30节点标准系统为算例进行仿真计算,比较本算法与传统粒子群算法的仿真结果,分析两种算法的寻优性能和收敛速度.仿真结果验证了量子粒子群算法解决可用输电能力优化问题的有效性.     

考虑变更传播影响的产品模块分类方法

针对产品变更过程中遇到产品结构复杂及零部件间关联程度强的问题,基于设计结构矩阵,通过模糊聚类分析法,对产品变更模块分层级研究变更传播的特点.首先,将产品零部件按照不同要求划分为不同的模块,将模块作为基本元素,根据模块间的变更依赖关系建立含权重的设计结构矩阵;然后,利用模糊聚类分析法对变更模块聚类,对聚类结果分层级,分析各层级之间的变更传播特点,从而降低模块变更的复杂性,提高模块变更的速度.以某型罐式半挂车为例,对该方法的可行性和合理性进行验证.实验结果表明:该方法能够有效地降低车辆变更复杂性,并能提高车辆工程变更速度.     

基于simulink的纯电动汽车整车控制系统设计

为电动汽车整车控制系统开发周期长和稳定性差的问题,本文通过设计了一款纯电动汽车整车控制系统研究了整车控制问题。该系统基于飞思卡尔S12处理器开发的ECMV2硬件模块,软件的底层驱动是以Code Warrior IDE for HCS12为开发环境创建软件工程,封装成simulink的图形化模块,提供全部板载外设驱动程序库,并提供GUI界面以便于配置,使得基础软件和控制算法在同一个平台上搭建并验证,以及建立了整车各模块模型和控制策略。通过实车测试进行验证,结果表明,电机驱动扭矩峰值的时间差是1s;车辆的加速过程相对稳定;电池电压也不会迅速下降;驾驶员的操作也很快得到响应。可见该系统控制器灵敏度高,电机响应迅速,车辆运行平稳。此系统与传统的开发形式相比,开发时间大大缩短,增强了整车控制器的稳定性和可靠性。     

改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割

针对传统模糊均值聚类算法存在的问题, 提出一种改进遗传算法优化模糊均值聚类中心的图像分割算法. 首先在标准遗传算法的交叉操作中引入方向因子, 使参与交叉的个体向最佳个体靠近, 加快算法的收敛速度, 并通过增强群体间的信息共享机制提高算法的全局搜索能力, 避免了早熟收敛, 改善了全局解的精度; 然后采用改进遗传算法选择模糊均值聚类算法的初始聚类中心, 实现图像分割; 最后采用仿真实验测试算法性能. 实验结果表明, 相对于传统模糊均值聚类算法及其他图像分割算法, 本文算法在分割正确率、 分割速度及鲁棒性上均更优.     

动态透镜成像学习人工兔优化算法及应用

针对基本人工兔优化(Artificial Rabbits Optimization, ARO)算法在解决复杂优化问题时存在收敛慢、精度不高和容易陷入局部最优等缺陷,本文提出一种改进的ARO算法(记为IARO算法)。IARO算法中的基于正弦函数的非线性递减能量因子能够帮助算法实现从探索阶段到开发阶段的良好过渡,从而提高算法的收敛速度和解的质量。此外,为了提高算法跳出局部最优的概率,IARO算法引入了一种动态透镜成像学习策略。为了证明IARO算法的优越性,首先选取了6个基准测试函数进行数值实验,然后用其求解2个工程设计优化问题和1个包括15个数据集的特征选择问题,并与灰狼优化(GWO)算法、鲸鱼优化算法(WOA)、正弦余弦算法(SCA)和基本ARO算法进行对比。结果表明,IARO算法有着比其他对比算法更优越的性能。     

一种改进R-Link的空间数据检索算法

提出一种基于R-Link树的快速空间索引结构, 并在该结构中引入K-Means算法. 在K-Means算法中采用均值标准差确定初始聚类中心, 提高了收敛速度, 并通过距离准则函数优化K值, 避免了K值的盲目选取. 与R-Link相比空间开销代价稍大, 但性能更高, 且数据量越多, 此结构的整体性能越好.     

基于软件工程与叠层深度学习的工件文本识别算法

目的解决当前图像特征训练不充分,系统软件不规范,导致文本识别不准确的问题。方法分别从系统软件开发和识别算法验证的角度出发,提出基于软件工程与叠层深度学习的工件文本识别算法。首先,根据系统功能需求,进行软件模块化分析,设计出集算法计算、硬件控制、逻辑通信和数据存储于一体的系统架构。然后,基于自适应阈值分割与图像校正,对工件文本图像进行预处理,得到准确的包含文本目标的二值图像区域。最后,利用叠层DAE构成L层深度网络,计算权值矩阵,达到对文本图像轮廓特征深度训练学习的目的。结果利用所提算法获得了复杂干扰条件下的文本识别结果。结论实验测试结果显示:与当前文本识别技术相比,本文算法拥有更高的准确性与现场实用性。     

面向复杂工业过程应用的图像处理系统

针对复杂工业过程中工况变化的复杂性与检测手段相对落后的难题,结合计算机多媒体与图像处理技术,提出了一类面向复杂工业过程应用的图像处理系统体系结构.该体系结构包括视频监控模块、图像处理算法集成模块、智能工况识别模块,兼有通用性设计与面向对象设计的特点,体现了软件工程所追求的结构化设计与软件复用的思想.结合氧化铝回转窑生产过程中对烧成带工况识别的需要,应用该体系结构建立了一个氧化铝回转窑烧成带图像处理系统,取得了良好的效果.     

基于正则化的模糊C-均值聚类算法及其在T-S模糊系统辨识问题中的应用

在模糊C-均值聚类问题目标函数中使用正则化泛函,将聚类中心解的误差指标引入到模糊聚类的目标函数中,构造出新的模糊C-均值聚类算法RBFCM(Regularization based Fuzzy C-means)算法.算法RBFCM不仅具有较高的聚类精度,且计算结果具有更好的稳定性.进一步,将此RBFCM算法应用于基于T-S模糊模型的系统辨识问题.由于RBFCM算法优化了模糊系统的输入空间划分,提高了隶属度函数的精度,使得后继得到的T-S模糊系统辨识精度也有所提高,且系统辨识过程的收敛速度也有所改善.最后,通过对经典IRIS数据集、带有噪声的IRIS数据集的聚类算例和对Box-Jenkins煤气炉数据集进行辨识算例,验证了RBFCM算法的有效性和优越性.     

一种求解复杂优化问题的快速遗传算法算子

针对利用遗传算法解决参数维度高、 计算复杂, 且适应度依赖于其他工具的问题, 提出一种加快遗传算法收敛速度的聚集算子. 该算子首先利用AP(affinity propagation)聚类对种群进行划分, 然后通过主成分分析(PCA)对每个聚簇降维, 再利用加权最小二乘法在低维空间下将种群分布拟合成二次曲面, 并将计算极值点作为优势个体返回到原始空间. 实验结果表明, 相比于传统遗传算法, 聚集算子在保证优化精度的同时可有效提高收敛速度.     

结合聚类模型和自适应模型的遗传算法

在进化后期,自适应遗传算法有助于保存种群中的优秀模式;但在进化初期,对适应度值大的个体的保护,易降低种群的多样性、减弱算法的搜索性能。基于聚类的遗传算法可以提高遗传算法的收敛速度和搜索性能,但交叉概率和变异概率取定值,易使优秀模式在进化后期遭到破坏,难以收敛到全局最优。在遗传算法中同时引入聚类模型和自适应模型,有利于继承两类改进型遗传算法的优点,克服各自的不足。使用经典的测试函数对引入聚类模型和自适应模型的遗传算法进行测试,仿真结果表明:同时引入聚类模型和自适应模型的遗传算法比引入聚类模型或自适应模型的遗传算法具有更好的收敛速度和寻优能力。     

卫星通信中一种改进的变步长LMS均衡算法研究

针对传统的定步长最小均方误差（fixed step size-least mean square,FSS-LMS）算法不能同时兼顾快速收敛和较小稳态误差,以及变步长最小均方误差（variable step size least mean square,VSS-LMS）算法也不能满足较快的收敛速度和较好的抗噪声性能等问题,提出了一种在Sigmoid函数中引入递减的等比序列,在估计误差的自相关函数基础上,用前后时刻的绝对误差来代替当前时刻的瞬时误差,加强了对步长因子控制的算法。仿真结果表明,在不同的信噪比环境下,提出的算法较其他LMS算法具有收敛速度快、抗噪声性能强和稳态误差小等特点。同时,给出了卫星通信系统的仿真模型,并且将提出的算法应用到了该系统模型的自适应均衡器之中,系统的误码性能有较大的改善。