并行FDTD方法结合加窗技术分析屏蔽效能

强电磁脉冲透过孔缝耦合到金属屏蔽腔体内部,会对电子系统产生干扰和破坏作用。采用三维并行时域有限差分法结合加窗技术研究含孔缝金属腔体的屏蔽效能。并行方法能明显缩短相同时间步下腔体内采样电场收敛所需的仿真时间,结合加窗技术对时域电场数据进行截断,能够减少并行时域有限差分法仿真所需的时间步,进一步提高计算效率,有助于快速高效地分析复杂系统中的电磁屏蔽效能。     

匹配场反演后验概率分析

构造了一种基于并行优化算法的后验概率分析算法，用于对匹配场反演结果进行定量的概率分析。应用并行优化算法的强收敛特性，解决了统计计算中常出现的收敛标准难以确定的问题；应用优化算法高度并行、种群个体收敛高度一致的特性，较好的解决了高维统计计算中样本数量与计算时间、样本数量与样本质量之间难以协调的问题。匹配场反演仿真算例表明，该算法能有效对反演结果进行概率分析。     

基于并行云变异蛙跳算法的梯级水库优化调度研究

本文针对混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)早熟收敛的问题,将云模型算法融合于SFLA算法中,形成一种云变异蛙跳算法(normal cloud mutation SFLA,NCM-SFLA),弥补混合蛙跳算法后期容易陷入局部最优的不足.同时利用算法易于并行的特点,在多核环境下基于.NET4的并行拓展库(parallel extensions)进行算法的并行优化.将其应用于梯级水库优化调度中,实例计算表明,与多维动态规划算法(MDP)相比,NCM-SFLA方法具有更好的全局寻优能力和较快的收敛速度,在现有的计算条件下该并行算法能有效缩短程序运行时间,求解梯级水库优化调度问题是合理、有效的.     

网格环境下复杂过程系统优化计算服务及任务调度策略

针对目前优化计算服务缺乏对一般用户的优化计算支持和灵活的资源共享方式,提出利用网格环境、支持网络计算资源以并行的、协同的方式提供面向服务的优化功能的计算服务系统,并设计了对系统性能具有重要影响的动态任务调度算法,从而使系统能够适应复杂过程系统优化计算以及网格环境的典型特征.相应地,系统采用多任务队列的任务管理方式和计算节点组的资源管理方式,为该调度策略提供实现基础.测试结果体现了基于该调度算法的优化计算服务系统的良好性能,并为设计在该系统下高效运行的并行算法提供了参考依据.     

面向异构分布式计算环境的并行任务调度优化方法

分布式计算环境中并行作业的任务调度策略直接影响应用程序的执行时间,寻找一种使任务执行时间最短的调度方案已被证明是NP(non deterministic polynomial)完全问题。首先给出了异构分布式计算系统的形式化描述,建立了静态任务调度问题的理论体系,通过分析总结最长动态关键路径(longest dynamic critical path,LDCP)算法的核心思想及存在的不足,提出一种运用结点信息流量减少CPU空闲时间碎片的并行任务调度优化算法,其时间复杂度为O(M×N3)。实验表明改进后的算法在调度长度、加速比及计算效率3个指标上均优于LDCP算法和分层结点排序算法(sorted nodes in leveled directed acyclic graph division,SNLDD),其中,与LDCP、SNLDD相比,调度长度平均缩短19.03%、8.02%,加速比平均提升18.42%、7.96%,计算效率平均提高10.17%、3.72%,进一步提高了并行系统的资源利用率。     

基于耦合技术计算Markov链性能势的仿真算法

在对遍历Markov链的性能灵敏度分析中,可以用计算Markov链的实现因子来代替计算Markov链的性能势。给出了一种基于耦合技术的仿真方法来估计实现因子。使用经过优化的耦合矩阵,通过仿真来快速获得实现因子的估计。这种方法有两个优点：一是不用去求稳态分布,二是能减少仿真中的计算时间。     

面向系统优化的备件动态配置方法

针对库存备件补充时机及配置方案问题,提出了面向系统优化的备件动态配置方法。以系统供应可用度作为度量标准,提出了确定备件动态补充时机的方法;以系统供应可用度、备件费用互为优化目标和约束条件,建立了面向系统优化、基于边际分析算法的备件配置方案计算模型。给出了算例,并对面向系统优化的备件配置方法与国内普遍采用的基于单项备件优化的计算方法进行了比较分析,验证了本文提出方法的优越性。     

G/M/1排队系统的性能灵敏度分析与仿真

对G／M／1排队系统，通过研究其嵌入Markov链，讨论了系统的稳态性能灵敏度分析问题，导出了系统的稳态分布与其嵌入Markov链的稳态分布之间的关系式，给出了用嵌入Markov链的势能表示的稳态性能灵敏度公式。并提出了通过嵌入Markov链来计算系统性能灵敏度的仿真算法，由于该算法基于系统的一条单一样本轨道，故可直接应用于系统的控制与优化。最后提供了两种具体的G／M／1排队系统的例子来说明该算法的应用。     

M/G/1排队系统的性能灵敏度估计与仿真

对具有一般分布的排队系统-M／G／l排队系统给出了一种通过其嵌入Markov链来计算系统势能及性能导数的仿真算法。由于该算法基于分析系统的一条单一样本轨道，故可直接用于系统的控制与优化。最后提供一个数值例子来表明该算法的应用。     

基于全极化GTD模型的雷达目标二维散射中心提取

针对全极化二维GTD散射中心模型,首先提出一种二维极化线性变化(polarization linear variation PL)的ESPRIT算法(2D-PL-ESPRIT)用于提取雷达目标散射中心参数;其次,就2D-PL-ESPRIT算法提取目标散射中心的可行性进行了理论分析。相比通过多个单极化通道方法提取散射中心,2D-PL-ESPRIT算法可以有效提高参数估计精度,降低计算复杂度;相比二维极化并行(parallel polarization, PP)的全极化MUSIC方法(2D-PP-MUSIC),2D-PL-ESPRIT算法避免了复杂的二维谱峰搜索以及通过子空间正交方法判断散射类型的步骤,有效降低了运算量。之后,对三种算法进行了复乘计算量的比较以说明2D-PL-ESPRIT算法具有较高的运算效率。最后,通过仿真实验验证了2D-PL-ESPRIT方法用于全极化2D-GTD模型散射中心提取的有效性。     

V-BLAST系统中有效的近优检测方法

在离散粒子群算法的基础上,结合遗传算法中的变异算子,提出了一种新的离散粒子群优化算法,进而设计了一种使用新的离散粒子群优化算法和并行干扰抵消算法相结合的垂直分层空时系统检测方法。该方法将NDPSO和PIC有机结合可以改善NDPSO的性能,同时为了进一步加快NDPSO的收敛速度,将迫零检测结果作为NDPSO的初始值。分析和仿真结果表明,所提出的检测方法与最优检测方法相比有更低的计算复杂度,与次优检测方法相比具有更好的误码率性能,为寻求新的V-BLAST系统检测算法提供了思路。     

General and efficient parallel approach of finite element-boundary integral-multilevel fast multipole algorithm

A general and efficient parallel approach is proposed for the first time to parallelize the hybrid finiteelement-boundary-integral-multi-level fast multipole algorithm （FE-BI-MLFMA）. Among many algorithms of FE-BI-MLFMA, the decomposition algorithm （DA） is chosen as a basis for the parallelization of FE-BI-MLFMA because of its distinct numerical characteristics suitable for parallelization. On the basis of the DA, the parallelization of FE-BI-MLFMA is carried out by employing the parallelized multi-frontal method for the matrix from the finiteelement method and the parallelized MLFMA for the matrix from the boundary integral method respectively. The programming and numerical experiments of the proposed parallel approach are carried out in the high perfor- mance computing platform CEMS-Liuhui. Numerical experiments demonstrate that FE-BI-MLFMA is efficiently parallelized and its computational capacity is greatly improved without losing accuracy, efficiency, and generality.     

改进的Pareto多目标协同优化策略

为了提高标准协同优化的收敛性并扩展其多目标优化能力,将Pareto多目标遗传算法用于协同优化的系统级优化,提出了一种改进的Pareto多目标协同优化策略（enhanced collaborative optimization using Pareto multi-objective genetic algorithm, ECO-PMGA）。为了保证非劣解集的Pareto最优性与均布性,提出了一种考虑拥挤度的非劣解逐级排序方法。ECO-PMGA采用2-范数形式的学科间一致性约束以提高学科级优化的效率。通过两个典型的优化算例对ECO-PMGA的数值稳定性与搜索Pareto非劣解集的能力进行了检验。研究结果表明,ECO-PMGA的收敛性与数值稳定性得以显著提高,而且ECO-PMGA具有良好的Pareto多目标优化能力。因此,ECO-PMGA在复杂耦合系统的多目标优化设计方面具有较高的实用价值。     

凸优化方法及其在排队系统中的应用研究

理论上可以证明严格凸优化问题有惟一的全局最优解；应用中有快速的多项式时间算法求解这一全局最优解。因此对难于解决的排队系统性能指标优化问题，如负荷配置问题．可以利用排队系统的凸性应用凸优化方法求解。本文基于排队理论建立排队系统负荷配置的非线性优化模型，设计一种优化变量转换方法并经适当的约束务件合并将该模型转换为凸优化模型．并引入凸优化内点法作为负荷配置的有效计算工具。实例计算结果表明．基于排队理论的非线性凸优化模型．其优化结果能保证充分利用设备的生产能力及最低的在制品库存；同时凸优化内点算法具有迭代次数少、收敛速度快的优点；涉及排队系统中其他性能指标的优化问题，也可以采用类似的方法求其最优解。     

An Efficient Constrained Model Predictive Control Algorithm Based on Approximate Computation

1 .ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｏｓｔｓｙｓｔｅｍｓａｒｅｓｕｂｊｅｃｔｔｏｃｏｎｓｔｒａｉｎｔｓａｎｄｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓｆｏｒｓｕｃｈｓｙｓｔｅｍｓｉｓａｖｅｒｙａｃｔｉｖｅａｒｅａｏｆｒｅ ｓｅａｒｃｈｎｏｗａｄａｙｓ.Ｉｔｉｓｗｅｌｌ ｋｎｏｗｎｔｈａｔｍｏｄｅｌｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌ (ＭＰＣ) ,ａｌｓｏｃａｌｌｅｄｒｅｃｅｄｉｎｇｈｏｒｉｚｏｎｃｏｎｔｒｏｌ(ＲＨＣ) ,ｈａｓｂｅｅｎｗｉｄｅｌｙａｎｄｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｐｒｏｃｅｓｓｉ…     

基于支持向量机的轰炸机敏感性权衡优化

生存力中敏感性方案的设计及改进是一个效益和代价不断权衡的过程。针对轰炸机敏感性权衡中的效益-费用优化问题,研究了基于支持向量机的轰炸机敏感性权衡方法。建立支持向量机代理模型,简化了敏感性的计算,并利用交叉验证和网格搜索对模型参数进行优化;拟合了轰炸机敏感性参数与增加费用的函数关系,将灵敏度理论引入敏感性权衡中,从最优效费比的角度出发,确定敏感性参数的取值范围。最后通过仿真验证了方法的可行性。结果表明,该权衡优化方法能够在费用约束条件下对敏感性参数的取值范围进行优化,在保证精度的同时提升了计算效率。     

OFDM系统中基于盲检测的低复杂度分块SLM算法

为了降低正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)系统中传统选择性映射(conventional selected mapping, CSLM)算法的计算复杂度,提高系统的频谱利用效率,提出了一种基于盲检测的低复杂度分块选择性映射(block selected mapping, BSLM)算法,发送端利用逆快速傅里叶反变换(inverse fast fourier transform,IFFT）性质仅需少量低维IFFT运算即可获得较多的备选序列,接收端采用低复杂度的盲检测方式。仿真分析了所提算法的峰均功率比(peak to average power ratio, PAPR)、立方度量(cubic metric, CM)和误比特率(bit error rate, BER)性能。结果表明,所提算法不仅明显降低了计算复杂度,而且有效抑制了OFDM信号的PAPR和CM,获得与已知边带信息的CSLM算法相近的BER性能。     

飞行器耦合系统的一种逐步逼近优化设计方法

阐述了飞行器耦合系统优化设计所面临的计算问题,包括计算量大,计算精度低等.分析指出了产生这些问题的原因在于计算中存在两重嵌套的循环.在上述分析基础上,提出逐步逼近的优化设计方法,在该方法中构造了一个非耦合的近似模型,并针对该近似模型进行优化计算,这样做将嵌套的两个循环过程转化为序列进行的两个循环过程.同时为了在保证精度的前提下提高计算效率,构建了一种近似模型逐步逼近真实模型的迭代格式.仿真算例表明了本方法的有效性.