微机CAD系列支撑软件及丛书(7)——微机板、梁、壳、杆有限元优化计算

本软件是学习有限元分析和结构优化设计的读者的基本软件,主要包括板、梁、壳、杆的二维和三维有限元分析及以重量最轻为优化目标的优化设计程序.本软件中包括大量实际应用例题,可帮助读者学习和掌握建立数学模型、求解和使用程序的方法.该软件适用于广大从事结构计算的工程技术人员、高等学校有关专业的师生和研究生.此软件可广泛用于机械结构,土木结构等专业的结构分析与设计.本软件是国     

方坯连铸凝固过程冷却的最优化

建立了方坯连铸冷却最优化数学模型,用于确定最优二冷制度和最大拉速。应用分布参数系统最优化控制理论,对此最优化问题进行了分析求解。模型还应用于某厂方坯连铸,进行优化计算,证明模型是合理的。     

一种求解变量有界非线性规划的全局最优解新方法

提出了一种求解变量有界非线性规划的全局最优解新方法——不可行域移除(IRIR)法.在优化过程中,先计算原最优化问题的不可行域,然后在原最优化问题的求解空间中移除确定的不可行域,使得新的求解空间不断缩小,并通过研究不可行域的线性表达,在不影响最优解的前提下将非线性约束转化为线性约束,以求解非线性规划问题,其特点是所得最优解对原最优化问题约束函数的凸性和优化迭代起始点的位置不敏感.同时,阐述了IRIR法的原理和实现过程,在序列二次规划(SQP)算法的基础上,应用数值算例和弹簧设计2个典型实例,以验证IRIR法的可行性和正确性.结果表明:IRIR法可以有效降低原最优化问题的求解难度,且无需引入新参数,是一种具有较高求解能力和实用价值的全局最优化方法,但其不适用于求解设计变量无界的最优化问题.     

基于二次插值教学优化的化工动态参数估计方法

动态参数估计问题的有效求解对于化工过程精确建模具有重要意义。针对动态参数估计问题,通过将二次插值算子引入到教学优化(TLBO)算法来加强其局部搜索能力,提出了二次插值教学优化(TLBO-QI)算法。此外,将TLBO-QI用于3个化工过程动态参数估计问题的求解,并与TLBO、蜂群优化以及粒子群优化进行了对比,计算结果表明了TLBO-QI可以获取精度更好的解。     

纳希瞬时单位线参数优化研究

应用矩法推求的纳希瞬时单位线参数还原同次洪水过程存在着与实测洪水过程拟合效果不佳的现象.根据实际洪水预报中对洪峰流量处预报精度要求较高的需要,构建了优选瞬时单位线参数的最优化模型,提出了应用矩法与梯度搜索法联合求解最优化问题的一套方法,并将矩法与该方法用于同场次暴雨洪水过程计算,计算结果表明,采用本优化模型及解法得出的结果较矩法预报精度有了进一步的改善,且在洪峰中具有较好的还原效果.研究表明优选瞬时单位线参数的最优化模型以及求解方法较之矩法更能得出符合流域汇流特性的单位线参数.     

基于粒子群优化算法的分散式废水处理网络的综合

基于分散式废水处理网络的超结构，建立了废水处理网络系统最优化的非线性规划模型和混合整数非线性规划模型．它们是具有非凸性的复杂非线性数学规划问题，用现有的方法进行求解不能保证得到全局最优解．因此，提出了应用新型随机型算法——粒子群优化算法求解上述复杂非线性最优化问题．算例问题的求解计算表明，提出的废水处理网络粒子群优化方法具有不要求初始可行点以及适应全局优化等优点，能够快速有效地解决废水处理网络最优化问题．     

混沌最优化算法在结构最优化设计中应用

针对非线性约束问题,提出了一种新的、可行的混沌最优化算法———三次载波混沌最优化方法;并将此算法用于工程结构优化设计中。计算结果表明,与已有的直接搜索方法相比,该算法简单,容易实现,求解精度、收敛速度和可靠性较高,满足约束的效果较好,是解决优化问题的有效方法。     

数学建模中优化模型的求解方法

介绍了运用MATLAB的优化工具箱来求解无约束最优化问题、线性规划优化问题、有约束非线性最优化问题及二次型规划问题的具体命令及其使用格式;还介绍了对比较复杂的优化模型,可以运用的最优化算法:神经网络算法、遗传算法、模拟退火算法、支持向量机和粒子群算法,该文给出了各个算法的运用思路或者具体步骤,方便读者参考引用。     

人员密集场所多出口应急疏散模型研究

针对人口密集场所紧急疏散问题,在相关研究背景的基础上对问题做出不同分析、描述,找出人员疏散过程中的主要矛盾,建立以安全疏散时间最短为目标的最优化模型.在运用Lingo软件求解的基础上,对求解结果进行分析验证,优化求解结果,把定量的结果进行变量的转换,使结果更加符合实际情况,为模型的实际应用、制定紧急疏散方案提供依据.     

SCE-UA算法在水环境系统优化问题中的应用

把SCE-UA算法应用到水环境系统优化问题的求解当中,成功求解了3个典型的优化问题:二维稳态水质模型横向扩散系数及流速推求、排放口最优化处理、水工建筑物调度参数识别.结果表明:该算法不但能求解一元函数约束的优化问题,通过构造罚函数,该算法还能够成功求解有多元函数约束的优化问题.该算法不依赖导数和优化问题的具体形式,并且参数极少,求解精度高,通用性较强,可高效识别水工建筑物的调度参数,在环境系统优化中有很高的推广价值.     

含孔有限弹性板缓和应力集中的总极值优化法

讨论了“积分型总极值”优化方法在二维多连域弹性体形状优化中的一个应用.具体计算了含椭圆孔的弹性有限板两边受拉伸时,为减少应力集中加入两个辅助孔的形状优化问题.通过优化设计辅助孔的位置和孔径以及中心孔的形状使应力集中明显降低.实例表明“积分型总极值”最优化方法具有约束处理方便、优化效果好和收敛速度较快的特点,适合于求解这一类形状优化问题.     

模拟退火法用于电压稳定分析

为了提高用于电压稳定分析的非线性最优化方法的效率,提出了将模拟退火法和单纯形法相结合求解非线性最优化问题的新算法,避免了在全局最优点附近的大量低效搜索,提高了模拟退火法的计算效率。应用这种新算法求解静态电压稳定极限,用５节点系统进行验证得到了满意的结果。求解静态电压稳定极限问题可以等效为含有非线性等式约束和不等式约束的非线性最优化问题,采用内点法将不等式约束问题转化为等式约束问题,再通过引入罚函数转化为无约束最优化问题,然后应用本算法进行计算,结果表明新算法是有效的。     

基于约束骨干粒子群算法的化工过程动态多目标优化

大多数化工过程是动态过程,需同时优化多个目标,从而带来复杂的约束多目标动态优化问题。因此提出了一种动态约束多目标骨干粒子群算法,即采用一种新型约束处理方法,结合Pareto支配和ε约束支配技术的双档集机制;针对约束优化问题寻优难度更大,更易陷入局部最优的特点,采用局部搜索和混合变异策略,并自适应调整搜索步长,提高算法的探索和开发能力;采用分段线性函数参数化方法,构建一种动态约束多目标粒优化算法,并将其用于解决间歇反应器的动态多目标优化问题。测试实验表明:与NSGA-II和自适应差分进化算法(SADE-εCD)比较,该算法具有更优秀的收敛性与分布性;应用到化工过程多目标动态优化问题实例进行比较表明,多目标骨干粒子群算法在约束多目标动态优化问题的求解中表现出更好的应用前景。     

迭代、直接搜索联合优化方法及其在化工中的应用

本文提出了一种迭代、直接搜索联合优化方法,该方法集迭代Marquardt法快速收敛和直接搜索单纯形方法适应性强的特点,通过化工数学模型的具体应用表明,该方法可广泛地用于最小二乘问题。     

一种电阻网络的优化设计

前言最佳电路设计是现代电路设计中利用电子计算机进行最优化设计的一种新方法。其研究方法是先建立具体电路的数学模型,然后分析模型,选择合适的求解方法,最后是编程序,用计算机求最优解。本文叙述了一个来自生产实践的电阻网络的优化设计问题。在选择求解方法时,采用了Aggarwal启发计算法。这种启发式算法原来只用于计算电路可靠性最优化工程。根据其设计思想,对其作了具体的修正,将     

利用频谱分析进行平面连杆机构的轨迹综合

提出一种基于频谱分析和应用最优化方法进行平面连杆机构轨迹综合的新方法。此方法减少了迭代求解过程中变量的数目,并且变量初值的选定简易而规范; 在建立优化模型时运用了复矢法, 使整个求解过程无需推导繁杂的数学公式     

对偶理论在一类多项式全局优化中的应用

用Canonical对偶理论,讨论一类高阶多项式全局最优化问题的求解.首先将无约束多项式全局优化问题转换成箱体约束下的多项式全局优化问题,之后通过构造非线性变换对偶函数及相应的共轭函数,得到原问题的Canonical对偶问题.进一步通过求解对偶问题的最优解,导出原多项式全局优化问题的最优解,并给出对偶问题是凹函数的证明.最后应用所得方法,计算一个二元6次多项式全局最优化实例.     

粒子群算法在求解优化问题中的应用

粒子群优化(PSO:Particle Swarm Optimization)算法是一种新兴的优化技术,其思想来源于人工生命和进化计算理论.PSO算法通过粒子追随自己找到的最好解和整个群体的最好解完成优化.为了避免PSO算法在求解最优化问题时陷入在局部最优及提高PSO算法的收敛速度,提出了对PSO算法增加更新概率.对无约束和有约束最优化问题分别设计了基于PSO算法的不同的求解方法和测试函数,并对PSO算法求解多目标优化问题进行了研究.仿真实验表明了改进的PSO算法求解最优化问题时的有效性.     

直埋热水供热管道敷设方式的选择和设计探讨

近年来，直埋热水供热管道敷设技术，随着其研究的深入、理论的日渐丰富以及工程应用范围的扩大，越来越受到工程技术人员的欢迎。尽管该技术的应用愈加广泛，但在设计和实施过程中，工程设计和工程技术人员仍然遇到了一些问题，需要设计和工程技术人员协同解决。本文针对目前热水供热管道直埋时常见的四种敷设方式，在管道敷设方案设计中遇到的问题和具体施工工程中如何选取合适的敷设方式以及相应的解决办法进行了探讨。     

喷灌工程规划设计中的两个最优化问题

最优化技术作为一种先进的设计理论,在许多技术领域得到了广泛的应用。在喷灌工程规划设计的若干问题中,有许多是可以应用最优化技术的。但是,目前在喷灌工程规划设计领域,对最优化技术的研究和应用还非常不够,在某些方面甚至可以说是空白。本文将讨论最优种植模式与灌水量分配、水量的最优调配两个问题,应用线性规划理论,给出以上两个问题的最优化模式,并简述其求解路线。