遗传算法及其在桁架优化设计中的应用

阐述了遗传算法的特点和实现方法。针对遗传算法在优化进程中易陷入局部最优解的弱点，采用保护优良个体和改变参数设置的措施，通过桁架优化设计的例子加以证明。使遗传算法的搜索速度和能获得全局最优解的可靠性有所提高。     

优化搜索空间划分的遗传算法的研究与实现

针对遗传算法中早熟收敛和容易陷入局部收敛的问题,提出优化搜索空间、遗传算法算子的一些改进策略,即利用搜索空间划分实现优良等位基因单元稳定遗传到下一代中,利用禁忌域和有效域快速提高算法的实现性能.改进的算法能有效减少搜索空间、避免算法早熟,使得算法的全局搜索能力和局部搜索能力比其他遗传算法均得到了较大的提高.函数求最优解和服装设计算法的实现,证明了改进算法的平均收敛速度和收敛到最优解的效率都优于其他遗传算法,实验验证了所提出的算法思想的可行性和有效性.     

一种异型改进的自适应遗传算法

遗传算法搜寻全局最优解的优异特性使其在许多应用领域中获得了很好的运用,但该算法作为一种随机优化算法,对求解相对繁杂的全局优化问题易使最优解收敛至局部最优解.而标准的自适应遗传算法是在遗传算法的基础上对交叉率的值和变异率的值进行线性自适应调整,在收敛性能有所提升,但仍然不能有效避免算法的早熟.提出一种异型改进的自适应遗传算法(Heterogenic improved adaptive GA,简称HIAGA),即在对变异率和交叉率进行曲线自适应调整的同时应用精英保留策略的方法.仿真实验结果表明,HIAGA算法在处理收敛速度和避免搜寻结果成为局部最优解等方面能达到较好的处理效果.     

基于改进遗传算法的最快爬升航迹的优化分析

主要介绍一种基于改进遗传算法的优化技术,利用遗传算法优越的全局搜索的能力,研究了飞行性能中的最快爬升性能.使用改进遗传算法对快升航迹和最佳爬升速度进行了寻优优化,对遗传算法优化快升的航迹和接近最快爬升方式的航迹进行了对比,表明,以遗传算法优化的快升航迹进行爬升,飞机可以最快的爬升到巡航高度.而且本算法以及程序具有一定的通用性适用于其它求最佳轨迹爬升的航迹优化.     

基于遗传算法和BP算法的混合算法

本文就函数优化问题,结合遗传算法和 BP 算法的优点,提出一种新的混合算法。该算法既有较快的收敛速度又能以较大概率收敛到全局最优解,数值实验结果表明该算法显著优于遗传算法和 BP 算法。     

最大能量刹车试飞滑行距离和刹车能量工程估算技术

针对民用运输类飞机最大能量刹车风险评估的需求,详细对比分析了最大能量刹车试飞过程和最大起飞质量加速-停止距离试验过程的异同,并以飞机滑跑过程中动力学分析为基础,提出了以最大起飞质量加速-停止距离试验结果估算最大能量刹车滑行距离和刹车吸收的能量的工程估算方法。该工程估算方法在ARJ21—700飞机最大能量刹车试验中得到初步验证,表明该工程估算方法有一定的准确性,可以用于民用运输类飞机最大能量刹车风险评估。     

一种融入小生境技术的遗传禁忌算法

针对遗传算法在全局优化问题中容易出现早熟和收敛速度慢,禁忌搜索强烈依赖于初始解等问题,根据遗传算法和禁忌搜索算法自身的特点,分析两者的优势和不足,提出了一种融入小生境技术的遗传禁忌算法.该算法采用融入了小生境技术的遗传算法作全局搜索,用禁忌搜索算法作局部搜索,可以加快收敛速度,同时可以抑制早熟现象,避免过早收敛到局部最优.分析和实验结果表明,该算法能很好地抑制早熟收敛,同时在计算速度和计算结果方面都有改进,是一种快速有效的优化算法.     

基于混合编码的多智能体遗传算法

为了提高多智能体遗传算法的收敛速度和全局寻优能力，将量子编码引入多智能体遗传算法中，对每个智能体同时采用量子编码和实数编码，以基于这两种编码方式的遗传算子同时进化来获得更快的收敛速度和更好的全局收敛性。仿真结果表明，此算法能更快地收敛到全局最优解。     

基于效用函数的CGF协同任务分配优化研究

针对CGF协同控制优化问题,为解决仅凭招投标结果确定任务分配方案时只能获得局部最优且耗时较长的问题,首先构建了CGF能力向量和子任务要求的能力向量。在此基础上建立了效用函数数学模型。然后以全局效用最大为适应度函数,以反潜直升机协同搜素为背景。应用遗传算法对基于CGF偏好的投标矩阵进行任务分配全局优化。仿真验证表明,所建协同任务分配模型能够实现CGF协同决策优化。而且遗传算法能够很快收敛到全局最优解,有效地解决了舰空协同反潜中对潜搜索的协同任务分配问题。     

飞行器概念设计中多学科优化模型的研究

多学科优化技术的发展有效地提高了飞机的设计水平,同时提高了设计人员对非常规布局飞机的设计能力。以一种双后掠飞翼布局飞机为研究对象,建立新的优化模型对其进行气动、结构优化。优化过程分为系统级优化和学科级优化。在系统级优化中,航程定义为飞机全局性能指标。在学科级优化模型中,把升阻比和展向气动载荷分布的综合气动性能作气动学科优化目标,结构重量作为结构优化目标。优化结果表明,优化模型可以高效的运行,优化方案更接近最优解。     

基于改进遗传算法的航空器载重平衡

为优化研究航空公司所遇到的飞机载重平衡问题,建立了以业载量最大和重心偏移量最小的多目标载重平衡模型,考虑了单舱位限重、多舱位限重、重心限制等约束,运用遗传算法对模型求解,为加快算法寻优能力和加快收敛速度,在普通遗传算法的基础上添加了进化逆转操作算子。最后运用波音757-200F作仿真优化实例,计算结果显示业载量平均可达21 281kg,重心偏移量平均为2.31%MAC,验证了模型的有效性和合理性。     

高原机场飞机减载使用分析

高原气候环境特殊,空气稀薄,飞机在高原机场运行时,起降性能受气温气压影响显著,飞机载重受到限制.基于高原机场飞机起飞着陆性能的分析,提出飞机减载的判定准则和分析方法,分别研究了轮胎速度、跑道长度、刹车能量和道面承载能力等因素对飞机起降质量的限制.根据运动学理论分析起飞离地、着陆接地平衡状态,得到离地速度与起飞质量、接地速度与着陆质量的关系,计算轮胎速度限制的最大起飞着陆质量;分析高原机场跑道长度计算理论,利用解析积分法计算跑道长度限制的飞机最大起飞着陆质量;将刹车能量对飞机起飞着陆质量的限制转化为决断速度对飞机起飞着陆质量的限制,通过决断速度计算飞机的最大起飞质量;采用ACN-PCN(aircraft classification number-pavement classification number)评价法,确定飞机的最大起飞着陆质量.以某高原机场为例计算某型飞机的最大起飞质量和最大着陆质量,给出了具体的减载方案.研究表明,对于正常起飞和正常着陆,轮胎速度对最大起飞质量和最大着陆质量影响最敏感;对于一发失效,刹车能量对最大起飞质量影响最敏感.     

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。可见本文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。     

近地阶段ARJ21飞机尾流遭遇安全性研究

在实际管制运行中,为了缩短ARJ21飞机与前机尾流间隔,同时避免尾流遭遇危险事件的发生,选取前机机型为A330-200重型机,分别对ARJ21纵向和横向穿越前机尾涡场两种模式下的风险性进行了分析。首先建立了前机尾涡耗散与速度诱导模型,然后根据ARJ21遭遇尾流受力响应模型进行求解,分别计算出两种尾流遭遇模式下ARJ21整机、机翼、机身、平尾及发动机升力与力矩的变化,最后计算得出滚转力矩系数指标和过载增量指标进行安全性验证。结果表明：当ARJ21以ICAO规定的尾流间隔纵向遭遇尾涡时,其滚转力矩系数小于0.04,过载增量与安全裕度之和小于0.5;在交叉跑道上空横向遭遇尾涡时,过载增量与安全裕度之和小于0.5,验证了ICAO尾流间隔标准的安全性。ARJ21跟随A330-200的尾流间隔较ICAO标准缩短2481m,缩减率为26.79%,有效提高了机场的运行效率。     

基于多目标遗传算法的拖拉机变速箱体优化设计

提出基于ANSYSWorkbench平台箱体结构的有限元模型建立方法,对其在最大载荷工况下进行静力分析。以保证结构刚度为约束奈件,以减轻结构重量和提高结构强度为目标,采用多目标遗传算法对箱体结构关键参数进行优化设计。结果表明,多目标遗传算法能在可行域内快速准确地获得箱体结构优化设计的Pareto最优解集,在满足结构刚度的前提下,实现箱体结构的优化设计。     

一种水上电动飞机支撑结构分级优化方法

针对某水上电动飞机浮筒支撑杆稳定性和装备预留空间的问题,分别从拓扑,尺寸,形状3个方面进行分析,设计一种轻量化且有良好气动外形的支撑结构.首先在已有飞机载荷与设计区域大小的情况下,基于拓扑优化方法对支撑架的包络空间进行迭代计算,得到最优传力路径,获取合理的节点位置和杆件连接方式.其次在ANSYS和iSight中采用多岛遗传算法对杆件截面尺寸参数进行联合优化,得到各个截面的最优尺寸,最终获得的结构形式既满足强度要求,且与原结构重量相比减轻了13.6％;最后通过"翼型"整流罩结构的使用减小杆件的阻力值,降低桁架结构对飞机气动性能的影响.新方案旨在为水上飞机支撑架设计提供一种新思路,也为相似的类桁架结构优化提供理论依据和技术支持.     

飞机极限起飞重量和决断速度的确定

飞机极限起飞重量和决断速度的确定蔡良才邓学钧（空军工程学院，西安７１００３８）（东南大学交通学院，南京２１００１８）目前，我国军用机场跑道长度设计是不考虑一发失效这种不利情况的．因为按这种不利情况来设计，需要增加跑道长度．那么，按现行跑道长度设计方...     

新变异DNA遗传人工鱼群优化DNA序列的多模算法

为了提高多模信号的均衡效果,提出一种新变异DNA遗传人工鱼群优化DNA序列的频域加权多模算法(nm DNAGAFS-DNA-FWMMA)。该算法利用新型变异DNA遗传人工鱼群算法收敛速度快和全局搜索能力强的优点,通过DNA约束模型和代价函数来寻找最优DNA序列,将该序列解码后作为频域加权多模算法(FWMMA)初始最优权向量,以提高收敛速度并减小剩余均方误差。仿真结果表明,nm DNAG-AFS-DNA-FWMMA的收敛速度快、均方误差小。     

特征选择中的一类遗传序优化算法

针对模式识别中特征子集的选择存在组合优化的情况,采用了一类遗传序优化算法,以序优化思想为指导,对传统遗传算法中的参数及操作进行改进.利用有限的计算资源寻求复杂特征选择问题的近似最优解,从而有效地降低了特征维数,加快搜索到最优特征子集的速度,为特征选择问题提供了一种新的处理方法.通过Matlab仿真,对美国加州电力市场的实际数据进行预测.结果表明,月平均误差不超过2.62％,因此该算法在电力负荷预测方面有很强的实用性.     

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。