非线性规划方法简介(Ⅳ)

第六章带非线性约束的最优化问题这一章我们叙述带非线性约束的最优化问题的算法。带非线性约束的最优化问题比线性约束的最优化问题处理起来要困难得多,这方面的算法及有关理论的研究主要是近十多年来发展起来的。大致说来,解决非线性约束的规划问题有这样几种途径:一是把带约束的非线性规划问题变换为若干个或一系列无约束的规划问题,这就可以用无约束的规划问题的方法来解决,例如罚函数方法和障碍函数法;一是把可行方向法和投影法推广到非线性约束的规划问题,这种推广主要是解决由于可行点集的非线性边界带来的困难;一是把非线性约束条件逐次线性化,把原问题归结为解决一系列的线性约束的子规划。此外,还有解非线性约束     

IMRT中快速有限笔束算法的比较研究

IMRT逆向治疗计划中,速度和精度是IMRT对剂量计算算法的基本和主要要求.直接存储的矩阵有限笔束算法在精度上有其优势,但是计算速度稍慢.基于若干典型算例,比较分析了曲线拟合法和直接数据存储法两种算法在计算精度和速度上的特点,结果显示曲线拟合法速度快,但是精度略低,而直接数据存储法速度慢、精度高.比较结果为IMRT逆向计划过程的剂量计算提供更多算法选择依据,根据系统对算法的要求可以灵活选用这两种算法.     

一种自适应最优化小波变换算法及应用

传统的二进小波变换对非2的整数幂的数据要进行大量的边界处理,针对这一局限性,提出一种自适应最优化小波变换算法.其核心是通过解析被处理数据长度来捕获其长度的最佳逼近值,实现边界处理的最优化;通过分解最佳逼近长度来获取各层次小波变换基数,实现小波变换基数选择的自适应.与二进小波变换相比,自适应最优化小波变换算法具有运算速度快,边界处理量少,数据压缩量大等特点.最后通过一个图像压缩的应用实例表明了此算法的可行性.     

一种DCT域实现图像分数倍尺度变换的方法

分析了块和其子块离散余弦变换(DCT)系数之间的变换关系，在此基础上提出一种直接在DCT域实现图像尺度分数倍变换的快速有效的算法．该算法不仅解决了先前算法无法在压缩域实现任意分数倍变换的问题，而且具有较好的效果和较小的运算量，该方法可广泛应用在MPEG、JPEG等基于DCT的压缩图像尺度变换中．     

一种自适应最优化小波变换算法及应用

传统的二进小波变换对非2的整数幂的数据要进行大量的边界处理,针对这一局限性,提出一种自适应最优化小波变换算法。其核心是通过解析被处理数据长度来捕获其长度的最佳逼近值,实现边界处理的最优化;通过分解最佳逼近长度来获取各层次小波变换基数,实现小波变换基数选择的自适应。与二进小波变换相比,自适应最优化小波变换算法具有运算速度快,边界处理量少,数据压缩量大等特点。最后通过一个图像压缩的应用实例表明了此算法的可行性。     

调强放射治疗的剂量验证

目的验证逆向调强治疗计划计算的位置及剂量的准确性。方法：我院从2004年8月开始用Varian CadPlan逆向放射治疗计划系统。通过MED～TEC固体水、美国Sunnyclear MapCheck（Model-1175）、0．6cc电离室、Kodak慢感光胶片等验证后,在Varian2300C／D直线加速器上开展多子野的动态及静态调强适形放射治疗技术。现已治疗了70多例,近期效果良好。射野设置方式一般是5．7,9个均分圆 周角度固定射野,静态调强采用10-12个剂量调强水平,剂量学验证的内容包括调强剂量强度分布,位置准确度、相对及绝对剂量、射野误差等。     

秩2修正的基于模型的仿射约化割线法

把仿射约化变换应用于基于模型的割线法中,在近似海色阵修正时,采用修正秩2.得到一种新的求解无约束最优化问题的算法,从理论上证明了算法的2次终止性.     

用于逆向计划设计的整合优化方法

针对调强放射治疗逆向计划设计中两步法优化算法在临床需求和硬件需求之间不能很好协调的问题,提出了一种新的整合优化方法.在强度图优化中,将传统的在目标函数添加平滑项改为在约束中添加总机器跳数约束项;另外在两个优化过程中加入反馈过程,依次求取各射野的子野序列.与目前已有的基于全变差平滑的算法在临床测试病例上进行了对比实验,结果表明,当总机器跳数和总子野个数分别为50和30时,新方法的目标值(43.195 2)远低于基于全变差平滑算法的目标值(72.154 7).     

全局最优化的填充修正打洞函数法

研究求解全局最优化问题的算法同.在分析了已有的填充函数法和打洞函数法之后,吸取了这两类算法的优点,给出了一种求取非线性最优化问题全局最优解的填充打洞函数算法.与通常的填充函数法相比,该算法降低了对其中参数的依赖,并且具有较好的求解可操作性.数值试验显示,计算效果是满意的.     

线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法

有文献给出了一般等式约束非线性最优化问题的一种求解途径。在此基础上将线性等式约束非线性最优化问题转化为非线性最小二乘问题求解，提出了求解最优化问题的一种新思路。然后利用Gauss-Newton法求解非线性最小二乘问题，在求解过程中引入非精确的一维搜索，提高了计算的效率，加快了算法收敛的速度，从而找到了具有线性等式约束非线性最优化问题的一个新算法，算法具有很好的收敛性，收敛速度是二阶的。最后经过数值实验证明新算法与Matlab优化工具箱计算的结果一致，是可行的、有效的。
     

基于出行偏好和路径长度的路径规划方法

针对基于最短路径的路径规划方法只关注路径长度,而基于轨迹的路径规划方法过度依赖用户偏好的问题,提出一种同时考虑用户出行偏好和路径长度的路径规划方法.首先,利用长短期记忆模型从历史出行轨迹中提取用户的出行偏好;其次,采用Markov链Monte Carlo采样技术将用户的出行偏好引入启发式搜索算法A*中,在道路网络中搜索...     

一种新的用于WCDMA基站布局规划的移动台分配方法

提出了一种新的用于WCDMA基站布局规划的移动台分配方法,在基站布局规划的上、下行链路计算中基于链路发射功率与小区负载进行移动台分配.通过一组基站布局规划实例,将该移动台分配方法与当前WCDMA基站布局规划中常用的基于链路衰减的移动台分配方法进行了比较.实验结果表明,所提出的移动台分配方法可以在基站布局规划中对移动台进行更为合理的分配,减少业务分布不均匀时规划结果中选择的基站数目.     

无人飞行器延时航迹规划方法

编队飞行中无人飞行器由于战场态势改变等原因常常需要延迟打击目标。在定高飞行模式下,提出了基于分层规划的延时航迹规划方法,首先基于最小风险值选择最佳延时机动区域,然后采用基于解析法的延时航迹规划算法,生成满足延迟时间和飞行约束条件要求的延时机动航迹。通过分析计算各个航迹段附近区域的风险值,确定了无人飞行器延时机动的安全飞行区域;基于解析法提出徘徊延时航迹的规划算法,并用该算法生成满足飞抵时间延迟量要求的延时航迹。仿真结果显示,徘徊延时航迹规划算法能够高效准确地规划出需要的延时航迹,规划总时间在规定的时间范围内,较好地满足了无人飞行器需要延时飞行的时间要求。     

基于遗传算法的汽车式移动机器人路径规划方法

对文题进行了数学描述，提出了一种基于遗传算法的汽车式移动机器人最短距离路径规划新方法，探索了解决非完整系统路径规划问题的新途径．利用经改装的遥控汽车模型进行了路径规划实验，取得了令人满意的实验结果     

三维装配工艺模型的数字化建模方法

为实现基于三维模型的装配工艺设计,研究了三维装配工艺模型的数字化建模方法. 根据装配工艺设计过程的特点,将三维装配工艺设计过程分为粗装配工艺设计阶段和精装配工艺设计阶段. 针对不同的工艺设计阶段,为三维装配工艺模型提出了3种阶段工艺模型,分别为拆卸工艺模型、粗装配工艺模型及精装配工艺模型,建立了不同阶段模型及辅助工艺信息的表达方法和模型信息间的映射机制,详细阐述了3种阶段工艺模型的建模过程. 基于上述建模方法,开发了基于三维模型的装配工艺设计系统,以一个发动机模型验证了文中提出的建模方法的正确性.      

王轮铰接式月球机器人的全局路径规划

为了满足五轮铰接式月球机器人（FWALR）的避障及在月面上作业的要求，针对FWALR的结构特点、月球上凹凸不平的三维地形和机器人车轮与地面的相互作用，提出了基于虚拟传感器的双向全局路径规划方法和降维法。用此方法对FWALR进行了全局路径规划及仿真试验，证实了这种全局路径规划方法的可行性。     

基于二层结构的路径规划系统

本文提出了智能系统中的二层路径规划子系统,其中的全局路径规划层接收来自任务规划子系统的目标序列,针对已知的静态障碍环境信息,采用基于 Hopfield 人工神经网络(HANN)算法的新型路径规划方法,得出点到点的直线路径(预直线路径)序列,并进行了仿真。局部路径规划与跟踪层接收来自全局路径规划层的预直线路径,考虑全局路径规划层未知的静态和动态障碍,采用势场法来进行局部路径规划与跟踪,并进行了仿真。     

我国村镇空间规划技术适宜性评价思路

该文提出基于核心解译和区域差异2种评价方法思路,以核心解译法为例,通过对6大村镇问题矛盾焦点和10大技术作用核心的归结,发现土地利用矛盾主线是人地关系,村镇发展的矛盾焦点是轻视公共配套设施建设,而对应的技术重点是土地节约集约利用和村镇集聚发展的问题,技术的作用核心与问题的矛盾焦点基本对应.基于区域差异的技术适宜性指引是各示范区开展的后续工作.     

用于晶圆制造产能规划优化决策的改进随机规划方法

提出了一种滚动式基于场景(scenario)的随机规划方法.由于需求的高度不确定性,采用多个预测场景来模拟需求的不确定性,其发生概率之和为1;由于一个产能计划周期可能包含多个需求预测周期,以分别满足几个预测周期的需求为约束,而不是满足整个计划周期的需求;以滚动的形式来做设备购置计划,即根据未来几个计划周期的情况来做本期设备购置决策,使得到的设备购置决策具有更好的鲁棒性.结果表明,当未来产品需求在一定范围内变动时,基于随机规划的滚动计划决策优于原来的随机规划决策.     

对抗环境下足球机器人路径规划

在RoboCup中型组足球机器人比赛环境下,实现机器人实时、有效的路径规划是赢得比赛的重要前提.充分考虑到足球机器人比赛中实时性和对抗性的特点,采用具有实时性优势的人工势场法,并综合考虑障碍物、目标点以及机器人之间相对位置和相对速度的关系,提出一种相对威胁系数的概念.该系数能够反映比赛中双方机器人实际对抗的强弱程度.将相对威胁系数应用到传统的人工势场中,形成一种新的改进型人工势场法,较好地解决了对抗环境下机器人路径规划中一些实时性、有效性的问题.仿真实验验证了所提出算法在足球机器人比赛系统中具有可行性.将该算法应用于交龙足球机器人上,在实际比赛中取得了较好的成绩.