改进高效全局优化算法在船型优化中的应用

船型优化问题的复杂度越来越大,导致昂贵数值计算量越来越大,进而优化成本越来越高,对优化技术提出了更高的要求:精简计算量,降低优化成本。本文针对高效全局优化算法进行研究和开发,对其初始样本点、加点法则以及收敛条件等进行了探讨,采用多种初始样本点数启动优化,采用“期望函数”作为单目标加点法则以及欧氏距离EIM函数作为多目标加点法则,使用遗传算法对加点函数进行寻优精确定位最佳新增样本点,并通过标准优化测试函数进行了验证。为船型优化问题提供了新的思路。

带性能约束布局问题的全局优化算法

以人造卫星仪器舱布局为例，应用图论、群对集合的作用、轨道与等价关系等刻划各种布局方案的同构、等价类等内在性质，从而首次给出带有性能约束二维布局问题的一种全局优化算法．

MINLP问题全局优化算法的研究

提出了一种求解混合整数非线性规划MINLP问题的混合优化算法GASimplex,由遗传算法模块GASolver和单纯形算法模块SimplexSolver两部分组成。该算法首先确定MINLP模型的整数变量和复杂变量,使得固定这些变量后可以将原问题转化为一线性规划子问题,在此基础上应用GASolver实现对整数变量和复杂变量的优化,而其适应函数则可以通过求解编码对应的线性规划子问题SimplexSolver来得到。这样,一方面由于在遗传算法中引入了局部搜索过程,极大增加了GASimplex整体收敛速度,而且对于非凸的MINLP问题,可以在理论上保证得到解的全局最优性;另一方面,模型约束条件是通过SimplexSolver求解得到,故约束条件的存在一般不会增加遗传算法处理的复杂度,可有效的处理约束的MINLP问题。通过对一MINLP模型仿真分析,证明该算法不仅具有很快的收敛速度,而且能得到全局的次最优解,更适合处理一类复杂的MINLP问题。

输配电系统综合规划的全局优化算法

提出了改进的最短路遗传算法,用于对多个电压等级的纯开环输配电网进行综合规划,算法能考虑复功率、电压、容量以及树状约束,并得到全局优化解。在只考虑有功潮流的情况下,通过控制节点的出入度,提出了开环与非开环混合的输配电系统综合规划问题的近似解决方法。为了解决输配电系统规模大造成的计算量问题,给出了基于输配电系统知识的最短路算法。

最小化运行费用的时变重构全局优化算法

该文提出了一种以运行费用最小为目标的时变重构全局优化算法。将时变重构问题分解为多个静态重构子问题,使用核心模式遗传最短路算法(CSGSA)分别求解每个子问题,得出候选放射状网络结构,并使用动态规划,根据各子问题的结果求解全局最优的时变重构策略。算法还对开关操作次数约束进行了处理,使之不影响动态规划的全局最优性。所提算法是配电网络实时调度,规划和离线分析的有效工具。

基于拟态物理学方法的全局优化算法

受拟态物理学方法的启发,就物理个体与理想粒子的特征异同问题,通过建立拟态物理学方法与基于种群优化算法的映射关系,设计出一种面向全局优化函数的拟态物理学算法框架.这是一种基于群体的随机优化算法,每个样本解被看作一个具有质量、速度和位置属性的物理个体,个体质量是用户定义的有关其目标适应值的函数,个体的适应值越好质量就越大,则个体间的虚拟作用力就越大.利用牛顿万有引力定律定义了个体之间的虚拟作用力,制定了个体之间的引?斥力规则,使得适应值较好个体吸引适应值较差个体,适应值较差个体排斥适应值较好个体,最好个体则不受其他个体的吸引或排斥.该方法利用这种引?斥力规则使得整个种群向更好的搜索区域移动.实验结果表明该算法的有效性.

一种新型全局优化算法在直线电机优化设计中的应用

把一种新型全局优化算法—区域消去法引进到电机的优化设计中 ,并针对电机优化问题的具体特点 ,提出将混合罚函数法和修正的鲍威尔法用于其中的局部寻优。应用该算法对直线电机进行优化设计 ,较大提高了直线电机的力能指标 ,且具有收敛速度快的特点。

基于EGA与Alopex算法的非可微函数混合全局优化算法

遗传算法是一种全局优化算法,能以较大概率搜索到全局最优解。本文将Alopex算子嵌入到保留最优个体遗传算法(EGA)中,对非可微或求导困难函数从而得到既能以较大概率搜索全局极值,又能进行局部细致搜索的混合全局优化算法;并对其全局收敛性和计算效率作了证明与分析。数值计算结果表明该算法优于求解函数优化的EGA和Alopex算法。

边坡稳定分析条分法的一个全局优化算法

根据毕肖普法和非线性规划原理 ,对工程实践中最为广泛应用的圆弧滑裂面法 ,提出了一个较为完整的优化数值模型 ,并运用障碍函数法求解了该优化数值模型。为避免陷入“局部优化点” ,运用随机投点法建立了一种全局优化算法。通过工程实例分析 。

一种新型全局优化算法在电机设计中的应用

将一种新型全局优化算法——区域消去法 ( DEA算法 )引进到电机的优化设计中 ,并针对电机优化问题 ,提出局部寻优时采用混合罚函数法把非线性约束问题转化为无约束问题 ,用修正的鲍威尔法求解局部最小点。文中将 DEA算法应用于带辅助极永磁起动机的优化设计 ,显著降低了有效材料成本 。

一种采用整数编码的全局优化算法

基于演化计算的群体搜索技术 ,采用整数编码构造遗传算子和自适应函数 ,对n皇后问题进行求解 ,实验结果表明 ,本算法具有快速、有效的特点 .

反射式椭偏测试系统的全局优化算法

首先针对可变入射角的反射法消光椭偏测试系统,讨论其计算公式和求解思路,建立了全局目标优化函数,提出一种网格优化算法,即计算中可半智能跟踪最优解的方法。利用新算法解决了求解中的多峰问题,从而可以高精度计算薄膜的折射率与厚度。开发了相关软件,处理进口椭偏仪测量的消光参数,获得了大入射角条件下SiO2 薄膜的折射率和厚度,并与其它方法的计算结果进行对比分析,发现此方法计算结果可以达到更高的精度,有利于指导微米到纳米级复杂结构和成分的薄膜光波导的性能分析。最后通过对较小入射角实测数据的分析,指出了传统理论模型在光斑干涉效应及衍射效应方面的不足。

多人两层决策问题的随机全局优化算法

本文提出了一种分两个阶段即全局阶段和局部阶段求取多人两层决策问题的新方法——随机全局优化算法。研究了在局部阶段求取问题局部最优解的方法,证明了算法的收敛性。讨论了在全局阶段估计局部最优解数量的公式。仿真结果表明该算法是有效的。

基于GA的小卫星星务规划的全局优化算法

小卫星任务规划是为确定飞行任务目标并根据飞行任务目标控制它运行的指令序列。小卫星的任务规划可以归结为资源受限的规划和调度问题。对于此类问题 ,目前有许多解决方法 ,但对于解决大规模问题仍然十分困难 ,并且在大多数情况下只能得到局部最优解。本文用基于 GA的优化算法解决小卫星星务规划的优化问题 ,不仅可以得到全局最优解 ,而且在满足卫星上快速性和准确性方面显示出非常大的优势。

基于全局优化算法的FIR滤波器设计

提出了一种基于全局优化算法(Global Optimization Algorithm)的FIR(finite impulse response)滤波器设计,本算法通过确定过渡带的最佳采样值,可以得到最大的阻带最小衰减,从而解决了频率采样法设计FIR滤波器不能保证最优的问题。测试结果表明了本算法的可行性和优点。

基于梯度法的高效全局优化算法

用极大似然估计法和交替方向法估计Kriging模型参数,提出一种基于有效集共轭梯度法的Kriging模型参数优化算法,并在此基础上改进了高效全局优化算法.结果表明,利用改进的全局优化算法可解决高效全局优化算法的过早收敛问题.

基于Kriging代理模型的两类全局优化算法比较

代理模型在结构优化领域中的应用逐渐增多。相对传统优化方法,代理模型方法在处理带有噪音或仿真模拟十分耗时的问题时有明显优势。加点准则是代理模型技术的一个关键,为了避免陷入局部最优解,加点准则需要同时考虑局部搜索(exploitation)和全局搜索(exploration)两部分并加以平衡。本文在Kriging代理模型基础上提出一种基于几何全局搜索的全局优化算法MSG(Multi-start Local Search with Geometrical Exploration),通过数值算例将其与基于不确定性全局搜索的有效全局优化算法EGO(Efficient Global Optimization)进行比较,研究了MSG算法参数的影响,并讨论了MSG与EGO各自的特点和适用范围。

高效高精度全局优化算法及其气动应用研究

经典的高效全局优化(efficient global optimization,EGO)算法搜寻得到的最优解,受代理模型精度及过早收敛等问题的制约,其精度仍存在进一步改善的空间。围绕最优解精度进一步改善的问题,研究了面向精确最优解的EGO算法。该算法基于Kriging代理模型,涉及的最优加点策略采用考虑Kriging信任的改善期望函数法,使得优化迭代后期更偏向于局部寻优。此外,文中还考虑了与成熟的拟牛顿法和Powell法等局部优化方法协同的算法,以提高最优解的搜寻精度。选用了若干典型的检验函数,对优化算法的具体实施过程进行了模拟与分析,发现改进后的优化算法能以相对较少的额外函数评估次数得到比经典的EGO算法更精确的全局最优解,从而验证了算法的有效性和准确性。最后,把发展的算法应用到具体的跨音速翼型优化问题,算例表明,改进后的EGO算法翼型阻力较原EGO算法减小了1.11%,显示了其工程实用性。

全局优化算法在船舶结构优化设计中的应用

为了提高船舶龙骨结构在受力过程中应力分布的均匀性和提高材料的利用率,本文采用Hypermesh软件建立了龙骨结构有限元模型,并结合其MORPH功能定义筋板形状变量,建立形状优化模型。随后,将全局优化算法与形状优化模型相结合,对船舶龙骨结构进行优化设计。结果表明,在筋板交错位置增加筋板高度能够有效提升龙骨结构整体刚度,其余位置可以采用较小的筋板高度。本文研究可为船舶龙骨结构改进设计提供参考。

一种用于背景速度估计的新全局优化算法

利用餐前地震数据正确地估计地下介质的背景速度对于复杂构造成像具有重要意义。这一问题的复杂性需要一种良好的优化方法来求解。本文给出了一种新的用于求解连续全局优化问题的计算方法，并将其应用于非线性速度反演计算。与随机法（如模拟退火、遗传算法、均场退火等）不同的是，新的优化方法利用一动态方程来控制寻优计算过程。该动态方程的优点是利用梯度信息使解快速逼近极小点；当解逼近当前极小点后，动态方程的第二项可以使解逃逸局部极值，使其具有全局寻优能力；梯度信息的利用，使求解效率大大提高。这种基于优化算法的速度估计方法在计算目标函数时勿需大量的反射波旅行时拾取，所需要的只是从叠加剖面中得到的零偏移距旅行时，利用相似度准则建立优化目标函数。采用上述寻优方法，自动完成背景速度估算。文中给出算例，证明了方法的计算效率较随机法有明显提高，速度估计算例也给出了正确的结果。