基于改进量子粒子群算法的新能源汽车换电站优化布局

为了针对在新能源换电汽车发展普及过程中的换电站建设相关问题,通过建立以换电站运营目标年限年均综合费用最小为目标,综合考虑土地价格、建站成本、运营成本、维护成本、道路流量、服务能力等因素的优化目标数学模型,以换电能力、换电距离为约束条件。同时利用改进的量子粒子群算法对模型求解,算法引入自适应调整的惯性权重,提高粒子的整体搜索能力,利用Logistic混沌映射初始化种群信息,提升种群的遍历性,通过Levy飞行策略与Cauchy变异策略,提升种群的多样性并扩大算法在迭代过程中的搜索空间,进一步提升算法的全局搜索能力并快速跳出局部最优区域。利用该算法对长春市宽城区进行实际规划,将该区域相关数据引入建立的数学模型,确定了该区域内建设四座换电站时符合预期建设目标,同时确定各电站建设位置及容量,证明研究结果的可行性与实用性。

基于随机增强量子粒子群算法的弹性波数值模拟

在本文中,我们提出了一种随机增强量子粒子群优化算法,并基于该随机增强量子粒子群算法提出了一种新的有限差分格式。随机增强量子粒子群优化算法具有明显的收敛速度优势,可以在第200代内收敛。在相同条件下,未改进的量子粒子群算法的收敛速度远低于随机增强量子粒子群算法。数值频散分析表明,基于随机增强量子粒子群算法的优化有限差分格式具有更大的频谱覆盖范围并将精度误差控制在了有效范围之内,这意味着随机增强量子粒子群算法具有更好的搜索全局精确解的能力。最后,采用基于随机增强量子粒子群算法的优化有限差分格式对弹性波动方程进行数值模拟。数值模拟结果表明,基于随机增强量子粒子群算法的优化有限差分格式能有效压制数值频散。

基于种群熵偏移平均加权的改进量子粒子群算法

量子粒子群算法具有更好的全局搜索能力,被视为对粒子群算法极为有效的改进,然而其运行过程中仍存在种群多样性衰减问题。为进一步提升量子粒子群算法的全局寻优能力,在基于加权平均最优位置的量子粒子群算法的基础上,提出了基于种群熵偏移平均加权的改进量子粒子群算法,将种群熵与加权范围中心偏移值进行动态关联,有效增强了算法搜索空间的遍历性,避免了算法早熟收敛。应用常规测试函数,与传统粒子群算法、量子粒子群算法和加权量子粒子群算法进行了对比分析,证明了文章提出的改进算法的有效性。

ACCQPSO:一种改进的量子粒子群优化算法及其应用

针对量子粒子群优化算法前期易陷入局部极值点、后期寻优精度不高等问题,文章提出一种自适应交叉算子的混沌量子粒子群优化算法,并将其应用于BP神经网络超参数寻优。首先,利用Logistics映射初始种群为混沌序列进行最优解搜索,增强初始种群的随机性与遍历性,提高算法寻优能力;然后,通过纵向交叉操作进行种群中个体的信息交换,并引入自适应交叉概率公式,增加种群多样性,提高算法的寻优精度;最后,在实验中,一方面,选取8个函数在高低两个维度进行验证,同时进行Wilcoxon秩和检验分析以及消融实验,验证该算法相较其他算法的有效性;另一方面,通过算法优化BP神经网络应用到网络安全态势预测任务中,实验结果表明该算法收敛速度相较于对比算法有大幅度提升。

基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

基于改进量子粒子群算法的机器人关节空间运动轨迹规划优化

机器人轨迹规划是机器人运动控制实现的关键步骤,轨迹规划的效率与精度直接关系到机器人运动控制的实时性与准确性。将机器人运动轨迹映射到关节空间,并建立轨迹规划的数学模型,使其满足运动过程中的各项物理约束,并避免各关节间的耦合问题。针对量子粒子群算法进行改进,提高其收敛速度,避免陷入局部最优,提出改进量子粒子群算法,并将之应用于机器人轨迹规划的数学模型求解。并且对基于改进量子粒子群算法的机器人关节空间轨迹规划进行测试。测试结果表明,该方法可以代替传统的机器人轨迹规划算法,并且在精度和效率方面具有更高的优势。

面向柔性作业车间调度问题的混沌编码量子粒子群优化算法

为解决柔性作业车间调度问题,提出一种混沌编码量子粒子群优化算法。针对标准量子粒子群优化算法中粒子过早收敛于局部最优值的缺点,提出具有扰动行为的自适应收缩-扩张系数和关联粒子适应度值的计算方法,改善算法的全局搜索能力;通过引入混沌边界变异策略,减少粒子大量聚集在边界的概率,增加种群的多样性来提高搜索最优解的能力;针对量子粒子群优化算法的迭代特性,设计一种适用的混沌编码策略。将提出的改进量子粒子群优化算法应用于柔性作业车间调度问题,并通过多种基准算例与标准量子粒子群优化算法、粒子群优化算法和混合遗传算法进行对比,验证所提算法的性能。实验结果表明:混沌编码量子粒子群优化算法具有更好的稳定性和更强的寻优能力。

采用改进量子粒子群优化算法的虚拟电厂参与二次调频两阶段优化

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为一种新型区域能源管理系统,可通过“源—荷—储”的协调优化调度,高效参与电网二次调频辅助服务。介绍虚拟电厂内部结构,建模分析新能源机组及可控负荷特性;搭建虚拟电厂参与二次调频两阶段调度模型,该模型能够兼顾二次调频净利润及调频效果;研究一种自适应权重的改进量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization,QPSO)算法,通过引入自适应权重机制,在量子粒子更新过程中动态调整权重参数以提高算法的搜索能力和收敛速度;并将改进算法应用于两阶段优化过程中,使虚拟电厂获得更高的二次调频净利润及更好的调频效果;仿真结果表明,所提改进算法的收敛速度更快且全局寻优能力更强。

基于改进量子粒子群算法的叶片延长翼型厚度优化设计

针对如何平衡载荷与升阻比以优化翼型厚度的问题,采用一种改进量子粒子群算法(IQPSO)对翼型厚度进行计算优化,以国产某2 MW风机为例,通过对延长前后的叶尖速比、风能利用率、叶根载荷、升阻比、功率以及发电量等试验数据对比分析来验证所采用的方法。验证结果显示,叶片延长后,优化翼型厚度为15%。同时,在升阻比平均提高约3.156%的基础上,叶根增加载荷水平在Mx、My、Mz方向上最多分别提高了12.3%、12.7%、12.5%,且均在安全范围13%内,发电量相较于历史水平提升34.71%。从而表明通过采用IQPOS进行叶片翼型厚度优化后,在满足叶片承受载荷的前提下,能够显著提高升阻比,可实现风力发电机的性能提升,达到稳定提高发电量的目的。

基于量子粒子群算法的瞬变电磁反演研究

瞬变电磁法已逐渐成为煤矿探查导水通道等地质构造的主要地球物理勘探方法。地球物理反演是勘探数据解释的一个重要环节,但反演具有多解性等特点。研究将量子粒子群优化算法应用到瞬变电磁反演中,以提高瞬变电磁反演的速度和精度。构建了H、K典型地电模型并采用量子粒子群算法实现了瞬变电磁一维反演,研究表明:量子粒子群反演算法应用于理论模型反演精度较高,反演结果的正演响应与理论模型的正演响应拟合程度较高。最后,结合鄂尔多斯盆地某矿实际地质情况建立地电模型,对比常规粒子群算法和量子粒子群算法的瞬变电磁反演效果,验证了量子粒子群算法的瞬变电磁反演结果具有更高的准确性。

基于量子粒子群优化的机器人轨迹跟踪研究

随着机器人技术的快速发展,机器人在工业制造、航空航天、医疗服务等领域的应用日益广泛。轨迹跟踪作为机器人运动控制的核心技术之一,其精度和稳定性直接影响机器人的作业效率和安全性。从当前来看,传统轨迹跟踪控制方法在面对复杂环境和动态变化时,往往难以达到理想的控制效果。因此,研究更加高效、鲁棒的轨迹跟踪控制方法具有重要意义。基于此,本文引入量子粒子群算法,实现机器人移动路径跟踪控制中的路径寻优,针对机器人轨迹跟踪优化进行了研究。

基于大数据和双量子粒子群算法的多变量系统辨识

针对智能算法与历史大数据相结合进行多变量系统辨识过程中不能精确量化每个子系统数学模型的问题,提出了一种有效的数据并行优化计算的解决方案。在辨识过程中,为了解决量子粒子群算法(quantum particle swarm optimization,QPSO)收敛速度和寻优精度方面的不足,提出了一种改进的QPSO算法——双量子粒子群算法(double quantum particle swarm optimization,D-QPSO)。该算法对粒子种群编码和原有的进化搜索策略同时进行了量子化处理,经过测试函数实验,改进的算法在搜索能力上优于PSO和QPSO算法。最后利用现场运行历史数据,通过D-QPSO算法进行参数估计,将设计的解决方案应用于热力发电厂负荷控制系统的传递函数辨识中,得到的模型为控制器的设计与优化奠定了基础。

基于量子粒子群算法的计算机通信网络路由选择优化方法

针对当前计算机通信网络路由选择不合理,造成网络中最大链路利用率和平均链路利用率无法控制在规定要求的理想范围内的问题,引入量子粒子群算法,开展计算机通信网络路由选择优化方法设计研究。明确路由选择目标,建立计算机通信网络路由选择函数。利用量子粒子群算法,实现对路由的优化选择。通过对优化前后对比得出,优化方法的应用可以使计算机通信网络最大链路利用率和平均链路利用率控制在理想范围内,提高计算机通信网络通信质量。

基于量子粒子群算法的钢包残厚反问题并行化数值分析

本文基于量子粒子群算法,将有限元语言及其编译器准稳态热传导有限元分析计算温度与温度的误差作为广义目标函数,反向算钢包工作层的残余厚度,从而对钢包内衬使用情况的检查、判定工作提供一定指导。钢包是炼钢过程中重要的高温移动熔融容器之一,其内衬使用的耐材会由于侵蚀和机械热应力造成开裂、剥落,其使用寿命的长短直接影响生产节奏和生产成本。目前炼钢厂主要依靠人工观察并结合工作经验来判断钢包是否能够继续使用,但往往为了保证生产安全,会下线钢包提前维修,造成材料和能源的浪费。

基于量子粒子群算法优化LSTM的短期风电负荷预测模型

为了提高短期电力负荷预测的精度,研究了一种基于QPSO算法对LSTM神经网络进行优化的算法,并根据LSTM神经网络以及QPSO算法的基本原理,利用QPSO算法优化模型隐含层节点数、训练次数和学习率,建立QPSO-LSTM短期风电负荷预测模型[1]。解决了因网络结构及模型参数的不确定性产生的精度问题,并将该模型与传统的神经网络模型进行了对比。仿真结果表明,QPSO-LSTM模型较传统的LSTM模型预测精度更高。

基于纳什均衡量子粒子群算法的分布式能源系统频率控制方法

含风能、太阳能等可再生能源的分布式能源系统存在频率波动过大和混合储能难以控制的问题。为此,文章提出了一种基于纳什均衡量子粒子群算法(NEQPSO)的分布式能源系统频率控制方法。首先,建立了一种含新能源和混合储能的分布式能源系统模型,并将滑模控制器(SMC)与LADRC观测器的输出共同作用于LADRC的PD控制器,实现滑模线性自抗扰控制器(SM-LADRC)的改进;接着,采用NEQPSO对控制器参数进行优化,以获取最优控制器参数;最后,设置不同情况下的对比验证实验。实验结果表明,优化控制器的控制效果明显优于常规PID和PI控制的;NEQPSO的寻优能力明显优于粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)的;同时,由负荷实验和灵敏度验证实验结果可知,基于NEQPSO滑模线性自抗扰控制的分布式能源系统响应快速、抗扰能力更强、频率效果更好且具有良好的稳态性能。

免疫量子粒子群算法在地震层析反演中的应用

在地震走时层析静校正中，反演算法优化一直是个技术难点。与传统的线性反演算法不同，启发式群集智能算法具有自适应、自学习、智能搜索等全局寻优特点，成为一个高效的全局非线性寻优算法。引入量子行为的粒子群优化算法基于概率选择机制，能够有效地克服早熟现象，改善全局搜索能力。在此基础上，将免疫进化算法中的疫苗接种、克隆选择机制引入地震层析成像反演中，以增加抗体的多样性，进一步指导粒子的全局搜索行为，形成了免疫量子粒子群算法。通过理论模型与复杂近地表的静校正资料试算，验证了算法的可行性。

带时间窗车辆路径问题的混合量子粒子群算法

针对带时间窗的车辆路径问题,采用混合量子粒子群算法对该问题进行了求解,该算法将量子粒子群算法与模拟退火算法相结合,充分发挥量子粒子群算法全局寻优能力强以及模拟退火算法局部寻优能力强的特点,从而能有效地避免早熟。仿真结果表明,该算法不仅收敛速度快,而且还具有较高的求解质量。

基于离散量子粒子群的信任增值服务工作流选择方法

随着面向服务计算技术的发展,用户提出的任务趋于复杂化,如何高效地把现存的各种组件服务整合起来形成新的满足复杂任务需求的增值服务即组合服务,已成为研究的热点。针对这种增值服务的服务选择问题,设计了一种信任增值离散量子粒子群算法。该算法与传统的面向QoS全局最优的服务选择算法的区别在于,前者不仅考虑了服务的信任问题,有效地解决了服务工作流中的恶意欺骗问题,同时还结合工作流的特点,将量子粒子群算法离散化,根据服务选择应用场景重新定义了量子粒子群算法中各种位置的计算方法和其中权重系数的自动调整。仿真实验结果表明,该离散量子粒子群算法不仅降低了服务选择的时间,且能得到更优的适应度值,同时还考虑了信任问题,提高了服务选择的成功率。

改进量子粒子群算法在水电站群优化调度中的应用

针对量子粒子群算法求解水电站群优化调度问题存在的早熟收敛、寻优能力欠佳等缺陷,从种群初始化、进化和变异等方面提出了改进量子粒子群算法。该方法引入混沌搜索增强初始种群质量;通过加权更新种群最优位置中心改善种群进化模式并提升收敛速度;利用邻域变异搜索增加种群多样性避免早熟收敛。同时依据问题特点设计了矩阵实数编码方式与复杂约束处理方法。乌江梯级综合对比分析表明所提方法能切实保证快速获得高质量优化调度结果,有效提高梯级水能利用率,如长序列模拟调度较逐步优化算法分别减少8.9%的弃水和72.3%的耗时,是一种适用于大规模水电站群优化调度的高效实用方法。