Application of Genetic Algorithm for Optimization of Important Parameters of Magnetically Biased Microstrip Circular Patch Antenna

The application of Genetic Algorithm (GA) to the optimization of important parameters (Directivity, Radiated Power, Impedance etc.) of magnetically biased microstrip antenna, fabricated on ferrite substrate, is reported. The fitness functions for the GA program have been developed using cavity method for the analysis of microstrip antenna. The effect of external magnetic biasing has also been incorporated in the fitness function formulation as effective propagation constant. Using stochastic based search method of GA the common characteristics of electro-magnetic were entertained which cannot be handled by other optimization techniques. The genetic algorithm was run for 500 generations. The computed results are in good agreement with the results obtained experimentally.

考虑作业姿势舒适的三维装箱问题

为降低装卸工在货物配装过程中因重复弯腰而罹患肌肉骨骼疾病的概率,同时优化其作业姿势的舒适性,进而减轻作业疲劳,提升社会整体效益,基于人因工程和运筹优化协同优化的视角,从装卸工作业姿势舒适的角度出发,提出并研究考虑作业姿势舒适的三维装箱问题。首先对装载作业姿势舒适性进行评价,构建问题模型;其次对货物排序优化和货物放置规则等关键问题进行研究,设计了最大空间法和有偏随机密钥遗传算法相结合的求解算法;最后通过算例进行实验验证。结果表明,提出的模型和算法可以在不增加车辆运输成本的前提下提升装卸工的作业姿势舒适性,并且对于尺寸相对较小及规模相对较少的货物类型作业姿势舒适性的优化空间更大,验证了模型和算法的有效性。

机器人工具坐标系标定中的非线性问题求解方法研究

疫情形势下,为解决狭窄空间、复杂曲面、无接触、安全自动消杀作业需求,设计一种多传感器融合测量的基于双车拼接的可移动自动消杀机械控制系统。设计可快速拆分组装的双车拼接全向可移动平台车,解决狭窄空间的转运难题,同时采用激光导航传感器构建场景坐标系,精确定位设备位置,使设备运行过程中定位精度达到±5 mm以内。设计激光测距传感器、避障传感器、消杀装置多传感器融合测量的扫描消杀装置,并基于KUKA机器人传感器接口RSI设计修正算法,实现复杂曲面消杀过程中末端姿态在线调整及安全防护。最后,针对消杀过程中现场无人工干预需求,采用远程控制方式,建立远程终端-可移动平台控制系统-机器人控制系统的控制网络,操作者在远程终端下达杀菌指令,可移动自动消杀机械控制系统根据杀菌范围构建杀菌路径并智能化自主完成杀菌任务。进一步地,搭建立式壁面以及弧顶消杀场景,消杀过程中位置偏差±3 mm,角度偏差±1.5°,控制策略对实际对象拟合精度较高,增大了有效杀菌作用面积。

直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗模型及验证

直流偏磁状态下,电力变压器的附加损耗显著增加,试验测量得到的变压器空载损耗不能充分表征铁心实际损耗。为正确评估变压器铁心可能出现的过热问题,有必要建立其准确的数学模型。该文在Jiles-Atherton基本磁滞模型的基础上,从能量平衡原理出发,考虑铁心在交流状态下的涡流损耗和异常损耗,建立了合理可逆磁化系数条件下,以磁通密度作为输入量的铁心动态磁滞损耗模型。利用遗传算法提取试验变压器铁心在正常工作条件下的动态模型参数,并用于对不同幅值直流偏磁电流作用下的铁心损耗进行仿真计算。将计算结果与试验结果进行对比,发现二者吻合较好,说明该动态模型能较好的描述直流偏磁状态下电力变压器铁心动态磁滞损耗,验证了模型的正确性和实用性。

三维装箱问题的偏随机密钥混合遗传算法

考虑实践约束的三维装箱问题属于复杂的组合优化问题,具有典型NP难问题的特点。针对一般遗传算法求解装箱问题易陷入局部最优的缺点,提出使用偏随机密钥遗传算法进行装载序列搜索,结合基于极点的启发式方法实现货物的优化布置,进而通过部分装载物品的位移来改善整体重心分布。经过实例运算和分析,证明提出的方法能快速制定货物优化布置方案,达到装载工具高效利用及货物安全运输的要求。

带二维装箱约束的客货滚装船配载决策

客货滚装船长期处于人工配载状态,其独特性导致其无法直接采用已有滚装船配载方法.为提高客货滚装港口配载的决策水平,针对配载过程的两阶段和二维装箱特性,以船舱面积利用率最大为目标,构建客货滚装船配载决策模型.为实现大规模求解,设计偏随机密钥混合遗传算法求解,算法由多阶段启发式嵌入偏随机密钥遗传算法构成.多阶段启发式首先通过首层配载、主体配载和补充配载三段启发式完成初始解构造,其次采用横纵倾优化策略调整船舶稳性.算例研究表明,偏随机密钥混合遗传算法表现良好,且在大规模应用实验中鲁棒性较好,可实现客货滚装船的有效配载.

单向编组站配流与调机运用综合问题

单向编组站配流与调机运用综合问题研究的是确定出发列车的编组内容,指派并调度解体和编组调机的任务,使得出发列车满足列车编组要求,调机任务没有冲突,且车辆在站总停留时间最小。基于并行机调度和资源分配理论,建立该问题的混合整数线性规划模型。设计有偏随机键遗传算法求解该优化模型,基于平均分配和随机分配规则生成初始种群,并采用参数均匀交叉算子以使子代能有效继承父代的优化特征。最后,以1个实际算例对所提出方法的有效性进行测试,并与现场采用的贪婪算法、直接求解模型的优化求解器CPLEX进行比较。算例结果显示所提算法在计算质量和计算效率上的优越性。

一种面向不平衡数据的半监督特征选择算法

针对不平衡数据中特征维数高、标记样本缺乏问题,提出一种基于遗传算法和BiasedSVM的不平衡数据半监督特征选择算法。该方法首先利用初始的标记样本集训练处理不平衡数据的Biased-SVM模型,然后用训练好的Biased-SVM模型为未标记样本加上标签,再把新标记样本加入到初始标记样本集中,得到新标记样本集,最后采用基于遗传算法的不平衡数据特征选择方法选出最优的特征子集。实验结果表明,所提方法在不同的标记样本率下均具有较高的平均特征子集缩减率和平均小类识别率。

兼顾技术经济性的永磁偏置型故障限流器优化配置算法

提出了一种兼顾技术性和经济性的大电网永磁偏置型故障限流器(Permanent-magnet-biased Saturation based Fault Current Limiter,PMFCL)优化配置算法.介绍了PMFCL限流机理,定义了短路电流裕量作为挑选超标节点的标准.将节点自阻抗作为节点短路电流水平的衡量指标,基于节点自阻抗增量,构建了兼顾全局限流效果与经济性的PMFCL优化配置评价函数.综合考虑了PMFCL启动条件和节点自阻抗对支路阻抗参数的灵敏度指标以缩小寻优空间,提出了PMFCL在大电网中配置优化算法.将该算法应用于IEEE 39节点标准算例,调用Matlab遗传算法函数完成仿真.结果表明,与不计及灵敏度相比,该算法寻优效率较高;所得最优配置方案能够使所有节点短路电流满足限流要求并保留一定裕量,对超标越严重的节点限流效果较好,验证了该算法的可行性及有效性.

光纤通信网络中信号再生器定位问题的求解

信号再生器定位问题是光纤通信网络中一种新型组合优化问题,该问题的求解质量直接影响通信网络的设计成本,并且理论上被证明是NP完全问题。给出一种基于反向学习的有偏随机键遗传算法的求解方法,在有偏随机键遗传算法的基础上采用反向学习策略,充分挖掘反向解中的优化信息,提高算法的全局搜索能力。对大量标准测试算例的计算表明算法具有良好的优化性能,又通过与有偏随机键遗传算法和人工协作搜索算法的比较,进一步说明了本算法的高效性。

考虑缓冲区容量的岸桥、AGV和堆场起重机集成调度

为了提高自动化集装箱码头装卸设备之间的协调程度和作业效率,针对码头卸船过程中岸桥、自动化导引车(automated guided vehicle,AGV)和堆场起重机的集成调度问题,考虑了堆场交接缓冲区的容量约束,以最小化卸船任务完工时间为目标,建立了考虑缓冲区容量约束的集成调度混合整数线性规划模型,确定各装卸设备作业序列并优化缓存位-任务的分配关系.设计了优先级偏随机密钥遗传算法和贪婪插入启发式对问题求解.实验结果验证了模型和算法的有效性,并得出适当的缓冲区容量能够缩短船舶在港时间,降低码头水平运输区域压力,提高AGV利用率.

可见光辅助中继通信系统与功率分配方案

当室内可见光通信链路因遮挡产生阻塞引起通信中断时,需要通过辅助中继对信号进行转发,因此建立了室内可见光通信辅助中继系统模型。首先分析了室内可见光通信系统中存在链路阻塞时室内光源在屋顶的位置约束关系,通过利用办公室顶灯作为信号光源和中继,采用非对称削波直流偏置光正交频分复用实现辅助中继的信号复用,保证了遮挡信号中继传输的同时,保持与其目的终端之间的通信;随后利用遗传算法对光源端和中继端的功率进行优化分配以优化系统性能,并在遮挡情况下与等功率分配方案的系统误码率性能进行了比较。结果表明,当直接通信链路阻塞时,最优功率分配方案的辅助中继系统比采用等功率分配的系统损耗小3dB。

基于有偏随机密钥的配电网重构遗传算法

配电网重构是电力系统分析中研究最多的组合优化问题之一。该文基于有偏随机密钥提出了一种适用于配电网重构求解的有偏随机密钥遗传算法。考虑到常规遗传算法中交叉变异操作中存在的高不确定性,不利于问题求解的收敛速度和寻优能力。引入有偏随机密钥,在交叉变异操作中以一定概率倾向于适应度更高的父辈,一定程度减小了其不确定性,加快了算法求解速度和全局寻优能力。通过仿真验证,结果表明本文所提有偏随机密钥遗传算法相比文献中的常规遗传算法寻优能力更好、求解更快,能良好地应用于配电网重构问题求解。