无惩罚SQP方法在动力下降制导问题中的应用

序列二次规划(SQP)方法是一个较为实用的求解非线性约束优化问题的方法。本文提出了一种基于无惩罚框架的改进的SQP算法。该算法不涉及罚函数,不需要考虑罚因子的选取,也不需要滤子和可行性恢复阶段。提出的算法能够克服二次规划子问题的不相容性,并且迭代点列关于目标函数和约束函数是非单调的。在有界性假设条件下,算法具有全局收敛性。当原问题无解时,算法可以收敛到原问题的不可行稳定点。此外,本文建立了动力下降制导问题的数学模型,以燃油消耗质量最低为目标,给出了算法的仿真结果和分析。

基于BEGS-SQP的微电网孤岛模式下垂控制器参数优化

本文基于Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno的序列二次规划法BFGS-SQP提出了微电网孤岛模式的下垂控制器参数优化方法,以解决现有方法由于特征值函数的非光滑性而无法同时保证最优性和收敛性的难题。该方法考虑了多种运行方式下微电网的稳定性,建立了以谱横坐标函数为目标函数的小干扰稳定约束的优化模型,通过BFGS-SQP算法实现对所建非光滑优化模型的求解。以微电网系统进行仿真,结果表明了BFGS-SQP方法的有效性。

基于SQP方法的常推力月球软着陆轨道优化方法

月球软着陆是未来月球探测中的一项关键技术。针对这项技术,本文给出了一种基于SOP方法的常推力月球软着陆轨道优化方法。该方法通过将常推力月球软着陆轨道离散化,利用离散点处状态连续作为约束条件,把常推力月球软着陆轨道优化问题归结为一个非线性规划问题,对于此问题的求解,其初值均为有物理意义的状态和控制量,从而避免了采用传统优化方法在解决此优化问题时对没有物理意义变量初值的猜测。最后,利用SOP方法求解了此轨道优化问题。仿真计算结果表明这种离散化的方法应用于此轨道优化问题可以避免传统轨道优化方法对初值敏感的问题。

基于SQP算法的SAR成像导引头三维弹道优化

弹载SAR平台轨迹的设计是研究弹载SAR成像算法的前提。为了在满足SAR成像条件的同时降低导弹打击时间,需要对SAR成像导引头的弹道进行优化。该问题属于非线性最优控制问题,本文采用序列二次规划(SQP)优化算法进行求解。首先以波束驻留时间最小为指标函数,导弹俯仰、偏航加速度为优化变量,建立了SAR成像导引头三维弹道优化模型,模型的约束包括SAR成像约束、过载约束和导弹飞行高度约束。然后,将原最优控制问题进行参数化,转换成非线性规划问题,利用SQP算法进行求解。参数化时,离散节点越多,得到的非线性规划问题规模越大,求解速度就越慢。仿真结果表明,SQP算法能够有效解决SAR成像导引头三维弹道优化问题,得到的解满足模型约束。

基于多领域仿真的SQP并行优化算法

研究多领域仿真优化中SQP算法的并行处理与调度策略,提出了基于多领域仿真的SQP并行优化问题中的抽象调度模型即等式约束离散变量优化模型,对算法理论的可行性做了深入探讨;采用机群系统构建了并行仿真优化环境,在自主研发的多领域统一建模与仿真平台MWorks下实现了并行优化模块。以F14战机简易模型的控制参数优化为例,验证了该方法的有效性。

精馏塔联立优化的简约空间SQP算法

Reduced-space SQP algorithms for optimization of distillation column are studied.Variables decomposition is used to eliminate dependent variables and equality constraints,which reduce the dimension of QP sub-problems involved in iterations of SQP.Compared with the one based on orthonormal bases,reduced-space SQP based on orthogonal bases retains the convergence property while avoids QR decompositon.The improved computation efficiency is illustrated in a enzene/toluene distillation column optimization example, based on author’s,previous work.

间歇过程PSO-SQP混合优化算法研究

针对SQP算法在求解具有复杂约束的间歇过程优化时容易陷入局部极值点的问题,本文提出一种PSO-SQP混合优化算法。该算法首先采用外点罚函数法将间歇过程有约束的优化问题转换为无约束的优化问题,利用PSO强大的全局搜索能力对其进行求解,并把搜索结果作为SQP搜索初始点,以此弥补SQP全局搜索弱的缺点,再利用SQP良好的局部收敛性和较强的非线性收敛速度对原优化问题进行精细搜索,弥补了PSO局部搜索弱的缺点,通过不断的迭代最终获得优化问题的全局最优解。该算法充分利用了SQP和PSO的优缺点,增强了其对复杂约束优化问题的求解能力。将本文提出的算法用于连续搅拌化学反应系统温度控制中,仿真结果表明产物浓度能够充分逼近期望值,且反应器的温度轨迹收敛,从而验证了该算法的有效性和实用价值。

基于虚拟样机和SQP的机械结构参数优化

针对虚拟样机结构参数优化设计问题,采用灵敏度分析的方法确定各结构参数对目标函数的影响显著性,并获得对目标函数有重要影响的结构参数;利用序列二次规划算法与虚拟样机融合,实现了对结构参数的优化,研究结果表明该结构具有较大的设计改进空间;提出了一种利用虚拟样机结合序列二次规划算法对结构参数进行优化的方法;该方法不仅建立了较为完备的优化方案体系,为机构的进一步开发和设计提供了有利的工具,同时也为工程设计人员提供了一种优化思路。

基于BP神经网络和SQP算法的轮毂锻模优化设计

针对轮毂锻模的上模芯磨损剧烈的问题,将锻造成形数值模拟、BP神经网络和SQP算法耦合以优化模具的型面,改善上模芯的磨损情况,从而提高模具的寿命。基于MATLAB平台,以等磨损为目标建立优化数学模型,采用3次样条插值曲线描述上模芯成形部位的轮廓形状。结合锻造成形数值模拟和修正的Archard磨损模型得到计算结果并以此训练BP神经网络,建立模具型腔控制点与目标函数之间的映射关系。运用SQP算法对设计变量进行寻优,得到最优的上模芯成型部位的轮廓形状,并对此轮廓的磨损情况进行数值模拟验证。结果表明:优化后成形上模芯磨损量减小且更加均匀,等磨损值下降了38.4%。

SQP法在大型结构优化设计中应用的研究

首先分析了SQP法的原理与特点,然后根据大型结构优化设计问题的要求,提出了把SQP法应用于其中的一些关键技术问题,如敏度分析、结构重分析等.通过工程实例的应用和设计计算,成功地把SQP法应用于大型结构优化设计问题的求解,得到了满意的结果.

一种基于步长的SQP滤子法

本文将滤子法用到SQP方法中,通过减小违反约束度函数值和一个逼近目标函数的函数值来确定试探步是否被滤子接受.此方法不同于其他滤子法,它不需要减小信赖域半径而是通过改变步长因子来保证充分下降性.本文在一定条件下获得了全局收敛性.

基于SQP算法的汽车电子机械制动系统性能优化

为了进一步优化汽车电子机械制动系统制动力分配方案,在充分考虑空满载使用频率因素的情况下,以电动汽车制动模型为研究对象,基于SQP算法对电子机械制动系统进行性能优化分析.以理想制动力分配曲线为出发点,建立了目标函数和约束函数,以80km/h初速度制动工况为对象,选取SQP算法进行不等式约束问题研究,从而得到了空满载工况下的同步附着系数、最大制动减速度、制动距离等一系列相关参数,并进行了优化前后的制动力分配和利用附着系数对比实验.实验结果表明,优化后的制动工况较优化前更为稳定,地面附着条件利用更好.

基于SQP局部搜索的蝙蝠优化算法

针对基本蝙蝠算法存在寻优精度不高,后期收敛速度较慢和易陷入局部最优等问题,提出一种基于序贯二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)的蝙蝠优化算法。该算法应用佳点集理论构造初始种群,增强了初始种群的遍历性;为避免算法陷入早熟收敛,引入柯西变异算子对种群中精英个体进行变异操作,增加种群多样性;在迭代后期,对最优个体进行SQP局部搜索,提高蝙蝠算法的局部深度搜索能力,保证个体在靠近全局最优值时能够寻优到全局最优解,加快种群进化速度。通过仿真实验结果证明,改进后的蝙蝠算法性能优越,具有良好的寻优精度和收敛速度。

基于积极集技术求解无约束极大极小问题的摄动SQP方法

讨论无约束极大极小(minimax)问题,基于积极集识别技术,结合摄动的序列二次规划(SQP)方法,建立问题的一个数值方法.在相当弱的条件下,算法具有弱全局收敛性,并对算法进行了初步的数值试验.

大规模过程系统优化的稀疏SQP算法

提出了一种适用于大规模过程系统在线优化命题的稀疏全空间 SQP算法。该算法利用解析导数构造Hessian矩阵 ,保持了系统的稀疏结构 ,并为寻优过程提供了精确的曲率信息。与传统 SQP算法相比 ,该算法的计算效率有了明显提高。对开放式方程精馏塔模型的实例计算表明 ,该算法在求解大规模过程系统优化命题时是可行和有效的。

基于新型强次可行SQP法的斜拉桥合理成桥索力优化研究

为研究高效、合理的斜拉桥索力优化方法,以某双塔三跨斜拉桥为例,运用新型强次可行序列二次规划法(SQP法),采用MATLAB和MIDAS Civil软件编程实现索力的自动搜索优化计算。以主梁和桥塔的应变能建立目标函数,斜拉索索力为设计变量,主梁和桥塔的应力和位移作为约束条件。计算结果表明:新型强次可行SQP法应用于复杂斜拉桥索力优化,优化后索力与设计索力吻合良好,成桥状态主梁弯矩分布均匀,桥塔充分发挥其轴向承压能力,结构变形远小于规范限值,为斜拉桥的索力优化提供了新的高效解决思路。

一般约束最优化超线性与二次收敛的SQP拟可行方法

讨论一般约束最优化问题,利用序列二次规划(SQP)技术和强收敛方法思想建立问题的一个新的拟可行下降算法,算法每次迭代只需解一个要求较弱的二次规划或用广义投影技术产生搜索方向。分析和论证了算法的全局收敛性、强收敛性、超线性收敛性和二次收敛率。

基于SQP法的助推-滑翔导弹助推段弹道优化

高超声速助推-滑翔导弹的弹道优化问题涉及攻角、法向过载、最大动压等多种约束条件,是一种复杂的最优控制问题。序列二次规划法(SQP)是解决该类问题行之有效的数值优化方法。首先给定了助推-滑翔导弹助推段的动力学方程并建立数学模型,之后利用SQP算法对助推-滑翔导弹助推段进行弹道优化仿真,获得满足各种约束条件的优化弹道。经分析可得SQP算法可以为导弹助推段寻找到一条最优弹道,从而为助推-滑翔导弹的整体结构设计提供了有益的参考。

基于简约SQP和混合自动微分的反应参数优化

针对甲醇烃动态过程反应参数优化问题,提出了一种基于混合自动微分技术和改进简约空间序列二次规划(rSQP)算法相结合的求解方法.该方法将动态优化问题离散化为以代数方程表示的非线性规划问题,利用问题结构稀疏、自由度相对较低,并含有大量等式约束等特点,以改进的简约空间序列二次规划算法为求解器来求解优化问题,并在求解过程中,采用混合自动微分技术获取优化问题的一阶导数信息和稀疏结构.计算结果表明,该方法的求解效率比差分求导的标准序列二次规划(SQP)算法高100多倍,比混合自动微分求导的SQP算法高10倍左右,另外求解精度也有显著提高.

一般约束优化问题的SQP方法及其收敛性

提出求解一般等式和不等式约束优化问题的SQP算法,在适当的假设条件下,证明算法具有全局收敛和超线性收敛速度.数值试验表明该算法是有效的.