基于神经网络的拓扑与打印方向同步优化

三维打印能够制造复杂的结构,并广泛应用于航空,工业,医学等诸多行业,但它也存在着一些局限性.而拓扑优化方法是在空间内寻求最佳的材料分布,从而使用更少的材料实现更轻的部件与同样的性能.近年来,三维打印结合拓扑优化的方法受到了广泛关注.众所周知,零件的打印方向会影响打印效果,并与拓扑结构,支撑体积等方面具有密切关系.鉴于此,文中提出了一种基于神经网络的打印方向优化框架.为了验证算法的可行性,根据结构柔度与所需支撑体积构造可微的损失函数,并使用人工神经网络同时对结构拓扑与打印方向进行优化.通过在二维和三维上的大量实验证明,方向优化可以在保证柔度变化不大的情况下显著减少支撑体积数量,降低打印成本.

基于贝叶斯优化LightGBM的个人信用评估模型

针对传统信用评估模型无法处理大规模不平衡数据以及训练用时长、评估不准确等问题,提出了一种优化的个人信用评估模型,模型基于梯度提升框架LightGBM,结合贝叶斯全局优化算法进行个人信用评估。为验证模型适用性,采用Lending Club公开数据集进行相关实验,并与逻辑回归、随机森林、XGBoost模型的预测结果进行比较。实验结果表明,该模型的个人信用评估效果更好,评估准确率达到99.97%,少数类样本F1-score达到89.02%。

35kV干式变压器高压绕组结构和绝缘的优化及验算

本文作者对一台35kV干式变压器进行了主纵绝缘计算。经过对计算结果的分析,结合该台产品的结构特点,对其高压绕组结构进行优化,并减少高压-低压、高压相间主距绝缘尺寸。通过波过程和电场仿真软件的再次验算,调整后的结构满足绝缘要求,验证了结构改进优化的可行性。

A new generalized fractional Dirac soliton hierarchy and its fractional Hamiltonian structure

Based on the differential forms and exterior derivatives of fractional orders, Wu first presented the generalized Tu formula to construct the generalized Hamiltonian structure of the fractional soliton equation. We apply the generalized Tu formula to calculate the fractional Dirac soliton equation hierarchy and its Hamiltonian structure. The method can be generalized to the other fractional soliton hierarchy.

多型负泊松比材料-结构协同设计

为提高负泊松比材料的刚度性能,同时保证负泊松比材料的冲击吸能特性,提出材料-结构协同优化设计,以泊松比最小为目标,微观材料设计区域各单元的相对密度为设计变量,优化得到多种体分比下的最优微结构,同时基于刚度最大的优化目标得到宏观结构的材料分布,根据宏观最佳材料分布来指导各微结构间的排列组合,建立多型微结构负泊松比材料模型。仿真结果表明:与单一型负泊松比材料相比,多型负泊松比材料有较好的刚度增强效果和更好的能量吸收能力。

基于粒子群优化算法的制造单元聚类研究

为实现敏捷制造环境下资源的优化重组,降低生产过程的复杂性,提高效益,提出了敏捷制造系统资源自组织多级主协调控制结构和制造单元自组织模型,并在满足约束的前提下,建立了以总加工成本最小为目标函数的制造单元重构数学模型。采用具有计算简单、鲁棒性好、并行计算等优点的粒子群优化算法,对制造资源进行聚类研究。通过具体实例,验证了该方法的有效性,为解决此类问题提供了一种新的思路。

粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens)发酵培养基优化的研究

采用单因素试验和正交试验，对从山东东营海岸湿地盐碱滩地土壤中筛选出的一株海洋菌种——粘质沙雷氏菌（Serratia marcescens）的发酵培养基进行优化，并进行100L发酵罐中试放大试验的研究。确定粘质沙雷氏菌的最佳培养基配方为葡萄糖10g／L，硫酸铵5g／L，麸皮50g／L，柠檬酸三钠1．0g／L，K2HPO4·3H2O0．3g／L，FeSO4·7H2O 0．05g／L，MgSO4·7H2O 0．5g／L，PH7．2～7．7。发酵最适温度为30℃。通过测定粘质沙雷氏菌在发酵罐中培养的生长曲线，确定发酵时间以28～30h为宜，发酵结束后发酵液中的活菌数约为50×10^8个／mL。将所筛选到的粘质沙雷氏菌应用于农作物的病害防治，效果非常显著，表明是一株高活性的生物防治拮抗菌。此研究结果为高效率、低成本和工业化生产具有生物防治作用的海洋菌种制剂提供了科学依据，也为海岸湿地盐碱土的可持续开发利用提供了技术支撑。

复杂机械协同优化设计的规划策略研究

为高效地实现复杂机械产品的协同优化,提出了一种协同优化进程规划策略,该规划包含求解进程规划和分解建模规划两个核心环节。制定规划的根据是产品模型的特征,包括模型中包含的节点类型、节点之间的依赖层次、节点之间的相关强度、节点内部性能属性之间的交叉强度、模型的相对计算量和模型的优化难度等。基于相关特征给出了相应的求解进程规划准则、分解建模规划的目标和约束,从而为复杂系统的协同优化提供了一种新的有效的实施策略。该研究成果在挖掘机优化设计中得到了成功的应用。

应用于干涉显微镜的直线压电作动器

提出了应用于干涉显微镜焦距调节的直线压电叠堆作动器和微动台。介绍了基于三角位移放大原理的压电作动器结构设计,利用ANSYS的APDL语言实现了对作动器钢架结构的建模,并采用Optimus中自带的差分进化算法(DE)对其结构尺寸进行了优化。制作了实验样机,激光干涉实验表明:当驱动电压信号幅值为40～100V时,作动器位移放大倍数可以达到7。最后,将设计的直线作动器作为驱动核心安装在自行设计的微动台上,然后将组成的系统用于光学干涉显微镜。实验显示,整个系统在电压为24～40V,阶梯增量电压为0.8V时,步进分辨率可达23nm,满足干涉显微镜细分干涉条纹所需要的直线位移分辨率的要求。

含橡胶衬套的后悬架柔性扭力梁结构优化

基于刚柔耦合多体动力学理论,利用相关有限元和多体动力学分析系统Hyper-Works及MSC.Adams,建立包含橡胶衬套且具有刚柔耦合特性的复合扭力梁式后悬架模型。施加与实际受力情况一致的边界条件,依据企业试验标准进行结构强度计算。分析结果表明该扭力梁左右两端的局部应力较大。对该处进行相应结构改进和优化,再次进行仿真计算,发现优化方案较好地改善了扭力梁的应力分布,解决了该处因局部应力过大而导致的后悬架断裂的问题。

压缩感知理论中的建筑电气系统故障诊断

针对目前建筑电气系统缺少有效诊断故障方法的问题,提出一种基于压缩感知理论的建筑电气系统故障分析诊断方法,其中的关键是将故障的分类归结为一个求解待测样本对于整体训练样本的稀疏表示问题。使用建筑电气故障模拟平台数据建立了其故障诊断模型,分别采用支持向量机、l1分类器和l2分类器对系统的5种故障状态进行了诊断对比,结果表明,利用稀疏表示算法可以达到很好的诊断效果,分类准确率为96.4%,诊断运行时间0.260 1 s,可以满足小样本数据的建筑电气故障诊断工程应用的需求。

基于最优Morlet小波自适应包络解调的弱故障特征提取方法

为自适应实现Morlet小波与故障冲击特征成分的最优匹配,采用基于Shannon小波熵的方法优化带宽参数设计最优Morlet小波。针对最佳尺度求取的难题,利用谱峭度与小波熵均能敏感反映冲击性的特性,提出了基于峭熵比求取最佳尺度。基于此,提出基于最优Morlet小波自适应包络解调的弱故障特征提取方法,该方法首先对信号进行最优Morlet连续小波变换;然后,依据峭熵比自适应地求取最佳尺度并提取最佳尺度的小波系数;最后,对最佳尺度的小波系数取模即可实现对最优频带的包络解调,得到包络谱,从而实现微弱故障特征的提取。实例分析表明:该方法克服了传统包络解调需要人为设定带通滤波器参数的不足,能有效地从强噪背景中提取微弱故障特征。

基于切割路径树优化的三角化网格曲面自动切割

为了减少曲面展开后的变形和优化切割路径,提出了一种三角化网格曲面的自动切割算法.该方法将导入的曲面切割成带单一边界环的流形曲面,在高斯曲率较高的顶点和曲面边界之间生成切割路径.切割路径的生成有两个约束条件,即尽可能短而直,且尽可能经过曲面的棱边.曲面边界和众多的切割路径构成了初始切割路径树;在此基础上优化切割路径树,删除短小切割路径,并使优化后的切割路径树尽可能光滑;由优化后的切割路径树对曲面进行一次性切割,得到具有良好可展性的网格曲面.实验表明,该算法执行效率高、切割效果好.

不同负债水平公司的资本结构调整速度相同吗?——基于中国上市公司的经验证据

本文利用中国上市公司2003～2010年的数据,采用差分广义矩估计以及连接函数为logit的广义线性模型拟最大似然估计两种方法对资本结构的调整速度与不同资产负债率水平之间的关系进行了探讨。本文的研究结果表明:较高负债率水平的公司有着相对较快的调整速度,并且其公司规模也较大;与此相反,低水平负债率的公司不仅调整速度较慢,而且公司规模较小。同时,本文的研究还发现高负债率的公司对于资本结构的调整主要是通过债务行为来达到的。

特基拉芽孢杆菌来源β-1,3-1,4-葡聚糖酶重组菌发酵培养基的优化

为了提高重组大肠杆菌(Escherichia coli BL21DE3)(pET-28a(+)-bgl)发酵产β-1,3-1,4-葡聚糖酶的能力,研究了发酵培养基中各类碳源及氮源的影响,并通过响应面分析法优化培养基各组分的含量。结果表明,甘油为最适碳源,酵母粉及胰蛋白胨为氮源。优化的培养基组成是:yeast extract终浓度为20 g/L,胰蛋白胨12.5 g/L,甘油14.1 mL/L,KH2PO42.17 g/L,K2HPO42.74 g/L。三角瓶发酵产β-葡聚糖酶酶活(2 978.2 U/mL),与初始培养基(1 671.9 U/mL)相比,提高了1.78倍。研究结果表明,发酵培养基的优化对重组大肠杆菌发酵生产工业酶具有重要作用。

沈阳市尾气排放“红线”及最优机动车保有量研究

基于改进的箱式大气质量模型构建了尾气排放＂红线＂水平模型,测算了2012~2020年沈阳市尾气排放的＂红线＂水平;进一步构建最优机动车保有量模型,计算得到2012年欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准下的沈阳市最优机动车保有量分别为60万辆、99万辆,远低于现实水平122.2万辆;运用GM（1,1）灰色预测模型得到2013~2020年沈阳市机动车保有量预测水平,发现欧Ⅲ、欧Ⅳ排放标准下,2013~2020年沈阳市机动车保有量适度水平均低于灰色预测保有量水平;欧V排放标准下,2016年以后灰色预测保有量水平将大于适度水平。立足于机动车保有量增长与尾气污染防治,沈阳市应着重于优化城市交通结构,降低柴油大货车和柴油大客车的数量,适当减少私人小汽车数量,大力发展城市公共交通,同时合理规划与建设交通基础设施,提高路网密度,优化路网结构。

基于LS-SVM的陶瓷窑炉温度预测控制

针对陶瓷窑炉大热容量、大滞后、非线性等特点,提出了一种基于最小二乘支持向量机动态矩阵控制方法;首先,采用保证种群多样性微粒群算法优化的最小二乘支持向量机离线建立被控对象模型;然后在系统运行过程中,用动态矩阵预测算法实现对被控系统的预测控制;并以陶瓷窑炉温度为控制对象,与Smith预估控制以及内模控制算法进行了比较;仿真结果证明了所提控制方法具有很好的动、静态性能和强鲁棒性。

一种基于树结构排序的多目标优化演化算法

多目标优化演化算法(MOEA)是一种新的解多目标优化问题(MOP)的有效算法。针对大多数MOEA采用的表示解优劣的Ranking技术存在的问题,该文提出了一种新的表示方法———树结构来表示解的关系。实验证明这种方法很好地达到Pareto最优,有效地保持解的多样性,而且收敛速度快。

基于随机排序微分进化算法的多级轴流压气机优化技术

为了精确处理多级轴流压气机优化设计过程中的约束条件,提高优化设计可靠性,引入了随机排序微分进化算法。使用随机排序算法处理优化问题中普遍存在的约束条件,并将该算子与微分进化算法耦合。使用13个基准测试函数对算法进行了性能测试。测试结果表明该算法具有可观的精确性和稳定性。随后,对一弹用5级轴流压气机进行了优化设计,在满足约束的条件下,总压和等熵效率分别得到了1.979%和2.5%的效率提升。

旋转圆柱磁控溅射阴极设计和磁场强度分析计算

磁场分布对旋转圆柱靶磁控溅射阴极的性能起着决定性作用。本文应用ANSYS有限元方法对单个旋转圆柱靶和孪生旋转圆柱靶阴极磁场强度进行了模拟计算,得到的磁场分量Bx、By在靶材表面的二维磁场分布,并利用Bx、By计算得到了圆柱靶表面切线方向的磁场强度Bτ。通过调节磁铁的高度、宽度、磁铁间夹角以及孪生靶间距和靶中心轴旋转角度等参数对磁场分布进行了优化,优化后的圆柱磁控溅射阴极的表面切线方向磁场强度增加了大约40%,所对应的溅射区磁场面积也增大了大约45%。