优化层分配的无网格详细布线算法

H-V布线模式下产生通孔的根本原因是由于不同线网间存在几何重叠或交叉;标准单元内布线主要应用多晶硅层与单金属层的布线层资源,考虑到不同层间相异的导电特性,文章提出了一种算法,基于网段拓扑交叉分析实现最大化金属层及最小化多晶层分配,优化线网通道分配与线长,同时满足通孔最小化。

基于GSO的多时间尺度光储联合调频双层优化模型

光伏等可再生能源快速发展的同时也给微网系统频率稳定带来了巨大挑战。为解决微网源-荷之间功率不平衡造成的频率稳定性问题,建立了基于孤岛光伏微网的双层多时间尺度频率优化调度模型,从系统规划和运行两方面综合考量了系统频率的优化调节问题,在上层模型中构建了以经济收益为目标的函数,对微网系统长期储能进行优化配置;在下层模型中建立了运行成本和频率偏差均方根的多目标函数,建立了光伏动态减载和储能协调调频的日前优化调度模型,并引入黄金搜索算法对多时间尺度双层优化模型进行求解,给出了最优储能配置以及各机组的运行特性。通过算例仿真验证了所提模型的正确性和有效性。

复合材料螺栓连接结构的铺层优化研究

螺栓连接是复合材料连接结构的薄弱点,严重限制着复合材料整体连接结构的承载能力。铺层优化能够有效提高复合材料螺栓连接结构的承载能力,提升复合材料的使用效率。以碳纤维复合材料层合板3螺栓双搭接连接结构为研究对象,通过在原有层合板上分别增加不同角度的等厚度铺层、对比不同角度铺层所提升的连接强度的方式,探究铺层角度对连接强度的影响。结果表明,增加0°铺层对提高结构连接强度的影响最大、±45°铺层次之、90°铺层影响最小。在此基础上,采用铺层厚度优化与铺层顺序优化得到了该连接结构的层合板在连接强度最大时的铺层优化结果,优化后铺层结构的连接强度较未优化结构提升了39.3%。

容错深度学习加速器跨层优化

容错深度学习加速器是保障高可靠深度学习的基石,也是深度学习应用于安全关键领域如宇航、机器人等面临的一个关键环节.然而,深度学习计算和访存都非常密集,传统基于冗余计算的容错方法直接应用于深度学习加速器的容错设计会导致严重的功耗、芯片面积等硬件资源开销.为此,从神经元计算任务和神经元的数据位宽2个维度挖掘深度学习模型对于故障的敏感度差异,并利用这些差异从架构和电路层分别对于敏感的部分提供更多的保护以降低容错代价.同时,利用深度学习自身的容错特性,通过限制量化缩小电路层需要保护的电路逻辑规模.最后,利用贝叶斯优化协同优化算法、架构和电路的跨层设计参数,在保障深度学习可靠性、精度以及性能的前提下,最小化硬件资源开销.

基于Fibersim的半球曲面铺层优化及性能评估

Fibersim是全球领先的复合材料设计软件,可为复合材料产品开发提供有效的分析结果,指导实际生产设计。采用平面拉伸法对平纹和斜纹碳纤维/环氧树脂预浸料的形变参数(极限角度(limit angle))进行表征,在此基础上,利用Fibersim软件对半球壳制件的铺层方案进行优化和实际验证。结果发现平面拉伸评价方案仅适用于平纹预浸料。提出斜纹预浸料形变参数的新定义,并验证了其有效性和合理性,得到的平纹织物预浸料的极限角度为19.30°、斜纹织物预浸料的极限角度为51.90°。此外,通过Fibersim仿真和实际铺覆验证实现了平纹和斜纹预浸料对球壳曲面的无褶皱铺覆,同时还制备了具有剪口和褶皱结构的样条并进行了性能测试,证明由Fibersim得到的预浸料剪口优化方案不仅能够优化制件外观,而且能够提高制件的力学性能。

基于准二维钙钛矿发光层优化的蓝色发光二极管研究进展

金属卤化物钙钛矿材料因其简单的制备工艺和独特的光电性能,在照明、显示等光电子领域有着巨大的发展潜力。目前,钙钛矿发光二极管在绿光、红光等领域均取得了一定进展,然而实现高效率蓝色发光二极管仍存在较大挑战。近年来,研究人员主要通过组分工程和维度工程两种途径实现钙钛矿蓝光调控。其中,准二维钙钛矿材料具有自组装量子阱结构,在蓝光发射方面表现出独特优势。由此,本文综述了目前准二维钙钛矿蓝色发光二极管的相关进展。首先阐述了准二维钙钛矿的结构和光学性质;重点从器件的发光层出发,系统地总结了提升器件性能的方法策略;然后围绕器件稳定性展开了相关描述;最后就准二维钙钛矿蓝色发光二极管的发展提出了部分总结和展望,期待其性能不断突破。

太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化

太阳能无人机采用超大展弦比机翼,巡航速度低,机翼载荷较小,不能负担过大的结构重量飞行,因此对飞机结构重量的要求严苛。太阳能无人机机翼主梁采用复合材料圆管的形式,机翼主梁占机翼结构的大部分重量,因此需要对机翼复合材料主梁的铺层进行优化设计,以减轻机翼主梁的重量,优化主梁结构传力效果。首先建立了太阳能无人机单边机翼的有限元模型,然后依次对机翼复合材料主梁进行铺层形状优化、铺层厚度优化与铺层顺序优化,优化后机翼主梁重量下降18.68%,最大应力下降21.16%,翼尖变形下降5.9%。

计及多方利益的“车-路-网”三层充电优化方法

随着电动汽车(EVs)保有量逐年增加,充电需求日益增大,短时间内大规模EVs集中充电不仅会给电网稳定运行带来风险和负担,还会造成路网交通拥堵。为了缓解上述问题,提出一种兼顾配电网、路网和车主三方利益的“车-路-网”三层充电优化方法。通过三层优化模型的相互传递与配合,对配电网的等效负荷方差和有功网损、路网的通畅情况、车主的充电总成本进行协调优化。以杭州市某区域路网为例,结合IEEE-33节点配电网系统进行仿真。通过三层充电优化,系统等效负荷方差降低72.82%,有功网损降低83.41%,车主充电总成本减少8.89%。仿真结果表明,所提优化方法能够合理安排EVs充电,可以在平抑负荷波动和降低有功网损的同时,缓解路网拥堵和降低车主充电总成本。

碳纤维麦弗逊悬架控制臂铺层优化

根据3种极限工况的悬架硬点载荷,结合复合材料经典层合板理论和对称平衡的铺层设计方法,开展复合材料控制臂的纤维铺层角度设计,并使用OptiStruct软件以1个超级层关联4个单层铺层的方法进行铺层优化设计。进而通过拓扑分析的方法获得需要加强的区域,利用铺层尺寸优化方法对控制臂进行形貌优化设计,在满足使用要求的前提下实现较原金属结构减重64%。提出一种非均匀截面结构的铺层优化方法,对复杂截面复合材料结构铺层优化具有一定的指导意义。

杨坡庄煤矿高位抽采巷层位优化研究与应用研究

杨坡庄煤矿为高瓦斯矿井,针对采动对覆岩层造成的“三带”与气体运动通路的影响,通过对特殊开采条件下高位抽采巷抽采原理、手段和成效的研究,开展高抽巷层位模拟与实际应用研究,为标准深度下开采临近地层的瓦斯控制与调试奠定基础。通过理论计算和数值模拟,得到高位抽采巷道布置在距15号煤层顶板45m~50m的层位,通过工程实践15118回采工作面初次来压前,上隅角瓦斯浓度从2-3%降为0.2%左右,在低压条件下,可实现180~220m3/min的高强度、高效率瓦斯抽采,密度35~50%,且对上覆煤层的抽采具有明显的增产作用。将邻近层、采空区的瓦斯以及上隅角的瓦斯全部抽出,实现工作面瓦斯“零超限”目标。

连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖铺层优化

本文中基于抗雪压性能需求,对连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖结构开展了多层次铺层优化设计。首先,进行了连续碳纤维增强复合材料力学性能试验和参数反求,并将分析所得应力应变曲线与试验结果对比,结果误差均在允许范围之内,验证了所选取的材料本构模型参数的正确性。然后,以顶盖质量最小化为目标,开展了汽车顶盖自由尺寸优化、尺寸优化和层组优化,在优化过程中同时兼顾了工艺约束和顶盖刚度两个方面的要求。优化后,连续碳纤维增强复合材料汽车顶盖的质量比原始钢制件减轻了59.3%,顶盖在加载过程中未出现明显的屈曲现象,满足设计要求。

计及安全约束的虚拟电厂两层优化调度

随着分布式电源接入电网比例不断提高,其出力的随机性和间歇性对电力系统安全稳定运行造成威胁,虚拟电厂(VPP)为有效解决分布式电源并网提供了新思路。风电等可再生能源的发电和电价具有不确定性,如何在不确定环境下提高VPP的可调度性成为研究热点。针对电价预测精度高、误差分布较为规律的特点,采用随机规划法处理电价的不确定性,对于风电等可再生能源的出力,其预测误差通常难以准确地用概率分布描述,采用鲁棒优化法处理,在此基础上建立VPP优化调度的上层经济调度模型。进一步考虑电网的安全约束,建立VPP优化调度的下层安全调度模型,最终形成VPP两层优化调度模型。通过对改进的IEEE 33节点系统及由风电场、抽水蓄能电站和燃气轮机组成VPP的算例分析,验证了所提模型的可行性和有效性。

一种利用跨层优化策略选择中继的协作路由算法

该文提出了一种新的中继选择的协作路由算法,该算法利用网络的路由包获得信道的信息,通过分布式计算从候选中继集合中选择出一个最佳中继转发数据。在分层的无线网络中,中继选择的实现包括了时间同步和跨层优化等。仿真结果表明,相对于DSDV协议,该文所提出的算法有效地提高了数据包的递交率并有效地降低了网络的时延。

计及风电消纳效益的电力系统源荷协调二层优化模型

随着风电的大规模接入,其随机性和间歇性导致常规电源的调节压力不断增大,与常规能源呈逆向分布的特点也使得常规电源的调节能力受到输电通道的制约,从而造成风电消纳受阻。本文利用高载能负荷作为消纳风电的重要手段,将常规电源的优化调度和高载能负荷的优化配置相结合,综合考虑风电消纳效益、高载能负荷调节成本和系统运行成本,建立以源荷协调运行效益最大化为目标的二层优化模型。通过求解上层优化模型确定常规电源出力和风电调度出力;在此基础上,下层优化模型针对因常规电源调节能力不足导致的风电受阻情况,选取能够有效消纳风电受阻功率且调节成本最少的高载能负荷参与电网调度。根据上、下层模型决策变量的不同特点,采用改进遗传算法和二进制粒子群算法相结合的混合智能算法进行模型求解。通过某实际电网的仿真结果,验证了本文优化模型的可行性和有效性。

互联网端到端多路径传输跨层优化研究综述

近年来,随着虚拟现实、物联网、云计算等新兴技术的发展,用户对网络带宽的需求迅猛增加,使用单一接入技术已经难以满足用户对网络带宽的需求.为了解决用户日益增长的带宽需求和有限的频率资源之间的矛盾,互联网端到端多路径传输技术应运而生.互联网端到端多路径传输协议,如MPTCP(multipath TCP),目前主要工作于传输层,能够利用终端已经具备的多块网卡(如WiFi网卡和4G网卡)同时进行数据的端到端并发传输,从而提高总的传输带宽和对网络动态性的适应能力.由于每条子流可以通过TCP协议及其优化算法实现端到端的可靠有序传输,因此端到端多路径传输的研究重点在于多条子流之间的智能协同,主要体现在子流选择、数据分配和调度、联合拥塞控制等方面.然而,底层链路的动态变化使得传输层所估计的链路参数无法及时地反映当前链路的状态,异构物理网络接口具有不同的资源分配特点,不同子流在网络层存在部分传输路径重合问题,上层应用的数据包在截止时间、重要性、失真率等方面存在差异,这些都将给端到端多路径传输中子流之间的智能协同带来影响.因此,仅仅依靠传统的传输层信息无法有效发挥多路径传输的优势,需要在传输层对其他层次的相关参数进行有效利用.为此,近年来有关研究着手利用物理层、链路层、网络层以及应用层的相关信息,通过跨层联合优化来有效地提升多路径传输的优势.比较了近年来利用跨层信息进行多路径传输优化的研究,分析了各层的功能特点及其与多路径传输的关系,并在最后对未来的研究趋势进行了展望.

基于模拟退火?逐步优化算法的多形态高载能负荷协调降损二层优化模型

大规模风电远距离输送及其出力的随机性和波动性对电网损耗产生了显著影响。提出利用容量大、调节能力强的高载能负荷对风电进行响应控制,从而有效降低网损。在此基础上,针对不同形态的高载能负荷在调节周期与调节特性上的差异,以及它们之间的协调配合关系,建立两者协调降损二层优化模型,在上、下层中分别进行不同形态的高载能负荷的优化,两层优化相互制约,交替迭代至最优解。求解二层优化模型时,提出模拟退火?逐步优化算法,克服了现有算法不能同时兼顾全局搜索能力和求解速度的矛盾。甘肃西部电网的实际算例验证了协调降损二层优化模型及模拟退火?逐步优化求解算法的有效性和优越性。

联合速率控制与功率分配的多信道无线网络跨层优化

本文基于凸优化方法,以提升网络效用与降低网络总功耗为目标,针对多无线多信道(Muhi-radio Multi-channel)的多跳无线网络提出了一种联合速率控制与功率分配的跨层优化模型,并利用对偶分解方法设计了优化模型对应的分布式算法,证明了该分布式算法收敛性.该算法通过改变本征权的取值能够在网络效用与网络功耗之间取得折衷,并能根据速率要求动态调整各条链路的注入速率与发射功率使得网络达到效用与功耗的联合最优.通过仿真实验验证了该分布式算法可有效的调节网络效用与总功耗之间的平衡.

面向深空通信的DTN网络跨层包大小的优化设计

基于延迟/中断容忍网络中束协议/利克里德传输协议(LTP)栈,提出一种用于深空通信的跨层包大小的优化方案。该方案可以根据信道误比特率、文件大小、信道传播时延和链路数据速率等条件得到最优的束大小、LTP块大小和LTP段大小,最小化深空通信中的文件传递时延。文中针对跨层包大小对文件传递时延的影响进行了分析,并且给出了跨层包大小的优化方案。同时,仿真并分析了信道误比特率、文件大小、信道传播时延和数据速率对最优的LTP段大小的影响以及跨层包大小优化方案所带来的性能增益。理论分析和仿真结果表明,在深空通信环境中,该优化方案可以根据特定的空间任务和环境特性优化跨层包大小,相比于未优化跨层包大小的方案,有效地提高了网络的吞吐量。

一种实用的配电网无功运行两层优化方法研究

针对多时段动态无功优化,将控制设备动作次数转化成设备调节费用并将其计入目标函数,建立以全天网损费用与设备调节费用之和最小为目标函数的优化模型。将Fisher有序聚类算法引入到负荷曲线分段问题中,使分段后的负荷曲线尽可能贴近实际负荷水平。提出一种基于改进遗传算法和准动态规划法的两层优化算法,以获取全天控制设备的动作方案,实现多时段的协调优化。为兼顾算法的寻优速度和搜索精度,可依据电网规模灵活设置各阶段保留的最优路径数,适合于大规模系统的动态无功优化。算例表明了所提方法的实用和有效。

基于三维CST建模方法的两层气动外形优化策略

针对复杂构型飞行器气动外形优化的几何描述和计算效率问题,提出了一种基于通用三维类别/形状函数变换参数化方法的两层设计空间气动外形优化策略。采用B样条函数代替Bernstein多项式进行展开并引入侧向轮廓描述函数,将原二维类别/形状函数向三维扩展,基于部件组合设计思想,建立了三维飞行器几何外形的完整描述形式。结合类别/形状函数和B样条函数的参数化特点,引入设计空间分层优化思想,将设计参数划分为全局尺寸参数和局部调整参数,在减少优化时间的同时尽可能地保持原设计空间复杂度。采用X-33高超声速飞行器作为建模和优化算例,结果表明,三维CST方法能以较少设计参数表达复杂外形,具有基础参数少,设计复杂度可调,外形表达能力强,参数化过程稳定的优势;两层气动外形优化策略具有良好的设计空间搜索能力,并可显著降低计算消耗。