兼顾传输功率和衰减因素的同轴线半径比优化方法

针对传统的通用型同轴线产品设计、制造基础理论缺陷和目前微波采油现场利用地下石油管构建超长、功率容量大及能量损耗小的井筒同轴线工程需求,进行通用型同轴线结构优化理论和设计方法研究;突破经典的单因素优化方法约束,基于同轴线上传输功率、能量损耗与衰减系数三者之间固有的物理关系,构造兼顾最大传输功率和最小衰减系数双重因素影响的目标函数数学模型;提出同轴线半径比优化设计方法。结果表明:通用型同轴线的外、内导体半径比最优值为2.11,特性阻抗标称值为45Ω;同轴线传输特性对其导体半径比的变化很敏感,应用经典的单因素优化结果不能满足使用要求,只有兼顾最大传输功率和最小衰减系数双重因素影响才能使通用型同轴线具有通用性功能,本文的理论结果与同轴线单模传输公式相结合,构成了完整的通用型同轴线结构优化设计理论体系。

基于深度强化学习的综合航电系统安全性优化方法

为解决传统基于人工检查的安全性设计方法难以应对航电系统大规模集成带来的可选驻留方案爆炸问题,构建航电系统分区模型、任务模型以及安全关键等级量化模型,将考虑安全性的综合化设计优化问题模型化为马尔可夫决策过程(MDP)问题,并提出一种基于Actor-Critic框架的柔性动作-评价(SAC)算法的优化方法;为得到SAC算法的参数选择和训练结果之间的相关性,针对算法参数灵敏度开展研究;同时,为验证基于SAC算法的优化方法在优化考虑安全性的综合化设计方面的优越性,以深度确定性策略梯度(DDPG)算法和传统分配算法为对象,开展优化对比试验。结果表明:在最佳的参数组合下,使用的SAC算法收敛后的最大奖励相较于其他参数组合提升近8%,同时,收敛时间缩短近16.6%;相较于DDPG算法和传统分配算法,基于SAC算法的优化方法在相同的参数设置下获得的最大奖励、约束累计违背率、分区均衡风险效果、分区资源利用以及求解时间方面最大提升分别为62%、7464%、8370%、2123%和775%。

《最优化方法》课程融合式教学改革研究

“最优化方法”是信息与计算科学专业必修的一门课程。为了提高课程的教学效果和学习效果,首先聚焦该课程教学过程的现状与挑战;然后,依据信息与计算科学专业学生具有扎实的数学基础和计算机理论基础、一定的数学建模以及计算机编程能力的特点,提出“以学生为主、师生协同合作”的融合式教学改革的思路;从教学内容、教学模式、考核方式三方面开展教学改革,并对教学改革的过程和结果进行反思。继续改进课程教学,以提升学生的学习效果,达到课程的教学效果,实现课程的教学目标。

流域初始水权分配的主从递阶双层优化方法

依托“流域-地区-行业”层次的初始水权分配模式,“流域-地区”层次影响制约“地区-行业”层次的初始水权分配,“流域-地区”和“地区-行业”层次的初始水权分配共同影响流域综合效益。现有研究主要聚焦“流域-地区”或“地区-行业”层次的初始水权分配,但将两个层次集成进行初始水权分配仍有待深化研究。为此,构建主从递阶双层优化方法,开展流域初始水权分配研究。具体可表述为:①针对“流域-地区”层次,建立流域综合效益优化函数与约束条件。构造适应性诊断准则和空间均衡性诊断准则,嵌入流域综合效益优化函数中,提高地区之间初始水权分配与经济社会发展的适应性、流域分水的空间均衡性。②针对“地区-行业”层次,建立地区综合效益优化的非线性目标规划模型,保障行业发展用水需求。并构造匹配性诊断准则嵌入非线性目标规划模型中,提高地区不同行业初始水权分配与行业发展的匹配性。③集成“流域-地区”和“地区-行业”层次,应用主从递阶双层优化方法,开展黄河流域初始水权分配实践探索。研究得出:通过黄河流域初始水权分配方案设计,得到黄河流域涉及省区水权分配比例与其经济社会发展综合指标加权值比例的比值,其中,内蒙古-陕西、陕西-宁夏、宁夏-山西、山西-河南、河南-甘肃、甘肃-青海、青海-山东分别为0.84、1.45、0.84、1.08、1.19、1.77、1.02,满足适应性诊断准则。黄河流域初始水权分配的基尼系数为0.10,属于“空间均衡度很高”,满足空间均衡性诊断准则。黄河流域涉及省区不同行业的水权配置与行业发展的匹配度均超过0.90,属于“高度匹配”。同时,黄河流域经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度分别达到0.946、0.943、1.000,黄河流域涉及省区的经济、社会、生态效益优化函数对应的满意度均超过0.90。结果表明,该方法能够有效破解流域初始水权分配难题。为保障流域初始水权分配方案的有效落实,必须强化水资源刚性约束和双控行动,提升流域水利科技创新能力,推进流域产业用水结构合理化与产业结构高级化。

面齿轮展成磨削表面残余应力优化方法

面齿轮展成磨削表面残余应力优化是一个复杂的非线性问题,传统的优化算法无法实现高效率和高精度的求解。因此,文章提出了以齿面磨削实验数据为驱动的面齿轮表面残余应力智能优化方法。通过设计系列实验获取齿面残余应力数据集,建立以基础数据为驱动的响应曲面模型,实现了以齿面残余应力和磨削效率为优化目标的智能粒子群多目标优化,解决了面齿轮表面残余应力的优化问题。实验表明该方法的相对误差介于0.89%~1.61%,证明了面齿轮展成磨削表面残余应力优化方法的有效性。分析发现:齿面残余压应力与磨削深度和工件速度呈正相关,与砂轮速度和砂轮分度角呈负相关。从敏感性角度分析,齿面残余应力对磨削深度的敏感性最大,其次是砂轮分度角,而齿面残余应力对砂轮速度和工件速度的敏感性相对较小。

以贺信精神为指引的最优化方法课程思政改革与实践

最优化方法是哈尔滨工业大学研究生公共基础课。课程以夯实理工科研究生数学基础为目标,着重提高学生运用优化方法解决实际问题的能力,培育和训练学生的综合素质和技能,为培养复合型创新人才奠定坚实的基础。教学过程中以习近平总书记致信祝贺哈尔滨工业大学建校100周年贺信精神为指引,立足国情、校情,以课程为载体积极推进思政育人体系建设,将贺信精神、学科发展史、爱国事迹和科学意义等思政元素与教学内容有机结合,实现核心价值引领、多维知识传授、综合素质养成“三位一体”的思政育人目标。

玉米机械化收获减损因素及优化方法分析

玉米是我国重要粮食作物,随着其生产模式向全程机械化转型,机械化收获已成为玉米收获的主要形式,在我国农业发达地区,机械化收获率已超过90%。机械化收获提高了生产效率,节省了生产成本,但不可避免也造成一定的产量损失。本文通过对玉米机械化收获过程中造成粮食产量损失的主要因素进行分析,进一步优化机械收获效率和质量,从而提升玉米生产的经济效益。

连续芳纶纤维增强PLA复合材料3D打印技术成型缺陷及工艺优化方法研究

连续纤维3D打印技术结合了复合材料高力学性能和3D打印灵活制造的优点,具有较大发展潜力。然而现有工艺制得的零件存在较多成型缺陷,影响了该技术的大规模应用。本文基于自行研制的3D打印设备制造芳纶纤维增强PLA试验件,研究试验件成型质量并提出了滑移缺陷发生条件,系统研究了纤维束滑移、剥离、断裂和层间孔隙等缺陷,最后提出优化打印速度、路径变化角、冷却系统和喷嘴外形四种工艺优化方法,设计了相关试验进行验证。结果表明,优化打印速度、路径变化角和增设冷却系统可将纤维束滑移距离分别降低45%、81%和50%,优化喷嘴设计可将纤维束断裂率降低90%。本研究为基于3D打印的复合材料设计和制造提供了新的思路和解决方案。

不确定环境下潜艇综合防御鱼雷的作战决策分析与优化方法

针对潜艇综合防御决策时存在的目标类型不明、目标运动信息解算不明、对抗环境信息不明3类信息不确定问题,构建基于不确定信息的潜艇防御鱼雷组合优化框架,设计基于蒙特卡洛模拟的随机搜索优化模型,采用基于离散边界收缩的粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)方法计算局部最优决策。建立战术对抗仿真模型对潜艇防御鱼雷策略进行选择与优化,针对不同鱼雷报警位置和行动策略,以安全余量作为评价标准,综合考虑3类不明条件下使用潜艇转向+定深规避与潜艇转向+使用水声器材防御两种策略,并结合PSO方法与过程仿真分别给出两类策略的选择边界条件及不同作战态势下的决策建议。防御效能分析结果表明:目标解算不收敛是最主要的防御行动影响因素,基于PSO方法的潜艇转向角度决策精度为±10°/20°;在相同的条件下,组合优化框架的决策加速比相比于传统搜索方法达到92~156,相比于并行计算方法达到10~16,在满足决策实时性的基础上可以为潜艇防御鱼雷争取更大的防御决策时间。

农产品检测中质量控制的优化方法分析

农产品检测对维护农业市场秩序、加强监督执法、保障消费安全、促进农产品的进出口等方面都有着十分重大的作用。农产品检验部门要切实加强质量管理,采取严格、行之有效的质量管理措施,保证检验结果的可靠性。在推进农业现代化的过程中,“三农”问题已基本解决,农业生产能力和销售活力逐渐增强,农业生产的品质和水平也在稳步提高。基于此,从农产品检测的重要性出发,指出现阶段所存在的问题,并提出优化方法解决质检工作中的问题,进一步推动农产品检验水平提升,消除农产品安全隐患。

场地污染地下水抽出处理系统井群加权优化方法研究

井群布设是地下水修复抽出处理技术的关键环节之一。为提高抽出处理技术的修复效率,以某污染场为研究对象,建立非线性-动态-多目标的模拟-优化模型,以污染物去除率最高、修复达标时间最短、资金成本最低为优化目标,设定单井、双井、三井模式下不同的抽出流量,采用加权优化方法对井群布设方案进行对比计算。结果表明:整体而言单井模式修复效果较差,侧重资金成本时双井模式抽出方案修复效果整体较优,侧重达标时间成本时三井模式抽出方案修复效果整体较优;单井模式恒定流量抽出修复效果较优,多井模式下后期若适当降低抽出流量,可减少总抽出量,节省资金成本,井群动态管理可提高修复效率。研究验证了加权优化方法在井群优化应用中的灵活性和实用性,可为加权优化方法结合数值模拟方法在抽出处理技术的井群布设优化中应用提供参考。

凝胶渗透色谱测试天然橡胶相对分子质量及分布的优化方法建立

为摸索凝胶渗透色谱仪器测试条件对天然橡胶相对分子质量及分布测试结果的影响,利用凝胶渗透色谱对同一天然橡胶样品进行分子量及分布测试,确定了最佳的凝胶渗透色谱测试条件:检测器为示差折光检测器,流动相为四氢呋喃,流速为1.0mL/min,柱温和检测器温度为40℃,进样体积为30μL。将其运用在不同品种天然橡胶样品的测试分析中,结果表明该方法准确度高(>98%),重现性好(RSD<5%),为今后利用凝胶渗透色谱仪测试天然橡胶相对分子质量及分布测试提供了试验指导和理论基础。

斜拉桥索塔锚固区环向预应力筋优化方法研究

为防止斜拉桥索塔锚固区开裂、改善锚固区应力分布,基于遗传算法结合三维数值仿真提出一种索塔锚固区环向预应力筋优化方法,该方法利用数值仿真模型识别混凝土待优化区域,将张拉系数作为设计变量,建立数学优化模型,再结合遗传算法不断迭代优化设计变量,使索塔锚固区达到最优应力状态。以溧宁高速公路景宁高架段斜拉桥为背景,通过数值仿真和足尺模型试验,建立优化模型并采用遗传算法以锚固区应力水平为优化目标对索塔锚固区环向预应力筋进行优化迭代,并依据实测预应力损失修正优化方案。结果表明:环向预应力筋能为锚固区塔壁提供6~8 MPa的预压应力,可有效增强锚固区塔壁的抗拉能力;足尺模型试验实测预应力损失约为10%,且通过试验测得的应力值与理论计算值相吻合,数值仿真结果准确;采用最终得到的预应力方案可使索塔锚固区最大拉应力降低27.1%,有效改善锚固区应力分布状况。

室内可见光定位智能优化方法研究进展

室内可见光定位(VIP)是室内定位领域的研究热点,近年来越来越多采用人工智能的方法来优化和提升VIP的定位精度与效率。为了展示VIP智能优化方法的最新研究进展,首先归纳了VIP的相关概念与适用场景,并详细介绍了电磁严苛、热点高容量和无线信号传播受阻3种场景下的VIP应用,并与传统室内定位(IP)的可适性进行对比,对VIP定位方法进行分类;详细梳理了近年来提出的VIP智能优化方法,最后归纳了该领域的共性问题和挑战。

考虑主轴疲劳载荷的虚拟同步双馈风电场有功功率分布式优化方法

为降低风电场内各台基于虚拟同步发电机控制策略的双馈风电机组在响应电网功率指令值变化时所承受的主轴疲劳载荷,提出一种基于改进惩罚系数的交替方向乘子法的考虑主轴疲劳载荷的有功功率分布式优化方法。在推导可量化表征机组有功功率指令值与其主轴力矩之间关系的离散化模型基础上,以各台机组的主轴力矩波动总和最小作为目标函数,并根据机组运行状态设定目标函数的约束条件。为分担风电场中央控制器的计算压力,基于改进惩罚系数的交替方向乘子法将目标函数拆解为主函数(中央控制器)和多个子函数(本地控制器)的分布式优化结构,各本地控制器通过在线优化各台机组有功功率指令值以实现主轴疲劳载荷的降低。最后,仿真结果验证了所提优化方法的优越性。

全机静力试验应变测量优化方法

全机静力试验中,每个工况对应不同的应变测量规模,并且静力试验周期长,将所有应变片全部接入到测量设备上,会导致设备利用率极低。针对上述问题,本文提出了一种飞机主体结构应变分组以及飞机主体结构加非主体结构A+B的应变测量优化方法,能够使设备利用率最大化,从而解决型号任务多的时候应变测量设备不够的问题。

基于随机森林的作物模型光温产量潜力模拟优化方法

为有效降低作物模拟所需数据量,提高计算效率,基于机器学习建立冬小麦光温产量潜力估算模型。以中国冬麦区129个农业气象站点1980—2009年光温产量潜力为研究对象,选择影响光温产量潜力模拟较大的温度、日照时数、经纬度等构建特征变量。选择生长季与月份2个时间范围,基于WheatGrow模型输入输出数据建立生长季变量的随机森林模型(RF_GS)与月份变量的随机森林模型(RF_Mon),最后利用均方根误差(RMSE)评价随机森林模型的性能。结果表明,随机森林模型可在保证模拟精度的前提下降低数据需求量,且RF_GS精度优于RF_Mon;变量重要性检验与部分依赖图分析结果表明,纬度、生长季日照时数、5月日照时数、3月最低温度对光温产量潜力模拟影响较大;若模型验证数据的范围超出训练数据的范围,利用随机森林模型无法保证建模精度。

原油管网管输作业计划编制及优化方法

为实现原油管网的安全、平稳、经济输送,需在保证企业资源供应的同时降低整体运行成本。文章以企业需求为起点,采用先后确定中转油库的外输及来油计划、临港油库的收油计划、形成初步计划后进行验证修订的方法,探讨了原油管网管输作业计划的编制方法,并从降低管输能耗和减少港口滞期损失两个角度分析了计划的优化措施,为原油管网管输作业计划的编制提供了思路。

一种面向减振的旋翼动力学优化方法

在直升机领域中,由于旋翼系统带来的高振动问题使得直升机专家们对降低旋翼振动载荷进行了重点研究。在直升机使用过程中,过高的振动载荷不仅能对旋翼和机体的疲劳寿命产生影响还会严重降低驾驶员的舒适性,对机载设备的正常使用也会有所影响。

声学测温信号时延优化方法

为了优化发动机燃烧室声学测温信号的时延处理,提高温度测量的准确性和稳定性,提出了一种结合小波包分解变换重组和孤立森林算法的信号处理新方法。首先,通过热校准风洞实验,得到声学测温探头在高温气流环境中的数据;然后,采用小波包分解变换重组方法结合孤立森林算法对温度数据进行滤波和重构,消除噪声和提取有效信息;同时,为了提高数据质量和准确性,对重构后的数据进行异常值检测。热校准风洞试验结果表明:经过信号处理后的数据分布更平缓和对称、标准差显著降低、数据更集中于均值,从而提高了温度测量的准确性和稳定性。本研究为声学测温更准确的应用于发动机燃烧室提供了一种有效的技术方案。