混沌自适应非洲秃鹫优化算法训练多层感知器

针对训练多层感知器(MLP)时,算法对初始值敏感、易陷入局部最优和收敛速度慢等问题,对新型启发式算法非洲秃鹫优化算法提出改进算法IAVOA。在初始化种群时引入Logistic混沌映射,增加种群的多样性;对最优秃鹫和次优秃鹫增加自适应权重系数,自动调整这两类秃鹫对普通秃鹫的引导作用;IAVOA用于MLP的训练,采用均方误差的平均值作为适应度函数寻找MLP的连接权重和偏差的最佳组合。选取4个不同复杂度的分类数据集,比较IAVOA算法与现有启发式算法对MLP训练后,MLP对数据分类的性能,仿真结果表明,IAVOA算法训练的MLP在数据分类准确率、全局搜索能力、收敛速度和稳定性方面均具有良好的性能。

天空地多层异构融合网络性能分析及切换协议优化

针对多层异构融合网络(Multi-layer heterogeneous integrated network, MLHetINet)切换复杂的问题,提出通过凝视波束及干扰消除算法获取切换分析的有效数据,简化波束对准及捕获过程,扩展空基网络覆盖范围,进而降低跨层切换的复杂度。首先,针对地面终端和空中基站间的相对高速运动特性,提出空基凝视多波束形成算法,自适应地调整天线相位和权值,在目标方向生成主瓣并对干扰源进行零陷实现空域隔离,简化切换分析的复杂度。然后针对空地信道的复杂性,提出了基于列范数分组排序的多阶干扰消除算法,进一步提高目标信号的检测精度,提高切换分析的准确性。最后,依靠凝视波束技术和干扰消除算法,针对空天地三维多层异构融合网络中的切换事件设计了独立的切换协议,显著降低了网络资源的消耗。仿真结果表明,相较于传统地面网络和天地融合网络,所提波束赋形辅助的天空地多层异构融合网络中的用户信息速率有显著提升。

局部贴敷阻尼层空间管路有限元建模及贴敷位置优化

为了降低处于服役阶段的航空发动机管路的有害振动,描述了一种在管体表面局部贴敷黏弹性阻尼层对管路进行减振的方法,主要包括阻尼层-空间管路系统动力学有限元建模及阻尼层贴敷位置优化。在建模上,基于ANSYS平台建立了满足寻优算法调用的阻尼层-空间管路参数化有限元模型。同时,整个模型引入了两种阻尼,分别是卡箍的支撑阻尼和黏弹性阻尼层的材料阻尼。在贴敷位置优化方面,创建了以阻尼层贴敷位置为设计变量、以1阶最大共振响应最小为优化目标的优化模型,并给出了采用遗传算法对该优化模型进行求解的流程。最后进行了实例研究,用搭建的贴敷阻尼层空间管路试验系统校验了所创建的阻尼层-空间管路分析模型的合理性。在此基础上,执行了阻尼层位置优化,获得了在可移动范围内使共振响应最小的阻尼层贴敷位置方案,并通过与5种随机方案的数值比较证明了优化结果的合理性。

椭圆鞍形单层正交索网结构解析计算方法与形态优化

常见的单层正交索网结构由马鞍面和椭圆柱面相切而成,该类型结构在国内外的大型场馆、公共建筑中得到广泛应用。该文提出一种连续化解析计算方法,以求解椭圆鞍形单层正交索网结构的变形、内力和最优形态,求解过程中仅需解一元方程。计算方法利用平衡方程、变形协调方程,以竖向位移为未知量,推导了正交单层索网连续化计算公式,采用伽辽金法求得近似解。在此基础上,以外环梁平面内弯矩最小为优化目标,以中央承重索垂度为优化变量,以索力、竖向位移和矢跨比为约束条件,利用外环梁弯矩计算公式,通过求解方程得到结构的最优形态并给出优化流程。最后对一个简单算例分别采用有限元法与解析法计算,验证了解析法所得位移、索力、外环弯矩和形态优化结果的准确性。在结构初步设计阶段,利用该解析计算方法,可快速得到荷载态下结构的位移、受力情况和最优形态,避免了有限元法编程、反复试算的繁杂过程。

求解大规模全局优化问题的新型三层递归差分分组方法

协同进化算法在求解大规模全局优化问题上具有较好的效果,其核心思想是利用分而治之的策略将一个高维问题分解成若干个子问题,然后分别优化每个子问题.然而,现有的分解方法通常需要花费大量的计算成本来获得精确的变量分组.通过采用递归交互检测中的历史信息简化分组过程,能够避免检测某些集合的相互关系,本文提出了一种新型三层递归差分分组策略(NTRDG).与其他4种现有的分组方法相比,NTRDG在不影响分组精度的情况下计算成本消耗较低.仿真结果表明,NTRDG在求解大规模全局优化问题时具有很强的竞争力.

空间用多层绝热材料性能测试及优化布置改进分析

多层隔热材料在空间高真空环境下具有优良的绝热性能,随着空间技术的发展,对液氢温区多层绝热材料提出了更高的绝热性能和阻燃等特殊要求。基于层与层计算方法建立了多层绝热材料热流密度的计算模型,选取40层、60层和70层三种常用层数绝热材料对其热流密度进行了测试与计算,分析了层密度、冷热边界条件等对多层绝热材料热流密度的影响。最后通过遗传算法分析了多层绝热材料的布置方式对绝热性能的影响,获得了液氢温区绝热材料优化布置方式,与等密度多层绝热材料布置方式相比,热流密度降低10.63%。

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。

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%。

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。

高大超长单层钢结构刚架温度分析及优化设计

通过对某高大超长单层钢结构厂房建筑的主刚架进行温度作用计算及对比分析,解决了高大超长刚架结构设计的温度影响问题,分析了温度作用、风荷载对高大超长单层钢结构刚架设计的主要影响,并根据主要影响因素探讨了不同的结构方案,提出了高大超长单层钢结构刚架的优化设计思路。

挤压膨化小麦糊粉层冲调粉配方优化研究

以挤压膨化小麦糊粉层粉为主要原料制备冲调粉,在单因素试验的基础上,通过正交试验优化挤压膨化小麦糊粉层冲调粉的配方。结果表明,小麦糊粉层冲调粉的最优配方为:小麦糊粉层粉10.0 g,木糖醇添加量5.0 g,果胶添加量0.2 g,全脂乳粉添加量0.6 g,麦芽糊精添加量2.0 g。此配方条件下所得小麦糊粉层冲调粉颜色呈黄棕色,具有谷物香气,稠度适宜,感官性状较好。

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。

浅层砂岩油藏高含水后期聚驱参数优化研究

高含水后期的浅层疏松砂岩油藏出砂问题严重,常规的聚合物驱已经不能有效控制储层的含水上升速度,油井产量递减较快。针对这一难题,以济阳凹陷S区块为例,通过数值模拟优选多段塞组合聚驱参数,制定了一套适应浅层疏松砂岩储层的多段塞组合的注聚方案。结果表明,与常规砂岩储层聚合物驱相比,该方案用量30%的聚合物前置高浓度段塞有效地缓解了地层平面矛盾,同时后续注入较低浓度的聚合物缓解地层出砂对聚驱效果的影响,取得了较好的控水增油效果。综合含水率下降7%,阶段增油量101.67×10^(4)m^(3),与原始水驱相比,采收率提高6.35%。

计及可靠性的城市配电网中公交枢纽多层优化规划方法

对公交枢纽(public transport hub, PTH)进行最优并网规划是提升城市客运服务效率及配电网运行效率的重要途径。为此,在深入分析智能公交枢纽与配电网交互机理的基础上,分别考虑正常和故障情况下PTH需求响应对系统的影响,提出了一种面向促进配网可靠性和经济性提升的PTH三层规划优化模型。该模型上层以配网投资运行总成本最小为目标,优化PTH布设位置以及电动公交/充电桩布置数量。中层在满足公交服务需求的前提下以正常运行PTH从配网购电最小为目标,优化发车间隔和公交车充电计划。下层以配网故障情况下系统停电损失最小为目标,优化故障时发车间隔、负荷削减量以及电动公交的发车状态和充放电功率。设计多层求解算法实现上述模型的高效求解。最后,基于IEEE33节点系统的仿真结果验证了所提规划方法能够充分挖掘PTH资源的灵活性潜力,兼顾配网运行经济性和可靠性。

价层电子对互斥理论教学盲区与实践优化

价层电子对互斥(VSEPR)理论是定性判断简单分子(或离子)空间构型及中心原子杂化方式的有效方法,是现代价键理论的重要组成部分。本文针对VSEPR理论教学中电子对相互排斥机理不易讲明,氧原子作为配位原子不提供价电子等假设难理解和VSEPR理论与杂化轨道理论区别不清晰等教学盲区,通过明确端位原子提供价电子数的规定本质,清楚O原子位置及成键类型对分子(或离子)结构影响和多重键对于分子(或离子)空间构型的影响以及将VSEPR理论教学内容置于杂化轨道理论之前等教学实践优化,实现了学生对VSEPR理论本质理解和对分子空间构型准确判断能力的提升。

基于模糊层次分析法-粒子群优化模型的浅层地热能适宜性区划研究

利用基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法(FAHP)建立浅层地热能评价模型,将结果的一致性检验与修正过程整合为非线性规划问题,并通过粒子群算法(PSO)进行优化求解,得到满足一致性要求的权重结果,进而开展敏感度分析,校验指标权重准确性,提高地源热泵适宜性区划评价精度.通过构建4个层次、9个指标的评价体系,根据获得的权重值开展大连地区浅层地热能适宜性分区评价,为浅层地热能资源储量和潜力评价提供基础,也为浅层地热能可持续开发利用提供理论依据.评价结果表明,适宜性区划模型和指标权重值可靠,适宜区分布于研究区东部钻石湾、东港一带,面积32.87 km^(2),占评价总面积的4.45%,较适宜区分布于北部甘井子区,面积247.21 km^(2),占评价总面积的33.47%.

多层绕组盘式横向磁通永磁电机的设计优化

针对双层绕组盘式横向磁通永磁电机(DTFM)所存在的U型定子铁心内周向槽利用不充分、转矩密度和转矩品质较差等问题,本文提出了一种四层绕组DTFM。该电机在外径和槽满率不变的情况下,将U型定子铁心内齿径向向内移动一定距离并添加相应绕组匝数,充分利用了内周向槽,具有定子易加工、转矩密度和功率因数高等优点。首先,将该电机等效为盘式电机并推导功率尺寸方程;其次,对比分析了四层绕组DTFM与双层绕组DTFM的空间磁场强度分布、空载反电动势、转矩密度、转矩品质和功率因数等电磁特性,然后,利用响应面法与多目标粒子群算法相结合的优化策略,实现四层绕组DTFM的输出转矩和齿槽转矩优化;最后,基于多目标优化算法结果试制样机,并进行空载和负载实验分析,验证了所提样机的优越性和设计方法的可行性。

基于粗粒度并行遗传算法的隔震层参数优化

针对基于经典遗传算法的隔震层参数优化方法效率不高的问题,提出一种基于粗粒度并行遗传算法的隔震层参数优化方法。利用Python的多进程机制和Python与ETABS的交互,实现CPU各核同时调用ETABS并进行遗传操作,最后通过一个隔震工程的实例进行验证。结果表明:采用粗粒度并行遗传算法进行隔震层参数优化,与原设计结果相比,优化后的隔震结构性能更优;同时,用10核CPU计算,与经典遗传算法相比,该方法既能准确得出全局最优解,又可显著提高优化效率,加速比约为6,可基本满足隔震工程设计的及时性需求,具有较好的工程应用价值。

基于数据驱动的柔性立管骨架层多目标优化

骨架层是柔性立管的最内层结构,主要用于抵抗深水外压荷载。骨架层截面形状复杂,尺寸参数繁多,这种特殊截面对骨架层临界压溃载荷的准确评估和优化设计提出挑战。本文建立了骨架层有限元模型,开展了非线性屈曲分析,并对比有限元仿真结果与实验结果,误差仅为6.93%。基于有限元仿真结果,建立了数据驱动的高精度代理模型预测骨架层临界压溃载荷,并对骨架层截面的关键参数进行灵敏度分析,发现厚度对骨架层临界压溃载荷起着决定性影响,贡献占比达64.55%。以骨架层最大临界压溃载荷和最小质量为优化目标,采用多目标粒子群优化算法对骨架层截面关键参数进行多目标优化,得到帕累托最优解集。根据3组应用工况得到对应3组最优截面参数,优化截面的代理模型预测临界压溃载荷和有限元仿真临界压溃载荷误差均小于3.00%,验证了预测结果的准确性。

巨厚充水含水层疏放水层位优化研究

东胜煤田纳林河矿区营盘壕煤矿煤层埋深大、含水层厚,以往均是将直接充水含水层直罗组含水层视为一完整的统一含水层。矿井在工作面回采前对上覆直罗组含水层进行疏水降压,疏放水量衰减较快、水压降幅大,但采空区涌水量依然较大,疏放水效果与采空区涌水量较大相矛盾。对直罗组含水层垂向岩性特征及富水性特征进行了分析,揭示出直罗组含水层之间存在泥岩及砂质泥岩互层,含水层间呈非连续状态;采用分层抽水试验及井下放水试验、含水层水文动态观测可知,直罗组含水层具有明显的分层性,上下端含水层水位有区别,不同层段含水层之间水力联系微弱,直罗组含水层并非一完整的统一含水层。研究结果可为巨厚砂岩深埋矿区优化疏放水层位、提高疏放水效果提供依据。