BP 神经网络训练的函数变步长搜索调整法

通过深入分析ＢＰ神经网络的步长调整，采用函数变步长搜索法来提高网络的学习速度，提出一种新的改进的ＢＰ算法。

基于有限差分法与变步长搜索法的炉温曲线设计

针对回流焊工作过程中的热量传递问题和炉温曲线优化问题,利用热传导规律建立了相应模型。首先,通过对回焊炉内流入流出微元的热量进行分析,得到了炉内环境空气温度变化规律。然后结合热传导方程与相关约束条件建立了PCB板中的热量传递模型。以此结合参数随温度变化的影响将整个PCB板运动过程分为5个阶段,并根据实验数据对不同阶段的传导影响因子、对流辐射叠加影响因子进行搜索求解。运用有限差分法求解得到焊接区域中心的温度变化情况。为了确定最大过炉速度以及设计炉温曲线,该文设计了变步长搜索算法。

用一维变步长搜索法求解钢筋混凝土圆（管）桩的截面强度

用容许应力法计算钢筋混凝土圆（管）桩的截面强度时，如果桩处于大偏心受压状态，其ｅ－α关系曲线上存在一个无穷间断点，在设计计算机程序时必须设法避开这个间断点。本文分析了该间断点的情况并提出一个利用一维变步长搜索法对偏心角α进行二次搜索的算法。用该算法编制的程序在ＣＯＭＰＡＱ－３８６型微机上通过，具有稳定性好，收敛速度快的特点。

基于变步长双层蚁群算法的机器人路径规划

针对双层蚁群(double layer ant colony optimization,DACO)算法在移动机器人路径规划中收敛速度慢、路径质量差的问题,提出了一种变步长双层蚁群(variable step size double layer ant colony optimization,VDACO)算法。首先,将蚁群均分为寻路层蚂蚁与寻优层蚂蚁进行变步长寻路。针对寻路层蚂蚁,考虑最优移动方向和终点距离改进启发函数,并设计变步长回溯-剪枝策略帮助蚂蚁快速跳出死锁。寻路层蚂蚁寻路完成后,利用Floyd算法正-反向搜索寻路层关键点路径,基于关键点路径构建寻优层寻路环境;寻优层蚂蚁在此环境中进行自适应变步长寻路。最后,基于最优路径相似度改进信息更新机制,差异化更新不同质量的路径节点。仿真结果表明,与其他改进蚁群算法相比,VDACO算法在不同规模栅格环境下路径长度更短且收敛速度更快。

基于变步长加速搜索的微震源定位方法

微震定位方法是微震监测技术的重要组成部分,其关键是定位震源位置。利用空间网格划分并计算网格交点目标函数值,对微震定位目标函数二维及三维空间分布进行了分析,并据此获取了目标函数连续且极小值唯一、单轴收敛范围逐步减小、各轴收敛范围不一的规律。利用以上规律及模式搜索法、网格搜索法的优缺点,探索出了基于连续比较模块、变步长模块、加速模块的变步长加速搜索法。通过模拟算例与工程数据下收敛稳定性、结果精确度、计算速度以及参数初始值影响程度4个指标的效果对比,结果表明:模拟算例下,对比模拟退火算法、遗传算法,变步长加速搜索法的目标函数值标准差、定位误差标准差、波速误差标准差均为0;该算法的定位误差平均值分别为其余二者的0.7%、1.9%;该算法的计算时间平均值分别为其余二者的6.9%、33.2%。该算法单独更改各参数对定位误差的影响在0.005~0.025 m之间;减小搜索步长下限可有效提高结果精确度,并增加相应的计算时间。在规定初至到时与目标函数模型及检波器位置坐标下,搜索算法对定位精度无实质影响。

基于变步长天牛须搜索算法的光伏系统 MPPT控制研究

针对传统最大功率点追踪(MPPT)算法失效,而常见的智能优化算法(如粒子群算法)存在着收敛速度慢、收敛精度差、参数要求高、系统稳定性差等问题,对算法结构简单、收敛速度快、精度高的天牛须搜索(BAS)算法进行改进,提出了基于变步长天牛须搜索(VSBAS)算法的MPPT控制方法。将该方法与传统的扰动观察法和粒子群算法在Matlab/Simulink中进行仿真实验对比,实验结果验证了该方法的可行性及优越性。

光伏系统区段划分变步长MPPT算法设计

以60 k W光伏系统为对象,采用功率电压双闭环控制结构设计MPPT算法。首先,研究了不同光照强度和光伏电池温度情况下,光伏系统输出功率、输出电压、输出电流等参数之间的变化关系。其次,根据输出功率与输出电压的关系,将光伏系统输出功率变化区间划分为线性区、最大功率区和快衰区3个区段,依据各区段的特性分别设置了选定输出电压调整步长的原则,进而形成区段划分变步长MPPT算法。最后,设定了多级跃变、云朵飘过、一个白昼等光照强度变化工况,以验证上述算法的有效性,结果表明,该算法能够快速准确追踪最大功率点。

一种结构可靠性指标的搜索方法

提出了一种计算结构可靠性指标的搜索方法,即自动变步长搜索方法。该方法克服一次二阶矩方法的缺点,对于非线性功能函数非常有效。数值例题表明:这种方法具有很好的收敛性和较高的计算精度,且其收敛性与初始步长无关,可以用于复杂问题可靠度的分析。

定日镜场在额定输出功率条件下的光学效率优化

为推动“双碳”目标实现,以光线追迹为核心,建立了定日镜平均输出热功率优化模型.首先,确定输出热功率是关于光学效率等参数的函数,通过给出阴影遮挡效率、集热器截断效率等参数的计算方法,提出了定日镜场输出热功率的计算方案.其次,提出定日镜场输出热功率的优化方案.针对定日镜规格相同的情况,提出“吸收塔选址策略”约束吸收塔的位置,提出“分区域同心圆规划策略”完成定日镜的排布,建立了定日镜输出热功率优化模型,并采用变步长搜索法完成最佳参数的求解.最后,针对定日镜规格不同的情况,提出“定日镜规格分区域规划策略”,并结合二分法和变步长搜索法完成最佳参数的求解.

最大风能捕获与变桨距控制建模与仿真

文章以永磁直驱风力发电系统为研究对象,研究了机侧最大功率点跟踪和浆距角控制。采用变步长爬山搜索法跟踪功率补偿的最大功率点和浆距角控制,并利用Matlab/Simulink建立仿真模型,得出仿真结果和分析。结果表明风力发电系统可实现最大风能捕获和变桨距控制。

基于单目标优化模型的“FAST”反射面调节设计

针对“FAST”主动反射面的形状调节问题,利用抛物面的空间几何性质,建立了理想抛物面优化模型,反射面调节优化模型和馈源舱接收比计算模型。首先,根据给定的方位角和仰角,建立了以抛物面顶点伸缩量为决策变量的理想抛物面单目标优化模型,设计了变步长搜索算法求解出最佳抛物面顶点伸缩量后即确定了理想抛物面。然后,建立了以工作区域内所有主索点伸缩量为决策变量、工作区域内所有三角形反射面板上所有特征点沿径向与理想抛物面的距离偏差均方根最小为优化目标的反射面调节单目标优化模型,采用遗传算法求解出工作区域内所有主索点伸缩量,即为反射面板的调节方案。最后,为衡量主动反射面调节情况的优劣,该文建立了馈源舱接收比计算模型,采用蒙特卡罗算法求解出反射面板调节前后馈源舱的接收比。

基于垂荡运动波浪能发电PTO系统阻尼研究

波浪能作为海洋资源中储藏量最丰富的清洁能源,其发展前景十分广阔。因此,如何解决波浪能能量转换,实现波浪能最大层次的规模利用,是当前面临的关键问题。针对求解最优阻尼系数和最大发电功率,建立波浪能装置垂荡运动模型,分别讨论常数阻尼和线性阻尼两种情况下浮子和振子的垂荡运动以及对应的最优阻尼系数和发电功率。通过ODE45函数、变步长搜索法等精确求解得出:当系统采用常数阻尼时最大发电功率124.20 W,最优阻尼系数为37 940 N·s/m;当系统采用线性阻尼时最大发电功率为124.22 W,最优阻尼系数为46 025 N·s/m。

无人机编队飞行中的定位和同步控制问题研究

主要研究无人机在编队飞行时的纯方位无源定位问题和保持固定队形的同步控制问题。首先,通过被动接收信号无人机接收到的位置信息建立纯方位无源定位的非线性规划模型,利用变步长搜索法进行求解,得到了误差较小的定位位置。然后,结合一个特定的编队方式,利用纯方位无源定位方法建立无人机飞行过程中的多智能体同步控制模型,实现了通过较少的调整次数将有偏差的无人机调整至理想位置。最后,通过仿真实验验证了模型和算法的有效性。

车用永磁同步电机的改进MTPA控制策略研究

针对车用内置式永磁同步电机(IPMSM)的最大转矩电流比(MTPA)的控制原理,研究一种改进的MTPA控制策略。根据变步长搜索的理论,该策略通过对理论转矩表达式进行多项式拟合,计算出需要的初始转矩角;进而从该初始值开始进行变步长搜索以获取最优转矩角,从而实现最大转矩电流比的最优控制。仿真和实验结果说明:该方法成功避开了电感和磁链等电机参数对控制性能的影响,而且弥补了传统搜索法搜索速度慢,搜索精确度较差的缺点,提高了系统的快速性和控制的准确性。该方法实现简单,具有实际工程应用性。

SA-PSO在水火电混合电力系统电源规划中的应用

电源规划是电力系统电源布局的战略决策,在电力系统规划中处于十分重要的地位。其核心问题是要确定在规划期内随着负荷的增长,系统应在何时、何地、建什么类型、多大容量的电厂。由于其本身的的复杂性,用传统的优化方法求解需采取简化措施,寻求一个满足各种约束条件和可靠性指标及环保要求的最优电源建设方案,以满足系统负荷发展的需要。为此,提出一种粒子群算法与模拟退火算法结合的模拟退火粒子群算法,并将其用于求解复杂的、非线性的水火电混合电力系统(包含核电)电源规划问题。该组合算法在粒子群算法中引入了模拟退火算法成功的提高了基本粒子群算法的全局搜索能力。算例结果表明:该算法能可靠、快速的收敛到全局最优解,特别适合于大型电力系统的中长期电源规划。

一种低重频脉冲雷达速度模糊解算的新方法

关于低重频脉冲雷达主要用于目标距离和角度的跟踪测量,其脉冲重复频率很低,会产生严重的速度模糊,常用的解模糊方法效果较差。基于"中频数字锁频+谱峰搜索解模糊"的测速系统,提出了采用"对称系数"作为谱峰判决依据,并进行变步长搜索的解模糊算法,将抗噪声性能提高了近24dB,并大幅提升了解模糊的速度,仿真验证了该算法的有效性。

基于C-PSO的水火电混合电力系统电源规划

提出了一种粒子群算法与遗传算法结合的组合粒子群算法,并将其用于求解复杂的、非线性的水火电混合电力系统电源规划问题。该结合算法引入的遗传算法成功地提高了基本粒子群算法的全局搜索能力,同时也比基本遗传算法的收敛速度更快。算例结果表明:对于短期规划,该算法能可靠、快速地收敛到全局最优解,对于大型电力系统的中长期电源规划问题也可得到较好解。

基于改进A~*算法的三维无人机路径规划

提出了一种用于三维空间路径规划的改进A*算法。针对低空突防中无人机飞行环境的复杂性,综合考虑了飞行高度、航迹长度等权重因子,在目标空间中搜索一条两个航路点之间的最优航线。选用变步长搜索提高A*算法搜索效率,设计了变权值的路径评估函数提升优化效果。同时,为了满足无人机俯仰角、偏航角、转弯半径等性能约束,提出了一系列航线优化算法,得到最终的可飞航线。仿真结果表明,提出的算法能够有效地给出更为满意的无人机航迹规划路线。

求解带容量和时间窗约束车辆路径问题的改进蝙蝠算法

带时间窗和容量约束的车辆路径问题是车辆路径问题重要的扩展之一,属于NP难题,精确算法的求解效率较低,且对于较大规模问题难以在有限时间内给出最优解。为了满足企业和客户快速有效的配送需求,使用智能优化算法可以在有限的时间内给出相对较优解。研究了求解带容量和时间窗约束车辆路径问题的改进离散蝙蝠算法,为增加扰动机制,提高搜索速度和精度,在对客户点按其所在位置进行聚类的基础上,在算法中引入了变步长搜索策略和两元素优化方法进行局部搜索。仿真实验结果表明,所设计算法具有较高寻优能力和较强的实用价值。

燃油发动机高压油管参数优化与教学设计

高压油管是燃油发动机的重要部件,保持油管压力的稳定尤为重要。文中利用某种油管燃油压力变化与密度变化成正比和给定油管流量公式建立了燃油压力随时间变化的模型。通过试验数据拟合了燃油弹性系数与压力的二次曲线关系,得到了油管的入口和出口流量的周期函数形式。以一段时间内的油管内压力与目标压力值的残差和最小为优化目标,用变步长搜索算法得到了进油口单向阀每次开启最优时长。文中在问题分解、模型建立、优化方法等方面进行了教学设计,引导学生进行深入思考,体现知识再创造过程。