基于多目标粒子群协同算法的状态参数优化

针对铅锌烧结过程综合透气性、烧结终点的优化具有强非线性、计算复杂等特点,提出了一种有效的多目标粒子群协同优化算法。首先,建立了有综合透气性、烧结终点两个目标的优化模型。接着,通过改进的约束比较方法、粒子极值选取方法,以及利用不同的粒子群来分别优化相应的变量,提出了一种改进的多目标粒子群协同优化算法。最后,利用提出的多目标优化算法进行综合透气性、烧结终点的优化。仿真结果表明,所提出的多目标优化算法能较好地解决综合透气性、烧结终点的优化问题。

采用改进多目标粒子群算法的斜拉桥阻尼器参数优化

为克服大跨度斜拉桥黏滞阻尼器优化设计效率低、多个相互制约的减震控制目标的问题难以权衡,基于遗传算法的“变异”方法,提出了改进多目标粒子群算法来进行阻尼器参数优化设计。建立大跨度斜拉桥的有限元模型,开展了全桥地震响应分析,根据抗震需求在桥梁纵向设置黏滞阻尼器;分别建立了塔底弯矩、阻尼力和梁端位移的减震响应与阻尼器参数之间的响应面数学模型;以减震响应面模型为研究对象,通过该算法进行阻尼器参数全局自动寻优分析,确定了阻尼器的最优参数,并与采用参数敏感性分析方法确定的一组阻尼参数进行对比分析。研究结果表明:该优化方法具有计算精度好、优化效率高和更好地权衡多个相互制约的减震控制目标的优点;通过优化算法获得的阻尼器参数组合相比采用参数敏感性分析方法获得的阻尼参数组合的减震响应,塔底弯矩增大1.73%,阻尼力减小5.97%,梁端位移减小1.66%;在无需多次有限元试算的基础上确定了更高精度的阻尼器优化参数组合,在提高减震效果的同时大大提升了计算效率。

基于协同进化粒子群优化算法的水资源配置模型及应用

面向新发展阶段的城市水资源配置具有多目标、多变量、约束条件复杂、求解结果非线性、求解过程困难等特征。针对线性规划、动态规划、非线性规划等传统优化算法在解决水资源配置问题中求解结果不合理、计算效率低,求解多目标问题收敛慢等问题,提出了基于协同进化粒子群优化(CPSO)算法的多目标水资源优化配置模型。以郑州市为例,构建了以实现社会、经济和生态效益的最大化为目标,供水量、需水量、供水能力和水库库容为约束的水资源配置模型。通过输入郑州市各计算单元和用水部门的用水需求量和可用水量,该模型计算并输出郑州市9个区在2019年、2035年的缺水率。结果表明:郑州市供水的区域分布比较均衡,缺水率在可接受范围内;该模型算法进化速度较快,进化的稳定性较优,优化结果在种群中可以很好地保留且对进化方向的主导性很强,可以有效地应用于解决水资源配置问题,并提升模型计算效率,为水资源管理部门提供技术支持。

基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标优化设计

为了解决天线设计人员应用电磁仿真软件优化天线结构时存在的优化方向不明确和优化速度慢的问题,文中以干式水表的嵌入式射频识别标签天线设计为例,提出了基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标寻优方法。首先,根据干式水表产品追溯需求,提出了中心频点尽可能接近理想中心频点、回波损耗尽可能低、带宽尽可能宽、面积尽可能小的四个目标函数。其次,为避免粒子群算法陷入局部最优,采用多维均匀拉丁超立方初始化、Logistic混沌映射非线性变化惯性权重、网格划分变化学习因子、高斯扰动策略等方法对算法进行改进,并应用于标签天线结构参数多目标优化中。最后,进行了实例验证。验证结果表明:利用改进后的粒子群算法得到的标签天线结构参数优化结果可更大程度满足优化目标需求,优化耗时仅为电磁仿真软件的40.1%。

基于多目标粒子群优化算法的某轻型商用车操纵稳定性优化研究

针对某轻型商用车稳态回转时侧倾度偏大的问题对其悬架进行优化改进。基于ADAMS/car搭建整车多体动力学模型,通过前悬架反向平行轮跳试验、后悬架理论计算验证了悬架仿真模型的准确性。进行整车稳态回转工况和转向盘中间位置转向工况仿真分析,结果表明,车身侧倾度偏高。为实现操纵稳定性优化分析的流程自动化,提出了基于modeFRONTIER的联合仿真方法。以悬架设计参数为优化变量,以汽车的侧倾度与横摆角速度响应滞后时间为优化目标,采用拉丁超立方试验设计方法拟合得到混合代理模型,并结合多目标粒子群优化算法对悬架系统进行多目标优化,获得了悬架系统优化方案。优化结果显示,在不影响平顺性的前提下,汽车车身侧倾度降低了13.93%,横摆角速度响应滞后时间降低了2.75%,整车操纵稳定性得到了提升。

基于多目标粒子群算法的隔膜压缩机膜腔曲线优化

膜腔曲线直接影响着隔膜压缩机排气量与膜片可靠性,原始膜腔曲线不能较好满足今后加氢站隔膜压缩机高压力、大流量工况需求。针对此问题,依据隔膜压缩机工作原理,采用多目标粒子群算法对膜腔曲线进行面积与弧长的双目标优化计算,得到了一种新曲线。同时,结合压缩机工程实际对膜腔曲线进行了改进,并对改进后的膜腔曲线与原始曲线进行容积计算与有限元应力对比。研究结果表明:在给定新曲线内参数m=0.95、n=2.5且膜腔半径与膜片厚度不变的情况下,新曲线膜腔下膜片气侧最大径向应力较原始曲线降低了13.89%,膜腔容积较原始曲线增加13.72%。

基于改进混合粒子群优化算法的多无人机协同围捕方法研究

针对多无人机协同围捕问题,在无人机运动学约束基础上,考虑各无人机应同时到达围捕位置,提出了多机协同围捕任务规划两层求解架构。在任务协调层通过改进混合粒子群优化方法,以各无人机同时到达指定围捕位置的最小时间为目标,优化调度给出多目标围捕方案;在航路规划层考虑无人机初始状态及运动学约束,通过Dubins曲线调整实现各无人机同时到达围捕位置。仿真结果表明了所提方法的有效性。

多目标粒子群优化算法及其应用研究综述

现有研究较少涵盖最先进的多目标粒子群优化(MOPSO)算法.本研究介绍了多目标优化问题(MOPs)的研究背景,阐述了MOPSO的基本理论.根据特征将其分为基于Pareto支配、基于分解和基于指标的3类MOPSO算法,介绍了现有的经典算法.介绍相关评价指标,并选取7个有代表性的算法进行性能分析.实验结果展示了传统MOPSO和3类改进的MOPSO算法各自的优势与不足,其中,基于指标的MOPSO在收敛性和多样性方面表现较优.对MOPSO算法在生产调度、图像处理和电力系统等领域的应用进行简要介绍.并探讨了MOPSO算法用于求解复杂优化问题的局限性及未来的研究方向.

基于响应面法和粒子群算法的电机轴多目标优化

为满足新能源汽车电机轴的轻量化设计需求,文中提出了一种基于响应面法和粒子群算法相结合的多目标优化方法。以电机轴的内径为设计变量,在满足强度约束的条件下,将电机轴质量、多危险截面处等效应力和1阶临界转速作为设计目标构建了多目标优化模型。建立Box-Behnken试验设计得到4因素3水平的有限元分析试验方案,采用最小二乘法拟合了各子目标的高精度响应面方程,并根据各子目标的重要程度引入影响因子,建立了统一的全局优化目标函数。最后,结合惯性权重线性递减的粒子群算法对全局目标函数进行了寻优。优化结果表明:电机轴的质量减小了4.8%,1阶临界转速提升了8%,且两处危险截面的等效应力分别减小了2.9%,2.5%。

基于多目标粒子群算法的配流副结构优化设计

由于柱塞泵配流副的结构相对复杂,传统的试凑法不仅会加长设计周期,且难以获得最佳结构参数。为兼顾配流副多项性能指标,以某轴向柱塞泵端面配流副作为研究对象,建立端面配流副结构的数学模型,利用自适应网格与拥挤距离的多目标粒子群算法对模型求解。结果表明:算法的目标函数均保持良好的收敛性和全局适应性,定义的配流副参数变量能找到Pareto最优解,同时维持了解集良好的分布性,提高了结构优化设计的效率;优化后的配流副油膜刚度增大,且在不同油膜厚度与供油压力下,优化后的配流副泄漏流量比优化前降低8.6%左右,验证了模型和算法的适用性与优越性。

基于多目标粒子群优化算法的动力电池仿生冷板结构优化设计

为了提高锂离子电池的冷却效果,提出一种高度对称的仿生网状流道冷板。首先,利用单因子分析法分析了冷板结构参数对其性能的影响,然后,以冷板的平均温度、温度标准差和冷却液压力损失为性能指标,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对冷板的结构参数进行了优化,得到性能最优时的流道宽度、流道深度和冷板壁厚分别为9.0 mm、1.5 mm和1.4 mm,对应的平均温度、温度标准差和压力损失分别为33.20℃、1.33℃和65.63 Pa,相比于初始结构参数,优化后的平均温度和温度标准差分别下降1.92℃和0.02℃,但压力损失增大27.10 Pa。最后,在电池模组层面验证了优化结果。

基于Deform仿真和粒子群多目标算法的微结构刀具优化设计

合理的刀具微结构在铣削过程中能够有效降低铣削力与铣削温度,提高刀具服役寿命。为了得到理论最优的硬质合金刀具微结构参数,需解决铣削H13模具钢过程中存在的大铣削力与高铣削温度等问题。借助Deform软件构建理想状态下的硬质合金铣削模型,进行正交仿真实验研究微结构关键参数对铣削力与铣削温度的影响;以刀具微结构作为优化自变量,最小铣削力与最低铣削温度作为目标函数,构建基于粒子群算法下的多目标优化模型,通过铣削仿真实验进行验证。结果显示,经粒子群多目标算法优化后的刀具微结构参数为R1=300μm, R7=822μm, R22=607μm,理论计算与仿真的最大铣削力和最高铣削温度之间的误差分别为22.93%和5.64%;与原刀相比,最大铣削力与最高铣削温度分别优化了53.15%和4.91%。

基于多粒子群协同的动态多目标优化算法及应用

在现实生活中大多数多目标优化问题都随时间变化,这就要求优化算法在时间约束内快速找到动态变化Pareto最优解或Pareto边界.基于此,提出一种基于多种群协同的动态多目标粒子群改进算法,旨在利用多种群竞争和协作两种模式互相配合,从而达到快速高效求解动态多目标优化问题的目的,多种群竞争模式主要任务是对解空间进行"勘探"搜索,当竞争失效后,自适应切换到协作模式对解空间进行"开采"搜索.通过对多种群协同搜索概率分析,证明多种群相比单种群具有更高的搜索效率,通过对3类动态多目标测试函数仿真,验证了改进算法的有效性;最后将该方法应用于动态系统PID控制器的参数整定上,得到了较优的控制参数,取得满意的控制效果.

基于协同进化的混合变量多目标粒子群优化算法求解无人机协同多任务分配问题

无人机多机协同控制系统近年来已被广泛地应用在军事打击、海洋监测、陆地航拍和灾情探测等领域.针对无人机协同多任务分配问题,为了更加准确地描述无人机协同多任务分配场景,本文考虑实际应用场景下的多种复杂约束,并以无人机飞行总航程最少和任务完成时间最短为优化目标,构建了混合变量多约束的无人机协同多任务分配问题模型M-CMTAP.为了高效求解上述模型,本文提出一种基于协同进化的混合变量多目标粒子群优化算法C-MOPSO.C-MOPSO采用基于任务分配和路径规划的编码方法表示无人机的任务分配结果和路径规划结果及基于约束处理的可行解初始化方法生成可行粒子;同时利用基于结构学习的重组策略对粒子进行更新以提高种群的多样性和收敛性;并引入协同进化策略在两个子种群之间进行合作进化以提高算法的搜索效率.根据无人机和目标的分布状态设计4个代表性的测试实例并验证算法性能,实验结果表明,与其他采用协同进化策略的算法相比,所提算法在解的收敛性和解集多样性上均具有显著的性能优势.

基于粒子群优化算法的协同空战导弹目标分配

为了取得协同空战的最佳攻击效果,在协同攻击的过程中进行导弹-目标最优分配是一种有效的解决方法。首先运用作战效能和运筹学理论建立多目标协同攻击的导弹-目标最优分配模型,其次在分析基本粒子群优化算法特点的基础之上提出了一种改进粒子群优化算法,其中的主要改进有3点:惯性权自适应调整、粒子速度与位置自动更新以及优化策略改进。然后将该改进粒子群优化算法应用于协同空战导弹-目标最优分配问题的迭代求解。仿真结果表明所采取的改进策略加快了算法的收敛速度,提高了粒子的局部求解精度与全局寻优能力,并且与基本粒子群算法、遗传算法相比较,该改进粒子群优化算法能够更加快速、有效地求出多目标协同攻击的导弹-目标分配最优解。

基于竞争式协同进化的混合变量粒子群优化算法

现实工业生产应用中存在大量的混合变量优化问题,这类问题的决策变量既包含连续变量,又包含离散变量。由于决策变量为混合类型,导致问题的决策空间变得不规则,采用已有的方法很难进行有效求解。引入协同进化策略,提出一种基于竞争式协同进化的混合变量粒子群优化算法(competitive coevolution based PSO,CCPSO)。设计基于容忍度的搜索方向调整机制来判断粒子的进化状态,从而自适应地调整粒子的搜索方向,避免陷入局部最优,平衡了种群的收敛性和多样性;引入基于竞争式协同进化的学习对象生成机制,在检测到粒子进化停滞时为每个粒子生成新的学习对象,从而推动粒子的进一步搜索,提高了种群的多样性;采用基于竞争学习的预测策略为粒子选择合适的学习对象,充分利用了新旧学习对象的学习潜力,保证了算法的收敛速度。实验结果表明:相比其他主流的混合变量优化算法,CCPSO可以获得更优的结果。

基于改进的多目标量子行为粒子群优化算法的多无人机协同任务分配

为在给定的时间内以最小代价和最大效益完成任务,建立了多无人机协同任务分配问题的多目标优化模型。采用改进的多目标量子行为粒子群优化算法求解最优任务分配方案,定义了一种从所求候选方案中选取最优分配方案的自主选择准则。对比分析多目标粒子群优化、多目标进化算法和该文算法所求的最优分配方案。仿真结果表明该文算法能够较快地求解问题,而且所求最优任务分配方案的性能优于其它三种算法。

改进的粒子群算法对微电网多目标优化调度研究

成了太阳能机组大规模的使用,使得在保证电网电压稳定的前提下,如何提高可再生能源的利用率成了亟待解决的问题。针对由光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机和电池等构成的微电网,考虑运行成本、扰动负荷和污染治理成本等多指标,构建微电网多指标最优调度数学模型,进而提出改进的多目标粒子群算法。在满足约束条件下,提出一种改进惯性因子并引入自适应变异操作的方法对优化模型进行求解。仿真结果表明,微电网的运行得到了优化,并验证了改进的粒子群算法的优越性能,为优化调度的进一步研究奠定了基础。

粒子群算法下阳泉市水资源多目标优化配置

为了确保阳泉市水资源得到有效利用,引入粒子群算法对阳泉市水资源多目标数据进行优化配置。以阳泉市水资源变化参数为基础,通过约束条件确定水资源优化配置数据,将决策变量作为水资源区域划分依据,完成子区分类、水源组成、用户组成。在分类情况下获取区域总缺水量,将区域最小缺水量作为目标函数,构建阳泉市水资源多目标优化配置模型。利用粒子群算法编码水资源二维式数据,根据适应度结果修正粒子群迭代,通过求解模型输出最优解,完成阳泉市水资源多目标优化配置。实验测试结果表明,采用所提方法能够有效实现阳泉市水资源综合配置。

基于改进的多目标粒子群算法的分布式光伏电源优化配置

针对不合理的分布式光伏电源选址定容给配网造成电压质量降低、功率倒送等问题,建立计及光照条件的配电网有功网损最小、电压偏差最小、投资成本最低的多目标选址定容模型,并提出一种改进的多目标粒子群算法求解该模型。该算法采用非线性惯性权重和学习因子提高算法的收敛精度,引入早熟扰动因子增强算法跳出局部最优的能力,提出拥挤距离更新策略,以保证Pareto解集分布的均匀性和广泛性;通过标准测试函数验证所提算法的优越性;最后,基于IEEE-69节点系统进行分析。仿真结果表明,所建模型在兼顾配电网经济性和安全性的同时,可有效将分布式光伏电源配置在光照资源丰富的地区。