基于Toy模型蛋白质折叠预测的多种群微粒群优化算法研究

基于Toy模型的蛋白质折叠结构预测问题是一个典型的NP问题。提出了多种群微粒群优化算法用于计算蛋白质能量最小值。该算法采用了一种新的算法结构,在该结构中,每一代的种群被分为精英子种群、开采子种群和勘探子种群三部分,通过改善种群的局部开采能力和全局勘探能力来提高算法的性能。分别采用Fibonacci蛋白质测试序列和真实蛋白质序列进行了折叠结构预测的仿真实验。实验结果表明该算法能够更精确地进行蛋白质折叠结构预测,为生物科学研究提供了一条有效途径。

基于多种群协同优化的叠合板智能拆分设计

在装配式建筑中,叠合楼板的拆分主要是基于规则的半自动方式完成,其设计过程耗费大量时间和人力,难以获得最优解;同时,采用基于规则的方法存在构件规格多的问题,增加了构件加工的成本和时间。为了解决上述问题,本文提出基于多种群协同优化的叠合楼板智能拆分方法,以提高叠合楼板的标准化和模数化程度。将叠合板规格和数量、接缝宽度规格作为优化目标,每个叠合板位置和尺寸作为优化变量,考虑单构件的限重、限宽等加工和运输要求,建立多目标优化模型。采用变量关联性分析对叠合楼板所有布置区域进行分组划分,原高维优化问题转化为低维优化问题。通过上海某装配式建筑住宅项目的叠合楼板拆分实例应用,表明本文提出的叠合楼板智能拆分方法能够高效、快速地生成全部楼板的规格、数量和位置;相比基于规则的设计方法,本文提出的方法能够一定程度提高叠合板的标准化和模数化水平,且拆分结果满足设计规范和施工要求,从而验证了智能拆分方法的可行性和有效性,有利于装配式建筑的推广。

异构多种群粒子群优化算法在水位流量关系拟合中的应用

通过8个复杂函数对一种异构多种群粒子群优化算法进行仿真验证,并与传统单种群粒子群优化算法进行对比。针对水位流量关系拟合中相关参数难以确定的不足,利用异构多种群粒子群优化算法优化水位流量关系相关参数,以云南省龙潭站、西洋站水位流量关系拟合为例进行实例研究,并与粒子群优化算法、最小二乘法拟合结果进行对比。结果表明:异构多种群粒子群优化算法收敛精度远远优于粒子群优化算法,具有较好的计算鲁棒性和全局寻优能力。该算法对龙潭站和西洋站水位流量关系拟合的平均相对误差绝对值分别仅为0.27%和0.50%,拟合精度优于粒子群优化算法和最小二乘法。利用异构多种群粒子群优化算法优化水位流量关系可以获得更好的拟合效果。

求解大规模问题协同进化动态粒子群优化算法

随着工程技术的发展与优化问题数学模型的完善,许多优化问题从低维优化发展成高维的大规模复杂优化,成为实值优化领域的一个热点问题.通过对大规模问题的特点分析,提出了随机动态的协同进化策略,将其加入动态多种群粒子群优化算法中,实现了对种群粒子和决策变量的双重分组.最后,使用CEC2013的大规模全局优化算法的测试集对新算法进行测试,通过和其他算法的对比,验证算法的有效性.

基于滑窗的自适应红外小目标检测方法

为解决传统自适应红外小目标检测方法虚警严重的问题,提出一种滑窗式自适应红外小目标检测方法。结合教学优化算法来增强哈里斯鹰优化算法跳出局部极值的能力,提出一种混合的多种群哈里斯鹰优化算法;设计了基于滑动窗口的小目标搜索适应度函数;提出了红外小目标的自适应检测方法。基于公开数据集的实验结果表明,相较于其它自适应红外小目标检测方法,该检测方法的虚警率较低。

基于即时学习策略的火电厂球磨机负荷软测量

针对电厂球磨机负荷难以进行有效预测的问题,从提高预测模型在线自适应能力的角度出发,提出一种基于即时学习策略的改进SVM建模方法。利用灰色关联分析方法对过程参数进行优化筛选,获得辅助变量;在即时学习策略建模框架下,采用多种群混合优化算法进行SVM预测模型参数的优化选取;基于电厂实际运行数据进行了仿真研究。仿真实验表明,与标准BP神经网络和SVM建模方法的比较,该算法具有更好的预测性能,虽然计算开销有所增加,但能够满足制粉系统球磨机负荷检测的实时性要求。

考虑故障条件下电压稳定约束的最优潮流

为提高电力系统电能质量和电压质量、降低网损、保证电力系统安全经济运行,将潮流雅克比矩阵最小模特征值作为电压稳定性的指标,研究考虑故障条件下电压稳定约束的多目标最优潮流问题。用权重组合的方式将多目标转化为单一目标,权重的选取采用层次分析法。最优潮流的求解采用改进的多种群协同粒子群优化算法。该算法保留了原多种群协同粒子群优化算法的master-slave种群结构,在此基础上增强两种种群的协同作用。根据slave粒子群的特点,在每次迭代中引入更多的有效信息加以分享,有助于扩大粒子的搜索空间,提高跳出局部极小的可能性。此外,在master种群中使用了选择机制,提高向较好解空间搜索的速度,加快收敛。仿真算例取得良好的优化结果,说明了所提方法的有效性。

虚拟企业风险管理的组织化分布式决策模型

针对虚拟企业的柔性、成员的多样性和分布性等特征,及其带来的风险,提出了一个新的虚拟企业风险管理的组织化分布式决策模型.该模型分为2层,上层和下层,分别描述了虚拟企业中盟主和盟员的决策过程.决策过程中主要考虑了由于私有信息所造成的盟主与盟员之间信息不对称的情况.针对该优化问题搜索空间巨大,且虚拟企业具有多成员的特点,设计了多种群粒子群算法来进行求解,仿真分析表明了该算法的有效性.

基于LASS0-MBAS-ELM的海底多相流管道CO_(2)内腐蚀速率预测

针对海底多相流管道CO_(2)内腐蚀发生频繁,检测难度大的问题,建立基于套索回归(LASSO)和多种群甲虫天牛须优化算法(MBAS)的极限学习机(ELM)预测模型,以提高预测效率及预测精度。以LASSO回归筛选腐蚀影响因素,提取关键指标,降低预测输入维度;采用MBAS对ELM的输入权值及隐层阈值进行修正,避免因随机设置造成的不稳定性。以我国海南东部某海底油气管道的50组数据为例,通过MATLAB模拟仿真,分析预测结果,并与其他两种模型对比。结果表明:温度、pH值、流体流速和CO_(2)分压是影响该类型管道腐蚀的关键因素。LASSO-MBAS-ELM模型的预测结果与实际值拟合度更高,其均方根误差、平均绝对误差及平均绝对百分误差分别为0.089%、0.079%和3.068%,均优于对比模型。所提出的方法在数据有限的情况下,仍具有良好的可靠性和稳定性,为准确掌握海底管道腐蚀状况提供了新的思路;同时为海洋油气运输系统日常运行维护提供了参考依据。

一种频率-相位混合编码的MIMO雷达波形设计

针对MIMO雷达中常规单载频子脉冲相位编码信号的频带较窄、距离分辨率不高,以及线性调频-相位编码信号模糊函数有“栅瓣”的问题,提出了一种基于置换矩阵时频分布的线性调频-相位编码(perm-LFM-PC,PLP)混合波形的正交波形集设计方法。由于置换矩阵时频分布调制方法引入置换序列调频编码,使得PLP波形的峰值旁瓣(ASP)和互相关峰值(CP)有所升高。为此,以ASP和CP的总和为代价函数,建立PLP波形集优化模型,并提出一种多种群优化遗传算法(MSO-GA),对调频编码序列和相位编码序列进行联合优化。仿真结果表明,PLP波形具有易于实现宽频带的优点和图钉状模糊函数,经过算法优化后的PLP波形集的ASP和CP较低,适用于MIMO雷达系统。

Improved PSO for integrating dynamic cell formation and layout problems

To decrease the impact of shorter product life cycles,dynamic cell formation problems(CFPs)and cell layout problems(CLPs)were simultaneously optimized.First,CFPs and CLPs were formally described.Due to the changes of product demands and the lim it of machine capacity,the existing layout needed to be rearranged to a high degree.Secondly,a mathematical model was established for the objective function of minimizing the total costs.Thirdly,a novel dynamic multi-swarm particle swarm optimization(DMS-PSO)algorithm based on the communication learning strategy(CLS)was developed.Toavoid falling into local optimum and slow convergence,each swarm shared their optimal locations before regrouping.Finally,simulation experiments were conducted under different conditions.Numerical results indicate that the proposed algorithm has better stability and it converges faster than other existing algorithms.

一种基于多弹协同航迹规划的协同中制导方法

针对需要个体间通讯的多弹协同中制导方法存在抗干扰能力差、通讯延迟高等问题,提出一种基于多弹协同航迹规划的协同中制导方法。考虑导弹侧向过载、敌方威胁以及时空协同等约束条件,采用飞行全程的平均速度考量时间协同性,建立定速与变速两种协同方式,基于离散化的航迹点建立多弹协同中制导航迹规划数学模型;改进多种群粒子群算法,构造协同代价函数,计算协同航迹规划代价值,并更新全局最优解。设置定时与不定时两种条件进行仿真分析,结果表明基于协同航迹规划的协同中制导方法性能良好,规划航迹符合协同中制导任务要求。