基于小生境多目标粒子群算法的电动汽车传动系统速比动态优化

为获得最佳整车经济性能,在纯电动汽车传动系统速比静态优化的基础上,针对其未对不同速比采用相应的换挡规律的不足,基于换挡点判断规则,提出一种考虑换挡规律变化的传动系统速比动态优化方法;基于轻量化设计原则,提出一种传动系统各挡速比值总和最小的目标函数,采用能避免局部收敛的小生境多目标粒子群算法对目标函数进行ISIGHT-MATLAB/Simulink联合仿真优化。优化结果(包括静态和动态)取得一定的效果:与未考虑换挡规律的优化相比,在不同情况下,整车能耗减少了1.09%~1.35%,传动比值总和降低了8.06%~9.76%;但0-100km/h加速时间增加了1.90%~2.11%,可能与优化目标函数的加权仍偏重于经济性有关。与考虑静态换挡规律优化相比,考虑动态换挡规律优化的结果,传动比值总和的降幅增加了0.95%~1.70%,但整车能耗与考虑静态换挡规律优化结果基本持平,未显示出针对不同传动比采用不同换挡规律进行优化的预期效果,其原因尚待今后进一步深入探究。

基于小生境多目标粒子群算法的输电网检修计划优化

以检修成本和期望缺供电量最小为目标,建立输电网检修计划多目标优化模型,并提出一种基于小生境的改进多目标粒子群算法对其进行求解。通过得到一组Pareto最优解,全面统筹检修计划优化问题的经济性和可靠性目标。该算法采用小生境共享机制来更新粒子的位置,保持了解的多样性和分布的均匀性;引入混沌变异对部分非支配粒子进行小范围的扰动,提高了算法全局搜索能力,避免陷入局部最优。为使算法能够更好地应用于输电网检修计划优化问题,采用罚函数对约束条件进行处理,并根据模糊隶属度从Pareto最优解集中选取最优折衷解,为检修计划制定人员提供了科学的决策依据。通过IEEE RTS-79节点系统的仿真,验证了该算法在求解输电网检修优化问题时能有效避免早熟收敛,快速地收敛至Pareto最优解集。

基于小生境离散粒子群算法的不规则排样优化策略

针对目前二维不规则排样算法中存在的问题,提出一种基于小生境离散粒子群算法的二维不规则排样算法。该算法模拟两个相对独立的粒子群,两个粒子群并行进化,并在每迭代一次后相互交流信息,具有很强的全局搜索能力。实验结果表明,该算法在求解二维不规则排样问题时可以大幅提高板材的材料利用率,具有实际应用价值。

基于混沌多目标粒子群算法的综合能源调度

目的针对当前综合能源系统中资源协同优化效率不足、微网运行经济性和环保性差的问题,提出了一种计及风电储能及不稳定因素的微网优化调度方法。方法该方法在微网负荷侧需求响应对新能源消纳影响的基础上,以消纳新能源和削峰填谷为目的,提出了优化负荷曲线的方案;然后,考虑微网调度侧风电出力的不稳定性以及微网内部设备的耦合,进行优化调度以降低微网运行成本、减少环境惩罚费用并提高风电消纳平稳性;最后,采用混沌多目标粒子群算法对优化问题进行求解,并在风电不稳定度占比0%、5%、10%和15%时进行了算例仿真分析。结果当风电不稳定度为10%和加入风电储能,系统运行成本和环境治理费用最少,比方案1和无风电储能少6919.4元,风电平稳量也提高38 kWh。在电热冷网中,负荷侧加入需求响应后,系统得到稳定运行和能源合理利用,可以很好地满足负荷侧用能需求。从算法对比中,混沌多目标粒子群算法加入自适应权重和变异率后,具有较强的全局搜索能力和更好的准确性。结论该方法通过合理设置风电不稳定度能够有效降低运行成本和环境惩罚费用,提高风电稳定性,其次,负荷侧的需求响应可以一定程度地削峰填谷和消纳新能源。

基于小生境粒子群算法的公差多目标优化设计

为解决产品设计中的公差优化问题,提出一种基于小生境粒子群算法的公差多目标优化方法。以加工成本、质量损失成本和公差敏感性为优化目标,以装配功能要求和加工能力为约束条件,建立了公差多目标优化模型。对标准粒子群算法进行改进,根据小生境数和Pareto优劣性确定孤立粒子,并通过个体历史最优粒子与孤立粒子的变异、选择操作更新粒子的个体历史最优位置;利用Pareto支配数排序更新粒子群的全局最优位置。利用改进的粒子群算法对公差多目标优化模型进行求解,得到分布均匀的Pareto前沿。设计并开发了原型系统,通过实例验证了该方法的有效性。

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。

一种改进的小生境多目标粒子群优化算法

提出一种小生境多目标粒子群优化算法。使用环邻域拓扑且无需任何小生境参数,克服常规小生境技术中需确定小生境参数的困难。采用NSGA-Ⅱ的非支配排序策略和动态加权方法选择最优粒子。基于拥挤度的变异操作引导粒子跳出局部最优,增强算法的全局搜索能力。通过对ZDT1~ZDT4和ZDT6的测试结果表明,与经典的多目标进化算法NSGA-Ⅱ、PESA-Ⅱ和MOPSO相比,该算法在最优解集的收敛度与多样性方面具有明显的优势。

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%。

混合流水车间多目标调度的小生境粒子群算法

混合流水车间多目标调度问题(HFMSP)是一种具有很强应用背景的生产调度问题,对它的研究具有理论意义和工程价值。针对该类调度问题结合生产实际应用调度和多目标优化理论建立基于时间和交货期最优条件下的多目标调度问题模型,提出一种小生境粒子群算法对模型进行优化求解。该算法采用NSGA-II的非支配排序策略和动态加权方法选择最优粒子,利用粒子聚集距离的变异操作保证解的收敛性和多样性。通过仿真实验,验证了模型的正确性和算法的有效性。

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。

基于改进粒子群算法的智能微电网多目标调度

微电网优化调度是一个复杂问题,具有多个目标和非线性特征,仅以运行成本为目标的优化方法可能导致解决方案单一且运行环境受到影响.本文提出了一种经济、环保和创新的微电网调度模型,并对微电网中的微型燃气轮机、风力发电机、光伏发电、柴油发电机和电池等进行了详细的优化研究.构建了一种将运行成本和环境保护成本结合在一起的多目标模型.采用多目标粒子群优化算法(MOPSO)求解,以满足各种系统约束条件.该方法旨在确保微电网的运行在经济和环境方面都能取得最佳效果.这一模型提供了一个更全面和实用的框架,为微电网实现经济性和环境友好性的运行提供了重要指导.

基于多目标粒子群算法的A356铝合金蠕变本构模型的构建

在150,250,300℃温度和20~150 MPa应力下,对A356铝合金进行单向拉伸蠕变试验,研究了其蠕变特性;采用多目标粒子群算法得到Norton-Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和基于变形机制的真应力蠕变模型的参数,并采用这3种模型对A356铝合金的最小蠕变速率-应力曲线进行预测,分析3种模型的预测精度。结果表明:A356铝合金的最小蠕变速率与试验温度和应力成正相关,但温度对最小蠕变速率的影响程度大于应力;基于变形机制的真应力蠕变模型具有最高的预测精度,对最小蠕变速率的预测结果中90%数据点均位于2倍误差带内。结合多目标粒子群算法得到的基于变形机制的真应力蠕变模型可以用来准确模拟宽幅温度和应力范围下A356铝合金的蠕变特性。

精英竞争和综合控制的多目标粒子群算法

目的多目标粒子群算法虽然极易实现且收敛速度快,但在平衡其收敛性和多样性方面仍需进一步改善。方法针对上述问题,提出一种精英竞争和综合控制的多目标粒子群算法(ECMOPSO)。一方面,算法采用全局损害选择精英粒子集,然后将两两竞争引入多目标粒子群算法中,通过精英竞争选取优胜者粒子,将其与全局领导者融合形成更全面的社会综合信息,以增强种群中粒子之间信息的交互性,更好引导种群中的粒子飞行,提升算法全局探索能力;另一方面,结合全局损害和基于位移密度估计对外部存档进行维护,从而提高外部存档中非劣解的质量,平衡算法的收敛性和多样性。结果将ECMOPSO算法与4个多目标粒子群算法和4个多目标进化算法在ZDT和UF系列基准测试问题上进行仿真实验,并采用Wilcoxon秩和检验和Friedman秩检验比较ECMOPSO算法与所选对比算法的整体性能。实验结果表明:相比其他几个对比算法,ECMOPSO算法的收敛能力、解的分布性以及稳定性都得到了一定的提升。结论ECMOPSO算法可以很好地平衡收敛性和多样性,提升其整体性能,能有效求解大多数多目标优化问题。

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。

一种新型的带有小生境技术和精英集策略的多目标粒子群算法

为提高多目标粒子群算法的有效性和运行效率,利用小生境技术求解适应度,采取轮盘赌的方法根据精英集中各个粒子的适应度选取全局最佳位置,提出一种新型的带有小生境技术和精英集策略的多目标粒子群算法。论文对算法运行的过程作了调整,加入小概率变异方法,采用测试函数验证算法的有效性。结果表明,在相同的实验环境中本文算法的运行时间为2.113 s,比基于粒子群的多目标优化算法(4.157s)缩短近一半,即本算法的运算效率大大提高了。仿真结果还表明本文中的算法不仅有很好的收敛性,所得的解还有较好的均匀性。

基于小生境和交叉选择算子的改进粒子群优化算法

在求解高维多峰函数时,如果个体历史最好位置缺少多样性分布,粒子群优化算法就容易陷入局部最优,出现早熟现象。为此,结合小生境和交叉选择算子提出了一种改进粒子群优化算法(简称NCSPSO)。该算法在进行速度和位置更新之后,根据小生境数确定个体历史最好位置中的孤立点;然后对所有个体历史最好值劣于孤立点值的粒子使用交叉和选择算子进行更新。函数测试表明,NCSPSO有效地克服了标准PSO的缺点,性能上也有了明显提高。最后,将NCSPSO应用于高次非线性复数方程的求解,较好地解决了POGO振动研究中的固有频率计算问题。

基于小生境粒子群算法的Pareto多目标配电网重构

配电网重构可以提高配电网运行的安全性、经济性和供电质量,对于当前国内配电自动化系统建设和应用具有重要意义。笔者在《电力系统保护与控制》第5期通过“基于改进小生境遗传算法的Pareto多目标配电网重构”中所运用的方法进行了优化尝试,达到了优化的效果。但为了从不同方法实现优化效果,该文又提出一种基于小生境技术的多目标配电网最优重构的粒子群算法,引入Pareto最优的概念,实现了真正意义上的多目标优化;用粒子群算法实现对多目标重构问题的Pareto最优解集的搜索,采用小生境技术和变异操作保持种群的多样性和分散性,改善了粒子群算法的全局收敛可靠性和收敛速度。理论分析和算例结果表明:基于小生境粒子群算法的配电网重构在速度上和精度上能满足要求,并且较单目标优化更具工程实际意义。

基于小生境粒子群算法的刀具容屑槽刃磨工艺设计

为解决整体刀具容屑槽刃磨制造工艺设计过程中的砂轮形状和位姿求解问题,提出基于已有双斜面型(DOB型)砂轮库或基于DOB型砂轮尺寸和位姿组合优化的容屑槽刃磨成形工艺设计方法。首先,建立反映不同刃磨精度需求的目标函数,将容屑槽刃磨工艺制定问题转化为目标函数最小值求解问题;其次,作为目标函数核心组成部分,基于空间解析几何及图形算法建立具有强鲁棒性的容屑槽预测方法,实现根据已知砂轮形状和位姿快速求解加工获得的容屑槽端截线轮廓及前角、芯径、槽宽等关键结构参数;然后,基于砂轮位姿对容屑槽形状的影响规律,建立了基于环形拓扑小生境粒子群优化算法的目标函数最优解搜索方法。通过3个算例验证了研究成果的有效性。

基于人工免疫-改进粒子群优化算法的机械臂轨迹规划研究

焊接机器人运动轨迹复杂、控制精度要求高。提出了一种满足多目标约束的轨迹规划方法。针对机器人轨迹平滑性要求,以5次非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Splines,NURBS)曲线为基础,对笛卡儿空间路径点进行参数化表达;根据工业机器人路径约束及工况需求,选取时间、能耗、跃度3个运动学指标作为目标优化函数,采用人工免疫双态粒子群进行轨迹优化;为了平衡粒子“探索”与“利用”,增加双模态模型,引入人工免疫系统,提升了粒子多样性与后期收敛能力;根据Pareto解集得到满足约束的焊接机器人各关节最优轨迹,通过Matlab仿真证明了方法的有效性;最后,针对空间相贯曲线焊缝进行了焊接试验。结果显示,规划的轨迹符合实际工程需求。