基于序列二次规划算法的双有源桥变换器优化控制策略

针对双有源桥变换器在充电领域电路损耗大、传输效率低的问题,提出一种结合序列二次规划算法与双重移相控制实现回流功率优化的控制策略。首先,建立双有源桥变换器在双重移相控制时以回流功率最小值为目标函数的二次规划问题数学模型;然后,提出一种采用序列二次规划算法求解上述多约束、非线性的数学模型,在算法中输入目标、约束函数的雅可比矩阵和变换器的相关参数,通过迭代求解出满足双有源桥电路在双重移相控制下最优工况的目标参数;最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。

基于遗传算法-序列二次规划的磁共振被动匀场优化方法

为了解决磁共振成像(MRI)系统中固有的主磁场(B0)不均匀的问题,提出遗传算法-序列二次规划(GASQP)算法,以提高7 T磁共振的主磁场均匀性.从被动匀场数学模型的角度出发,该混合算法利用GA算法获得稳定的初始解,实现主磁场的第1次优化,再通过SQP算法的快速求解,在较少的时间内实现主磁场的第2次优化,同时提高磁共振主磁场的均匀性.采用正则化方法减少磁场均匀所需的铁片质量,并且获得稀疏的铁片分布.在仿真建模的案例研究中,7 T磁共振裸磁场均匀度可以从462×10-6优化到4.5×10-6,并且在匀场空间上仅消耗0.8 kg的铁片.相比于传统的GA优化方法,新方案的磁场均匀性提高了96.7%,总铁片消耗质量减少了85.7%.实验结果表明,GA-SQP算法比其他优化算法具有更强的鲁棒性和竞争力.

基于序列二次规划算法的超小尺寸微纳波长分束器的逆向设计

微纳波长分束器是光子芯片中一种重要的分光器件.本文运用序列二次规划智能算法,设计了尺寸为1.5μm×1.5μm的多个超小波长分束器,其中Y型双通道分束器可同时实现TE/TM模式的双波长分束,TE模1140和1200 nm两波长的传输效率分别为80%和81%,消光比分别为18.1和16.3 dB,TM模传输效率分别为70%和67%,消光比为18.3和15.9 dB;T型分束器实现了光束的180°相向分离,待分波长1100和1170 nm的传输效率均达到了88%,消光比分别为16.6和15.0 dB,是目前尺寸最小的片上波分器;十字型三通道分束器实现了波长间隔为50 nm的分束,待分波长1100,1150和1200 nm传输效率分别为73%,66%和70%,消光比分别为17.2,13.8和13.8 dB;非对称三通道分束器分束波长间隔仅为20 nm,待分波长1200,1220和1240 nm的传输效率分别为61%,56%和57%,消光比分别为10.8,7.9和8.9 dB.本方法的设计周期短、设计效率高,且所设计的结构简单、易加工,本方法适用于多种片上集成元器件的设计,为微纳片上集成光子器件的设计提供了一种新思路.

基于简约空间序列二次规划算法和混合求导方法的精馏塔操作优化

以开放式方程建立精馏塔严格机理模型,对精馏塔的操作优化进行了研究·根据精馏塔操作优化命题自由度低、模型结构稀疏且导数难以解析求解的特点,提出了基于简约空间序列二次规划算法(SQP)和混合求导方法相结合的精馏塔操作优化计算方法·在该方法中优化命题采用简约空间SQP算法求解,求解过程中需要的导数信息采用解析表达和预处理的自动微分技术求取·计算结果表明,本文方法在计算效率上大大高于基于差分求导的标准SQP算法,有利于在线实时优化的实施·另外本文优化结果也表明,精馏塔操作优化对提高产品产量、提高综合经济效益具有明显作用.

基于序列二次规划算法的射孔水平井孔眼分布优化

基于Landman稳态渗流模型和Su井筒压降模型,考虑射孔密度对水平井产能的影响,建立以水平井产能为目标函数、孔眼位置分布为优化设计变量的两类产能优化模型。采用序列二次规划算法求解优化模型,并对无限导流和有限导流水平井的射孔密度分布进行优化。结果表明:优化射孔能有效地改善沿井筒入流剖面;射孔水平井存在最佳的射孔密度分布;为得到最大产量,无限导流井的射孔密度呈'U'型分布,有限导流水平井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐降低,约在井筒长度的3/4位置处取得最小值;若要使沿井筒入流剖面尽可能均匀,则无限导流井的射孔密度呈'∩'型分布,有限导流井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐升高,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值,但最大产量略有降低。

序列二次规划(SQP)算法在三维下限分析中的应用

采用有限元法和非线性规划的序列二次规划(SQP)算法,解决了三维可静应力场的构造问题.基于刚塑性假设,采用极限分析下限原理,求解了矩形表面基础的承载力问题.算例分析表明,SQP算法在三维下限法中的应用是可行的.

基于序列二次规划算法的机械弹性车轮的结构优化

在保证结构与实际车轮模型结构相同的条件下,建立机械弹性车轮的有限元模型,实现了车轮受力时的结构协调性和弹簧的回位功能。利用ANSYS软件对车轮进行了有限元分析,得出车轮的径向刚度。根据结构优化问题的特点,以轮辐的每段长度作为设计变量,轮胎径向刚度为优化目标,利用序列二次规划(SQP)算法,对车轮结构进行优化设计。结果表明:基于SQP算法的机械弹性车轮的结构优化,在允许范围内有效的增大了车轮的径向刚度。

基于序列二次规划算法的圆柱度误差评定方法

圆柱的形状误差为研究对象,为提高圆柱体形状误差评定精度,增强其理论和工程应用价值,提出一种基于序列二次规划算法的圆柱度误差评定方法。定义了测量点到圆柱面的符号距离函数,建立了圆柱度误差评定的数学模型,应用最小二乘方法将圆柱进行粗定位,将拟合圆柱和测量点进行坐标变换简化了误差评定数学模型,运用运动几何学的知识和序列二次规划(SQP)算法解决了满足最小区域原则的圆柱度评定的优化问题。实验结果表明:提出的圆柱度的评定算法稳定性较好,效率和精度较高,所得到的误差值是有效的。

基于序列二次规划算法的点阵夹芯结构优化设计

为了研究夹芯单胞变化对结构承载能力的影响,建立了点阵夹芯结构的优化设计模型,以结构刚度最大为目标函数,考虑体积约束及单胞尺寸约束对夹芯单胞尺寸分布进行优化设计,并以四面体单胞夹芯结构的优化设计为例进行详细方法说明.采用序列二次规划法求解优化模型,完成了以结构刚度最大为目标的井字梁夹芯结构的优化设计,验证了模型、方法及优化效果.

基于全局序列二次规划算法的无功优化

为提高无功优化计算的收敛性和精确性,采用全局序列二次规划(SQP)算法来计算无功优化潮流.在优化的循环迭代过程中,电压相角和支路潮流并未当作常数看待,而是通过每次迭代后系统状态下的潮流计算重新获得的.对IEEE30节点系统进行无功优化仿真,结果表明全局SQP算法具有良好的收敛性和精确性.

序列二次规划-遗传算法及其在变压器局部放电超声定位中的应用

针对基本遗传算法(genetic algorithm,GA)局部寻优能力较差和易出现早熟收敛现象,提出了一种改进的遗传算法,即序列二次规划-遗传算法(sequential quadratic programminggenetic algorithm,SQP-GA)。该混合优化算法SQP-GA在基本GA中引入序列二次规划(sequential quadratic programming,SQP)算法,经典算法SQP作为一个元算子有效地提高了基本GA的局部搜索能力,并克服了早熟收敛现象。函数仿真测试结果表明,SQP-GA混合优化算法在收敛速度和寻优精度上都优于基本GA,表明所提出的算法的有效性。同时,利用提出的SQP-GA求解变压器局部放电超声波定位问题,并将其定位结果与GA和非智能算法的定位结果进行比较;算例结果表明,基于SQP-GA的变压器局部放电超声定位法能有效地防止结果陷入局部最优,该方法的定位效果理想。

电力系统电压无功的序列二次规划算法

以网络有功损耗最小为目标函数 ,考虑潮流无功平衡方程的等式约束和一系列电压和控制变量的不等式约束 ,使用 SQP序列二次规划法计算电压无功优化潮流。在形成目标函数和约束方程式时 ,没有将电压相角当做常数 ,而是认为支路有功潮流在优化过程中保持不变。对 Ward &Hale 6母线、IEEE 1 4母线和 IEEE 3 0母线系统分别进行电压无功优化计算 。

基于序列二次规划算法的加筋土挡墙布筋方案优化设计

基于室内模型试验,采用控制变量法,初步研究了筋带宽度、筋带长度、筋带水平间距、筋带垂直间距对加筋土挡墙承载力和稳定性的影响.在模型试验的基础上,采用序列二次规划算法(SQP),以最小筋带用量为控制目标,以不发生任何模式的破坏为约束条件,建立非线性约束规划的优化设计数学模型,利用MATLAB优化工具求得最优解,并进行室内模型试验验证,试验结果与优化结果吻合较好.结果表明,加筋土挡墙的承载能力和稳定性与筋带总量并非成正比关系.在保证竖向承载能力不变的情况下,利用SQP算法优化后的筋带布置,可节省筋带用量约1/4,水平承载能力提高约2/5.

基于序列二次规划算法的水平井射孔优化

射孔孔眼沿水平井井筒合理分布能提高其开发效果,达到稳油控水的目的。考虑钻井污染和射孔损害对油藏渗流的影响及摩擦损失和加速损失对水平井井筒内压降的影响,建立了油藏渗流和水平井井筒内流体流动耦合模型,扩展了Landman的油藏-井筒稳态渗流耦合模型。基于射孔位置分布对水平井产能和流入剖面的影响,建立了以孔眼位置分布为决策变量、沿井筒流入剖面为约束条件,水平井产量为目标函数的射孔水平井产能优化模型。采用序列二次规划算法对该优化模型进行了求解,得到射孔孔眼沿水平井井筒的最优分布。优化结果表明,射孔孔眼沿水平井井筒存在最佳分布:为得到最大产量,水平井跟部和趾部的射孔孔密较大,中部最小;要使沿井筒入流剖面均匀,射孔孔密沿跟部到趾部方向先增大后减小,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值。

基于序列二次规划算法的NURBS曲面轮廓度误差评定

本文以NURBS曲面为研究对象,提出基于序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,SQP)的NURBS曲面轮廓度误差评定模型。首先,根据给定的控制点和节点向量构造NURBS曲面,并采用分割逼近法计算测点到该曲面的最小距离及其对应最近点;其次,结合距离函数的微分运动模型,采用SQP算法实现测量点集和理论曲面的最佳匹配,进而得到曲面的轮廓度误差;再次,考虑到测量点集的有限性,重构测量曲面,可得测量曲面上任意一点到理论曲面的最小距离;最后,利用MATLAB软件进行了仿真实验,结果验证了该方法的有效性。

采用融合遗传算法的高速公路服务区综合能源系统优化调度研究

为达成“碳中和”目标愿景、促进公路交通系统与新能源的融合,以高速公路服务区为研究对象,考虑服务区内电、冷、热、气共4种负荷需求,构建了包含风光发电的新能源发电方式和电转气设备的高速公路服务区综合能源系统。在此基础上,以风电、光伏出力日前预测和多能负荷日前消耗为输入,各能源设备出力及购能分配为输出,以总成本最低为目标函数,考虑能量平衡、设备安全、运行状态等约束,建立了高速公路服务区综合能源系统优化调度模型。针对高速公路服务区综合能源系统调度问题,设计了遗传-序列二次规划融合优化算法,并以某服务区夏季典型日为例进行验证。结果表明:所构建的调度系统能够有效消纳可再生能源出力,协调外部购电、购气的比例,最终达到降低成本的效果;所提融合算法的调度结果与传统遗传算法、传统序列二次规划算法相比,在成本上分别降低了11.52%、0.70%,求解耗时仅为传统遗传算法的6.7%,独立性相比传统序列二次规划算法得到了提高。

序列二次规划算法下城市智能交通运行节能优化控制

针对交通基础设备、牵引电机、制动装置等会产生大量能耗的问题,提出基于序列二次规划(Sequential quadratic programming,SQP)算法的城市智能交通运行节能优化控制方法。基于城市智能交通运行过程,对交通列车开展运动学分析;根据交通运行牵引总能耗,构建交通运行节能控制模型,并采用SQP算法对模型求解,从而实现城市智能交通运行在线节能优化控制。实验结果表明,该方法的实用性强、鲁棒性高。

二次抛物线破坏准则下的黄土边坡稳定性分析

近些年来,极限分析理论在边坡稳定性分析中应用广泛。笔者首先以上限定理为基础,并基于二次抛物线破坏准则,采用外切线法引入了非线性强度参数ct、φt;其次,考虑黄土抗拉强度较小,易出现拉裂缝的特性,推导出裂隙—直线型与对数螺旋线型破坏模式下黄土边坡极限高度与稳定系数的公式;最后,通过SQP(序列二次规划算法)法对陕北均质黄土边坡进行塑性极限分析,并与工程中常用的极限平衡法进行比较。结果表明了该方法的正确性以及在非线性取值方面的优越性。

求解非线性最优化问题的序列线性方程组算法

序列二次规划(SQP)算法是目前公认的求解非线性约束优化问题的最有效的算法之一。但是目前SQP算法存在两个重要问题:(1)每步需要求解一至两个二次规划子问题以得到迭代方向,计算工作量大,难以应用于大规模问题;(2)迭代过程中产生的二次规划子问题可能无解,使运算过程中断。尽管可用其他措施重新定义迭代方向,但必然增加算法的复杂性,增大计算工作量,理论证明也不完善。文中介绍的序列线性方程组方法就是针对SQP算法的缺点而提出的。理论分析和数值实验均表明,这种算法具有迭代时间少,收敛速度快等优点,可以用来求解大规模的非线性优化问题。

非线性互补约束均衡问题的一个SQP算法

提出了一个求解非线性互补约束均衡问题(MPCC)的逐步逼近光滑SQP算法.通过一系列光滑优化来逼近MPCC.引入l1精确罚函数,线搜索保证算法具有全局收敛性.进而,在严格互补及二阶充分条件下,算法是超线性收敛的.此外,当算法有限步终止,当前迭代点即为MPEC的一个精确稳定点.