快速差分进化算法

提出一种快速差分进化(FDE)算法.该算法采用根据上一代最优个体确定下一代搜索区间的技术不断更新和缩小搜索区域,从而加快收敛速率,提高收敛精度和鲁棒性.通过对21个极值函数仿真试验分析表明,该算法在问题维数多时,极值函数的收敛速率、收敛鲁棒性和收敛精度明显优于其他算法,且种群初始化形式不影响算法的收敛性能.

船舶供电系统失电快速恢复方法

为能够在船舶供电系统发生失电故障时,迅速、准确地定位故障点,并有效恢复供电,本研究基于网络拓扑有向遍历技术,设计了一种船舶供电系统失电快速恢复方法。在船舶供电系统失电故障指示器发出失电预警后,构建供电系统网络拓扑有向图,有向图的每个顶点和边代表的线路节点。利用深度优先搜索遍历算法,逐一搜索故障指示器预警范围,定位失电故障位置;针对失电故障位置,启动船舶供电系统失电快速恢复模型,构建负载恢复供电速度最大化、开关动作次数最小化的失电恢复目标函数,利用差分进化算法求解满足目标函数条件的备用发电机组启停、负载开关切换方案,实现失电快速恢复。实验数据证明:此方法可在1.05 s范围内快速实现失电恢复。

基于自适应差分进化算法的阵列侧向测井快速反演

严格意义上的电测井反演在每一次反演算法迭代过程中都要进行多次正演计算,耗时长,在复杂三维地层模型中电测井数据的实时反演不太可能实现,对现场实时高效处理电测井数据提出了挑战.本文基于径向阶跃介质模型,预先计算正演响应,在反演过程中直接进行线性插值调用,大大节省反演时间.提出一种自适应差分进化算法,将阵列侧向反演问题转化为一种非线性的全局优化问题,通过与经典差分进化算法、马奎特算法进行比较,自适应差分进化算法具备寻优成功率高(90%)、平均迭代次数少(21)、抗噪性好的特点.利用不同侵入条件下的层状介质模型进行算法验证,结果表明改进算法反演的电阻率较视电阻率更加接近储层真实电阻率,可以满足油气藏评价的需要.

基于差分进化算法的飞机油量传感器布局优化方法

针对飞机油量测量传感器布局问题,综合考虑底部不可测量油量、顶部不可测量油量、姿态误差3个指标,设计并实现了一种基于差分进化算法的飞机油量传感器多目标布局优化方法。通过建立初始传感器安装线集合将连续优化空间转换为离散优化空间,解决了安装约束问题。通过分析优化目标建立了考虑倾斜传感器的布局指标评估方法。将离散型变异算子引入标准差分进化算法,并使用NSGA-Ⅱ中的快速非支配排序、拥挤度计算策略解决传感器布局中的多目标优化问题。通过OpenMP并行计算技术优化求解速度。最后,进行了优化试验,结果表明:该方法实现了飞机油量测量传感器布局的多目标优化,且在求解质量和优化速度方面明显优于对比方法。

爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC^(3D)数值模拟方法

针对岩体爆炸数值模拟中爆炸荷载参数与岩体振动阻尼参数等计算参数难以确定的问题,将具有收敛速度快、易于实现和全局寻优能力强等优点的差分进化算法(differential evolution,DE)算法融入三维快速拉格朗日差分法(FLAC3D)岩土工程数值计算程序,提出了爆炸荷载作用下岩体振动特性的DE-FLAC3D数值模拟方法.该方法从爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数的随机值出发,以岩体质点振动速度随时间变化过程的数值计算值与现场实测值的误差作为适应度,利用DE算法规则实现爆炸荷载参数和岩体振动阻尼参数耦合模式的合理进化,进而实现计算参数的快速自适应辨识.龙滩水电站地下厂房爆炸开挖振动试验数值模拟研究结果表明,该方法是可行的,显著提高了岩体爆炸效应数值模拟结果的精度.

一种改进的T-S模糊模型建模及优化方法

模糊建模是一种有效的非线性系统建模方法,因为非线性系统的复杂性,仍有很多问题难以处理。针对T-S模糊模型,提出了一种改进的建模及优化方法。首先,将快速搜索密度峰聚类和模糊C均值聚类(FCM)算法相结合,使用快速搜索密度峰聚类算法找到聚类个数和初始聚类中心后,再用FCM算法进行聚类;然后,通过最小二乘法辨识结论参数得到初始T-S模糊模型,使用改进的差分进化(DE)算法整体优化模型的结构和参数,获得最终的T-S模型;最后,选择代表性实例,使用MATLAB程序进行仿真分析和比较,验证了本文方法能有效提高T-S模糊模型的辨识精度和速度。

平面稀疏阵列天线的约束优化设计

针对有阵元数和阵列口径约束的矩形平面稀疏阵天线的综合问题,提出了一种基于整数编码的差分进化算法.该方法以每个阵元的栅格位置编号作为设计变量,使阵列的稀疏率满足约束条件,避免了优化过程中的不可行解,还减少了优化变量的个数.为了加速优化过程,采用快速傅里叶变化计算阵列的方向图.以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明：优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平比现有方法相比改善了1.2-1.7dB,且具有收敛性和稳定性好的优点.

平面六边形稀疏阵列天线的优化

针对标准的差分进化算法只能处理连续空间的优化问题,提出了-种基于取整策略的差分进化算法.该方法只需要对优化变量进行四舍五入取整,就能够把标准差分进化算法用于稀疏阵列天线方向图优化.将取整策略的差分进化算法应用到六边形平面稀疏天线阵的布阵设计.为了计算六边形阵列天线的方向图,提出在口径中添加虚拟单元的计算模型,把六边形阵列转化为可以实现二维快速傅里叶变换的矩形阵列.以改善阵列峰值副瓣电平为目的进行仿真试验,结果表明,优化后的稀疏天线阵峰值旁瓣电平与采用遗传算法相比改善了4.5-5.1dB,且具有计算速度快、稳定性好的优点.

面向全球快速重访的限制性Walker星座设计方法

自然灾害、军事冲突等突发热点事件的发生地点往往具有随机性,因此需要在全球范围内提高具有侦察、探测等具体任务背景的稀疏星座的快速重访能力。基于限制性Walker星座的概念,即通过将轨道面升交点赤经均匀分布的范围限制在特定的数值区间内,对常规Walker星座进行改造,提出一种能实现全球范围内快速重访的星座设计方法。以最大时间分辨率最小化为优化目标设计优化问题,借助差分进化算法求解最优限制性Walker星座构型。仿真结果表明,所提方法所得到的限制性Walker星座,在不连续覆盖性能方面优于常规的Walker星座以及已有文献所提出的星座。

多目标下航天产品生产车间柔性资源配置与调度集成优化

航天产品的生产具有多品种、小批量特点,根据生产计划进行柔性资源配置与调度,对生产效率和响应能力都有重要影响。考虑了生产资源投入量可变、生产中存在准备加工运输等多种时间、生产资源性能差异等情况,本文以最小化超期交付天数、生产成本和总投入资源数量为目标,进行了柔性资源配置与调度集成优化问题的研究。首先,本文对研究问题进行了界定和详细描述,建立了多目标规划模型。其次,鉴于该问题的NP-hard特点,设计了基于Pareto优化的改进多目标差分进化算法,通过启发式染色体生成策略得到高质量的初始解集,结合快速非支配排序方法对个体进行排序,利用差分策略进行迭代优化,最终获得满意的解集。最后,通过算例分析将本文算法与两种常用算法进行了对比分析,验证了算法的有效性,并得出:当任务量多生产资源不足时,增加资源数量可以减少超期时间和生产成本;但当任务量少生产资源充足时,即使投入更多资源,也不会使得超期时间和生产成本进一步减少,还可能会带来资源浪费。