基于改进二进制粒子群算法优化DBN的轴承故障诊断

针对滚动轴承故障振动信号非平稳性的特点,对二进制粒子群优化算法(binary particles swarm optimization,BPSO)和深度信念网络(deep belief network,DBN)进行研究,提出一种基于局部均值分解(local mean decomposition,LMD)和IBPSO-DBN的轴承故障诊断方法。提出用加权惯性权重改进BPSO迭代过程中的固定权重,再用改进BPSO优化DBN的隐含层神经元个数和学习率。该方法先对信号进行LMD,提取出各PF分量的散布熵和时域指标,并构建特征矩阵,然后把特征矩阵输入改进BPSO-DBN模型中训练,实现滚动轴承故障诊断和分类。采用试验轴承数据做验证并与其他诊断方法对比,结果表明,基于LMD和BPSO-DBN的滚动轴承故障诊断方法具有较好的故障识别率。

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。

基于蜣螂优化的改进粒子群算法

针对标准粒子群算法存在的局部最优、早熟和慢收敛等问题,提出了一种新的粒子群更新方法。改进了算法惯性权重,引入一种新的更新方式;借鉴蜣螂优化算法中蜣螂滚球、繁殖、觅食和偷窃行为,将基本粒子群的操作划分为寻优、变异、波动和跳跃,从而提高了算法的全局寻优能力和收敛速度,并避免了早熟问题。通过与其他9种智能算法进行实验对比表明,在10个基准测试函数中,基于蜣螂优化的改进粒子群算法在寻优能力和收敛速度方面表现出色,证实了该算法的优越性。

融合特征权重与改进粒子群优化的特征选择算法

随着教育信息化的发展,教育数据呈现特征数量高、冗余度高等特点,这使目前的分类算法在教育数据上分类准确率不理想。提出一种将特征权重算法与改进粒子群优化算法融合的混合式特征选择算法(RF-ATPSO)。该算法首先使用RELIEF-F算法计算各个特征的权重,筛除冗余特征,然后在筛选后的特征集合中利用改进粒子群算法搜索最优特征子集。实验结果表明,在6个UCI公共数据集上,经RF-ATPSO算法进行特征选择后,平均准确率提升了10.04%,且平均特征子集规模最小、收敛速度最快;在学生学业成绩画像特征数据集上,该算法以较小的特征子集规模达到较高的分类准确率,平均准确率为94.77%,明显优于其它特征选择算法,实验充分证明了该算法具有实际应用意义。

基于改进粒子群算法混合储能优化调度

大多数风电储能调度研究从经济运行成本或环境保护成本出发,调度方案缺少对储能投资企业收益和风电消纳的研究,考虑储能经济收益和风电功率消解对调度的影响,提出了一种基于改进粒子群算法的风电混合储能优化调度方法。首先建立一种蓄电池和超级电容混合储能的储能方案;其次基于分时售电、电价差异的影响因素,建立了以储能经济收益最大和风电功率消解最大的优化调度模型;最后提出了一种基于粒子群的改进优化算法,粒子群算法引入帕累托排序和拥挤度排序法,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,只考虑储能经济收益最大时收益明显增加,只考虑风电功率消解最大时消解明显增多,同时考虑储能经济收益最大和风电功率消解最大双目标时,对于两种目标,均有较好的优化结果。

基于改进粒子群算法的中深层地源热泵供暖系统运行优化

构建变工况运行且包含蓄热装置的中深层地源热泵供暖系统,基于改进粒子群算法,分别以运行费用、系统COP和地热能利用系数为目标函数对系统运行进行优化,并对优化结果进行比较和分析。结果表明:对应目标函数优化后的运行费用、系统COP和地热能利用系数分别为279.27元、6.4420和0.8527。以系统COP为目标函数的优化效果与运行费用相反,而与地热能利用系数相近。

基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

基于改进粒子群优化算法的PID控制器参数整定

针对标准粒子群优化算法优化PID控制器参数存在的早熟以及陷入局部最优等问题,引入粒子二阶振荡环节、反向学习、自适应惯性权重,并结合设计的惯性权重动态调整策略、粒子越界随机反射墙,提出一种新型分阶段迭代的改进粒子群优化算法。在6个标准测试函数上进行测试,其性能相比于一些已有的改进粒子群优化算法更加优秀。将这些算法用于自动电压调节器系统的PID控制器参数整定,仿真结果表明,所提出的改进粒子群优化算法整定的PID控制器的控制效果更好。

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。

基于改进粒子群优化算法的多无人机协同欺骗干扰技术

多无人机协同对组网雷达系统进行航迹欺骗干扰属于大规模优化问题,通常需要利用群体智能算法优化无人机的飞行任务。针对采用标准粒子群算法优化时出现的求解效率低下的问题,提出了一种基于改进粒子群优化算法的多无人机协同欺骗干扰技术。首先建立了多无人机协同欺骗干扰组网雷达的数学模型以及对应的优化函数。其次阐述了利用改进粒子群优化算法求解多机协同干扰模型的步骤。最后通过仿真实验对比了改进粒子群优化算法和标准粒子群优化算法在优化求解多机协同干扰模型的差异性。

采用改进量子粒子群优化算法的虚拟电厂参与二次调频两阶段优化

虚拟电厂(virtual power plant,VPP)作为一种新型区域能源管理系统,可通过“源—荷—储”的协调优化调度,高效参与电网二次调频辅助服务。介绍虚拟电厂内部结构,建模分析新能源机组及可控负荷特性;搭建虚拟电厂参与二次调频两阶段调度模型,该模型能够兼顾二次调频净利润及调频效果;研究一种自适应权重的改进量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization,QPSO)算法,通过引入自适应权重机制,在量子粒子更新过程中动态调整权重参数以提高算法的搜索能力和收敛速度;并将改进算法应用于两阶段优化过程中,使虚拟电厂获得更高的二次调频净利润及更好的调频效果;仿真结果表明,所提改进算法的收敛速度更快且全局寻优能力更强。

基于改进量子粒子群算法的叶片延长翼型厚度优化设计

针对如何平衡载荷与升阻比以优化翼型厚度的问题,采用一种改进量子粒子群算法(IQPSO)对翼型厚度进行计算优化,以国产某2 MW风机为例,通过对延长前后的叶尖速比、风能利用率、叶根载荷、升阻比、功率以及发电量等试验数据对比分析来验证所采用的方法。验证结果显示,叶片延长后,优化翼型厚度为15%。同时,在升阻比平均提高约3.156%的基础上,叶根增加载荷水平在Mx、My、Mz方向上最多分别提高了12.3%、12.7%、12.5%,且均在安全范围13%内,发电量相较于历史水平提升34.71%。从而表明通过采用IQPOS进行叶片翼型厚度优化后,在满足叶片承受载荷的前提下,能够显著提高升阻比,可实现风力发电机的性能提升,达到稳定提高发电量的目的。

水库发电优化调度改进粒子群算法应用

为进一步提升粒子群算法在水库发电调度中的应用效果,应用粒子群算法建立水库发电优化调度模型,从初始种群生成、寻优模式、更新策略等方面对算法进行改进,将均匀设计理念和混沌理念分别引入粒子群算法并对惯性权重进行了非线性自适应设计。计算结果与标准粒子群算法以及传统的动态规划进行了对比。结果表明,粒子群及其改进算法在水库发电优化调度中应用效果良好,综合考虑算法收敛能力、稳定性及计算耗时等指标,改进粒子群算法具有较高的实用价值。

基于改进粒子群算法的区域综合能源优化调度方法

针对目前区域综合能源优化调度方法调度能耗和负荷过高的问题,基于改进粒子群算法提出一种新的区域综合能源优化调度方法。通过电网、风电、光伏和天然气建立区域综合能源系统,利用P2G设备处理信息,完成储电、储气和储热工作。计算区域综合能源系统的目标收益和最终能源采购总价得到目标函数,以天然气汽锅释放的热量功率、天然气发动机的热功率、电热锅的热功率和电锅炉的输出功率模型确定约束条件。利用改进粒子群算法得到隶属度函数,依次排列每个目标函数的关键水平,建立目标矩阵,实现区域综合能源层次分析,根据粒子合理性函数进行单次优化,完成能源优化调度。实验结果表明:基于改进粒子群算法的区域综合能源优化调度方法的最高能耗仅为48.7%,调度负荷低于60.0%,具有极好的调度能力。

基于改进的粒子群优化的北斗卫星钟差组合预报方法

针对现有卫星钟差预测模型预报精度不高的问题,本文构建一种将集合经验模态分解和改进的粒子群优化的随机森林预测算法来预测卫星钟差数据,并采用GPS、北斗钟差数据验证算法的正确性。利用改进的粒子群优化的随机森林模型对集合经验模态分解后的各分量进行预测,并将各分量预测的结果叠加为最终预测结果。最终通过北斗钟差数据取得优良的预测结果,与ISU-P的数据比较,精度提升幅度在12.7%~21.5%之间。

基于改进粒子群优化算法的微电网优化运行

针对集成了风力发电、光伏发电、柴油机发电、微型燃气轮机发电、储能装置、负荷的并网运行的微电网,以运行总成本和环境治理成本之和最小为目标函数,根据其出力和约束建立优化调度模型。为优化模型运算,提出了一种非线性递减的惯性权重,改进了传统的粒子群优化算法。仿真结果表明,基于改进粒子群优化算法的微电网优化调度模型运算速度更快,求解得到的调度方案具有更低的运行成本与环境支出费用。

基于改进量子粒子群算法的机器人关节空间运动轨迹规划优化

机器人轨迹规划是机器人运动控制实现的关键步骤,轨迹规划的效率与精度直接关系到机器人运动控制的实时性与准确性。将机器人运动轨迹映射到关节空间,并建立轨迹规划的数学模型,使其满足运动过程中的各项物理约束,并避免各关节间的耦合问题。针对量子粒子群算法进行改进,提高其收敛速度,避免陷入局部最优,提出改进量子粒子群算法,并将之应用于机器人轨迹规划的数学模型求解。并且对基于改进量子粒子群算法的机器人关节空间轨迹规划进行测试。测试结果表明,该方法可以代替传统的机器人轨迹规划算法,并且在精度和效率方面具有更高的优势。

基于改进粒子群算法的水利基础设施空间布局优化研究

为提高水资源的利用效率,降低总投资成本,提出基于改进粒子群算法的水利基础设施空间布局优化方法。以总投资成本最小化和水资源利用效率最大化为目标,构建空间布局优化目标函数。采用差分进化算法改进粒子群算法,采用改进的粒子群算法求解目标函数,完成水利基础设施空间布局优化。测试结果表明:所提出方法能够降低布局优化的投资成本,提高水资源的利用效率。因此,说明所研究方法具有较高的布局优化效果,实际应用价值较高。

基于改进自适应粒子群优化的高压设备检修计划自适应优化

为了保证电网在高压设备检修过程中的稳定运行,提出基于改进自适应粒子群优化算法的高压设备检修计划自适应优化方法。采用模糊推理规则算法评估高压设备运行状态,依据评估结果确定电网运行风险最小化为高压设备检修优化的目标函数,并确定同时约束、检修资源约束等5个约束条件,采用改进自适应粒子群优化求解目标函数,输出优化后的高压设备检修计划结果。测试结果显示,该方法检修时电压最大和最小结果之间的差距为0.105 pu,较为平稳。