基于模拟退火粒子群优化算法的ECT图像重建方法研究

电容层析成像系统中,其反问题的“病态性”特点,导致传统图像重建算法的重建结果伪影现象严重。粒子群算法(Particles Swarm Optimization,PSO)作为智能算法的一种,具有易实现,收敛快等显著优点,缺点也很明显,即粒子易收敛于局部最优解。将模拟退火算法与粒子群搜索算法相结合,利用模拟退火算法中的概率突变能力,能够有一定概率跳出算法的局部最优解。设计了五种不同的典型流型并进行了仿真实验,利用所提算法与LBP算法、Tikhonov算法、Landweber迭代算法以及标准PSO算法分别对其进行了图像重建。仿真实验所得到的主观结果和客观数据均表明,所提算法可以有效减少重建图像中的伪影,明确图像形状,提高重建图像质量,使得图像重建结果更加接近原始流型。

基于改进模拟退火-粒子群的配电网分布式光伏承载力评估

大规模分布式光伏并网给中压配电网带来严重功率反送,导致中压配电网出现节点电压越限和配电变压器反向过载问题.以系统潮流平衡、节点电压偏差、配电变压器反向负载率和线路载流量为约束条件,以分布式光伏并网容量与系统网络损耗之差的分布式光伏等效并网容量为目标函数,建立中压配电网分布式光伏承载力评估模型,并提出改进模拟退火-粒子群(SA-PSO)算法.对IEEE33系统和实际中压配电网进行分布式光伏承载力计算,结果表明,所建立的分布式光伏承载力评估模型适用于中压配电网节点电压稳定性与配电变压器安全运行问题评估;相较于其他算法,改进SA-PSO算法提高了评估模型计算的收敛速度与寻优能力,在相同约束条件限值下,所得线路分布式光伏承载力更高,且系统网络损耗更低.

基于模拟退火粒子群算法与小冲杆试验确定材料塑性性能的方法

为了能够准确合理地从小冲杆试验曲线中获取材料的塑性参数,提出了一种基于模拟退火粒子群算法和有限元模拟获得材料断后伸长率及断面收缩率的方法。首先通过小冲杆试验获取X65、X70管线钢的载荷-位移曲线;其次利用模拟退火粒子群算法和有限元模拟相结合的方法,使得小冲杆模拟曲线逼近试验曲线,进而识别Johnson-Cook(J-C)本构模型参数;最后将识别的参数用于模拟单轴拉伸试验,从而获取材料断后伸长率和断面收缩率。该方法所获得的两种管线钢的断后伸长率、断面收缩率与单轴拉伸试验结果的最大相对误差分别为23.58%、3.70%。

基于改进模拟退火算法的齿轮热锻参数优化

为提升面齿轮热锻成形的材料利用率,建立了以热锻过程中的“突耳”体积为优化目标,以最大应力为约束的直齿面齿轮热锻工艺参数优化模型。该模型选择关键热锻参数(变形温度、摩擦因子、模具预热温度和锻造打击速度)为设计变量。为获取不同工艺参数下的突耳体积和最大应力,利用继承拉丁质心Voronoi(inherited latinized centroidal Voronoi tessellation, ILCVT)采样方法采集包含初始设计点的训练样本,并通过deform-3D软件对直齿面齿轮的热锻过程进行仿真模拟。引入Kriging模型拟合设计变量与性能响应间的隐式关系。利用模拟退火算法改进了扰动模型、退火温度的衰减方式以及温度变化策略,以提升算法搜索效率。优化得到的锻造工艺参数组合为工件变形温度1 049℃、摩擦因子0.32、模具预热温度206℃、锻造打击速度249 mm/s。在优化后的参数条件下,结合模拟仿真和试验的方法以验证优化结果的有效性。结果表明:优化的工艺参数有效降低了“突耳”体积。

基于模拟退火粒子群算法的甚高频台站补盲

目前中国西藏地区甚高频(very high frequency,VHF)通信台站在7000 m及以上高空航路通信信号覆盖存在覆盖盲区,但是并没有针对VHF通信信号盲区补盲方面的研究及对应的解决办法。为了解决以上问题,提出了一种以西藏地区的实际地形为优化算法搜索对象,以拉萨管制区管辖范围内航路通信信号的单重覆盖率、双重覆盖率及管制区的冗余度为指标的补盲部署数学模型。接着,在不改变西藏地区原有VHF通信台站数量和位置的基础上,利用模拟退火粒子群算法,采用最小频率最少台站个数寻找一个最优台站对未覆盖的一段航路进行VHF通信信号覆盖研究。仿真结果表明,该算法不仅实现了采用最小频率最少台站个数解决航路通信信号覆盖盲区的目标,而且克服了粒子群算法在寻优过程中易陷入局部最优解的缺点,同时也证明了提出的补盲部署数学模型的正确性及改进的粒子群算法的高效性。该算法和模型可以为航线网路规划、台站部署优化及最终通过该方法解决频谱资源匮乏问题提供理论支撑和技术支持。

基于改进模拟退火算法的防空武器集群打击目标动态分配

传统的防空武器集群打击目标动态分配方法由于设定的约束条件不够全面,导致该方法在分配效果上表现不佳;因此,文章提出了一种基于改进模拟退火算法的防空武器集群打击目标动态分配方法;该方法综合考虑作战效果、作战成本和作战效率等多个因素,确定了相应的目标函数,并设定了相应的约束条件;通过计算打击目标的状态转移概率,并对打击目标的状态准则进行判定,定义了打击目标的状态转移方程;在改进的模拟退火算法的指导下,确定了最优的打击目标分配方案;实验结果分析表明,与传统的防空武器集群打击目标动态分配方法相比,文章设计的基于改进模拟退火算法的方法在实际应用中表现出较低的资源损耗量,均不高于4%,且具有良好的分配效果。

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。

基于模拟退火改进人工鱼群算法的交通信号配时优化

针对传统的信号配时算法无法适用于过饱和流量的交叉口的限制,结合模拟退火算法初值鲁棒性和局部收敛精度高的特点改进人工鱼群算法以提升其全局搜索能力,然后综合考虑周期时长、绿灯时间和饱和度等作为约束条件,以交叉口车均延误最小为目标函数构建信号配时优化模型,分别利用单一智能算法(模拟退火算法,人工鱼群算法)及其组合改进算法(模拟退火改进人工鱼群算法)对模型进行求解,并对现状方案和3种智能算法求解方案情况下的交叉口整体车均延误进行对比。结果表明,模拟退火改进人工鱼群算法的效果明显优于现状和单一算法,在迭代的初期便能非常接近最优解和稳定下降趋势,表现出快速寻优能力,验证了模拟退火改进人工鱼群算法的可行性与适用性。

改进粒子群优化算法在机械臂轨迹规划中的应用

针对机械臂运动效率与稳定性问题,提出了一种基于改进粒子群算法的时间优化轨迹规划方法。该方法以3-5-3组合分段多项式插值算法为基础,以分段区间的时间为优化目标,通过带有动态学习因子与收缩因子的改进粒子群优化算法进行优化。本文以实验室的空中作业机器人作业机械臂为模型,将本文方法与标准粒子群优化规划方法进行比较,仿真结果证明该方法收敛速度和精度都有明显改善,且算法未陷入局部收敛,最终优化结果有12.8%的提升。在该轨迹下机械臂的关节角度、速度、加速度曲线平滑无突变,机械臂运动平稳,方法具有可行性。

基于模拟退火粒子群算法的配电网分布式储能布局规划研究

储能系统可缓解大规模分布式新能源接入配电网所产生的不良影响,而储能系统在配电网中合理配置是其有效应用的前提。构建了一种考虑在配电网中全寿命周期成本的分布式储能布局规划模型,并以分布式储能接入配电网后安全稳定运行校核为约束条件,采用引入退火机制的粒子群算法对布局规划模型进行优化求解,提高算法迭代时寻找全局最优解的收敛速度和准确性。在IEEE 14节点配电系统上进行仿真分析,仿真结果表明该算法具有较好的收敛性和准确性,该规划方法可有效提高新能源发电就近消纳水平,可用于指导分布式储能在配电网中的规划布局。

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。

基于改进的粒子群优化算法的暖通空调制冷机房BIM自动优化布置方法

采用结合Revit API和MATLAB的编程模式,对Revit平台进行了有效的二次开发,从而实现了暖通空调制冷机房设备的自动化布置设计,不仅有效地实现了设备布置方案的自动生成,还支持了布置方案的预览与验证,显著提高了设计效率和准确性。该研究的创新之处在于成功将粒子群优化算法与BIM技术相结合,为暖通空调系统的自动化设计提供了新的视角,并验证了BIM在暖通空调领域正向设计中的应用潜力。

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。

基于改进粒子群算法优化的染色木材颜色检测算法研究

为提高染色木材颜色的检测精度和速度,对樟子松木材单板进行染色,选取染色单板的光谱反射率作为输入,以极限学习机模型为基础构建预测模型,对染色单板的色度参数L^(*)、a^(*)、b^(*)进行预测,运用粒子群算法对ELM权值和阈值进行寻优,并引入非线性惯性权重和新的位置与速度更新策略改进粒子群算法,以消除其易陷入局部最优的缺点。此外,以L^(*)、a^(*)、b^(*)平均绝对误差为评价指标,与基础ELM模型及其他模型作对比,发现优化后的模型平均绝对误差为0.16,测色效果相较于基础ELM的0.68、麻雀算法优化的ELM的0.37等具有明显优势,这对于提高木材染色生产效率具有重要意义。

基于改进粒子群算法优化PID控制的主动悬架性能研究

针对二自由度主动悬架比例-积分-微分(PID)控制器参数整定问题,引入粒子群算法,借助粒子群算法的全局搜索能力解决PID控制器参数整定问题,考虑到传统粒子群算法收敛速度较慢,设计了一种改进粒子群算法,根据悬架性能评价指标建立目标函数,分别模拟了随机路面激励输入和减速带式梯形冲击路面激励输入,并验证了基于改进粒子群算法优化的PID控制器的有效性。仿真结果表明:改进粒子群算法后目标函数的收敛速度明显提高;基于改进粒子群算法优化PID控制的主动悬架在不同激励输入条件下均具有较好的行驶平顺性;验证了改进粒子群算法的有效性并解决了PID控制器参数整定问题。

基于改进粒子群算法的定日镜场优化设计模型

定日镜场是塔式光热电站的重要子系统.定日镜的优化布置问题是塔式光热电站建设需要解决的关键问题.以塔式光热电站的定日镜场为研究对象,建立阴影遮挡效率模型、余弦效率模型、截断效率模型以及大气透射率模型,得出定日镜场的光学效率.以镜场年平均输出热功率作为目标函数,建立非线性规划模型,用基于同心圆的粒子群算法进行圆形定日镜场的参数设计及优化求解.通过迭代寻优,找到年平均输出热功率最大时即可找到粒子的特征因子的最优解.

基于改进量子粒子群算法的新能源汽车换电站优化布局

为了针对在新能源换电汽车发展普及过程中的换电站建设相关问题,通过建立以换电站运营目标年限年均综合费用最小为目标,综合考虑土地价格、建站成本、运营成本、维护成本、道路流量、服务能力等因素的优化目标数学模型,以换电能力、换电距离为约束条件。同时利用改进的量子粒子群算法对模型求解,算法引入自适应调整的惯性权重,提高粒子的整体搜索能力,利用Logistic混沌映射初始化种群信息,提升种群的遍历性,通过Levy飞行策略与Cauchy变异策略,提升种群的多样性并扩大算法在迭代过程中的搜索空间,进一步提升算法的全局搜索能力并快速跳出局部最优区域。利用该算法对长春市宽城区进行实际规划,将该区域相关数据引入建立的数学模型,确定了该区域内建设四座换电站时符合预期建设目标,同时确定各电站建设位置及容量,证明研究结果的可行性与实用性。

基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标优化设计

为了解决天线设计人员应用电磁仿真软件优化天线结构时存在的优化方向不明确和优化速度慢的问题,文中以干式水表的嵌入式射频识别标签天线设计为例,提出了基于改进粒子群算法的标签天线结构参数多目标寻优方法。首先,根据干式水表产品追溯需求,提出了中心频点尽可能接近理想中心频点、回波损耗尽可能低、带宽尽可能宽、面积尽可能小的四个目标函数。其次,为避免粒子群算法陷入局部最优,采用多维均匀拉丁超立方初始化、Logistic混沌映射非线性变化惯性权重、网格划分变化学习因子、高斯扰动策略等方法对算法进行改进,并应用于标签天线结构参数多目标优化中。最后,进行了实例验证。验证结果表明:利用改进后的粒子群算法得到的标签天线结构参数优化结果可更大程度满足优化目标需求,优化耗时仅为电磁仿真软件的40.1%。

基于改进粒子群算法的主动配电网无功优化

随着分布式电源在配电网中的广泛应用,部分地区电压越限、有功网损增加的现象时有发生。但传统算法求解无功优化无法适应当代配电网的要求。因此,提出一种改进的粒子群算法应用于主动配电网无功优化。首先,建立有功损耗、电压偏移和、节点最低电压值的多目标函数,通过线性加权求和的方法将多目标函数转换为单目标。然后,提出一种基于种群集中度概念的惯性权重调整,并在算法的学习因子中引入正弦和余弦控制因子,利用改进后的算法进行主动配电网无功优化。最后,在改进的IEEE33节点上进行仿真,验证所提出算法的可行性、有效性。