基于遗传-模式搜索算法的微尺度管控区域大气污染物PM2.5溯源

针对微尺度管控区域可能发生的大气污染提出有效的靶向诊断方法-结合高斯烟羽模型和遗传-模式搜索算法的大气污染物分布式溯源方法.将污染源反算模型得到的污染物理论质量浓度与传感器网络观测值的数据对应关系作为目标函数,使用模式搜索算法嵌入遗传算法加快反算模型的搜索过程,反算得到污染源强度和位置.依托杭州市亚运板球场馆大气感知器网络进行实验验证,监测2021年10月PM2.5质量浓度、气象数据,对所提出的混合式大气污染溯源方法进行实验验证.实验结果表明:改进遗传-模式搜索算法对于多维变量的搜索效果较好,能快速精准地反算污染源的位置和强度,可以为微尺度管控区域突发性气体污染防治提供应急决策参考.

模式搜索算法在地埋管换热器热阻确定中的应用

为了准确确定土壤源热泵系统地埋管换热器的热物性参数和热阻,该文以地埋管换热器线热源模型为基础,结合土壤的热响应试验,提出了一种应用模式搜索算法确定土壤综合导热系数和地埋管换热器热阻的方法。搜索算法实施时,热阻作为一个待定参数,不必考虑换热器的各项物理参数,降低了运算工作量。试验实测结果表明,应用模式搜索算法后该文试验条件下确定的土壤综合导热系数的相对误差为1.42%,热阻的相对误差为1.73%;通过与其他方法比较,模式搜索算法确定的参数的相对误差较小,算法精度较高,可靠性较高;该研究结果为土壤源热泵系统的设计与应用提供参考。

基于旋转不变信号参数估计技术与模式搜索算法的异步电动机转子故障检测新方法

提出一种基于旋转不变信号参数估计技术(Estimation of signal parameters via rotational invariance technique,ESPRIT)与模式搜索算法(Pattern search algorithm,PSA)的异步电动机转子故障检测新方法。模拟形成转子故障情况下的定子电流信号并以之检验ESPRIT性能。结果表明:即使对于短时信号,ESPRIT仍具备高频率分辨力,可以准确估计定子电流各个分量的频率;但对其幅值、初相角的估计欠缺准确性、稳定性。随后,采用PSA确定各个频率分量的幅值、初相角。对一台异步电动机完成了转子故障检测试验,结果表明:基于ESPRIT与PSA的异步电动机转子故障检测方法是切实可行的,并且因仅需短时信号即可达到高频率分辨力而适用于负荷波动情况。

求解机组组合问题的改进模式搜索算法

针对传统的模式搜索法(general pattern search filteralgorithm,GPS-Filter)效率低的问题,提出一种改进的广义模式搜索–过滤器算法(improved general pattern search filteralgorithm,IGPS-Filter)来求解机组组合(unit commitmentproblems,UC)问题,该算法能在求解过程中直接处理离散变量,有效地求解0-1混合变量的规划问题。首先使IGPS-Filter算法融合UC问题的特点,预先确定大部分机组的开停状态,只对少量机组进行"1–邻域"搜索;其次,结合线搜索和域搜索对连续域变量进行求解,充分利用线搜索的快速性及域搜索处理病态问题的有效性,既提高运算效率又提高解的质量。最后,采用10-100机组24时段和IEEE-118节点54机24时段系统进行仿真,验证了方法的有效性。

基于多重信号分类与模式搜索算法的笼型异步电动机转子断条故障检测新方法

提出了一种基于多重信号分类(multiple signal classification,MUSIC)与模式搜索算法(pattern search algorithm,PSA)的异步电动机转子断条故障检测新方法。MUSIC方法对于短时信号具备高频率分辨力,可以准确计算转子断条故障特征分量以及其他分量的频率;但对诸频率分量幅值和初相角则无法准确求解。因此引入PSA确定诸频率分量的幅值、初相角,并对1台Y100L-2型3 kW笼型异步电动机完成了转子断条故障检测实验。实验结果表明:基于MUSIC与PSA的异步电动机转子断条故障检测方法切实可行,适用于负荷波动、噪声等干扰严重情况。

基于模式搜索算法的交叉口信号配时优化研究

交叉口信号配时优化,对提高城市道路的通过能力,缓解城市交通拥堵,具有重要意义.本文研究了相对固定周期条件下,交叉口信号配时随道路上交通流量变化而调整的优化算法.以各相位各进口道上总的延误时间最小为目标,并考虑了最小绿灯时间和饱和度限制约束条件,构建了城市单点交叉口信号配时的非线性模型,为设置交叉口信号配时提供了新的方法——模式搜索算法.利用模式搜索算法对模型进行求解得到配时方案,并将得到的配时方案和传统的Webster算法得到的配时方案进行比较.研究结果表明:模式搜索算法在解决单点信号交叉口信号优化控制方面具有较好的实用价值.

基于模式搜索算法的电力系统机组组合问题

机组组合问题是一个复杂的大型混合整数非线性规划问题,目前尚未找到理想的解决方法。本文提出一种用于混合变量的模式搜索方法(GPSMV)解决机组组合问题。该方法能求解非凸、非线性、不可微甚至不连续的规划问题,理论上能保证全局收敛于稳定的解,其仅需要求目标函数及由约束条件构成的障碍函数值而不需要对目标函数和约束条件求导。在优化过程中离散变量作为独立的变量,而不是把原问题分成离散和连续两层来处理,适合于求解离散和连续的混合变量问题。最后对10～100机,26机24时段等六个系统进行仿真试验验证该算法。

蚁群协同模式搜索算法及其收敛性分析

提出了一种解决无约束连续空间优化问题的蚁群协同模式搜索算法.该算法通过目标函数值启发式信息素引导群体进行区域搜索,而每个个体的模式搜索为算法提供进一步的局部搜索,其搜索结果以信息素融合的方式进行信息共享,为下一次的区域搜索提供依据.通过随机模式搜索算法理论得出了算法的收敛性定理.详细的测试结果体现算法的涌现智能特征,与其他算法的比较结果说明了算法的有效性及群体协同的优势.

用模式搜索算法求解梯形明渠正常水深

梯形明渠正常水深在水力设计中经常遇到,但其求解无显函数形式的表达式,传统计算中的试算法或查图法不仅计算过程繁琐复杂,而且计算精度不高。通过引入一个无量纲参数——单位水面宽度,对梯形明渠正常水深的基本方程进行恒等变形,得到了求解单位水面宽度的超越函数,并证明该方程为单调函数。为此,将求解正常水深的问题等价于一非线性优化问题,并用模式搜索算法求解。实例计算及误差分析表明:该算法计算经济、收敛性好,为梯形断面水力计算提供了一种新的求解思路。

基于多种群遗传-模式搜索算法的函数优化与仿真

为改善遗传算法局部寻优能力较差和易早熟的固有缺陷,提出一种多种群遗传-模式搜索算法。算法利用遗传算法的强全局搜索能力,模式搜索算法的局部寻优精度高的优势及多种群的多样性,加入人工选择算子保留各种群最优值,以提高遗传算法的收敛性,并且对各种群采用不同控制参数兼顾算法的全局搜索和局部搜索。通过对复杂函数进行仿真测试,结果表明多种群遗传-模式搜索算法比单独使用标准遗传算法和多种群遗传算法精度高,而且可跳出局部最优,快速收敛,是一种有效可行的优化算法。

自适应改进和声模式搜索算法

由于基本和声搜索算法存在不足,本文提出一种自适应改进和声模式搜索算法(AIHPS).在新算法中加入变异策略对和声微调进行改进,来增强算法的鲁棒性;适时执行模式搜索来增加和声搜索的方向性,来加快搜索;利用自适应参数HMCR、PAR和BW调节全局和局部搜索.利用6个标准的优化算法测试函数对AIHPS算法进行测试,并与HS、IHS和GHS等多个算法进行实验对比,实验结果表明新算法具有跳出局部最优和较强的精确寻优能力.

基于模式搜索算法的暴雨强度公式参数识别

针对暴雨强度公式中含有多个参数,用传统的方法难以直接优化,或拟合误差较大的缺点,介绍了一种根据实测暴雨强度资料识别地方参数的方法。该法将模式搜索与非线性最小二乘法的有机结合,利用模式搜索算法较强的局部搜索能力和较高的求解精度弥补最小二乘算法的不足,避免了曲线拟合中由于地方参数初值选取不当、迭代不收敛的困难,随后,将其应用到暴雨强度公式参数识别中,最后通过实测资料对算法的有效性进行了评估。结果表明,此算法运用简单、适用性强、精度高,为暴雨强度参数的识别提供了一条新途径。

梯形明渠临界水深的模式搜索算法求解

【目的】基于模式搜索算法求解梯形明渠的临界水深。【方法】针对梯形明渠临界水深计算无显函数形式的表达式,及传统计算中的试算法或查图法计算过程繁琐复杂且计算精度不高的现状,引入一个无量纲参数——单位水面宽度,对梯形明渠临界流水深的基本方程进行恒等变形,得到了求解单位水面宽度的超越函数,并证明该方程为单调函数。【结果】将求解临界流水深的问题等价于一非线性优化问题,并用确定性优化方法——模式搜索算法进行求解。【结论】实例计算及误差分析表明,该算法具有收敛速度快和求解精度高的特点,为梯形断面的水力计算提供了一种新思路。

基于模式搜索算法的Van Genuchten方程参数优化

针对目前Van Genuchten方程参数优化方法的不足,本文通过理论分析得出Van Genuchten方程参数的单调函数,即为单极值函数。因此,可使用局部搜索能力较强的模式搜索算法识别Van Genuchten方程参数。算例及误差分析表明:模式搜索算法求解Van Genuchten方程参数算法实现简单、运算速度快、适用性强、计算精度高,为Van Genu-chten方程参数的求解提供了一条新途径。

广义模式搜索算法在水文模型参数优选中的应用

参数优选是水文模型研究的一个重点问题,与模型的模拟效果紧密相关。在对广义模式搜索(GPS)算法进行详细分析的基础上,分别以2 000km2的中国流域和760km2的澳大利亚流域为例,输入实测气象水文数据,探讨了该算法在SIMHYD模型参数优选中的应用。结果表明,对于中国流域(Ⅰ),率定期和验证期的Nash-Sutcliffe效率系数(NSE)均达到0.7以上,水量平衡误差(WBE)的绝对值小于6%,RMSE分别为2.24mm/d和2.21mm/d;对于澳大利亚流域(Ⅱ),率定期和验证期NSE均达到0.7以上,|WBE|小于5%,RMSE分别为0.11mm/d和0.13mm/d。可以看出,GPS算法具有较好的全局收敛性和稳定性,其计算效率和精度较高,可以有效应用于概念性水文模型的参数优化。

基于广义模式搜索算法的框架结构损伤检测新方法研究

基于单自由度体系推导的统计矩理论,针对无模型方法识别结构损伤距离实际应用差距较大等问题,结合融入广义模式搜索算法,提出一种以融合位移四阶矩和加速度八阶矩为指标的全新框架结构两步层递式快速损伤检测方法。所提广义搜索模式算法结合无模型快速损伤定位理论形成的全新损伤诊断方法,利用融合位移四阶矩和加速度八阶矩作为指标,对12层框架结构数值模型有无噪声工况进行数值模拟,与标准结果偏差均在3%以内,证明了该方法的精确性及抗噪性效果。并与相同指标下的统计矩二范数优化方法和类贝叶斯思想方法进行对比,验证了该新方法相较其他方法在损伤检测精度、稳定程度及快速检测计算时间上的优越性。通过12层标准框架振动台试验数据,选取3个典型工况分别进行损伤诊断,并与实测报告分析对比,其结果表明该方法相对于其他方法更能反映试验工况累积而表现出来的单元损伤程度变化,凸显了新方法在工程检测中的可靠性。

基于模式搜索算法的生态复合墙体结构优化设计方法研究

作为生态复合墙体结构体系的主要受力构件,生态复合墙体结构最优化设计就是充分满足生态复合墙体相关设计规程的要求。本文对其进行了以造价最小化为目标的设计方案探讨,介绍了生态复合墙体模式搜索算法的原理,根据其构造和受力特点,结合模式搜索算法建立了基于造价优化的数学模型。经计算表明:将模式搜索算法引入生态复合墙体的优化设计方法中,此方法具有一定的合理性并具有操作上的可行性。

基于模式搜索算法的仅相位加权相控阵天线波束赋形

仅相位加权的波束赋形技术在相控阵天线中有着广泛的应用,本文提出了一种利用模式搜索算法进行仅相位加权的相控阵天线波束赋形技术。该算法对初始相位分布没有严格要求,任意取值的初值都可以得到较为理想的结果。恰当的选取算法的初始步长和计算精度,可以有效降低迭代步数,缩短计算时间。最后,本文详细讨论了模式搜索算法在两种波束赋形中的应用。

基于混合差分进化-模式搜索算法的泄漏源源强及位置反算方法

由于气体泄漏事故具有隐蔽性和突发性,往往需要借助反演算法确定泄漏位置和泄漏源强,而现有方法存在初值敏感、收敛较慢等问题。提出了一种结合差分进化和模式搜索算法的DE-PS混合算法,可用于在应急情况下快速且准确地反算泄漏气体的位置和源强。DE-PS混合算法既避免了DE收敛过慢,又避免了PS对初值敏感的问题,混合算法的计算速度更快,误差更小。

模式搜索算法工具箱在电力系统经济调度中的应用

电力系统经济调度在自动化调度系统中有重要的应用,实现系统经济调度首先要了解电源结构、输电距离及负荷水平等系统资料,其次在系统资料的基础上建立系统经济调度模型,最后用各种算法对系统经济调度模型进行求解,本文主要介绍模式搜索算法对模型求解过程的实现,为读者快速的掌握模式搜索算法工具箱在系统经济调度求解过程中的应用,并简要介绍算法参数设置情况。