并行计算:提高SAT问题求解效率的有效方法

基于拟物拟人思想的 Solar算法是一个求解 SAT问题的快速算法 .实验和理论分析表明 ,Solar算法具有易并行化的特性 .将 Solar算法并行化可大幅度地提高求解 SAT问题的效率 .

巧用比喻公式 轻松求解效率

何为效率？滑轮组的机械效率是指有用功占总功的比值,热机效率是指热机所做有用功与所用燃料完全燃烧所释放的热量之比.请看下面我们通过两个例子来重温滑轮组和热机效率的计算.例1一工人用一个动滑轮将一袋质量为60kg的货物匀速提高到9m高的楼层中,所用的拉力为400N,求该动滑轮的机械效率.

优化初始边集提高分支裁剪法求解TSP效率

概要地叙述了NP完全问题的复杂性,并简述了分支裁剪法求解NP问题最优解的策略。以求解欧氏空间的TSP问题为例,分析了利用分支裁剪法求解问题中主要影响算法求解效率的原因在于初始边集中存在大量无用信息,针对该类问题,提出了通过化简初始边集提高算法求解效率的策略,实验验证了这种方法的有效性。

应用Python-GPU求解的实时混合试验方法研究

提出了基于Python和图形处理器(GPU)数值求解的实时混合试验系统。将土-结相互作用系统作为试验模型,使用Python-GPU代替CPU数值求解,对提出的实时混合试验系统进行了仿真与试验验证。研究结果表明,使用Python-GPU对无条件稳定算法求解,积分步长20 ms时GPU实时求解模型自由度超过24000,是同一台计算机CPU求解规模的7倍左右,提升了实时混合试验的试验能力。

一种求解大型结构动力响应的快速计算方法

针对大型工程结构动力响应求解效率较低的问题,提出了一种基于减基法的快速求解方法。该方法对动力学方程进行时间域积分构建减基空间,利用Galerkin映射向减基空间进行投影得到减缩方程,利用减缩方程快速求得原系统的逼近解,从而大大提高了动力学方程的求解效率。该方法还考虑了Galerkin映射下的奇异性计算,文中算例验证了该方法的有效性。

基于多目标优化的移动边缘计算任务卸载方法

为了缩短任务卸载时延和降低能耗,基于多目标优化设计一种移动边缘计算任务卸载方法。首先,建立一个多目标优化模型,以最小时延和最小能耗为目标函数,同时考虑任务卸载计算资源分配约束、总能耗低于设备剩余电量约束、任务卸载传输功率约束、任务卸载时延约束等约束条件;考虑了移动设备的移动性,构建节点切换约束条件;为了提高求解效率,改进了遗传算法中的选择、交叉和变异操作,并利用改进后的遗传算法求解了多目标优化模型,得到了最优的移动边缘计算任务卸载策略。实验结果表明,该方法能够有效地完成任务卸载,并且能够减少任务卸载时延和降低任务卸载能耗。此外,该方法在不同剩余电量下都能够获得较好的任务卸载效果,从而提高了用户的体验。

提高近似推理系统求解速度的方法

一、引言L.A.Zadeh 提出的近似推理(AR)理论,在处理专家系统中不确定性(尤其是模糊性)知识方面获得了广泛的应用。但在具体实现近似推理时,由于它允许规则前提与已知事实间的部分匹配,使得求解效率不高。因此,如何提高 AR 系统的推理速度,是一个令人关注的问题。现在的许多研究,都集中在并行或分布式处理,以及专用硬件等方面。本文则讨论在不增加硬件的情况下,如何使AR 系统的性能得到较大的改善。为便于读者阅读及讨论方便起见,下面先介绍一下 AR 的有关知识和约定。二、AR 理论简介及有关约定在 AR 理论中,规则以标准型(Canonical Fo-

基于CPLEX求解引擎的动车组交路计划优化模型

利用时间轴线网络的方法构建得到了铁路的动车组交路方案优化模型,以CPLEX求解引擎的迭代求解,并以5条铁路为例对模型进行对比。研究结果表明:在相同的算例数据条件下,采用时间轴线模型进行求解时花费的时间更少,时间轴线网模型具备更高的动车组交路求解效率。当运行线的数量上升后,接续网包含的弧数量也随之表现为指数形式的快速增长,但时间轴线网的弧数量则是以线性趋势增加。当运行线的规模比较大时,采用时间轴线网络模型并不会引起模型规模的迅速增大,从而获得更高的计算效率。

化可分离凸规划为对偶规划显式模型的普适解法研究比较

文章旨在提升对偶规划显式模型(dual programming-explicit model,DP-EM)的建模和求解的境界.DPEM模型从一类变量可分离凸规划的特点出发,突破了对偶目标二阶采用近似的定势,推导得出显式的对偶目标函数;应用于ICM方法求解连续体结构拓扑优化问题时,其求解效率比对偶序列二次规划方法(DSQP)和可移动渐近线方法(MMA)求解效率更高.文章进一步把常见的一类显式模型抽象为普适的可分离凸规划列式,在需要满足的一些条件下,转换为DP-EM模型,并且提出4种处理方法:(1)对偶变量迭代逼近法;(2)指数函数形式的解法;(3)幂函数形式的解法;(4)基于变换的精确解法.为了进行数值验证,做了广泛的计算,限于篇幅,文章列出了5个具有代表性的算例,除了算例1属于纯数学问题,其余4个算例皆基于ICM方法,分别对于位移、应力、疲劳等约束和破损−安全的连续体结构拓扑优化问题,基于所提出的方法进行建模和求解,都显示了所提出方法的普适性及更高的求解效率.工作的意义在于:(1)深度方面,加深了结构优化对偶解法的研究;(2)广度方面,对数学规划对偶理论的发展做出了新的贡献.

城际铁路动车组交路计划优化模型

动车组交路计划优化是城际铁路运营管理的核心问题之一。针对城际铁路列车开行密度大的特点,建立一种基于时间轴线网络建模的城际铁路动车组交路计划优化模型,设计嵌入CPLEX求解引擎的迭代求解方法,并以几条城际铁路为案例对模型进行验证和对比分析。研究结果表明:相比接续网络,时间轴线网络在求解城际铁路这类列车密度大的动车组交路计划时能够有效降低模型规模,因而求解更为快速、高效,具有较好的适用性。

遗传算法在网络计划费用优化中的应用

人们对网络计划费用优化问题的研究主要是基于传统的网络计划技术和数学规划的方法,但是这些方法都存在一些缺陷。为解决传统优化方法中存在的问题,将经过改进的遗传算法应用于费用优化当中,从而可以得到一种更精确、求解效率更高的优化方法。

山区桥址处CFD计算域的选取方法

山区桥址处风场具有较强的随机性与不确定性,在选取其CFD计算域时,盲目参考已有的工程可能会造成较大的模型误差,或增加大量的计算开销。为解决该问题,提出了山区复杂地形CFD计算域选取的方法与步骤,验证了其准确性。具体方法为:设置一个大范围的基准计算域进行初算,通过后处理软件绘制平均风压系数极差随高度的变化曲线、壁面附近水平面上的静压偏差等值云图以及横风向各平面静压值与对应边界面的均方根差值曲线,分别筛选出基准计算域在高度方向、顺风向及横风向上对整体风场贡献可忽略的区域,余下部分则可用于该区风场的求解。

锥台点阵吸能装置在整车碰撞中的建模研究

点阵吸能装置在以壳单元建模时,碰撞仿真求解时间步较短,不适用于车体耐撞性设计的快速碰撞仿真.针对这个问题,提出以实体单元近似的建模方法.以T向压缩典型的点阵块体为考察条件,对比壳单元和实体单元压溃仿真的压缩力-位移曲线结果,通过讨论实体单元建模的网格尺寸效应,获得了具备足够精度和求解效率的点阵吸能装置实体单元等效模型.最后以某城轨车车体碰撞仿真为载体,观察点阵吸能装置实体单元建模的效果.结果表明,该建模方法能够在整车碰撞仿真中显著提高求解效率.

一种椭球凸集参数域结构的高效减基优化方法

基于减基法提出了一种针对椭球凸集参数域结构的高效优化方法。将椭球凸集参数域作变基处理并找到将其包裹的矩形凸集边界,进而形成标准的矩形凸集参数域以及低维减基空间。在结构的椭球凸集参数域上进行减基列式的快速模拟和计算,并用减基方程代替结构优化模型中的有限元方程,进而将结构的优化模型转变成结构的减基优化模型。研究结果表明:由于将常规的优化模型进行了实质上的减缩和变换,故在不改变通用优化算法的条件下,所提方法能够获得较高的求解效率。结构算例分析验证了所提方法的工程有效性。

基于Agent系统再励学习的应用

本文介绍了Agent组织规则及再励学习的理论,给出了一种基于再励学习的Agent组织规则生成机制和相应的算法。从而得出结论Agent组织规则在求解过程中起着重要的作用,可以有效地减少冲突,提高求解效率。

锥台点阵异面压缩仿真建模方法的比较研究

针对点阵块壳单元模型求解时间过长的问题,研究可行的简化建模方法。首先建立了反映点阵材料细节特征的壳单元锥台点阵模型,进行匀速异面压缩仿真,得到精细模型的压缩特性参数;然后基于PAM-CRASH软件材料库中41号材料建立等效的实体单元点阵块压缩仿真模型。对比了壳单元和实体单元建模仿真得到的碰撞响应特征曲线,结果表明,实体单元模型在触发力、平台力、压实应变以及吸能量等方面与壳单元模型吻合性良好,用实体单元建立的模型单元数量和求解时间更少,以实体单元替代壳单元建模可以提高求解效率。

多类型配电网自动化终端优化配置

配电网自动化终端可以提升供电可靠性,但如何合理经济地配置终端是目前难点之一。考虑了多类型自动化终端在故障处理中的作用,进而搭建了终端配置的优化模型,该模型考虑了终端配置过程中的经济性,并通过改进岛式并行遗传算法加速求解效率。最后,通过RBT-BUS4算例结果证明所提出的优化模型具有良好的求解结果和一定的工程应用前景。

基于声源视角法的气动噪声计算研究

为提高气动噪声求解效率,Casalino提出了声源视角法,首先详细阐述了该方法,并列举其相比传统延迟时间法的优越之处。该方法主要是从声源视角重新建立延迟时间方程,此时无论声源运动形式是否复杂,都使延迟时间方程从超越方程变为代数方程,无需迭代即可直接求解,提高了声场程序的求解效率。其次新建立的延迟时间方程给求解声场的程序设计也带来很大便利,即无需预先存储大量时间步的流场数据,流场求解和声场求解在程序中可以同时进行。并且当接收点无论是静止、亚声速运动还是超声速运动,新建立的延迟时间方程的解均能给出明确的物理意义。最后以声源视角法为基础,通过编写声场求解程序并结合已有的流场求解程序求解圆柱绕流和后视镜绕流2个算例,进一步检验声源视角法的准确性和有效性,计算结果与实验结果吻合良好,表明了声源视角法准确、有效。

相干声场的快速预测方法研究

为解决封闭空间相干声场预测模型复杂度高、计算效率低的问题,运用复虚源原理(image-source method,简称ISM)和快速多极思想(fast multipole algorithm,简称FMA),提出一种相干声场的快速预测方法(FMA-ISM)。首先,将封闭空间内的声源等效为一规则排布的复源点集,基于复虚源原理构建了虚拟接收点模型和考虑声场相干性的多点对多点的声场预测模型;其次,引入快速多极展开算法,将多点对多点的复杂映射关系转化为点集对点集的快速计算过程,降低虚源分析的阶数,在保证虚源模型精度的前提下提高计算效率;最后,通过仿真和实验验证了FMA-ISM方法的有效性。研究结果表明:与有限元法、声线法和虚源法相比,FMA-ISM方法预测声场场点声压级平均误差在3 dB内,模型计算速度提高50%以上。

基于高效NMPC算法的无人车轨迹跟踪控制研究

本文针对无人车在复杂工况下,非线性程度增加和动力学约束导致的轨迹跟踪控制精度差和求解效率低的问题,提出一种高效的非线性模型预测控制(nonlinear model predictive control,NMPC)算法。首先考虑车辆模型的非线性因素,建立动力学和魔术轮胎模型,并将无人车终端状态整合到性能指标中,添加稳定性范围内多约束条件,通过障碍罚函数法处理非线性不等式约束,保证了求解过程的平滑性。然后为减轻求解非线性优化问题带来的计算负担,提出了一种新颖的连续/广义最小残差算法(improved continuation/generalized minimal residual,improved-C/GMRES),与传统的C/GMRES算法相比,通过引入连续增加的惩罚因子加快了数值计算的求解效率,降低算法的计算负担。最后通过Simulink和CarSim的联合仿真,在双移线工况和蛇行工况条件下验证跟踪精度和求解效率,结果表明与传统的C/GMRES方法相比,所提控制方法明显提升轨迹跟踪的控制精度和改善行驶稳定性,并加快数值求解效率。