基于简约空间序列二次规划算法和混合求导方法的精馏塔操作优化

以开放式方程建立精馏塔严格机理模型,对精馏塔的操作优化进行了研究·根据精馏塔操作优化命题自由度低、模型结构稀疏且导数难以解析求解的特点,提出了基于简约空间序列二次规划算法(SQP)和混合求导方法相结合的精馏塔操作优化计算方法·在该方法中优化命题采用简约空间SQP算法求解,求解过程中需要的导数信息采用解析表达和预处理的自动微分技术求取·计算结果表明,本文方法在计算效率上大大高于基于差分求导的标准SQP算法,有利于在线实时优化的实施·另外本文优化结果也表明,精馏塔操作优化对提高产品产量、提高综合经济效益具有明显作用.

基于有限存储的简约空间序列二次规划算法研究

为了求解过程系统中自由度相对较大一些的大规模优化命题,对简约空间序列二次规划(reduced successive quadratic programming,RSQP)算法进行了改进和扩展,提出了基于有限存储的简约空间序列二次规划算法.该算法通过有限存储技术隐式的表示RSQP算法中的两个最大矩阵,大大减少了优化计算过程中的存储需求,并对有限存储技术应用到RSQP算法中后Hessian阵的更新和基变量的选择进行了特殊处理。该算法的求解性能通过benchmark算例进行了测试,并被应用到两个过程系统优化实例。计算结果表明,采用该方法求解自由度相对较大的问题可以大大减少内存消耗,从而可大大提高算法的优化求解效率。

基于序列二次规划算法的双有源桥变换器优化控制策略

针对双有源桥变换器在充电领域电路损耗大、传输效率低的问题,提出一种结合序列二次规划算法与双重移相控制实现回流功率优化的控制策略。首先,建立双有源桥变换器在双重移相控制时以回流功率最小值为目标函数的二次规划问题数学模型;然后,提出一种采用序列二次规划算法求解上述多约束、非线性的数学模型,在算法中输入目标、约束函数的雅可比矩阵和变换器的相关参数,通过迭代求解出满足双有源桥电路在双重移相控制下最优工况的目标参数;最后,通过仿真验证所提控制策略的有效性。

序列二次规划方法在斜拉桥索力调整中的应用研究

斜拉桥施工至成桥阶段时,由于各种因素影响,结构实际线形和内力与理论成桥状态相比,存在一定的误差,通常需要进行索力调整。该文针对斜拉桥在调索阶段的索力调整量计算问题,提出采用一种基于影响矩阵和序列二次规划求解索力调整量的方法。以某大跨度混合梁斜拉桥为背景,首先计算各索力单位变化下结构的线形和内力响应值,得到索力影响矩阵,然后选取合适的目标函数及约束条件,构建索力调整量计算模型,最后引入序列二次规划法求解索力调整量,得到索力调整后的结构内力与线形状态。计算结果表明:该方法计算简便,索力调整后的结构线形与内力均能满足施工控制要求。

简约Hesse序列二次规划方法研究进展

简约Ｈｅｓｅ序列二次规划方法是８０年代末兴起的大型过程系统非线性规划求解技术，系统地介绍了这一技术的研究现状及序列二次规划方法的基本原理，详细讨论了以不同变量分解技术为核心的各种简约Ｈｅｓｅ序列二次规划方法的特点．

基于遗传算法-序列二次规划的磁共振被动匀场优化方法

为了解决磁共振成像(MRI)系统中固有的主磁场(B0)不均匀的问题,提出遗传算法-序列二次规划(GASQP)算法,以提高7 T磁共振的主磁场均匀性.从被动匀场数学模型的角度出发,该混合算法利用GA算法获得稳定的初始解,实现主磁场的第1次优化,再通过SQP算法的快速求解,在较少的时间内实现主磁场的第2次优化,同时提高磁共振主磁场的均匀性.采用正则化方法减少磁场均匀所需的铁片质量,并且获得稀疏的铁片分布.在仿真建模的案例研究中,7 T磁共振裸磁场均匀度可以从462×10-6优化到4.5×10-6,并且在匀场空间上仅消耗0.8 kg的铁片.相比于传统的GA优化方法,新方案的磁场均匀性提高了96.7%,总铁片消耗质量减少了85.7%.实验结果表明,GA-SQP算法比其他优化算法具有更强的鲁棒性和竞争力.

求解双层规划问题的松弛序列二次规划方法

考虑一类具有特殊结构的双层规划问题,其下层问题为凸问题.首先通过内点罚方法将下层的约束函数惩罚到目标函数,使得下层问题近似为一系列无约束优化问题.然后使用KKT条件替换无约束的下层问题的最优解集,那么双层规划问题被一系列松弛的单层问题近似.文中设计了一种光滑的序列二次规划算法求解该松弛问题,并证明了当罚因子趋近于0时,该算法生成的迭代点列收敛到双层规划问题的弱稳定点.数值实验验证了算法的可行性.

采用序列二次规划法进行空间网架结构优化设计中的关键问题

采用序列二次规划法对空间网架结构优化设计时,起控制作用的约束条件是应力约束,在对应力约束函数进行序列二次归格化时必须进行应力灵敏度分析。同时设计变量运动极限的选取将直接影响到迭代过程的平稳度、迭代次数以及遮代计算结果的精确度。既此提出了应力灵敏度和设计变量运动极限的计算方法及理论依据。

基于序列二次规划算法的油藏动态配产配注优化

油藏动态配产配注已经成为实现油田效益最大化的有效措施之一。为提高优化运算速度,处理非线性不等式约束,将序列二次规划算法应用到油藏动态配产配注求解过程中。应用序列二次规划算法将求解变量最优值的非线性优化问题转化为一系列的求解变量搜索方向的二次规划子问题,控制变量的搜索方向采用伴随方法和Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)方法得到,迭代求取控制变量最优值。实例验证结果表明,总注入量等式约束条件下的最优开发方案,累积产油量增加12.8%,累积注水量下降11.1%,累积产水量下降22.3%,含水率下降4.16%;总注入量不等式约束下的最优开发方案,累积产油量增加29.1%,累积注水量下降26.9%,累积产水量下降30.3%,含水率下降4.16%。但是,在不等式约束情况下,由于注采失衡,油藏压力大幅下降,易造成后期开发能量不足;需对总注入量及采出量进行等式约束或在不等式约束的基础上添加约束下限。运用该方法对胜利油区埕岛油田27A区块进行方案调整优化,结果表明,优化后的采出程度相对于优化前提高0.92%,净现值增长35%。

应用粒子群-序列二次规划算法的结构可靠性优化

针对粒子群算法在寻优过程中局部搜索能力较差、后期收敛慢的缺点,提出使用序列二次规划法来改进粒子群算法的局部搜索性能。该混合算法既保持了粒子群算法全局收敛的特点,又补充了序列二次规划法精确求解的能力,因此该算法可以快速获取全局最优解。应用于经典测试函数,可得到较高精度的最优解,验证了算法的有效性。对实际齿轮减速器进行结构可靠性优化设计,建立了结构可靠度约束下最小体积的优化模型,并用该混合算法方法进行优化计算,仿真计算结果表明:该方法解决结构可靠性优化问题是合理有效的。

基于序列二次规划算法的再入轨迹优化研究

介绍了序列二次规划算法在飞行器再入轨迹优化问题中的应用。首先引入了能量替代变量对无量纲运动方程进行推导,使得运动方程和优化问题易于处理,考虑严格的过程约束和终端约束,以攻角和倾侧角为控制变量,总加热量最小为性能指标;然后通过直接配点法将最优控制问题转化为非线性规划问题,选取各节点的状态量和控制量作为优化参数;最后应用序列二次规划算法对非线性规划问题进行求解。针对多约束的再入飞行器的轨迹优化时对初值敏感的问题,提出一种参考轨迹快速规划算法,提高了优化速度。仿真结果表明提出的方法能够较快地搜索到最优轨迹,满足所有约束且落点精度高。

基于序列二次规划算法的定位器坐标快速标定方法

针对飞机数字化装配系统中可移动数控定位器坐标标架的标定问题,提出一种基于序列二次规划(SQP)优化算法的快速标定方法.在定位器上预设标记点,以设备处于零点位置时标记点在设备坐标系下的位置为理论位置,标记设备坐标标架.采用奇异值分解法求解标记点实测与理论坐标偏差的最小二乘模型,进行零位标定.针对定位器移位复位操作所致标记点偏移的情况,利用SQP优化算法计算定位器坐标标架.对零位标定及快速标定实例结果进行对比分析,结果表明,快速标定可减少激光跟踪仪的测量次数,有效避免转站误差,在提高标定效率的同时确保定位器定位精度高达0.05mm,满足了大型飞机数字化装配中定位系统的高精度要求.

基于序列二次规划算法的射孔水平井孔眼分布优化

基于Landman稳态渗流模型和Su井筒压降模型,考虑射孔密度对水平井产能的影响,建立以水平井产能为目标函数、孔眼位置分布为优化设计变量的两类产能优化模型。采用序列二次规划算法求解优化模型,并对无限导流和有限导流水平井的射孔密度分布进行优化。结果表明:优化射孔能有效地改善沿井筒入流剖面;射孔水平井存在最佳的射孔密度分布;为得到最大产量,无限导流井的射孔密度呈'U'型分布,有限导流水平井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐降低,约在井筒长度的3/4位置处取得最小值;若要使沿井筒入流剖面尽可能均匀,则无限导流井的射孔密度呈'∩'型分布,有限导流井的射孔密度沿跟部到趾部方向逐渐升高,约在井筒长度的3/4位置处取得最大值,但最大产量略有降低。

火炮射击稳定性的序列二次规划算法与虚拟样机融合优化

火炮虚拟样机技术可对机械系统自动形成动力学方程并求解。序列二次规划(SQP)算法是在每迭代点构造二次规划子问题,以该子问题的解作为迭代搜索方向,逼近约束优化问题的解。该算法通过与虚拟样机融合,利用序列二次投影算法对火炮结构参数及稳定性进行了研究。此算法也可拓展到其他机械系统的设计和分析。

基于序列二次规划算法的控制律寻优设计

针对某型无人机设计的纵向控制系统,运用经典控制器设计,然后通过参数优化而进行时域自动调节控制律参数的方法设计控制律,优化算法采用序列二次规划法。自动调参的过程是直观可视的。仿真结果表明运用该方法所设计出的控制律满足飞行品质要求,比传统的人工调节控制器参数效果更好,并提高了工作效率。这种方法可以应用于其他控制对象。

序列二次规划(SQP)算法在三维下限分析中的应用

采用有限元法和非线性规划的序列二次规划(SQP)算法,解决了三维可静应力场的构造问题.基于刚塑性假设,采用极限分析下限原理,求解了矩形表面基础的承载力问题.算例分析表明,SQP算法在三维下限法中的应用是可行的.

基于序列二次规划算法的机械弹性车轮的结构优化

在保证结构与实际车轮模型结构相同的条件下,建立机械弹性车轮的有限元模型,实现了车轮受力时的结构协调性和弹簧的回位功能。利用ANSYS软件对车轮进行了有限元分析,得出车轮的径向刚度。根据结构优化问题的特点,以轮辐的每段长度作为设计变量,轮胎径向刚度为优化目标,利用序列二次规划(SQP)算法,对车轮结构进行优化设计。结果表明:基于SQP算法的机械弹性车轮的结构优化,在允许范围内有效的增大了车轮的径向刚度。

基于N-S方程和序列二次规划的翼型优化设计

实际工程中的翼型设计通常是对某一性能良好的基本翼型进行局部改进以满足特定的工程要求。文中将 N- S方程流场分析程序和序列二次规划结合起来 ,发展了一种实用的翼型优化设计方法 ,用以提高基本翼型在多个设计点、在多种约束条件下的气动性能。由 N- S方程计算得到的升力、阻力等气动参数构成目标函数 ,数值优化程序对其进行最优化。超临界翼型的设计算例表明 ,文中发展的翼型优化方法设计质量高 ,所需机时少 ,易于实施 ,有较大的工程应用价值。

斜拉桥合理成桥状态确定的序列二次规划法

本文首先介绍斜拉桥合理成桥状态的概念和现有的斜拉桥索力优化方法。然后基于序列二次规划(SQP)算法,提出了一种用于确定斜拉桥成桥合理状态的实用方法-序列二次规划法。该方法通过建立斜拉桥索力优化的非线性规划模型,以斜拉桥主梁和索塔的弯曲应变能为目标函数,以各斜拉索的索力为设计变量,结构的应力和索力为约束条件,并计入大跨度斜拉桥各种几何非线性因素的影响,采用强次可行序列二次规划法进行优化求解,确定斜拉桥成桥合理状态的索力。运用该方法和空间非线性有限元分析程序分析了某斜拉桥的合理成桥状态,计算结果表明该方法简单、有效。

基于序列二次规划算法的发动机性能寻优控制

提出用非线性序列二次规划(SQP,Sequen tial Q uadratic P rogramm ing)算法解决发动机性能寻优控制问题。分析了线性规划(LP,L inear P rogramm ing)算法用于发动机性能寻优的固有缺陷以及SQP算法的优点。给出了SQP算法与LP算法用于最大推力模式和最小油耗模式仿真结果对比曲线。数字仿真实验的结果表明,SQP算法具有比LP算法更好的优化效果,在工程实际中有很大的应用潜力。