非支配排序遗传算法-Ⅱ组合赋权的水体富营养化多维联系云评价

用基于非支配排序遗传算法-Ⅱ组合赋权法的非对称多维联系云模型对24个湖库水体的富营养化程度进行分级评价。结果表明,该方法可综合不同赋权理念的优势,量化权重组合过程的不确定性、不同权重的随机性及其与真实权重的一致性等多重模糊特征,同时能高效准确地寻优求解指标权重,并能适用于多种不同类型水体的评价。扩展的多维联系云也提升了计算效率,集成联系度定量表征了富营养化等级与指标间的多重模糊随机性,实现了对水体富营养状况及其变化趋势的精确评价。

基于非支配遗传算法的HLA仿真系统数据采集策略

数据采集是仿真执行过程中的重要环节,数据采集的完整性和效率对整个训练仿真活动的最终效果和效率具有重大影响。然而,在现有基于高层体系结构(high level architecture, HLA)的分布式仿真系统中,集中式数据采集在单个步长内读写海量数据,会影响仿真正常推进,而分布式数据采集会造成大量冗余数据,且采集模块的开发不具备通适性。针对上述问题,基于弱分布式数据采集结构,利用多个采集成员实现并行数据采集,并基于非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ, NSGA-Ⅱ)制定采集任务在多个成员间的分配策略,实现数据采集负载的均衡分布。仿真结果和真实系统上的实验结果表明,所提方法能显著提升数据采集效率,同时减少数据采集成员执行过程中的中央处理器(central processing unit, CPU)和内存消耗。

基于改进NSGA-Ⅱ算法的RV减速器参数多目标优化研究

旋转矢量(RV)减速器是工业机器人核心部件,对于机器人的性能起到关键作用。针对提升RV减速器综合性能的问题,从优化传动压力角的相关参数出发,对其结构参数(摆线轮齿数、短幅系数、针径系数、摆线轮宽度等)的多目标优化设计进行了研究。首先,研究了摆线轮平均压力角、传动效率和传动机构体积三者的相关参数之间的关系;然后,以此为优化目标,在摆线轮标准齿廓方程的基础上建立了多目标优化数学模型(该模型采用了基于非支配占优排序遗传学算法(NSGA-Ⅱ)改进了交叉算子系数生成的改进NSGA-Ⅱ算法);通过模型求解得到了帕累托最优解集,根据模糊集合理论的相关方法选取了最优解;最后,以某公司220-BX型RV减速器为例,进行了优化设计,建立了3D模型后进行了有限元分析,并加工出实验样机,进行了传动效率对比实验。实验结果表明:摆线轮平均压力角减小了7.19%,体积减小了11.1%,传动效率提高了4.9%。研究结果表明:该模型交互性强,能提高设计效率并节省设计开销,可为实际RV减速器工程优化设计提供参考。

惩罚策略辅助的快速非支配排序遗传算法Ⅱ研究

快速非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)是一种典型的多目标优化算法。然而,其采用的锦标赛选择策略存在着重复选择较优个体的缺陷,由此导致产生的后代分布性较差以及算法整体性能下降。为解决锦标赛选择策略的缺陷,提出惩罚策略辅助的锦标赛选择策略。具体而言,在通过惩罚策略辅助的锦标赛选择策略选择交叉个体时,在下一轮中每个被选择个体的优先级自动降低,以此降低较优个体被选中的概率。将基于惩罚策略辅助的锦标赛选择策略融入NSGA-Ⅱ算法,提出了惩罚策略辅助的快速非支配排序遗传算法Ⅱ。在ZDT和DTLZ测试集上与多个算法进行对比,结果表明:所提策略有效地解决了原锦标赛选择策略的缺陷,说明了改进策略的有效性。

基于NSGA-Ⅱ的滑油泵叶轮结构优化设计

滑油泵常需要在高空、低压工况下稳定运转,常会出现供油不足、效率降低等问题。为了得到满足设计要求且具有最佳性能的滑油泵,以某直升机用滑油泵叶轮为研究对象,对其结构进行优化设计。选择高空两个典型工况的效率与扬程作为优化目标,利用NSGA-Ⅱ算法对滑油泵叶轮几何参数进行寻优,对优化前后的滑油泵效率、扬程进行对比分析。采用CFD流体仿真及实验方法对优化结果进行对比验证。结果表明:所选优化参数对滑油泵性能有较大影响,优化后的滑油泵叶片位置附近流动更加平稳,高低压区域过渡平缓,能量损失更小,且降低了汽蚀发生的可能性;优化后的滑油泵设计点扬程提高2.6 m,效率提高2.86%。

基于NSGA-Ⅱ的盾构机土压力自动控制技术研究

针对传统盾构机土压力控制方法存在的不足,提出一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmsⅡ,NSGA-Ⅱ)的多目标优化控制策略。该策略综合考虑了土压力跟踪性能、刀盘扭矩波动等多个目标,通过自适应遗传算法实现了参数的在线优化,同时集成了智能感知、实时调控等功能模块,构建了一个高度智能化的自动控制系统。仿真实验结果表明,所提出的控制策略能够有效提高土压力控制精度、抑制扭矩波动等,为实现盾构施工智能化提供了新的解决方案。

基于NSGA-Ⅱ的柔性作业车间调度优化研究

以H公司柔性作业车间为研究对象,结合调度数据对存在的柔性作业车间调度问题进行优化,构建多目标优化模型并应用非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmsⅡ,NSGA-Ⅱ)求解。对比分析发现,多目标组合优化后的调度方案在指导生产调度上更具优势。

基于NSGA-Ⅱ的工业机器人多目标点轨迹跟踪优化研究

针对工业机器人在轨迹跟踪中存在的建模误差与收敛性问题,提出一种基于非支配排序遗传算法Ⅱ(Non-dominatedSortingGeneticAlgorithmsⅡ,NSGA-Ⅱ)的工业机器人多目标点轨迹跟踪优化方法。首先,系统概述工业机器人多目标点跟踪控制系统的需求及挑战,详细分析工业机器人动力学模型。其次,研究工业机器人轨迹规划,提出基于三次多项式插值的轨迹规划模型。再次,提出基于NSGA-Ⅱ多目标优化算法的工业机器人轨迹跟踪控制优化方法。最后,通过仿真分析,验证该方法的有效性。结果表明,相较于传统的控制方法,该方法在多目标跟踪方面表现出更好的性能和精度,提高了工业机器人在生产线上的实际应用效果。

非支配排序遗传算法的改进

NSGA-Ⅱ(Non-dominated Sorting Genetic Algorithm)算法针对多目标优化问题,提出了非劣分类分层,引进拥挤度和拥挤度比较算子,通过精英选择策略,这样可使非劣前沿向Pareto前沿靠近,同时使解集具有更好的多样性。笔者对NSGA-Ⅱ算法的原理进行了系统的学习和研究,结合国内外最新的研究情况,实现了该算法并进行了一些改进,以期获得更好的效果,最后用多目标标准测试函数进行了实验分析。

基于非支配排序遗传算法的振动主动控制优化方法

非支配排序遗传算法是一种基于Pareto前沿的低计算需求、有精英策略、约束处理简单的多目标优化算法。该算法能够搜索到Pareto解集,由专家根据具体要求进行客观的筛选,根据各个目标函数不同的加权进行合理选择最优解,满足了不同研究目的对同一系统的不同要求,这是单目标优化算法不可比拟的。以结构振动系统的结构振动能量和系统控制能量作为多目标优化函数,建立了振动主动控制系统的控制增益以及传感器和作动器位置、数量和长度的多目标优化配置数学模型,首次利用非支配排序遗传算法作为优化策略,并以悬臂梁作为算例,进行了仿真实验,验证了该方法的有效性和可行性。

基于改进的非支配排序遗传算法的无源滤波器设计

工业中的电网谐波不但降低了电能的质量,还可能引起故障甚至事故,因此有必要对电网谐波进行有效地滤除;实际的工程实践中,无源滤波器常被用来滤除该谐波,而其滤波参数的确定是个关键;基于带精英策略的非支配排序遗传算法NSGA-II,文中提出了一种新的无源滤波器的参数优化方法,克服了传统的凭个人经验选择滤波器参数的缺陷。利用NSGA-II对无源滤波器进行参数优化,不仅能节省初始投资,还能更有效地消除谐波干扰;仿真结果证明了该方法的有效性。

基于NSGA-Ⅱ与方案优选的机场航站楼大跨度钢结构多目标优化研究

为优选出机场航站楼大跨度钢结构最佳施工方案,实现施工工期短、成本低和质量高的综合优化目标,文章以非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)与方案优选为基础,结合建筑信息模型(building information modeling,BIM)技术和工作分解结构(work breakdown structure,WBS)技术,构建兼具优化与施工仿真模拟的大跨度钢结构多目标优化体系;以某军民合用机场为例,应用该体系确定该工程航站楼大跨度网架结构安装采用分块安装法,优选出的施工方案较优化前不仅质量水平保持在较高的0.95,而且工期缩短22 d、成本减少57625元,进一步验证了该体系具有很好的可行性与有效性。研究结果可为科学合理地确定大跨度钢结构施工方案提供依据,并有助于提高机场航站楼施工管理水平,为类似工程提供参考。

基于改进遗传算法的切削加工参数优化方法

针对金属切削参数优化问题,提出一种基于改进遗传算法的多目标优化方法。考虑不同加工阶段的要求,构建了基于最大材料去除率和最小表面粗糙度的目标函数,然后利用改进的非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA-Ⅱ)对目标函数进行求解。仿真结果表明:在粗加工中,当主轴转速为6 904.3 r/min、进给量为2 670.4 mm/min、铣削深度为4.0 mm和铣削宽度为17.8 mm时,得到的航空Al7050合金材料的去除率最优;在精加工中,当主轴转速为7 344.6 r/min、进给量为2 815.6 mm/min、铣削深度为1.0 mm和铣削宽度为4.0 mm时,获得的材料表面粗糙度结果最优。使用优化后的最佳参数组合的模拟结果与实际铣削测试结果相差较小,粗加工时实测表面粗糙度与优选值的误差仅为5.92%,精加工时实测表面粗糙度与优选值误差仅为3.12%,表明经过求解得到的最佳参数可在实际生产加工中运用,能对金属切削加工给予一定指导。

NSGA-Ⅱ算法的改进策略研究

带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)在多目标优化领域具有广泛的应用,但该算法种群收敛分布不均匀,全局搜索能力较弱,算法运行速度较慢。针对这些局限性提出了改进的排序适应度策略、算术交叉算子策略、按需分层策略和设定阈值选择策略。在典型的测试函数集上的数值实验结果表明,根据这些策略改进的算法得到的非劣解集具有较好的分布性,同时收敛速度更快。

基于响应面模型和NSGA-Ⅱ算法的注塑成型工艺优化

以某安全箱箱体为例,将最大缩痕指数和最大翘曲变形作为优化目标,以模具温度、熔体温度、注射速率、保压压力和保压时间为设计变量,通过正交试验设计及有限元模拟,获取试验样本;基于Isight参数优化软件,建立安全箱箱体注塑成型工艺参数与优化目标之间的响应面近似模型;利用非支配排序遗传算法在响应面模型内自主寻优,获取一组安全箱注塑成型的最优工艺参数;根据数值分析结果设计了注塑模具,按最优工艺参数试模,一次性试模成功。结果表明该方法可快速、有效实现注塑成型工艺优化。

基于改进NSGA-Ⅱ算法的港口堆位分配问题研究

散杂货港口堆位分配问题是一个典型的组合优化问题。在对此问题分析和建模的基础上,采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。针对问题搜索空间大、约束条件复杂等特点,对传统NSGA-Ⅱ算法进行了改进,以提高算法的处理效率、收敛性和多样性。应用Java编程语言,融合JESS推理机,进行了改进NSGA-Ⅱ算法的仿真研究。

基于改进NSGA-Ⅱ的考虑自动引导车充电策略的集成调度

针对自动引导车(AGV)在自动化集装箱码头(ACT)执行任务过程中的电量问题,提出基于改进的非支配排序遗传算法-Ⅱ(NSGA-Ⅱ)的考虑AGV充电策略的集成调度。首先,在岸桥、场桥和AGV集成调度模式下,考虑AGV在不同作业状态下的耗电量,并建立以最小化作业完工时间和总耗电量为目标的多目标混合规划模型;其次,为提高传统NSGA-Ⅱ的性能,设计自适应NSGA-Ⅱ,并将所提算法与CPLEX求解器、NSGA-Ⅱ和多目标粒子群优化(MOPSO)算法进行性能对比;最后,设计AGV不同充电策略并对设备数量配比进行实验研究。算法对比实验结果表明:相较于传统NSGA-Ⅱ算法,自适应NSGA-Ⅱ对双目标的优化分别提升了2.8%和2.63%。利用自适应NSGA-Ⅱ进行的充电策略和设备数量配比实验的结果表明:增加AGV充电次数能够减少AGV的充电时间,且调整设备数量配比至3∶3∶9和3∶7∶3时,场桥和AGV的时间利用率分别达到最高。可见,AGV充电策略及设备数量配比对码头多设备集成调度有一定影响。

基于NSGA-Ⅱ的二氧化碳氢化反应热力学多目标优化

二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应是化学储能技术路径中重要的单元反应,二氧化碳首先与由可再生能源获得的氢气进行化学反应合成低碳烯烃,随后通过齐聚反应将能量储存到清洁燃料中。以二氧化碳氢化合成低碳烯烃反应为研究对象,使用Gibbs自由能最小化方法进行了平衡热力学分析,得到反应温度、反应压力、进料气H2与CO_(2)的物质的量比对CO_(2)平衡转化率、低碳烯烃选择性及平衡组分的影响;基于统计学理论建立了反应参数对CO_(2)平衡转化率、低碳烯烃选择性和反应系统中H2O平衡摩尔分数的回归函数模型;最后采用基于快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)的多目标优化方法对反应系统性能进行多目标优化。结果表明:从提高反应系统性能和降低催化剂水解失效风险角度进行的多目标优化与CO_(2)平衡转化率最大的单目标优化相比,H2O的平衡摩尔分数从47.2%减少到24.9%;与低碳烯烃选择性最大的单目标优化相比,H2O的平衡摩尔分数从51.1%减少到18.7%;与H2O平衡摩尔分数最小的单目标优化相比,CO_(2)平衡转化率和低碳烯烃选择性从64.9%和8.7%分别提高到72.9%和58.6%。

基于NSGA-Ⅱ的车联网边缘计算任务卸载方案

针对如何降低基于车联网边缘计算的时延与能耗,提升移动用户体验的问题,提出了一种在车联网边缘计算架构中基于非支配排序遗传算法Ⅱ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)的任务卸载方案。首先,设计一个面向车联网的边缘计算体系,路侧单元接受来自传输范围内车辆提供的数据信息,再将其传输至移动边缘计算服务器进行处理。然后,基于本地计算与计算卸载分别构建边缘计算的时延与能耗的数学模型。最后,将体系中的能耗和时延作为决策目标,以用户的总成本最小化作为目标函数,设计基于NSGA-II的算法进行多目标函数的优化。实验结果表明,与其他方案相比,所提方案的收敛速度提高了13%左右,总成本降低了30%左右。因此,所提方案更适合用于车联网的场景。

基于自适应NSGA-Ⅱ算法的配电网多故障抢修优化决策

传统配电网多故障抢修依赖决策人员的主观判断,缺少科学依据,容易出现判断失误,造成抢修资源无法得到合理应用或者不能第一时间恢复供电。为解决该问题,建立了考虑任务分配和抢修顺序的配电网多故障抢修多目标优化模型,设计了自适应参数的非支配排序遗传算法(NSGA)-Ⅱ,得到Pareto前沿后利用基于角度选择的拐点决策算法,在无决策人员参与的情况下能够直接求解出一个相对理想的抢修方案。最后使用Matlab对某镇实际的配电线路进行仿真,仿真分析表明自适应参数的调整策略可以提高种群进化前期的全局搜索能力及进化后期的局部搜索能力,基于角度选择的拐点决策算法可从多个可行方案中直接选择最终的决策方案,减轻决策人员的负担,且适用于实际抢修工作。