基于鲸鱼优化算法超参数优化的径向基函数响应面模型的油浸式变压器绕组挡板结构优化

热点温度过高会严重影响变压器运行稳定性,为提高变压器运行的稳定性,该文以降低变压器绕组热点温度为优化目标,采用径向基函数(RBF)响应面模型优化变压器绕组挡板尺寸,改善油流分布以实现更好的散热。为提高RBF响应面模型的拟合精度,该文采用鲸鱼优化算法(WOA)对径向基函数的超参数值进行优化,并与传统网格搜索(GS)寻优方法和定参RBF模型进行对比。对比结果表明对于超参数优化问题,在拟合精度占优的前提下,WOA优化效率是GS寻优方法的3.13倍。在此基础上,该文基于WOA-RBF响应面模型对绕组挡板结构尺寸进行优化,优化后的热点温度相较于初始结构的热点温度降低了3.81℃,相对于全场域的最大温升降低了13.42%,并有效地降低了绕组整体温升。同时将所提算法与遗传算法(GA)优化结果进行对比,在保证精度的同时,WOA-RBF响应面模型优化效率是GA的13.41倍。根据上述结果分析可知,所提算法具有很好的优化性能,同时相比于遗传算法,可以在保证优化精度的同时,显著地提高优化效率。

基于改进的连续局部枚举采样和径向基函数响应面法的变压器静电环结构优化设计

变压器的安全稳定运行与其内部绝缘结构密切相关,为了提高变压器的绝缘性能,该文以提高最小绝缘裕度为优化目标,通过径向基函数响应面模型优化变压器主绝缘结构。为提高响应面模型预测优化的准确性,选用采样更均匀改进的连续局部枚举(ELSE)方法进行试验设计,优化后的变压器最小绝缘裕度比优化前提高了12.56%。将优化结果分别从采样、模型和优化方法三个角度进行对比,与拉丁超立方采样(LHS)采样下的径向基函数响应面模型对比,ESLE方法的引入使得优化精度提高到218倍;与ESLE采样下的二次多项式响应面模型对比,径向基函数响应面模型的引入降低了模型预测误差,并使优化精度提高到78倍;与遗传算法对比,在相同的优化精度下,优化效率是遗传算法的10倍。上述结果表明,该优化模型具有很高的预测精度和优化能力,同时相比于遗传算法优化,在保证优化质量的同时,显著地提高了优化效率。该文所提出的方法为变压器主绝缘结构优化问题提供了较好的解决方案。

基于径向基响应面和遗传算法优化的大跨悬索桥有限元模型修正

为建立贴合桥梁实际状况的有限元模型,提出了一种精确预测、分析大跨度悬索桥结构行为的有限元模型修正方法。通过高斯径向基函数构建响应面模型,将结构动力特征作为特征量构建目标函数,并引入遗传算法进行优化求解,对某大跨悬索桥的有限元模型利用数值仿真数据和安全监测系统实测数据进行了修正。结果表明:采用高斯径向基函数建立响应面模型进行有限元模型修正,可有效提高有限元模型计算精度。同时,遗传算法的引入大幅提高了计算效率。基于数值仿真数据修正后,桥梁有限元模型计算误差均小于3%。基于安全监测系统实测动力特征修正后,最大计算误差由20.4%下降至10%以内,最大误差减少54.0%以上。可见该方法具有较高的精度和较强的工程适用性,可对大跨悬索桥有限元模型进行有效修正。

基于改进高斯径向基函数响应面方法的蜂窝板模型修正

用等效板理论计算蜂窝板等效结构参数建立基准有限元模型,对基准模型中结构参数施加摄动量建立待修正有限元模型。根据均匀设计方法将等效参数分为不同水平的参数组,分别计算各参数组对应的模态频率响应,然后建立基于一次式-高斯组合径向基函数(Linear-Gaussian RBF)的响应面模型。引入变异算子的改进粒子群算法修正响应面模型,将搜索到的参数摄动量(优化解)代入待修正模型,得到修正后模型。通过比较基准模型与修正前后模型的结构参数和模态频率响应的接近程度,证实了修正方法的有效性。基于响应面的模型修正避免了迭代中重复调用有限元计算,可提高分析效率。

基于响应面法的钢管混凝土系杆拱桥有限元模型修正

为探讨将钢管混凝土系杆拱桥有限元模型修正方法应用于实际工程性能评估的有效性,以某80 m单拱面钢管混凝土系杆拱桥为工程背景,采用Midas Civil与ANSYS有限元软件分别建立全桥梁格模型与拱脚精细化数值模型,基于径向基函数网络的响应面法对此多尺度模型进行修正。首先根据结构特点和实桥试验选取修正参数与目标函数,以中心复合试验设计构造不同修正水平下的修正参数样本,通过桥梁有限元模型计算得到对应的目标函数样本,并利用F检验法对修正参数的显著性水平进行判断;然后,以修正参数样本与目标函数样本分别作为响应面的输入输出,对径向基函数网络进行拟合训练;最后在修正范围内随机生成修正参数样本,并利用训练好的径向基网络预测对应的目标函数,采用期望度函数D进行优化处理以完成有限元模型的修正。研究结果表明:对于单拱面钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型,可以通过径向基函数网络的响应面法进行修正,对比实测数据,修正后的模型误差有明显下降,可作为结构再分析的基准模型;对于使用不同程序建立的多尺度桥梁有限元模型,模型修正方法依旧有效,修正后的参数具有明确的物理意义,其误差可降到工程实践接受范围之内。研究结果为建立与修正钢管混凝土系杆拱桥的有限元模型提供参考。

基于径向基函数响应面的机翼有限元模型修正

用ANSYS三维实体单元SOLID45建立机翼基准有限元模型并计算其自由振动的前6阶模态频率.用均匀设计方法将结构参数分组并分别计算各组结构参数对应的模态频率,建立高斯径向基函数响应面模型.用最小二乘法则拟合系数并检验响应面拟合精度,对基准模型的结构参数施加摄动量建立待修正有限元模型.用响应面模型和基准模型计算所得模态频率的相对误差建立适应度函数的表达式,将混沌搜索机制引入粒子群算法对结构参数的摄动量进行寻优计算,搜索所得优化解代入即得修正后模型,将修正后模型与基准模型在测试频段内段外的模态频率近似度进行比较,证实了修正后模型的有效性.

基于多岛遗传算法与响应面法的横向磁通感应加热装置参数优化设计

对金属带材进行横向磁通感应加热(TFIH)时,通常会存在加热温度分布不均匀以及加热温度偏离目标值两个问题。该文研究了加热器结构参数与电源参数对45号钢带材回火热处理温度的影响,并对两种参数分别进行优化,使带材在加热器出口处的平均温度达到目标值600℃,同时获得均匀的温度分布。采用Morris法对加热器结构参数进行全局灵敏度分析,选取显著影响相对不均匀度的参数并建立径向基函数(RBF)神经网络预测模型。使用多岛遗传算法(MIGA)对筛选的结构参数进行优化,初步获得均匀的温度分布。最后以降低温度分布的相对不均匀度和达到理想平均温度为目标,在优化后的加热器结构基础上使用响应面法(RSM)优化电源参数,实现多目标优化设计。仿真验证结果表明,45号钢带材在加热器出口处的平均温度为600.06℃、相对不均匀度为2.36%,满足45号钢回火热处理的要求。

径向基函数神经网络在烟气含氧量测量中的应用

针对目前火力发电厂烟气含氧量测量仪使用过程中存在的一些问题,提出一种基于径向基函数神经网络的烟气含氧量软测量模型。验证结果表明:该软测量模型具有较高的精度和动态响应速度,并且预测值和实测值非常相吻合。与BP神经网络相比,在收敛速度和预测精度方面,径向基函数神经网络要优于BP神经网络。

基于径向基函数响应面法的板料成形仿真研究

板料冲压成形过程中,系统的输入参数具有较大的随机性,并且系统优化通常需要满足多个目标。针对目前一些流行算法在精度和效率上存在的不足,提出了基于径向基函数响应面法的板料冲压成形过程可靠性设计方法。通过超拉丁立方抽样实验设计,选择了适当的设计参数样本,建立了基于径向基函数的板冲压成形过程响应面模型,分析响应面模型中各个目标对应的响应值,得出影响系统的最主要因素,并获得最佳冲压成形工艺参数范围。通过实际生产,验证了该方法对提高板料冲压成形过程的可靠性是有效的。

基于径向函数的响应面法在薄板装配夹具设计中的应用

薄板产品装配夹具的定位策略优化可以有效地减少柔性零件定位的法向变形,而定位点优化方法直接影响到夹具的设计效率.针对直接采用有限元模型的定位点优化方法效率低的问题,提出面向夹具定位点优化的基于径向函数的响应面建模方法.该方法根据均匀采样对定位点位置参数域进行离散,并借助有限元分析构造样本集合;采用Multi-quadric函数描述夹具定位参数与零件变形间的非线性关系;应用均匀设计法优化径向基参量,从而建立基于径向函数的响应面模型.最后通过实例阐述了文中方法的建模过程,结果表明其具有良好的模拟效果和较高的预测精度.

基于径向基函数响应面方法的超大跨悬索桥有限元模型修正

基于径向基函数响应面建模和遗传算法相结合的有限元模型修正方法,得到能反映结构真实状态的超大悬索桥有限元分析模型。首先利用灵敏度分析方法选取待修正参数和可用的特征量信息,以中心复合试验设计方法构造不同摄动水平下的待修正参数样本,通过有限元模型的静动力分析计算不同参数水平下的特征量样本;然后,以待修正参数样本和特征量样本为结构系统输入和输出,建立能逼近大型结构系统设计参数与特征量之间复杂隐式函数关系的径向基响应面模型;最后,基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法对结构有限元模型进行修正。以国内湖南某超大跨钢桁架悬索桥为对象,采用高斯径向基函数响应面模型,基于成桥静动力试验监测数据,对该桥的三维有限元模型进行修正。研究结果表明:修正后的有限元模型能够更真实地反映结构的物理状态,较好地体现了该桥梁结构的真实静动力特性。

基于径向基函数响应面法的岩质边坡可靠度分析

岩质边坡中存在多种变异性,需要进行岩质边坡的可靠度分析。将数值分析法与可靠度分析的响应面法相结合,进行了岩质边坡稳定的可靠度分析。利用径向基函数网络(RBFN)的全局适应能力强的特点,在响应面法中,以径向基函数网络为响应面函数,将隐式的功能函数显式化。通过对每个响应面新增一个样本点的方法进行样本点的生成及响应面的迭代,计算表明:基于径向基函数网络的响应面法具有较高的计算精度及效率,可以适用于基本变量数较多的可靠度分析问题;本文的边坡算例中,第2层岩体的强度参数对边坡的可靠指标影响最大,而其他参数对可靠指标的影响则相对较小。

基于径向基函数响应面方法的大跨度斜拉桥有限元模型修正

采用ANSYS有限元软件建立某大跨度斜拉桥试验室物理模型的三维有限元模型。基于灵敏度分析,选取模型待修正参数和用于模型修正的特征量。采用实验设计方法生成参数样本,通过有限元分析提取对应的特征量信息,进而建立待修正参数与特征量关系的径向基函数响应面模型。通过对响应面模型的拟合误差分析,确定径向基函数的最优形状参数。以斜拉桥自振频率和静态索力构建目标函数。基于建立的响应面模型,采用遗传优化算法进行有限元模型修正。结果表明,采用径向基函数响应面模型拟合斜拉桥设计参数与特征量之间的隐式关系有较高的精度;基于仿真数据的模型修正有较高的精度,基于试验数据的模型修正能得到合理的结果,该方法可有效地修正复杂桥梁结构有限元模型。

基于径向基函数神经网络响应面法的装载机动臂疲劳可靠性

采用解析法与有限元软件ANSYS相结合的方法对装载机的工作过程进行计算,根据雨流法建立工作过程中装载机动臂的应力及应变的时间历程,通过局部应力应变分析得到结构的疲劳寿命。运用神经网络响应面来拟合结构的极限状态函数及其偏导数,利用可靠度理论分析了装载机动臂的疲劳寿命可靠性。

基于高斯函数和信赖域更新策略的Kriging响应面法

为建立拟合效率高且能够满足工程精度要求的响应面近似模型,在分析已有响应面建模方法基本特性的基础上,提出一种基于高斯函数和信赖域更新策略的Kriging响应面法。该方法将高斯函数作为设计点之间的相关函数,并在优化过程中采用信赖域更新策略对试验设计的取样区域进行动态修正。通过在四个典型数值算例和某涡轮盘的热—结构优化设计中的应用,验证了所提方法的有效性。

径向基函数随机响应面法

针对随机响应面法对非正态分布响应与标准正态分布输入之间的复杂非线性隐函数拟合不够理想的问题,基于径向基函数在杂散数据拟合方面的优异性能,提出使用径向基函数替换Hermite多项式来解决复杂非线性隐函数拟合问题。以若干个非线性解析函数和钢管混凝土肋拱极限承载力不确定性问题作为算例,验证该方法对非正态分布响应拟合的精确性和对工程问题的适用性。算例结果表明,基于径向基函数随机响应面法对高度非线性的响应与输入隐函数拟合较好;在多参数钢管混凝土拱极限承载力不确定性问题中,精度较高,且比Hermite多项式样本点数量少。

增强型径向基函数的分块响应面近似处理方法

采用多项式响应面法、分块响应面法和增强型径向基函数的分块响应面法对3个测试函数进行近似处理,比较它们的均方根误差和相对误差值.结果表明:在样本数量较少时,并未明显地体现出增强型径向基函数的分块响应面法的优势,但是其近似精度不低于前两种方法;当样本点数量比较大时,增强型径向基函数的分块响应面方法的近似精度明显高于分块响应面法和多项式响应面法.

高斯径向基函数重构特征对表面肌电信号识别

针对在不同动作模式下对表面肌电信号提取的特征信息总是有较大差异,而相同动作模式下提取的特征信息较为接近这一特点,提出了高斯径向基函数重构算法对肌电信号进行识别。该算法在对表面肌电信号提取特征信息后,用高斯径向基函数对特征矢量进行重构,使得重构的特征矢量的空间分布存在很大差异而直接进行识别。用该重构算法对提取的AR系数重构,然后进行识别,平均识别率为97.2%;对小波系数重构,平均识别率为99%。

基于梯度下降法选取高斯径向基函数形状参数

高斯径向基函数是径向基函数中常用的函数,对于高斯径向基函数插值形状参数的取值,常规的方法一般是通过人工修改形状参数的取值,计算成本较高,插值精度较低。本文基于梯度下降算法,通过设定针对性的目标函数,通过迭代的方式得到形状参数,有更好的插值效果,为高斯径向基函数的应用提供了更加便捷的途径。

部分线性模型的高斯径向基函数估计

部分线性模型是一种常用的现代统计模型,其同时具备参数与非参数回归的优点。我们基于高斯径向基函数估计部分线性模型的非线性部分,并给出估计过程中的超参数选择方法。在模拟仿真与实证分析中将高斯径向基函数与B样条进行对比,发现高斯径向基函数在部分线性模型中可以成为B样条的一种替代方法。