Barzilai-Borwein型算法的探讨

本文介绍了八种负梯度算法,根据特点对其进行了比较,并对不同维数的严格凸二次函数进行了计算,绘制图表观察数据,发现BB型算法更具优势,维数越大优势越大。选取不同的初始步长可以改变算法的效果,特别是当矩阵条件数越大时,初始步长的选取越关键,本文考虑了四种选择初始步长的方法,分别将其放入算法中进行数值实验,结果表明,选取Hessian矩阵最小特征值的倒数效果最好。最后,介绍了负梯度算法在深度学习中的应用。

局部线性下的函数型主成分聚类算法

函数型聚类分析在统计学领域被广泛关注,其分析过程通常在降维目标实现后进行。为了有效解决函数型主成分聚类问题,文章结合局部线性嵌入算法(Locally Linear Embedding,LLE)在非线性空间下的适用性,提出了一种局部线性下的函数型主成分分析模型(LLE Function Principle Component Analysis,LFPCA)。首先,采用函数型主成分分析法作为降维目标方法,改进了FPCA的算法模型,通过将LLE算法的权重系数矩阵与函数型主成分定义相结合,构建出一个适用于非线性空间下的聚类算法;其次,在求解算法的过程中定义了函数型主成分得分,并结合EM算法构建出GMM模型来近似函数型算法的概率密度函数,使模型更高效且适用性更强;最后,通过随机模拟实验及应用分析验证了LFPCA算法模型在真实数据集上具有良好的聚类效能。

基于BB-递归核函数SVR算法的U型折弯件模型参数优化研究

影响U型折弯件回弹的因素众多,工件尺寸、力学性能、负载条件、材料各向异性等相互耦合,表现出高度复杂的非线性,从而导致回弹预测结果的不确定性。本研究以板料折弯件回弹后的张开角(α)为目标函数,构建一个递归核函数支持向量回归(SVR)模型,并部署到分支界限法(BB)中,从而筛选出维度为4的最优的特征变量参数子集,其决定系数(R^(2))为0.982147,均方误差(MSE)为0.00433,模型预测精度相对较高。算法优化得到的折弯件参数为:厚度(t)为12 mm,上模宽度(d)为90 mm,上模圆角半径(r)为9 mm,载荷速度(v)为10 mm/s。BB递归核函数SVR算法、有限元模拟和实际测量的α分别为16.3°、17.5°和18.2°,尽管有限元结果更接近于实际值,但是BB递归核函数SVR算法可以为有限元模拟提供筛选出的参数(t,d,r,v)的数据,以快速进行模拟并预测张开角α,并实现回弹补偿装置的高效设计。

深层地热能丛式多分支U型井采热技术及传热算法

深层地热能是一种分布广、资源量大具有发展前景的可再生新能源,当前的主要开采方法有增强型地热系统(EGS)、环绕式井筒换热系统(AGS)、断层带流体循环开采和同轴套管开采法,但存在采热功率不稳定、地震风险高和采热效率低等难题。针对当前深层地热开采技术面临的瓶颈问题,本文以开采过程只有能量交换而没有物质交换为原则,以深层干热岩地热规模化可持续稳定开发为目标,提出了深层地热能丛式多分支U型井采热方法(UMW-DGS)及关键技术,在此基础上建立了井筒轴对称热传导模型,以青海共和盆地恰卜恰深部干热岩储层为背景,提出了高温高压岩石热导率测试新方法,计算了在定井径条件下井周温度场和采热功率的时空演化规律,分析了温度差、热导率和井径等3个敏感因素对采热功率的影响。此外,针对UMW-DGS定解问题,研发了基于有限体积法(FVM)的三维热流固耦合数值算法,研究了UMW-DGS单水平井段换热效率和在不同泵注量条件下温度场时空演化。通过分析不同流量的有效换热量、换热时长和功率发现:泵注流量的增加会导致有效换热能量和有效换热时长的降低,并且使有效换热功率先增加后减少。研究结果表明,深层地热能开发需要在平衡换热温度和功率的条件下设计注入排量,从而得到最优的换热效果。

基于迭代算法的FFRCT测量系统对急性ST段抬高型心肌梗死PCI术患者生存预后的影响

目的:观察基于迭代算法的无创血流储备分数(FFR)计算技术(FFRCT)测量系统诊断应用于急性ST段抬高型心肌梗死(STEMI)行急诊经皮冠状动脉介入治疗(PCI)治疗后对患者生存预后的影响。方法:前瞻性选取2022年10月至2024年2月内蒙古医科大学附属医院多支合并血管病变(MVD)的急性STEMI患者98例纳入研究,所有患者按随机双盲法分为FFRCT组(49例)和冠状动脉造影(CAG)组(49例)。FFRCT组以FFRCT为诊断依据,根据FFRCT检查结果执行完全血运重建策略;CAG组以CAG为指导处理梗死相关血管。观察两组患者基本临床资料、PCI手术操作细节和(或)技术指标以及相关资源利用指标,观察随访两组心绞痛发作和主要的心脏血管不良事件(MACE)等相关生存预后指标,主要观察终点为随访24个月的全因死亡、心衰、卒中、主要的MACE、及再次血运重建的复合终点事件等。结果:FFRCT组行非梗死相关血管PCI处理占比为55.10%(27/49);两组PCI术后手术操作细节/技术指标比较,FFRCT组手术用时为(65±10)min,较CAG组(60±8)min有所延长,支架总长度为(31±10)mm,短于CAG组(36±10)mm,两组比较差异均有统计学意义(t=-4.062、-6.710,P<0.05),两组造影剂用量、平均支架直径、住院时间等比较,差异均无统计学意义(P>0.05);与CAG组比较,FFRCT组随访24个月时非致死性心肌梗死、主要终点事件、再发心绞痛、再次血运重建发生率均显著降低,组间比较差异有统计学意义(χ2=4.926、5.273、6.091、5.804,P<0.05)。结论:多支合并MVD的急性ST段抬高型心肌梗死患者在急诊PCI过程中使用基于迭代算法的FFRCT测量系统检查指导血运重建,其安全性、有效性值得肯定,在降低PCI后心脑血管事件发生风险、改善预后方面较CAG指导方式具有明显优势。

圆筒型FPSO总体强度校核设计波优化算法

针对圆筒型FPSO总体结构强度准静态设计方法依赖工程师经验的局限性,将设计波法引入圆筒型FPSO总体结构强度校核,提出了针对特征荷载选择的优化算法。该方法通过分析圆筒型FPSO总体结构承载特点和失效模式,结合常用特征载荷中有相同设计波的特征荷载,选择了舷侧外板波浪压力、上部模块重心处的水平和垂向加速度,作为设计波筛选的特征载荷;并根据圆筒型FPSO结构对称性,减少加载浪向,优化设计波搜索相位;基于本文方法的校核工况减少了60%,有效提升了校核效率。该方法已被应用于中国首条完全自主设计的圆筒型FPSO“海洋石油122”平台的强度校核中,校核结果通过了挪威船级社认证,该平台目前已完成设计,进入建造阶段,这也说明了本方法的可行性以及对后续同类FPSO设计的借鉴意义。

基于Apriori算法和改进剪枝算法研究针灸结合推拿治疗神经根型颈椎病的选穴配伍规律

目的:研究针灸结合推拿疗法治疗神经根型颈椎病的选穴规律及配伍特点,为临床治疗神经根型颈椎病提供参考依据。方法:检索2012年2月—2022年2月中国知网、万方数据库、维普数据库刊登的针灸结合推拿治疗神经根型颈椎病的相关文献,建立文献数据库与腧穴数据库,采用Vlookup函数和数据转置对腧穴数据进行分析,采用SPSSPRO频数分析得出高频腧穴,采用Apriori算法和改进剪枝算法进行关联规则分析,最后按照支持度、置信度和提升度进行深入分析。结果:共检索出文献414篇,最终纳入文献133篇。频次≥14次的腧穴共20个,排名前十的依次为风池穴、天宗穴、合谷穴、肩井穴、曲池穴、后溪穴、手三里穴、颈夹脊穴、外关穴、风府穴。使用频次≥14次的腧穴归经以手阳明大肠经、手太阳小肠经、足少阳胆经、督脉、经外奇穴、足太阳膀胱经、手少阳三焦经为主。设置最小支持度为20%,最小置信度为80%,关联规则为后项→前项,采用Apriori算法和改进剪枝算法对频次≥14次的20个腧穴进行关联规则分析,置信度排名前四的腧穴配伍组合分别为肩井、风府、后溪、外关→风池、天宗,肩井、风府、外关、曲池→风池、天宗,手三里、天宗、肩井、后溪→风池、曲池,肩井、后溪、天宗、风府→风池、外关。结论:针灸结合推拿治疗神经根型颈椎病选穴具有注重分经辨证,腧穴配伍侧重本经配穴,远近配穴与同名经配穴的规律特点。运用Apriori算法和改进剪枝算法可以有效挖掘针灸结合推拿治疗神经根型颈椎病的特点,具有较高的学习价值。

基于人工神经网络智能算法的9310钢本构模型优化

目的研究9310钢在变形温度为800~1200℃、应变速率为0.01~50s-1和高度压下量为70%条件下的热变形行为,建立预测效果相对较好的9310钢本构模型。方法使用Gleeble-3800热模拟机对9310钢进行等温恒应变速率热压缩实验,基于热压缩实验数据,分析了应变速率对9310钢流动软化效应的影响,建立了考虑应变补偿的Arrhenius本构模型与支持向量回归(SVR)本构模型,并进行了模型精度分析,之后引入人工神经网络(ANN)智能算法优化了Arrhenius本构模型。结果与变形温度相比,应变速率对9310钢流动软化效应的影响更为显著。相较于支持向量回归(SVR)本构模型,考虑应变补偿的Arrhenius本构模型精度更高,其相关系数R为0.9934,平均相对误差(AARE)和均方误差(MSE)分别为0.0556和89.362,它在预测高应变速率(1、10、50 s-1)流动应力时出现了较大偏差,经ANN智能算法优化后,相关系数R提高至0.9991,AARE和MSE分别降至0.0199和9.998,且绝对误差在±10MPa以内的预测流动应力占比为98.34%。结论在低应变速率(0.01 s-1)下软化效应更强,在高应变速率(10 s-1)下再结晶程度较低,软化效应较弱。ANN智能算法优化后的Arrhenius本构模型具有较高的精度,能较准确地预测9310钢的流动行为。

U型障碍物多方向多层填充的移动机器人改进蚁群算法

针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划中典型的U型障碍物死锁问题,提出了一种U型障碍物多方向多层填充的改进蚁群算法。首先证明了路径规划的最优解不会进入U型障碍物之中;其次证明了运用此多方向多层填充法在填充U型障碍物解决死锁问题的同时,不会造成原有通路的阻塞,具有原通路保持性,且填充的迭代次数与迭代总时间少;之后对填充图形的迭代次数给出了理论性的判定,此填充方法不仅适用于U型障碍物还适用于其它可填充区域,且其对于可填充区域可实现完全填充;最后将此填充方法与蚁群算法结合。仿真结果表明,改进蚁群算法相比于传统蚁群算法有效率提升。

基于改进粒子群算法的自适应构网型变流器控制策略

构网型控制是一种改善新能源高渗透率下电力系统稳定性问题的技术手段。针对传统构网型变流器均采用固定参数控制而未能发挥出最佳调频效果这一问题,基于构网型变流器控制参数可调的特点,提出一种自适应控制策略,以优化构网型变流器的输出并改善电力系统的动态特性。首先,通过仿真实验得到典型构网型变流器虚拟惯量和阻尼系数在大功率事件下对系统动态特性的影响;其次,研究典型构网型变流器的频率曲线与功角曲线,提出包含频率偏差和频率变化率的自适应构网型变流器控制策略;然后,通过改进粒子群算法对自适应控制策略涉及参数进行整定;最后,基于MATLAB/Simulink搭建的微电网模型,验证所提控制策略的稳定性与鲁棒性。仿真结果表明,所提控制策略可以自适应改变控制参数,使构网型变流器的输出能够满足系统各个阶段的不同需求,优化电力系统的动态特性。

基于NNC法和DMC算法的CCHP型微电网两阶段调度

冷热电联产(combined cooling, heating and power,CCHP)系统与微电网的结合有利于促进消纳可再生能源,为了提升CCHP型微电网的经济性、环保性和稳定性,提出了两阶段优化调度模型。离线优化阶段基于需求侧响应策略,建立了基于归一化法向约束法的多目标规划模型,并用熵权-TOPSIS法筛选最优结果。在线优化阶段建立了基于动态矩阵控制算法的有限时域优化模型,对离线优化结果进行跟踪优化和反馈校正,以降低不确定性因素的影响。最后,设计对比方案进行分析,验证了所提优化模型的有效性。

改进的电阻型DAC数字校准算法

设计了一款用数字校准算法实现的改进的电阻型数模转换器(Digital-to-analog converter, DAC)。首先,增加数字校准算法电路提高DAC的精度,校准算法将输入数据分为高中低三部分进行不同编码,高位采用温度计编码方式,中位采用分数编码方式,低位采用二进制编码方式,并对高位和中位分别进行校准运算;然后根据算法分析设计电路,同时为了节省面积,算法结构采用分时复用加法器的结构;最终将校准算法模块应用于数字校准电路和模拟电路相结合的电阻型DAC中。基于0.5μm BCD工艺进行流片,实际测试结果表明,所设计的改进的电阻型DAC满足16位的分辨率、积分非线性小于±1 LSB和微分非线性小于±1 LSB的性能指标要求。

细胞型膜进化算法求解旅行商问题

结合细胞型膜进化算法探索解决旅行商问题的方法.首先构建一个细胞型膜结构模型,利用膜系统的极大并行性,在基本膜中通过混合粒子群算法初始化种群.然后,通过膜进化算法的分裂、融合、溶解和修复算子,迭代地优化路径的全局最优解.最后,根据每个基本膜的适应度,选取适应度值最大的膜作为旅行商问题的解.在实验中,将该算法应用于多个实例,并与传统的粒子群算法和遗传算法等进行比较.实验结果表明,该算法在求解旅行商问题方面表现出更好的收敛性和搜索能力,显著提高了求解效果.

电-气互联系统预测-校正型仿射能流算法

综合能源系统能流耦合渐趋紧密,与此同时可再生能源和负荷需求的强不确定性对系统能流分析提出了挑战。因此,提出一种电-气互联系统(IEGS)仿射型区间能流算法,在仿射能流计算结果中保留噪声元特征,通过噪声元系数分析各独立不确定因素对系统状态变量的影响程度。建立电、气子系统仿射模型及能流方程。提出基于域收缩思想的IEGS预测-校正型仿射能流算法,根据灵敏度对状态量的解域进行保守的预测,并构建优化模型对解域进行压缩校正。同时,采用多能流分布式迭代方法进行求解,其无须考虑复杂耦合网络中的多能流计算顺序。最后通过仿真验证了所提方法在保守性、计算效率方面的优势,并量化分析了不确定因素对系统状态量的影响。

具有稚虫迁徙机制的S型自适应混沌蜉蝣算法

针对蜉蝣优化算法(MA)全局搜索能力较弱,对子代优秀个体有效信息利用不够充分的缺点,以及在计算中后期易陷入局部收敛,进而影响优化效果的问题,提出一种具有稚虫迁徙机制的S型自适应混沌蜉蝣优化算法(S-AMA)。S-AMA算法首先采用Logistic混沌映射产生蜉蝣种群,增加算法初期种群的多样性;随后,将蜉蝣生命周期进行数学建模,并引入S型生命系数替换原有的重力惯性系数,动态调整算法探索能力和开发能力间的平衡性;最后,根据蜉蝣在缺氧环境下的种群活动,引入稚虫迁徙机制强化子代优秀个体摆脱局部最优的能力,进而更加充分地搜索最优解附近的区域,以增强算法的收敛精度。实验部分将S-AMA应用于标准函数测试集,并分别进行优化对比实验、Wilcoxon秩和检验。结果表明:与对比算法相比,S-AMA算法具有更好的寻优能力、收敛速度及鲁棒性。

基于ICEEMDAN-IWOA-BiLSTM混合算法模型的短期负荷预测

电力负荷具有不确定性、随机性及波动性的特点,难以对其实现精准预测。为此,提出了一种基于改进型自适应白噪声完备集成经验模态分解算法和经改进型鲸鱼算法优化的双向长短期记忆网络预测模型。首先对选取的澳大利亚某电网负荷数据进行预处理;其次利用经验模态分解方法将负荷数据分解为一系列子序列;然后利用改进的鲸鱼算法对双向长短期记忆网络进行超参数寻优;最后将分解后得到的各分量数据输入到优化模型中进行预测。结果表明,所提算法实现了电力负荷的精准预测,得到了比其他单一基准模型和多数组合模型更好的预测效果,具有一定的适用性与应用价值。

改进型PSO算法解算三维测边网平差模型

空间三维测边网属于典型的秩亏自由网。针对目前网平差常用的最小二乘算法存在线性化求导复杂,计算量大等问题,本文基于高精度测距值,以控制点坐标反算距离与观测距离差值之和最小为目标,构成非线性方程组,建立函数模型;考虑到非线性方程组求解方法中智能优化算法无需求导和公式推导简单等优点,引入粒子群(PSO)智能优化算法,并构建改进型PSO算法。研究结果表明,根据本文提出的改进型PSO算法进行平差解算,可保证解算结果的准确性,且该算法较传统PSO算法的寻优速度更快,不仅可为空间三维测边网的解算提供新思路,还可为建立空间三维测边网提供理论支撑。

基于多目标蚁狮优化算法的月球InSAR卫星编队构型设计

本文研究了月球干涉合成孔径雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)卫星编队构型设计问题。首先,建立了基于相对偏心率/相对倾角(eccentricity/inclination,E/I)矢量的月球InSAR卫星相对动力学模型。然后,研究了月球轨道摄动环境下的编队飞行长期稳定飞行条件。进一步,以相对测高精度和模糊高度为优化指标,同时考虑星间安全性,给出了月球InSAR卫星编队构型优化的目标函数。针对现有的研究方法难以解决构型设计的多目标问题,应用改进多目标蚁狮优化算法实现了月球InSAR卫星编队构型设计。仿真结果表明,其在基线使用率方面更优,从而验证了所提算法的适应性和有效性。

算法解释权规制困境与纾解—基于双向驱动型算法解释工具的分析

囿于算法固有的黑箱性、技术中立性及潜在的不确定性,传统算法解释权在对抗算法妨害问题上显得捉襟见肘,且在技术上也显现出可解释性难题,在理论和实践中均陷入困顿和颦蹙的局面。双向驱动型算法解释工具,在保留传统算法解释权合理内核的基础上,创造性地具备了主体多元的交互特质,能够激励多元主体发挥优势,实现高效协同的算法共治,开拓规制算法治理困境的创新思路。在规则优化层面,可通过有机融合算法解释和算法审查、细化算法解释规则、塑造平台合规体系等举措,依托动态的透明化路径来完善算法治理机制,最终实现协同共治下治理制度的范式革新。

屋型拓扑粒子群优化算法与工程优化问题求解

针对粒子群优化算法在优化复杂工程问题时存在搜索效率低和易陷入局部最优的问题,提出一种屋型拓扑粒子群优化算法.该算法通过提出屋型拓扑和设计适应其特性的位置更新策略,改善粒子群优化算法信息传递和交流方式,提升算法的收敛速率和全局优化能力.在基准函数上的对比实验结果表明,屋型拓扑粒子群算法的寻优精度、收敛速度和稳定性均优于其他4种改进算法.在3个实际工程优化问题上的仿真实验结果进一步验证了该算法的有效性和实用性.