基于多策略融合的人工水母算法的瑞雷面波反演研究

为了快速、准确地通过反演得到浅地表地层结构,本文将人工水母搜索算法引入到瑞雷波频散曲线反演问题,并对其进行了相应的改进。在水母跟随洋流运动阶段引入莱维飞行扰动与指数递减型惯性权重,可以扩大算法的全局搜索能力,提高算法的寻优收敛速度;在水母被动运动阶段引入指数递减型惯性权重,并结合黄金正弦算法,可以提升算法的探索寻优能力。本文对多策略融合人工水母算法在瑞雷面波频散曲线反演问题中的效率和精度进行了研究,将人工水母搜索算法、多策略融合人工水母算法与传统非线性粒子群算法分别应用于速度递增层、含低速软夹层与含高速硬夹层三个典型的四层理论地质模型,对理论频散曲线和加随机测试误差的频散曲线进行了反演研究,验证了多策略融合人工水母算法在瑞雷面波反演研究中的有效性与稳定性。

波动数值模拟中的外推型人工边界条件

当前波动数值模拟中的人工边界条件(artificial boundary condition,ABC)数量繁多,但用于串联它们的理论及公式体系还需进一步完善,以便在复杂波动问题模拟中更准确地选取ABC并评估其性能.本工作发展一种外推型人工边界条件理论,将一系列利用临近边界一组节点在前若干时刻的运动来外推人工边界节点运动的经典ABC纳入一个体系.这些ABC包括廖氏透射边界(multi-transmittig formula,MTF)、旁轴近似边界、Higdon边界以及Givoli-Neta、Hagstrom-Warburton、AWWE辅助变量边界等.针对现有边界公式存在的不足,分别提出一种引入多个人工波速进行优化的MTF公式(离散公式)和一种定义在统一局部坐标之上并采用多个人工波速作为控制参数的统一Higdon边界公式(连续公式或微分方程形式ABC),作为外推型ABC的两个基本公式.这二者是最简单实用的外推型ABC,其他同类ABC大多可以由它们转化得到,或者通过某种等价的中间形式与之相关联.数值试验证实了理论的正确性,并初步展示了多人工波速ABC比传统单一人工波速ABC所具有的优势.研究结果不仅具有重要理论价值,还为更好地解决具有差异较大的多种物理波速的复杂波动,如大纵横波速比的软土介质中波动或海洋声学、气象学中的频散波动等的ABC问题提供了实用方法.

基于激光测振仪的非轴对称超声驻波声场的识别

针对驻波悬浮辐射/反射面之间(谐振腔内)的非轴对称声场,首先通过COMSOL仿真得到第3悬浮模式下声场典型截面上的声压分布。然后,采用Matlab编程将此声压进行Radon变换,得到该截面上各方向的激光测振仪(LDV)速度输出,并将其与实验得到的LDV速度输出进行对比,验证了LDV速度输出与声场声压的对应关系。最后,基于FBP算法并通过Matlab编程将实验中获得的LDV速度输出进行重建,得到该截面的声压分布,对比COMSOL仿真结果,从而验证非轴对称驻波声场的识别效果。

深水测试管柱作业条件下平台偏移预警界限

针对深水测试作业过程中由于浮式平台偏移造成的管柱安全问题,建立深水测试管柱系统接触非线性有限元分析模型,采用磁性搜索算法研究深水作业平台的偏移预警界限,确定浮式平台的测试作业窗口和管柱脱离的安全作业边界,为深水作业平台的科学定位和撤离决策提供理论依据。研究表明:实例平台在表面海流流速低于0.8 m/s、平台偏移不超过19.4 m的条件下可以完成正常的深水测试作业;挠性接头转角和底部井口弯矩是平台偏移预警界限的主导限制因素;随着海流表面流速的增加,测试作业窗口向逆流方向偏移,当达到一定流速时作业窗口的左侧边界出现拐点,窗口迅速收缩;提高外管提升力有利于增大测试作业窗口,测试作业窗口随着井口倾斜角度的增大逐渐向井口倾斜方向平移,但大小和形状基本不变。

UAV发射平台调平系统的NSSCA-PID控制方法

PID控制器是目前实现UAV(Unmanned Aerial Vehicle)发射平台在复杂环境下的自适应调平的主要手段,其控制性能取决于参数整定的品质。基于经典的正弦余弦算法架构,提出了一种嵌入边界缓冲策略的邻域搜索正弦余弦算法(Neighborhood Searching Sine Cosine Algorithm,NSSCA)用于整定PID控制器参数。以单位阶跃信号作为调平系统输入,邻域搜索正弦余弦算法优化PID控制调平系统的上升时间为0.04 s,调整时间为0.106 s,最大超调量为5.44%,表明邻域搜索正弦余弦算法对PID控制器参数的整定效果优于Z-N法、遗传算法、灰狼优化算法和经典正弦余弦算法。

4自由度3T1R并联机构工作空间与转动能力分析

以四自由度3TIR并联机构为研究对象,采用方位特征集理论对3TIR并联机构进行机构的拓扑特性分析,验证得到机构的自由度以及运动特性。建立机构的运动学逆解方程,提出一种新型的可控波速边界搜索算法求解机构的工作空间边界,分析机构工作空间体积随参数变化情况,然后通过转动性能指标来分析机构的转动能力随尺寸结构参数的变化。结果表明:机构能实现3平移1转动的运动特性, 3TIR并联机构的具有较大的工作空间且较好的转动能力。提出的可控波速边界点搜索法所得工作空间精细结构能显著体现,搜索算法有效可行。

求解旅行商问题的波动温控模拟退火算法

针对传统模拟退火算法在求解旅行商问题时运行时间长,易陷入局部最优,且随着问题规模的增大缺陷愈发明显的问题,对传统算法的内循环过程和退火机制进行改进,使得内循环的搜索强度根据温度的变化自适应调整,同时提出波动温度控制机制,使得算法在保持温度幅值递减的总趋势下实现多次升温过程,增强求解效果,缩短求解时间,并通过TSPLIB数据库提供的大量实例得以验证.

基于双种群模糊引力搜索算法的舰载机甲板作业调度

舰载机甲板作业调度问题是一类具有NP-hard特性的资源受限多项目调度问题.首先,分析舰载机甲板作业调度问题的工序流程约束和各类资源约束,构建舰载机甲板作业调度混合整数规划模型.然后,基于基本引力搜索算法,提出双种群模糊引力搜索算法用于模型求解.算法采用基于作业时序修正的优先数编码,并采用双种群交替迭代结构,将基于个体的双向对齐技术扩展到种群层面,基于串行调度生成机制产生调度方案.为了提高算法性能,采用边界修正策略修正越界粒子编码,在引力计算阶段,采用模糊逻辑控制策略进行参数自适应控制.最后,通过案例仿真和算法对比验证了双种群模糊引力搜索算法的有效性,所提出的算法适合求解大规模的舰载机甲板作业调度问题.