全闪存Ceph的混合优化策略研究

Ceph是一种经典的分布式存储系统,但随着数据量级和实验要求的不断提高,Ceph在读写延迟方面的不足制约了其进一步的发展。随着固态硬盘(Solid State Disk,SSD)等新型存储介质与Ceph的结合,Ceph整体读写性能有了明显的提升。全闪存SSD是一种性能优秀的SSD,基于全闪存SSD的Ceph系统表现也更好。与传统的分布式系统的读写延迟制约于后端存储介质不同,在基于全闪存SSD的情况下,Ceph系统的软件栈也需要优化以匹配硬件读写速度的提升。因此,提出基于全闪存SSD的Ceph存储系统的混合优化策略,针对Ceph的加锁机制、Crush算法等方面进行了优化,实验结果表明性能优化效果大约在2.8%~4.5%之间。

基于Ceph存储的数据均衡分布算法

针对Ceph分布式存储系统中可扩展哈希下的受控复制(Controlled Replication Under Scalable Hashing,CRUSH)数据分布算法导致设备间存储数据容量之差达到40%,进而在数据量大、高并发情况下“热点”成为系统性能瓶颈的问题,本文对CRUSH算法进行深入研究,设计并实现了Writing_Balance算法来对数据分布进行性能优化,以达到消除“热点”所导致的负载失衡以及磁盘利用率过高的问题。通过实验发现,Writing_Balance算法可使“热点”的PG数量分布优化率较之前提升4.4%;磁盘利用率稳定性提高了3%左右;并且在较小输入key空间下对于数据整体均衡度优化也有明显的提升。

一种新的快速混合聚类算法

在汲取了传统划分、层次聚类方法优点的基础上,结合图搜索技术,提出了一种新的快速混合聚类算法.该算法主要分为三个步骤:首先将整个数据集"压碎",生成固定数量的原子级聚类;然后处理孤立点;最后采用图搜索技术生成聚类.该算法只需一个参数,能识别任意形状、大小的聚类,时间复杂度在最坏情况下为nn^(1/2).实验表明该算法是有效的.

基于人工鱼群算法刨煤机比能耗最低参数优化

为了减少滑行刨煤机无用功率,提高刨煤机运行能耗利用率,选择刨煤机的刨削深度、刨刀间距、一次循环刨头采高、刨刀宽度为设计参数,以刨煤机刨削机构比能耗最低为优化目标,采用人工鱼群算法对刨煤机刨削机构进行参数优化,优化结构表明:在刨削结构刨头外形尺寸不变且结构强度满足的条件下,刨煤机刨削结构的比能耗减少了7.89%,破碎率上升了1.45%,达到了节能降耗的目的。

基于多属性决策的CEPH系统数据存储选择方法

CEPH原生系统仅以节点的存储空间为唯一选择条件,并没有考虑节点磁盘的IO、数据的冷热程度以及数据的优先级。针对原生系统的不足,首先对各存储节点的磁盘IO进行分类、设置数据的优先级、通过N版本布隆过滤器统计存储数据的冷热情况,然后采用TOPSIS分析法实现多个属性决策选择数据及副本的最优存储OSD。最后通过实验进行测试,该方法比原生系统在系统的读性能、热数据访问、重点应用的保障方面得到明显的改善,总体性能提升了13.7%。

多级串联破碎数学模型的多目标物理规划研究

双层多级盘式辊压破碎机采用多级串联的方式破碎物料,是一种新型破碎设备。根据物理规划理论,建立了破碎比的多目标数学模型,运用遗传算法进行了优化研究,得到的结果满足设计要求。同时对双层多级盘式辊压破碎机与高压辊磨机进行了对比分析,其中高压辊磨机的轴线压力值是双层多级盘式辊压破碎机的9倍,单位面积压力值是双层多级盘式辊压破碎机的2.6倍。所以多级串联辊压破碎可以解决高压辊磨机磨损严重的问题并且可以实现大破碎比的目的。

运用GA-SVM模型的砂石骨料分类方法

提出一种能够直接从破碎工序上识别骨料成分的算法模型.在花岗岩、石灰石、灰绿岩三种骨料剪切破碎实验的基础上,获取其相关物理特征量;然后,采用遗传算法(GA)与支持向量机(SVM)相结合的算法,对破碎、筛分后的人工砂石骨料物理特征量进行训练,建立人工砂石骨料分类的GA-SVM模型.研究结果表明:所提GA-SVM模型具有较强的分类效果,能够较好地识别人工砂石骨料成分;与传统的BP神经网络、偏最小二乘法相比,其分类准确率高.

冲击破碎粒度分布模型建立与预测

破碎产物粒度精准预测是实现选厂破碎粒度分布调节和控制的关键。基于落重试验和理论分析,对不同矿物破碎特性及其粒度分布预测模型展开研究。结果表明:矿物破碎产物粒度分布与矿物给料粒度、冲击破碎比能耗、破碎参数有关,Boltzmann-Growth方程能够较好地拟合出破碎产物粒度分布与冲击破碎比能耗、t10的回归关系,且在同样破碎比能耗下,破碎产物粒度越小,其累积效应越弱;不同矿物和不同粒度之间矿物破碎特性存在较大差异;在此基础上提出一种综合广义回归模型与粒子群算法的破碎粒度预测与优化模型,并通过试验验证模型的适用性和可靠性,可为矿物破碎粒度智能调控和优化提供理论基础。

改进粒子群算法的螺旋钻采煤机钻杆参数优化

针对螺旋钻采煤机输送生产率、煤块二次破碎率及能耗问题,根据螺旋钻采煤机输送机构参数,采用改进粒子群算法对螺旋钻采煤机多目标进行优化设计.通过优化得到:螺旋钻采煤机输送生产率提高了25.8%、二次破碎率降低了12.13%,能耗降低了4.97%.极大优化了螺旋钻采煤机输送机构导程、转速、螺旋升角、螺旋叶片厚度以及输送内径等参数,有效提高了螺旋钻采煤机的整机工作性能.

磨料水射流作用下混凝土损伤场的数值模拟

基于磨料水射流冲击破碎旧水泥混凝土路面的方法具有系统压力低、流量大、节能、环保、节约成本等特点,采用ALE算法建立了磨料水射流破碎仿真模型,模拟了从磨料射流离开喷嘴到冲击破碎混凝土的全过程,主要分析研究了在不同磨料浓度下,磨料水射流冲击混凝土时的破碎深度演变情况以及破碎效果图。通过与试验数据的比较,验证了仿真模型和结果的正确性。

载荷谱细观特征量与截割性能评价的熵模型

为研究煤岩截割破碎载荷谱特征及性能的评价方法,通过对实验瞬态载荷谱及其细观特征量的提取,提出载荷谱能量积聚段梯度、幅值增量和能量的3种特征量的算法,给出载荷谱细观特征推演宏观截割性能评价的数学描述,采用熵理论对载荷谱进行关联性分析,建立了载荷谱特征量熵和综合加权熵的数学模型,以截齿截割煤岩的力学过程为例,在时域范畴内探讨不同滚筒转速的煤岩破碎载荷谱特征及效果。结果表明:在最大切削厚度相同的条件下,载荷谱熵随转速增大呈增大的变化规律,随转速的增大,载荷谱序列的无序度随之增大,表征煤岩破碎程度和粉尘量的相对变化趋势,载荷谱特征量熵和综合加权熵与比能耗和破碎程度等性能指标间呈正相关性。提出的载荷谱熵模型与算法可作为截割性能评价的一种有效方法。

基于软件分析的汽车内部安全结构的吸能及轻量化设计

随着我国汽车保有量不断上升,汽车的安全和节能性越来越受到人们重视,可吸收车辆碰撞能量并有效减轻车身质量的帽型结构便成为研究的热点,车身上许多结构是典型的帽形薄壁结构,承载着较多的轴向载荷,例如前纵梁,电动汽车电池包箱体等。根据研究表明,薄壁角区域增加加固材料能够有效提高薄壁的吸能能力,所以其薄壁吸能特性及轻量化设计已然成为关注的焦点。在传统的针对薄壁结构的吸能和轻量化设计中基本上都是根据相应的工况使用CAE仿真模拟实际情况,获得模拟仿真时的实验数据进而进行结构的优化设计,涉及的过程耗时费力。我们针对这方面问题,基于MATLAB与C#混合编程,应用带有精英策略的非支配排序遗传算法设计了一款能够迅速且高精度地完成薄壁轻量化设计和吸能计算双目标优化的软件,实现了多线程结构多目标优化求解、最优解分布图绘制、结构设计参数输出等功能,提供了让设计人员精准迅速研究单帽结构压溃变形情况的平台。

棉秆粉碎刀具磨损状态监测系统设计与试验

针对棉秆粉碎还田过程中刀具磨损严重且缺少故障监测装置导致工作失效的问题,设计了一种搭载在棉秆粉碎还田机上的智能监测系统。系统以STM32单片机为主控制器,应用多种传感器融合技术,基于机器学习算法实现刀具磨损状态监测。为了解决棉秆粉碎刀具磨损非线性特征信号难以提取的问题,提出了一种融合改进蝴蝶优化算法(IBOA)和支持向量机(SVM)的刀具磨损状态监测方法(IBOA-SVM)。该监测方法以粉碎刀辊转速、左侧振动频率、右侧振动频率作为模型输入特征向量,将刀具磨损状态(正常状态、磨损状态、丢刀状态)作为输出。相较于未优化的SVM算法,通过IBOA算法优化SVM算法的参数,刀具磨损状态的识别准确率由95.61%提高至98.83%。为验证IBOA-SVM模型的有效性,在相同参数设置环境下进行多种模型的重复对比试验,试验结果表明:相较于SVM、PSO-SVM、WOA-SVM、BOA-SVM和CWBOA-SVM 5种模型,IBOA-SVM模型识别准确率平均值有所提升,单次试验的准确率均维持在较高的水平。将IBOA-SVM模型嵌入到监测系统,并进行田间验证试验,试验结果表明设计的刀具磨损状态监测系统在识别准确率和鲁棒性方面都具有良好的性能。

基于改进遗传算法的秸秆还田机刀片功耗优化

为降低秸秆还田机的功耗,以秸秆还田机的刀片为研究对象,对刀片的结构和运动参数进行优化.首先通过分析刀片受力情况建立刀片功耗数学模型,并通过田间试验验证模型的正确性;其次对遗传算法进行改进,使用权威测试函数验证改进后算法的可行性与优越性;最后使用改进遗传算法对刀片功耗数学模型进行优化,并利用ANSYS Workbench平台对优化前后的刀片进行结构静力学分析.优化结果表明刀片的功耗值由优化前的19.3 kW下降到18.06 kW,降低了6.4%,结构静力学分析结果表明刀片优化后结构的合理性和可行性.

基于数值仿真的膨胀式压溃管阻抗性能研究

为了研究膨胀式压溃管阻抗性能,进行了数值仿真与实物试验对比,验证了数值仿真方法的有效性,并总结了两种研究方法的差异点.基于数值仿真软件平台并运用ALE自适应算法研究了压溃管装置诱导锥面角、壁厚和直径等主要设计参数对膨胀式压溃管阻抗力的影响关系.结合实际压溃管装置的性能特性,提出实际生产中通过控制压溃管装置参数来实现快速设计开发的方法.研究结果表明:当诱导面的锥角在15°~45°之间时,角度越大,压溃管的阻抗力越大;壁厚增大时,压溃管的阻抗力增大;直径对压溃管阻抗力的影响很小.压溃管设计时,应先根据安装空间尺寸确定压溃管直径,再通过控制变量,以壁厚作为粗筛条件进行仿真来确定壁厚范围,最后根据性能需求对诱导锥面角等参数进行匹配性仿真优化和最终设计.

锤式破碎机柔性化设计及其算法实现

为了研究锤式破碎机关键零部件的受力情况,对主轴进行设计优化,对锤头进行寿命预测,对碰撞破碎过程进行模拟仿真,提出了柔性化设计方法,研究了柔性体的生成算法和连接算法,建立了刚柔耦合分析模型。通过proe/adams/ansys的联合应用,得到了满足性能驱动的分析结果。研究结果将为锤式破碎机的设计开发提供依据。

磁脉冲胀形管件材料本构参数识别方法

磁脉冲自由胀形后的管件沿轴向材料分布不均匀,且由于其特殊的几何形状无法通过单向拉伸试验获取其材料参数。为获取磁脉冲胀形管的材料参数,提出了一种基于显微压痕试验的磁脉冲自由胀形管件材料参数的获取方法,整个材料参数获取过程包括显微压痕试验、显微压痕试验有限元模型的建立及验证和基于多岛遗传算法(MIGA)的计算反求3部分。通过显微压痕试验获取胀形管轴向不同位置点处的载荷-侵入量曲线,然后通过改变显微压痕有限元模型中的材料参数使仿真得到的载荷-侵入量曲线不断逼近试验的载荷-侵入量曲线,当两曲线在最小二乘意义上达到误差最小时,由仿真得到的材料参数即被认为是真实的材料参数。最后,将反求得到的不同位置点的材料参数整体代入到磁脉冲自由胀形管轴向压溃仿真中,通过比较轴向压溃仿真与轴向压溃试验的变形模式以及力-位移曲线、峰值力、平均力、总吸能等参数来验证参数的准确性。