改进MMAS算法的移动机器人的路径规划

移动机器人路径规划是机器人研究领域的重要内容之一,具有非线性、约束性和复杂性等特点。MMAS算法是近年来发展起来的一种智能优化算法,该算法在解决许多复杂问题方面已经展现出其良好的性能和巨大的发展潜力,但在应用上还存在一定的缺点。通过对MMAS算法的改进对移动机器人在复杂地图中全局路径规划问题进行了研究。

MAX-MIN蚂蚁系统算法及其收敛性证明

MAX-MIN蚂蚁系统算法是解决旅行商问题及二次分配问题的最好方法之一。它是在蚂蚁系统算法的基础上作了许多改进之后得到的一种算法,这些改进在一定程度上避免了过早停滞现象的发生,是一种较好的协作式搜索算法,但是到目前为止,对MMAS算法收敛性的研究还非常少。文章系统地介绍了MMAS算法,并在理论上证明了该算法的收敛性。

基于VRP模型环状管网优化设计的研究

给水工程中环状管网的优化设计对于降低整个工程造价起到重要作用。提出了基于VRP模型环状管网优化模型的构建,并利用MMAS算法对优化模型进行求解。以青海某科技示范园为例,详细介绍了环状管网优化模型的设计步骤,讨论了模型构建的方法、目标函数的组成、约束条件的形式。结果表明:利用MMAS算法求解,模型运行稳定,求解效率高,环状管网布置得到了优化,对实际工程具有应用价值。

考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化方法

为综合解决考虑自重影响和屈曲约束的结构拓扑优化问题,提出一种新的拓扑优化设计方法。首先,针对优化过程中低密度区域的伪屈曲模态问题和自重引起的寄生效应问题,同时为了减少计算量,提出了改进的材料惩罚模型,并引入伪屈曲模态的识别和删除措施。其次,为克服常规应力单元的应力刚化问题,采用混合应力单元对结构应力进行了精确评估。基于密度过滤及Heaviside三场映射方案,建立了目标函数为考虑自重影响的结构柔顺度最小、满足屈曲和体积主动约束的拓扑优化模型。利用伴随变量法对屈曲约束的灵敏度进行了推导,并采用移动渐近线(method of moving asymptotes,MMA)算法对模型进行了优化求解。最后,通过算例说明了本研究方法的正确性和可行性。

基于车载传感信息融合的电动汽车驾驶行为辨识

本文的主要目的是基于信息融合的方法设计出一套能准确辨识出驾驶行为的系统。本系统使用六轴加速度计采集加速度信息,通过多尺度多重分形(MMA)算法(首次将该算法用作特征提取的方法)从加速度信号中提取出可反映不同驾驶行为的波动特征。并采集电动汽车的OBD接口获取的包括速度、功率、电流等车载OBD信息并提取特征。分别通过随机森林(RF)算法对驾驶员的驾驶行为进行辨识。提出一种新的信息融合的方法,采用该方法对加速度信息和OBD信息进行融合,发现信息融合的方法可以更有效的辨识出电动汽车的驾驶行为。

大牛地气田基于神经网络法的碳酸盐岩地层孔隙压力预测

为提高大牛地气田奥陶系碳酸盐岩地层孔隙压力的预测精度,研究了利用神经网络法预测碳酸盐岩地层孔隙压力的适应性。根据碳酸盐岩地层孔隙压力及其影响因素之间的非线性关系,将蚁群算法和BP神经网络相结合,构建了基于伽马、密度、声波时差、电阻率等测井曲线和MMAS-BP神经网络法的碳酸盐岩地层孔隙压力预测模型。将神经网络的权值和阈值设置为自变量,设置总体均方误差为目标函数,利用蚁群算法的迭代算法查找全局误差最小值,以实现对BP神经网络的优化训练。应用表明,该模型能够防止BP神经网络陷入局部极小点,收敛速度快,预测精度高、适应性强,可推广应用于大牛地气田下古井碳酸盐岩地层孔隙压力预测中。

限界法克服连续体结构拓扑优化载荷病态问题

在连续体结构拓扑优化中,当结构所承受的工况载荷幅值相差多个量级时,使用传统优化方法所得结果中可能存在载荷病态问题。为了解决载荷病态问题,提出了基于限界法的优化求解思路。首先,通过限界法将多目标优化问题转化为单目标优化问题,结合变体积约束限技术,建立新的等效近似优化模型;当同一工况内有载荷病态时,在优化模型中增加柔顺度小量变化约束。然后,基于Heaviside密度过滤,对目标函数和约束函数进行灵敏度计算,采用移动渐近线算法(MMA)优化求解。最后,通过二维和三维算例,验证了所提方法的可行性和有效性。与现有方法比,该方法可高效地获得0/1分布更清晰、性能更优的结构拓扑。

自适应蚁群算法在DNA中的应用

主要讨论了自适应蚁群算法在DNA序列比对中的应用,主要的过程是:首先,我们设一个计分函数和一个得分策略,在任意给出一对DNA序列,建立一个序列比对矩阵.现由4只蚂蚁从左上角向右下角移动,并且最终到达右下角,那么这4只蚂蚁随意走出4条路径,根据4条路径得出4对等长的比对,再依照计分函数分别计算出4条路径的比对得分,再由1.3式进一步验证4条路径的平均得分值,取其中得分最高(即最优路径)路径;进行第二次信息素增量的调整,方法是根据蚂蚁所走过的方向和该方向上得分比例计算出来的,信息素的变化量利用矩阵来存储,那么下一次蚂蚁所选的路径就要根据以前在各条路径上的信息素浓度总和的大小选择移动方向,最终经过有限次迭代,蚂蚁就会找到一条最优路径,也就是一条与原来DNA最相似的DNA链.

面向加工变形控制的航空整体结构件拓扑优化设计方法

在毛坯制造过程中,材料力学性能的非均匀性导致铝合金厚板内产生残余应力,以致在后续的高速切削加工过程中,随着材料的大量去除,残余应力的释放使得整体结构件发生变形,严重影响着整体结构件的尺寸稳定性。当初始残余应力水平及状态一定时,随着从毛坯上去除材料切削成形为不同的零件结构,零件变形会表现出不同的形式。因此,研究零件变形与零件结构形式之间的关系对于实现加工过程的高效化和精密化至关重要。首先,通过铝厚板的材料去除等效为残余应力的释放,利用弯曲变形理论建立铝厚板厚度方向上加工变形的解析分析模型及有限元分析模型。通过航空企业现场加工、测试零件后可知:加工变形的解析值、仿真值与测量值相比,无论是幅值水平还是变形曲线,解析值与仿真值完全吻合,而两者与实验值之间仅存在不到10%的幅值误差。其次,为了使得加工变形达到最小,构建以结构体积为约束的拓扑优化设计模型,通过利用一系列凸显式子问题逼近目标和约束函数,构建拓扑优化模型的MMA求解技术。最后利用所提出的优化方法计算出C919直梁件的结构,优化前、后的加工变形分别为22.02 mm与0.7414 mm,在相同的材料去除量情况下,通过优化结构可以使得加工变形减小96.63%。

恒定压降下电子元件热沉的拓扑优化设计

利用变密度法的拓扑优化对引入的新型电子元件热沉进行设计。以流体输入功率恒定时最大化散热为目标,将N-S方程与定义的流动功率积分式结合,从而将恒定功率转化为流体入口压力。以Re和无量纲化产热系数σ作为变量,利用MMA算法得到恒温边界条件下的最优流道。研究发现Re和σ越大,流道越复杂,散热效果越好;如果出现Re过小,σ过大则会出现热量富集。