OPTQUEST优化技术在项目成本决策中的应用研究

在项目决策中,经常要从众多方案中选择成本最低或效益最大的方案,也就经常会碰到优化问题。传统的决策方法往往只考虑了最优方案的求解,而忽视了优化结果的风险分析。本文通过对一个环境治理项目的分析,从优化技术的基本原理、求解步骤和优化结果风险分析3个方面阐述结合风险分析的优化技术在项目成本决策中的应用。

提升LCL型并网逆变器在弱电网下适应性的优化策略

为提升LCL型并网逆变器在弱电网下的适应性,提出一种基于混合粒子群优化算法的控制器参数优化策略。首先,建立传统电网电压全前馈的LCL型并网逆变器模型,采用阻抗稳定性判据分析弱电网下逆变器系统的稳定范围。然后,通过构建包含相角误差和系统稳定性指标在内的多目标函数,并利用混合粒子群优化算法对控制器参数进行优化,进而提高系统在电网阻抗发生变化时的鲁棒性。最后,通过仿真平台以及实验验证了该策略的有效性。

响应面法优化鲢鱼鱼糕工艺研究

鲢鱼是我国重要的淡水鱼资源,因其感官品质和凝胶品质均低于海鱼,限制了其深加工产品的开发。该研究以鲢鱼为原料,考察了漂洗次数、盐擂时间、一段热诱导时间、二段热诱导时间对鱼糕的白度、保水率、质构特性、水分迁移、感官品质的影响,并采用响应面法对其加工工艺进行优化。结果表明,当漂洗次数为2次、盐擂时间为9.81 min、二段热诱导时间为19.69 min时,鱼糕的弹性为0.8525±0.02,感官评分为(92.57±0.59)分,与回归方程的预测值相近,说明此优化工艺可行。该研究结果可以提高淡水鱼深加工产品的开发,也为鱼糜制品深加工技术奠定了理论和技术基础。

三维无线传感器网络中虚拟力引导的鲸鱼覆盖优化算法

针对如何设计适用于现实物理世界的三维覆盖优化算法并最大化覆盖率问题,本文提出了一种虚拟力引导的鲸鱼覆盖优化算法(VFWOA)。利用Halton序列初始化生成均匀分布的鲸鱼种群,增强种群多样性以提升算法跳出局部最优解的能力;采用虚拟力算法引导最优个体位置更新,加快算法寻优速度;引入多样性策略,控制种群的变化,提升算法寻优能力。仿真结果表明,与改进鲸鱼优化算法(WOA)、改进麻雀搜索算法和改进人工蜂群算法相比,本文所提算法提高了节点覆盖率并改善了网络的连通性。

道路洗扫车吸尘盘结构优化设计

吸尘盘作为洗扫车的重要组成部分,对洗扫车作业能力及除尘效率起着关键性作用。利用Fluent对某8吨洗扫车吸尘盘内部流场进行了建模和仿真,并进行了洗扫车气力系统各点位流量与压强数值测试试验。仿真和试验结果表明:随着吸尘管中心距的增大,吸盘前、后进气口的风速与负压均先增大后减小,吸尘盘侧进气口的风速与负压则不断增大,当吸尘管中心距约为吸尘盘长度的25%时,吸尘盘前、后进口可达到最大风速;气流由吸尘盘两侧向吸尘管中心位置的移动速度先增大后减小;吸尘盘产生的能耗先减小后趋于平稳,当吸尘管中心与吸尘盘中心距离在600mm到700mm之间时吸尘盘能耗最低。

基于FS-SIA的毁伤预测神经网络超参数优化方法

针对毁伤预测中神经网络超参数设置及调试过程较为复杂的问题,提出一种基于特征选择结合群体智能(feature selection and swarm intelligence algorithm,FS-SIA)的超参数优化方法,用于在毁伤预测中对神经网络进行超参数的搜索和优化。首先,通过多种特征排序方法确定毁伤特征的重要性,选取公共的特征偏序子集用于模型训练。其次,针对具体的神经网络模型,分别采用多种群体智能算法进行超参数的搜索和优化。最后,得出特征集性能最优的超参数训练模型。实验结果表明,相较于未经特征排序而单纯采用群体智能算法的其他超参数优化模型,所提方法在毁伤预测中具有更快的收敛速度和更高的准确率。

基于近端策略优化的两栖无人平台路径规划算法研究

为解决水陆两栖无人平台在复杂环境中的路径规划问题,针对传统方法难以应对动态障碍物和多变环境的局限性,提出了一种基于近端策略优化(PPO)的路径规划算法,包含四种感知信息输入方案以及速度强化奖励函数,适应动态和静态环境.该算法通过批次函数正则化、策略熵引入和自适应裁剪因子,显著提升了算法的收敛速度和稳定性.研究中采用了ROS仿真平台,结合Flatland物理引擎和PedSim插件,模拟了包含动态障碍物的多种复杂场景.实验结果表明,采用BEV+V状态空间输入结构和离散动作空间的两栖无人平台,在路径规划中展现出高成功率和低超时率,优于传统方法和其他方案.仿真和对比实验显示采用鸟瞰图与速度组合的状态空间数据结构配合速度强化奖励函数算法提高了性能,收敛速度提高25.58%,路径规划成功率提升25.54%,超时率下降13.73%.

基于参数优化变分模态分解的信号降噪方法

针对心电信号中肌电干扰噪声难以去除的问题,提出一种基于参数优化变分模态分解(VMD)的信号降噪方法。通过设计动态边界策略和反向种群生成方式,对白鲸优化(BWO)算法进行改进;采用改进白鲸优化算法对VMD参数自适应寻优,确定分解层数K与惩罚因子α;对含噪心电信号进行分解,得到k个本征模态函数(IMF)分量,同时采用相关系数法进行有效模态和含噪模态识别;对噪声主导的模态分量采用小波阈值降噪,并重构信号主导模态与降噪后模态。对仿真信号与含真实肌电干扰的心电信号进行降噪处理,实验结果表明,所提方法去噪效果优于小波阈值去噪法、EMD法、EMD-小波阈值去噪法,真实含噪的心电信号经该方法去噪后自相关系数可达0.91以上。

考虑运营风险的医疗废物回收选址多目标鲁棒优化研究

为规避突发公共卫生事件下的不确定风险,研究医疗废物回收网络中的回收中心、处理中心、处置中心等节点选址问题,以总成本最小以及总风险最小为目标,构建考虑运营风险的医疗废物回收选址多目标鲁棒优化模型,设计非支配排序遗传算法,提出p鲁棒迭代算子求解p值下界,采用轮盘赌选择,结合精英策略、均匀交叉和反向变异等遗传操作。基于仿真案例,求解确定性模型与鲁棒优化模型得到帕累托解。模型对比结果表明鲁棒优化模型适用所有情景,且成本相对遗憾值均小于2%,能够有效应对参数不确定引起的设施选址变化。对p值进行灵敏度分析,结果表明当0.004≤p≤0.08时,解的质量随p值增大而上升;p值越接近下界0.004,目标值下降越迅速,越适于应对紧急情况;同时决策者的风险偏好程度和总成本对设施布局有重要影响,需对二者进行综合权衡。

沙棘百香果复合饮料发酵工艺优化及抗疲劳特性研究

以沙棘和百香果为原料,酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)和植物乳植杆菌(Lactiplantibacillus plantarum)(1∶1)为发酵菌种,制备沙棘百香果复合饮料。以感官评分和小鼠力竭跑步时间为评价指标,采用单因素和响应面试验优化其发酵工艺,并探讨沙棘百香果复合饮料对小鼠抗疲劳特性的影响。结果表明,最佳发酵工艺条件为发酵温度34℃,发酵时间14 h,混菌接种量5%,沙棘果汁与百香果汁体积比1∶1,木糖醇添加量6%。在此优化条件下,沙棘百香果复合饮料的感官评分和小鼠力竭跑步时间分别为(87.65±3.12)分和(138.1±3.5)s。相比对照组,沙棘百香果复合饮料喂食力竭跑步小鼠,肌糖原和肝糖原含量分别显著提高了58.7%和43.1%(P<0.05),乳酸脱氢酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶活性均显著提高了50%以上(P<0.05),肌酸激酶活性显著降低了48.8%(P<0.05)。结果显示,沙棘百香果复合饮料对力竭跑步小鼠具有较好的抗疲劳特性。

新质生产力视域下网站性能优化策略研究

为深入探索新质生产力视域下网站性能优化策略,构建了一个以响应时间、并发数量和吞吐量为关键指标的性能优化指标体系,确立了先易后难和考虑成本效益的优化原则,提出了前端性能优化、后端性能提升、数据库优化以及通信效率优化等多维度网站性能优化策略,针对目前最新的网络与通信技术,为网站提供与时俱进的性能优化解决方案。新质生产力视域下网站性能优化策略能为网站开发与运维人员提供较全面且具有前瞻性的网站性能优化方案,能提升网站的运行效率与用户体验,助力企业加快发展新质生产力。

基于粒子群优化算法的农业机器人控制策略研究

介绍了粒子群优化算法的概念,并由数学模型、边界约束和环境约束对农业机器人优化约束模型进行了分析,实现了对农业机器人的动态避障和路径规划。仿真实验表明:针对复杂的作业环境,农业机器人可以进行最优避障路径规划,且算法收敛速度较快,能够满足设计要求,证明系统具有一定的可行性。

基于改进深度Q网络的无预测风电场日前拓扑优化

风电场受风速变化等因素影响,出力易产生大幅波动,从而造成电压波动和网损增加等问题,影响风电场的安全高效运行。目前的风电场日前调控方案多基于传统的数学优化模型展开,且需要风机的日前出力预测数据,故无法完全避免的日前预测误差的引入造成日前优化调控方案有效性的降低,增加了日内风机调控的难度。因此,文中充分发挥强化学习模型的决策能力,提出了一种基于改进深度Q网络(DQN)的无预测风电场拓扑重构决策方案,并以DQN为框架展开。首先,构建基于历史数据的状态空间;然后,提出基于生成树的动作价值对解耦的动作空间优化方法,以最小化电压偏差和网损为目标建立优化评价体系,完成由历史实际出力数据到决策的映射关系构建,在避免引入预测误差的情况下实现风电场日前优化调控;最后,设计一种基于多层次经验指导的经验回放策略,提升算法的训练性能,保证算法的适用性。根据实际的风电运行数据进行仿真,通过对比分析改进技术对DQN算法的影响和优化调控前后风电场的运行状态,验证了所提方法的创新性和有效性。

古龙页岩油注CO_(2)补能提高采收率机理及参数优化

松辽盆地北部古龙凹陷青山口组是陆相纯页岩型页岩油藏,储层纳米孔隙发育,渗透率极低,弹性开发地层能量衰减快,产量递减快,如何有效地补充地层能量及提高采收率是亟待解决的难题。针对古龙页岩油储层特征,开展了注CO_(2)补能及提高采收率的分子模拟、室内实验及数值模拟研究,通过分子模拟评价了CO_(2)的置换能力及扩散速率,通过注CO_(2)室内实验评价了CO_(2)与原油接触后的膨胀能力、混相压力,通过数值模拟方法对注CO_(2)的不同注入参数进行了设计优化。结果表明:CO_(2)对孔隙边界层具有较强的置换能力,并且具有较高的膨胀系数和较低的混相压力,在原始地层条件下即可实现混相;数值模拟设计优化单井吞吐注入速度为200 t/d,最优闷井时间为30 d,最优吞吐周期为5轮,页岩油注气吞吐可实现能量补充及增油效果,预计单井累计增油4 523 t。研究成果对古龙页岩油注气开发方案的编制具有重要的指导意义,为古龙页岩油效益开发提供了有力的技术保障。

颈部按摩机器人设计及优化研究

针对当前颈椎按摩的需求,基于中医按摩理论设计了一种颈部按摩机器人。首先基于仿生学进行机器人构型与尺度设计,使用Solidworks建立三维模型。为提高机器人的按摩性能,使用DH参数建立机器人的正、逆运动学模型,并通过数值算例验证理论模型的准确性。其次建立机器人在捏拿及滚揉两种模式下的工作空间多目标函数,使用改进蚁群算法对机器人的连杆长度和轨迹方程进行优化,以增大按摩机器人的颈部按摩范围,提高不同人群对机器人不同按摩力度的适应性。最后通过原理样机的制作和实验平台的搭建对理论模型进行验证,并通过志愿者在一定时间按摩后的主观感受评价证明了机器人设计的合理性。

基于响应面分析下中草药移栽机的优化设计

通过响应面分析法对中草药移栽机进行优化设计,以提高中草药种植效率和质量。首先,选取移栽速度、移栽深度和移栽器械倾角3个因素作为设计变量,选取移栽成功率和移栽损伤率作为评价指标;在此基础上,设计了一个采用多种传感器组合的控制系统,采用模糊控制算法进行控制,并通过试验得到的数据进行响应面分析,得出了最优设计方案。研究结果表明:最优移栽速度为0.2 m/s,最优移栽深度为15 cm,最优移栽器械倾角为25°;通过优化设计,中草药移栽机的移栽成功率提高了11.8%,移栽损伤率降低了9.6%,取得了较好的效果。

基于点云维度转换的双优化层手眼标定方法

为提高点云相机与机器人坐标转换精度,提出一种双层Levenberg-Marquardt优化(D-LM)算法标定点云视觉系统和机器人的手眼关系。根据点云成像特点提出采用同心圆标记物代替棋盘格标定板,推导出2D-3D维度转换的标记物中心提取算法。利用欧拉角变换正交化手眼矩阵旋转矩阵。此外,构建双层LM优化模型对手眼矩阵进行优化。通过自主搭建的机器人平台验证提出的手眼标定算法,并与传统Tsai-LM标定方法对比。实验结果是采用提出的D-LM方法标定出的手眼矩阵平均误差为0.89 mm,优于Tsai-LM(平均误差3.55 mm),表明D-LM方法能减少系统随机误差对标定结果影响,提升工业领域视觉机器人工作精度。

水力循环高架设施栽培装置优化设计及试验分析

高架设施栽培模式提升了温室作物的产量和质量。为此,针对固定式高架设施遮荫问题,通过测定30°、40°、50°、60°等不同角度栽培装置的光照遮阴变化情况,确定了基于光照因素的最优高架栽培架式角度为50°。为了解决固定式高架设施角度过大、底层作物光照不足等问题,利用温室控温管路系统中水的压力,创新设计了一种以水轮机为动力的自动循环高架装置,分析了结构组成及工作原理,采用SolidWorks软件设计了三维模型。同时,通过Fluent模拟分析不同型号叶轮作用下的水力压力和速度变化,确定了双列直线型六叶轮为最优叶轮选型。装置是以水力产生动力使栽培槽围绕支架匀速转动,为高架设施架式设计提供一种新思路,在创造良好光照条件的同时减少能源的消耗,具有较高的经济效益,在实际生产中具有一定的推广应用价值。

响应面法优化信号分子AI-2合成蛋白LuxS表达条件

群体感应是一种由自诱导物(autoinducers,AIs)介导的、细菌密度依赖的基因表达调控方式,已经被证实参与细菌多种生理功能的调控.信号分子AI-2介导的LuxS/AI-2型群体感应系统广泛存在于革兰氏阳性和阴性细菌,并备受关注.AI-2的合成依赖于S-核糖同型半胱氨酸酶(LuxS)的催化作用,而LuxS蛋白则是由luxS基因经过转录、翻译得到的.为了探索LuxS蛋白在表达菌株Escherichia coli BL21(DE3)中的最佳表达条件,从而获得较高产量且具有一定的生物活性的LuxS蛋白.首先对LuxS蛋白结构进行预测,确定E.coli BL21(DE3)作为表达菌株.其次,在单因素优化的基础上,进一步通过响应面法优化LuxS蛋白的表达条件.在菌液浓度OD 600为0.5、诱导温度为37℃、IPTG浓度为0.5 mmol/L、诱导时间为31 h条件下,获得LuxS蛋白的最高表达量.研究成功优化了LuxS蛋白在E.coli BL21(DE3)中的诱导表达条件,获得了具有生物活性的LuxS蛋白,并在后续的研究中成功合成了具有生物活性的信号分子AI-2,为体外合成AI-2奠定了基础.

鸸鹋人工孵化和育雏技术的优化选择

鸸鹋是世界上第二大鸟类,体型和蛋重都仅次于非洲鸵鸟,人工孵化条件与其他雉鸡类差别较大。郑州市动物园从2019年开始研究鸸鹋人工孵化技术,经过5年的试验对比,总结出适合河南气候特定的人工孵化条件:人工孵化温度(36.6±0.1)℃,湿度(46%±2%)。2022年至2024年共入孵66枚卵,其中受精卵数35枚,出雏17只,卵受精率均值53.03%,人工孵化的受精卵孵化率均值82.86%,孵化时间为49~54d,孵化过程中平均失重率为13%~18%。郑州市动物园鸸鹋人工孵化和育雏技术的突破,为全省动物园鸸鹋人工孵化和育雏提供了技术支持,也为同属鹤鸵目的鹤鸵在河南省的人工孵化和育雏技术提供借鉴和参考。