经纬仪最佳一致逼近多项式速度实时求解

利用经纬仪进行速度实时求解,一直是测控领域难题,为了提高经纬仪求解速度的实时性及高精度,激光测距光电经纬仪,在反复实验中,提出了一种最佳一致逼近多项式速度求解方法,即保证了速度实时性又保证了速度的精度。首先,利用单站经纬仪加激光测距获得目标空间位置,对激光测距信息采用改进的最小二乘法进行拟合滤波;然后根据求解速度模型,计算速度初值;在采用多项式逼近速度真值时,采用常规的表达形式会产生很大的计算误差,为了减少计算误差,多项式采用三次切比雪夫多项式组合的方式获得最佳一致逼近多项式计算速度函数;最佳一致逼近多项式速度函数使用三次有限差分方法识别速度野值,获得实时、高精度的目标速度值。激光测距经纬仪测速的指标包括实时性(延时<100 ms)和精度(误差<1 m/s)两个指标,把加载在无人机上的较高精度GPS的测速值作为比对值,采用多种算法计算目标速度,实验结果表明:高斯函数方法速度实时性好,但测量速度精度>1.5 m/s;卡尔曼方法求速度精度很好,但是因为用了大量的历史数据,速度值滞后;本文最佳一致逼近多项式法计算得到的速度,实时性好,延时50 ms;速度精度均方差为0.8 m/s,满足设备的指标要求。

基于高斯近似和NSGA-Ⅱ的伴流螺旋桨优化

[目的]为改进船舶推进性能,提高船舶效能,克服螺旋桨参数众多、建模繁琐、水动力数值计算收敛速度慢、伴流场的湍流效应等问题,提出一套螺旋桨高效优化方法。[方法]首先,将基于非均匀有理B样条的自由曲面变形(NFFD)技术构建的参数化螺旋桨作为输出,利用CFD数值仿真对螺旋桨性能特征进行预报。然后,基于仿真数据建立螺旋桨性能高斯近似预测模型,建立以提高效率、降低扭矩系数为目标的优化模型,利用二代非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)得到最优解。[结果]结果显示,在均匀流场和船后伴流场下,螺旋桨的优化结果有着相似规律,即桨叶宽度和厚度均呈减小的趋势,倾斜角呈增大趋势,但由于在船后伴流场下流速会降低,因而桨叶宽度和厚度的减小以及倾斜角的增加幅度相对于均匀流场下的小。[结论]采用所构建的方法可以实现均匀流场和船后伴流场下螺旋桨的高效优化设计。

多目标粒子群算法用于补料分批生化反应器动态多目标优化

多目标优化是过程系统工程的重要课题,通常以加权或约束方式将其转换为单一目标,未能反映多目标间的复杂关系,不利于随时根据需求作出有效的决策。基于群智能的粒子群算法具有全局优化性能,且易于实现。为使其适于多目标优化,应拓展功能,实施改造。以Pareto支配概念评价种群个体的优劣,设计了确定局部最优点和全局最优点的操作。又利用各粒子的局部最优点信息进行速度更新,以加强种群的多样性,避免因早熟而陷于局部最优。还设置了外部优解库,并通过分散度计算,以适当的策略进行更新,使之逐步均匀地逼近于Pareto最优解集。由此构建一种多目标粒子群优化算法(multi-objective particle swarm optimization,MOP-SO),并用于补料分批生化反应器的动态多目标优化,取得了满意的结果。可基于所搜得的Pareto最优解集,分析目标间的关系,为合理决策提供有效的支持。经与NSGA-II比较,MOPSO算法具有更为优良的性能。

船型优化中样本点选取方法对近似模型精度的影响研究

将近似技术应用于船体型线优化中,构建便于求解的近似模型,用以代替CFD数值求解,能有效提高船型优化的效率,缩短优化时间。如何构建高精度的近似模型关系到优化结果是否可靠,而样本点的选取方式是影响近似模型精度的重要因素之一。论文首先阐述了拉丁超立方设计的选点原理。其次,针对均匀设计存在的难点,提出了大试验次数均匀设计表的构造方法。然后,以数学测试函数为例,论述了两种选点方法的适用性。最后,以国际标模KCS为例,建立了船舶阻力性能的近似模型,并进行了精度检验。

区间Bézier曲面的降阶

论文讨论了用低阶的区间Bzier曲面来界定高阶的区间Bzier曲面的问题 ,提出了两种不同的解决方法———线性规划及最佳一致逼近 ,最后提供的实例结果表明线性规划方法能得到一个界 。

计算机控制光学抛光驻留时间求解中两类优化算法的分析

建立了基于矩阵计算的驻留时间计算模型,根据实际加工要求建立了最小二乘和最佳一致逼近最优化求解数学模型,总结了两类优化问题的求解方法。根据自研数学解法器,利用数值计算分析了这两类算法的计算特点。仿真结果显示,两种自研算法具有较高的计算精度,最小二乘逼近算法计算效率有待提高,对外界扰动和计算模型等误差不敏感,最佳一致逼近算法计算效率较高,但对误差比较敏感。实际加工时,如果面形精度已经比较高时,建议多采用最小二乘逼近算法。

区间有理曲线的降阶

针对用低阶区间有理曲线来界定高阶区间有理曲线的问题,提出了线性规划和最佳一致逼近两种不同的解决方法,并以实例验证,结果表明最佳一致逼近方法比线性规划方法有更佳的逼近效果并能提供更紧的界.

果蝇耦合均匀设计算法及其优化SVM参数

支持向量机的参数选择仍无系统的理论指导,且参数优化一直是支持向量机的一个重要研究方向。传统果蝇优化算法能够较快寻得一个较优的近似最优解,随后在该解的邻域继续迭代而造成寻优时间的严重增加。针对该问题构建了果蝇优化算法与均匀设计相耦合的果蝇耦合均匀设计算法,并将其用于支持向量机的参数优化。该算法首先利用果蝇优化算法并行寻优以快速得到所研究问题的一个较优近似最优解,然后跳转执行均匀设计的局部寻优,以获得一个更优的近似最优解。数值实验结果表明:该算法具有较快的寻优效率和较高的分类精度,验证了其在支持向量机参数优化中的有效性和可行性。

演化算法中近似模型构造方法及其工程应用

演化算法在求解大型、复杂的工程优化问题时,由于大量耗时的详细分析计算,导致算法的优化效率很低。文中将均匀设计、径向基神经网络技术以及演化算法结合起来,发展了一种“基于均匀设计的逐步修正近似模型构造方法”。利用该方法可以建立目标及约束的近似模型,不仅避免了耗时的详细分析计算,而且提高了演化算法的效率。演化算法采用粒子群优化算法,以六峰值驼背测试函数以及某载人返回舱气动布局优化设计作为算例,验证了该方法的有效性。

开孔圆柱壳屈曲优化的均匀设计序列响应面方法

为了减少优化中原模型的分析次数,提高优化效率,提出一种序列二次响应面近似优化方法.该方法基于均匀设计建立一个由低精度的全局响应面和精度逐渐提高的局部响应面组成的近似模型,其中,全局响应面用于确定初始子区域,而局部响应面获得问题在子区域内的优化解;采用基于归一化优化解相对位置的运动极限新准则更新子区域,通过子区域内样本点的继承和增补构造响应面并求解,重复迭代过程,实现问题的优化求解.最后通过5组典型测试函数和一个工程设计问题的优化求解验证了文中方法的有效性——可以高效率地完成开孔圆柱壳最大屈曲载荷的优化设计,展现出求解高计算成本工程优化问题的良好应用前景.

一致稳定矩阵的约束逆特征值问题

研究了关于一致稳定矩阵的约束逆特征值问题及其最佳逼近问题.利用矩阵的奇异值分解,给出了一致稳定矩阵的约束逆特征值问题有解的充要条件以及解的一般表达式,最后得到了相应的最佳逼近问题的解的表达式.

等距曲线的圆域Bézier逼近

用一条平面曲线来逼近平面Bézier曲线的等距曲线具有一定的局限性.提出用一条带宽度的“胖曲线”来逼近上述等距曲线的区域逼近思想,并建立与实现了圆域Bézier曲线等距逼近的整套算法,包括应用Remez方法求出等距曲线的最佳一致逼近曲线作为圆域Bézier曲线的中心曲线,提出上控最佳一致逼近的原理求出圆域Bézier曲线的误差半径函数,以及确定整条圆域Bézier曲线,最后还对该圆域Bézier逼近的效果做了分析和考核,并给出了一些具体实例.

基于CFD近似模型的船尾线型多目标综合优化

为提高船体的优化效率,以国际标准船型KCS为研究对象,以船舶总阻力和桨盘面伴流不均匀度为优化目标,建立近似模型,完成KCS船尾线型的优化,得到优化船型.通过优化结果可知:对于母型船,在满足工程约束条件下,通过船尾优化可以得到总阻力未增加、船尾流场品质有明显改善的船体线型.

基于阻力和伴流不均匀度的多用途船型线优化

为探究多用途船首尾型线变化对船舶水动力性能的影响,采用RBF(Radial Basis Functions)曲面变形方法分别对多用途船首尾型线进行变换,使用优化拉丁超立方法设计计算样本,引入Kriging近似模型解决传统CFD计算耗时的问题。在此基础上,以船舶的阻力性能以及桨盘面伴流不均匀度作为优化目标,利用带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)完成整个型线优化流程。计算结果表明,对于该多用途船,船首形状朝V型发展有利于减小兴波阻力,船尾的V型横剖面在接近推进器处逐渐向U型转变,可以在获得更均匀伴流场的同时对阻力性能影响较小。

基于改进粒子群算法的参数化机翼气动优化

机翼减阻设计是民用客机气动设计的关键,本文提出了一种基于非均匀B样条曲线曲面造型技术和改进的粒子群算法的新型优化方法。前者用来描述机翼的外形,具有计算量小的优点,在优化过程中不仅具有良好的局部操控性,又能保证整体外形的光顺性;后者作为一种新兴的智能化优化方法,具有简单易行、收敛速度快、全局搜索能力强等优点,同时又适用于多目标优化问题。研究结果表明:三次非均匀B样条曲线曲面能够方便地使用较少的控制顶点较为精确地描述翼型及机翼的外形,在此基础上利用改进的粒子群算法进行的多目标气动优化设计,优化效率得到了提升。在效率因子本身较高的初始外形基础上,最终外形的气动性能也取得了较大幅度的提高。

近似模型在非均匀环肋圆柱耐压壳优化中的应用研究

为提高潜水器耐压壳的稳定性和材料的利用率,该文在圆柱耐压壳设计中引入了非均匀肋骨布置方案,采用不等刚度不等间距分布的肋骨形式。在优化过程中,引入了近似模型技术,提出基于近似模型的非均匀环肋圆柱壳结构优化设计方法,通过试验设计在设计空间内选取样本点,建立近似模型,并以此搭建了近似模型优化策略对环肋圆柱耐压壳进行优化。研究结果表明,对于非均匀环肋圆柱壳采用合理的肋骨布置方案能有效地提高其力学性能及材料利用率;二阶RSM近似模型和RBF近似模型均能合理反映样本空间的样本点,基于近似模型优化方法能以较小的计算量克服优化过程中出现的数值噪声和错误。良好的优化结果表明该优化方法具有广泛的应用前景和空间。

均匀设计对于一种特殊的非参数回归模型的优良性

在贝叶斯框架下,研究了一种特殊的非参数回归模型的最优设计问题,给出了贝叶斯非参数回归设计的准则,并在这一准则下证明了均匀设计在该模型下具有允许性和极小极大性.

梯形断面均匀流水深的近似计算公式

梯形断面均匀流水深计算需进行高次方程求解,无法直接完成。针对目前传统算法及近似算法存在的计算繁琐、精度不高等问题,通过对其均匀流方程进行数学变换,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,在实用参数范围内,经逐次逼近拟合获得了计算较为简捷、最大相对误差小于0.36%的近似公式,具有一定的推广意义。

顶点覆盖约束下的同类机排序算法研究

给定m台同类机和n个工件,其中第j台机器的速度为sj,第i个工件的加工时间为pi并且在第j台机器上的负载为pi sj.构造一个顶点赋权无向图G=(V,E;w),其中图G的n个顶点代表这n个工件,顶点权重代表相应工件的加工时间.本文研究顶点覆盖约束下的同类机排序问题.该问题是两个组合最优化问题的组合问题,其目标为首先确定图G的一个顶点覆盖,即图的一个顶点子集,使得图中每一条边都至少存在一个顶点属于该子集;然后把这个子集所代表的相应工件集放到m台同类机上加工,使得最大完工时间最小.该问题是NPhard的.本文基于分层算法和LSPT算法设计一个(2+(m−1)·8m/Σ_(j=1^(m)8j))-近似算法,当所有机器的速度都相差不大时,该算法的近似效果较好.

圆形断面正常水深计算方法的进一步简化

圆形断面均匀流水深计算需完成隐含的高次三角函数求解,无法完成直接获解。为解决传统算法及近似算法存在的计算过程繁复或精度不高等问题,通过对其均匀流水深求解方程进行数学变换,采用优化拟合的方法,以标准剩余差最小为目标函数,经拟合获得了计算较为简捷、成果最大相对误差小于0.44%的近似公式,具有一定的实用推广意义。