基于SPEA2和熵加权TOPSIS的露天矿配矿多目标优化方法

以矿石品位偏差最小、运输成本最低为优化目标,对露天矿多金属精细化配矿问题进行优化,综合考虑出矿点生产能力、矿石产量、矿石品位、氧化率、设备生产能力及其数量、岩性和选矿工艺要求等多种约束条件,建立了露天矿多金属精细化配矿多目标优化数学模型,提出了一种基于SPEA2和熵加权TOPSIS的露天矿多金属精细化配矿多目标优化方法,并将该方法应用于上房沟钼矿的配矿优化。结果表明:与原配矿计划相比,优化后的配矿计划使矿石品位偏差降低了73.60%,运输成本降低了20.99%。

基于随机多权重TOPSIS法的目标威胁评估

在目标威胁评估问题中,为了解决目标各项特征权重选取可能存在主观决策误差的问题,提出了一种基于随机多权重TOPSIS法的空中目标威胁评估方法。基于层次分析法确定了各项特征之间的权重,对难以定量衡量的目标特性进行了特征提取,并基于随机多权重TOPSIS法将空中目标的威胁度进行了评估。仿真实例表明:随机多权重TOPSIS法威胁评估与AHP、TOPSIS方法排序一致,但给出了各目标威胁度的不确定范围,实验中不确定范围值最低为0.08%,最高为3.78%。战场指挥人员可以通过本文中提出的威胁度不确定性范围得到更多参考信息。

基于熵权TOPSIS法的注塑工艺参数多目标优化

以玩具车车门面塑件为研究对象,提出了一种基于熵权TOPSIS综合评价法的注塑工艺参数多目标优化方法。首先,结合顶出时的体积收缩率、总翘曲变形量和缩痕估算等试验指标要求,建立5因素4水平的正交试验;其次,利用熵权法确定各试验指标的权重;然后,采用TOPSIS综合评价法将多目标优化问题转化为以综合评价值为单一指标的单目标优化问题。最后,通过极差分析得到影响试验指标的显著因素和最优工艺参数组合。与默认推荐工艺参数相比,采用最优工艺参数组合后,顶出时的体积收缩率、总翘曲变形量和缩痕估算分别降低了56.16%、41.24%和52.27%,证明了基于熵权的TOPSIS综合评价法在注塑成型工艺参数优化方面的有效性。

基于熵权-改进TOPSIS法的驾驶室多目标优化

为了提升商用车轻量化优化效果,文中提出了一种基于熵权-改进逼近理想解排序法(TOPSIS)的驾驶室多目标决策方法。首先,对驾驶室有限元模型进行性能分析,并通过试验模态与仿真模态进行对比,验证了模型的准确性;其次,采用区域灵敏度分析,筛选出20个厚度和4个截面形状变量,并建立2阶响应面近似模型验证其精度;最后,采用第三代非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅲ)对驾驶室进行多目标优化设计,再联合熵权-改进TOPSIS法求得非支配帕累托解的相对贴进度,并以此作为多目标决策的最终结果。结果表明:与优化前相比较,驾驶室质量减小了24.9 kg,减幅达到8.1%,能够满足轻量化和性能需求。

采用改进多目标粒子群算法的斜拉桥阻尼器参数优化

为克服大跨度斜拉桥黏滞阻尼器优化设计效率低、多个相互制约的减震控制目标的问题难以权衡,基于遗传算法的“变异”方法,提出了改进多目标粒子群算法来进行阻尼器参数优化设计。建立大跨度斜拉桥的有限元模型,开展了全桥地震响应分析,根据抗震需求在桥梁纵向设置黏滞阻尼器;分别建立了塔底弯矩、阻尼力和梁端位移的减震响应与阻尼器参数之间的响应面数学模型;以减震响应面模型为研究对象,通过该算法进行阻尼器参数全局自动寻优分析,确定了阻尼器的最优参数,并与采用参数敏感性分析方法确定的一组阻尼参数进行对比分析。研究结果表明:该优化方法具有计算精度好、优化效率高和更好地权衡多个相互制约的减震控制目标的优点;通过优化算法获得的阻尼器参数组合相比采用参数敏感性分析方法获得的阻尼参数组合的减震响应,塔底弯矩增大1.73%,阻尼力减小5.97%,梁端位移减小1.66%;在无需多次有限元试算的基础上确定了更高精度的阻尼器优化参数组合,在提高减震效果的同时大大提升了计算效率。

基于熵值法的铝合金缸体低压铸造工艺多目标优化

基于有限元软件ProCAST构建某型铝合金缸体的有限元模型,设计L16(44)正交试验方案,探究了浇注温度、模具预热温度、充型时间、保压压力四个工艺参数对凝固时间和缩松体积的影响。采用熵值法分别计算两个评价指标的权重,将凝固时间与缩松体积转化为综合评分值进行单目标优化。通过极差分析与方差分析,得到了各参数对综合评分的影响程度为:浇注温度(A)>模具预热温度(B)>保压压力(D)>充型时间(C),确定了最优的工艺参数为A1B2C1D3。对比原工艺参数方案和优选工艺参数方案发现:凝固时间缩短了20.35%,缩松体积下降了2.96%。经生产试验,缸体铸件外观质量良好,无明显铸造缺陷,验证了最佳工艺参数的合理性。

气体辅助注射成型时间参数的CCD响应面法多目标优化

相比于传统塑料注射成型,延迟时长和注气时长是气体辅助注射成型(简称气辅成型)特有的工艺参数,增加了气辅成型的复杂性。为了精确设计延迟时长和注气时长的取值,获得理想的气体穿透效果和气指幅度,以具有典型气辅结构的塑件为研究对象,首先采用气辅成型全三维CAE研究了延迟时长和注气时长对气辅成型质量的影响。结果表明,适当增加延迟时长,可以减小或消除气指缺陷,提高气体穿透深度行程,但过长的延迟时长会导致“短射”,过短的延迟时长则会导致严重的气指缺陷;增加注气时长可以提高气体穿透效果,减少表面缺陷,降低内应力和翘曲变形,但注气时长过长时,气指内部的高压氮气会导致其撕裂而形成严重的气指缺陷,更甚者会使气辅塑件膨胀而报废。采用CCD响应面法进行多目标优化,精确设计了延迟时长和注气时长的取值,延迟时长为4 s、注气时长为10.37 s。通过CAE分析和成型试验验证,精确取值下成型的气辅塑件的气体穿透效果和气辅成型质量良好,提高了气辅成型质量和效率,可用于气辅成型实际生产。

盾构法隧道开挖面稳定性下的多目标优化研究

盾构法隧道开挖过程中开挖面稳定性保持非常重要,开挖面稳定性下提升工程进度、保障工程质量等目标具有重要的工程意义。目前,针对开挖面稳定性下的多目标优化控制的研究不足。选择掘进效率作为工程进度的指标,选择掘进过程引起的最大地表沉降作为工程质量指标。采用分层序列法和NSGA-II多目标优化算法,将盾构开挖面稳定作为第一层优化目标,工程进度与工程质量作为第二层优化目标,研究盾构开挖面稳定下多目标优化。在一段连续穿越堤坝、空地、敏感建筑三个场景的施工隧道中应用本研究方法,结果表明,优化后的盾构推力维持在上下限区间内,提高了施工效率和减少了地表沉降。本文方法能够根据实际工况自适应的调整和优化控制策略,提高了在实际工程中的适应性和灵活性。为类似盾构隧道工程提供了参考和指导。

基于响应面法的切削参数多目标优化

采用正交切削实验,获得不同切削参数下的切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差,利用响应面法,建立对应的响应函数,最后建立以切削力、工件表面粗糙度和工件尺寸偏差为优化目标的多目标优化模型,并采用粒子群算法对目标模型寻优求解。另外,对比不同权重下的优化结果,结果显示,利用熵权法确定多目标优化模型中各目标的权重得到的优化结果优于主观赋权。

基于响应面法的4.1 MN液压爬升机构多目标优化设计

以门式液压吊装系统中的主要承重核心——液压爬升机构为研究对象,针对液压爬升机构在承重4.10 MN后,出现不同程度的应力、形变以及几何结构质量较大的问题,在保证结构满足强度要求的情况下,利用SolidWorks软件进行三维建模,并结合ANSYS软件搭建仿真分析平台。以楔块、锚块的角度与楔块、锚块、方钢的厚度为设计变量,以液压爬升机构的最大应力、最大变形和质量为响应,基于响应面利用MOGA(多目标遗传)优化算法,对液压爬升机构进行多目标优化设计。结果表明:优化后的液压爬升机构最大应力降低了26.47%,最大变形降低了26.26%,几何结构质量降低了2.05%。优化后既实现了液压爬升机构的轻量化,又能显著提高液压爬升机构的综合性能,能够快速有效获得液压爬升机构多目标优化的最优解。

基于NSGA-Ⅱ算法的S-CO_(2)再压缩再热燃煤系统多目标优化

以S-CO_(2)再压缩再热循环燃煤发电热力系统为研究对象,以循环热效率ηt和平准化度电成本C LCOE为系统的热力性能和经济性能指标,分析了系统关键参数对系统热力和经济性能的影响规律。基于非支配排序遗传(NSGA-II)算法建立了S-CO_(2)再压缩再热循环燃煤发电热力系统的多目标优化模型,以系统的热力学性能和经济性为目标,得到了系统关键参数的最优解。最后,以再热温度、透平入口温度、主压缩机出口压力、再热压力、主压缩机入口压力、主压缩机入口温度、分流系数为决策变量,对系统进行多目标优化。结果表明:透平入口温度、再热温度的升高会使系统的循环效率和平准化度电成本同时增大,系统的热力性和经济性不能同时达到最优;多目标优化后ηt和C LCOE分别为53.07%、453.43元/(MW·h),相较于设计工况,ηt提高了5.42%,C_(LCOE)降低了5.91%。

基于响应面法和粒子群算法的电机轴多目标优化

为满足新能源汽车电机轴的轻量化设计需求,文中提出了一种基于响应面法和粒子群算法相结合的多目标优化方法。以电机轴的内径为设计变量,在满足强度约束的条件下,将电机轴质量、多危险截面处等效应力和1阶临界转速作为设计目标构建了多目标优化模型。建立Box-Behnken试验设计得到4因素3水平的有限元分析试验方案,采用最小二乘法拟合了各子目标的高精度响应面方程,并根据各子目标的重要程度引入影响因子,建立了统一的全局优化目标函数。最后,结合惯性权重线性递减的粒子群算法对全局目标函数进行了寻优。优化结果表明:电机轴的质量减小了4.8%,1阶临界转速提升了8%,且两处危险截面的等效应力分别减小了2.9%,2.5%。

基于TOPSIS的配电网结构优化及关键节点线路识别

为获取较优的配电网拓扑结构并识别网络关键节点和线路,提出一种综合多属性的配电网结构优化和关键节点线路识别方法。首先利用支路交换法获取多个配电网拓扑图,然后基于复杂网络理论构造抗毁性指标,接着采用改进的TOPSIS法找出最优网络,最后构造重要性指标识别关键节点和线路。以IEEE33和PG&E69节点系统为例,对网络做随机攻击,验证优化后的配电网具有更强的抗攻击能力;对配电网采取随机攻击和蓄意攻击,结果表明,在蓄意攻击中,网络的各项指标下降更加显著,证明本方法能够有效识别出关键节点和线路。

基于多目标优化算法往复隔膜泵机座轻量化设计

隔膜泵机座结构的轻量化设计对隔膜泵加工、生产具有重要的影响。基于某型号隔膜泵机座结构展开研究,针对实际工作环境建立等效模型并进行有限元分析,根据分析结果定义设计变量,从而提高计算效率。采用均匀试验设计法进行试验设计,通过仿真拟合计算出设计变量与应力、变形量之间的关系,利用多目标优化算法对隔膜泵机座结构建立轻量化优化数学模型,在满足性能要求的前提下,使得一些材料得到合理配置,同时使得隔膜泵机座结构应力、变形量、固有频率尽可能小。对轻量化优化设计后的机座结构进行仿真分析,并与优化前结构进行对比。结果表明,轻量化后机座结构属性基本不变,且质量由25372 kg减少至24582 kg,减少了790 kg,减重效果较好,同时最大应力值减少了45.1%,最大变形量减少了12.3%,优化效果显著,为新型隔膜泵结构有限元分析与轻量化优化设计提供了基础支撑。

耦合调峰与通航需求的梯级水电站群短期多目标优化调度的MILP方法

电网调峰任务与河道通航需求间的矛盾是水电航运梯级调度时所面临的突出问题,区间回水的顶托作用增大了该问题的复杂性。建立考虑回水影响的梯级水电站群短期多目标优化调度的混合整数线性规划模型,模型以剩余负荷平均距与下游尾水位平均距最小为目标,在将非线性约束通过函数聚合后,利用六面体栅格化技术与第二类特殊有序集约束方法实现该约束的线性化。利用法线边界交叉方法对模型进行求解。算例结果表明,所提方法可以充分计及回水顶托的影响,兼顾调峰与通航需求,高效求解多目标调度问题并获得较理想的结果。

基于多目标粒子群优化算法的动力电池仿生冷板结构优化设计

为了提高锂离子电池的冷却效果,提出一种高度对称的仿生网状流道冷板。首先,利用单因子分析法分析了冷板结构参数对其性能的影响,然后,以冷板的平均温度、温度标准差和冷却液压力损失为性能指标,采用多目标粒子群优化(MOPSO)算法对冷板的结构参数进行了优化,得到性能最优时的流道宽度、流道深度和冷板壁厚分别为9.0 mm、1.5 mm和1.4 mm,对应的平均温度、温度标准差和压力损失分别为33.20℃、1.33℃和65.63 Pa,相比于初始结构参数,优化后的平均温度和温度标准差分别下降1.92℃和0.02℃,但压力损失增大27.10 Pa。最后,在电池模组层面验证了优化结果。

基于非参数回归响应面法的高精车铣复合机床床身多目标联合优化设计

精密化是机械加工领域追求的目标,数控车铣复合机床作为高端机械加工装备,其床身的动静态特性对机床加工精度有显著影响。针对当前床身结构优化方法效率低、效果差的问题,文章提出一种非参数响应面法的多目标联合优化方案。该方案首先根据有限元分析结果挑选出模型的优化尺寸,并将床身质量、最大形变、一阶固有频率作为联合优化目标;通过建立参数试验对尺寸进行敏感性分析,精准选出敏感性较大尺寸;基于非参数回归法建立响应面,导入所选尺寸,计算试验样本的响应值,建立非参数回归响应面优化模型,并采用多目标遗传算法找出最优设计方案。最优方案优化结果为:机床床身最大形变降低约14.667%,一阶固有频率提升约3.187%,质量降低约1.208%。结果表明该优化方案能够高效提升机床床身动静态特性,为机床优化设计提供理论依据。

基于目标级联法的园区综合能源系统多主体日前经济优化调度

园区综合能源系统运营商和用户主体之间存在复杂的利益博弈关系,因此研究如何在提高系统整体经济效益的同时平衡各方主体利益具有必要性。为此,提出一种考虑多主体利益的园区综合能源系统日前经济优化调度策略。考虑利用园区综合能源系统多能协同互补优势参与需求响应市场交易,建立两级递阶经济优化调度模型:上层是以运行利润最大为目标的运营商优化调度模型,下层是以用能成本最小为目标的用户优化响应模型;采用基于目标级联法的分布式优化算法实现上下层模型的解耦和独立并行求解。通过算例分析,验证了所提策略通过综合需求响应可实现园区供、用能侧可调资源的协同优化,并通过分布式求解使各主体经济效益均达到最优。

基于田口-灰色关联法的驱动桥壳多目标优化设计

针对传统方法对驱动桥壳进行结构设计时,产品存在部分性能冗余的问题,本文提出一种结合田口法和灰色关联法的驱动桥壳多目标优化设计方法。以驱动桥壳结构参数为设计变量,桥壳刚度、强度和动态性能为优化目标,采用田口法正交试验设计实验方案,利用有限元法进行驱动桥壳典型工况的仿真分析,在试验数据信噪比分析的基础上结合灰色关联法对驱动桥壳进行多目标优化,得到最优结构参数组合。研究结果表明,优化后驱动桥壳的上述优化目标性能得到提升,验证了联合优化方法的有效性。

基于NNC法的含电解铝系统多目标优化

随着高比例可再生能源并网,电力系统运行面临调峰压力大、风电消纳难等问题。为此,基于电解铝负荷的响应容量大、调节速度快等特点,提出一种基于规格化平面约束法(NNC)的含电解铝系统多目标优化方法。首先,将需求侧具有调节特性的电解铝负荷与火电厂相结合,建立含电解铝电力系统的多目标优化模型,以系统运行总成本最小、弃风电量最小为目标函数,联合储能系统对系统进行整体优化调度;其次,采用NNC法处理多目标模型,获取均匀分布Pareto前沿解;最后,选用逼近理想解法(TOPSIS),在Pareto前沿解中得到全局最优解。算例分析结果表明,所提方法可有效提高可再生能源的消纳量,具有良好的经济性。