采煤机滚筒工作性能优化研究

在实际生产中,截割破碎过程是多作用耦合的结果,离散元法(DEM)与多体动力学(MBD)双向耦合技术可实现煤机设备与煤壁的信息交互,符合实际生产情况,具有较大的优越性。为提高采煤机滚筒的工作性能,基于DEM−MBD双向耦合机理,结合力学性能试验和模拟试验得到实际工况参数,采用仿真软件EDEM和RecurDyn建立了采煤机滚筒截割煤壁的双向耦合模型,对仿真过程中滚筒所受的转矩和截割力进行分析,证明耦合效果和截割效果较好。设计了单因素试验和正交试验,分析了滚筒运行参数对工作性能的影响规律,并利用SPSS软件得到滚筒转速、截割深度、牵引速度对截割比能耗、装煤率、载荷波动系数的影响程度,通过现场试验验证了模型的可行性。构建了以滚筒转速、截割深度、牵引速度为决策变量,以截割比能耗、装煤率和载荷波动系数为目标的多目标优化模型,利用改进多目标灰狼(MOGWO)算法和优劣解距离法(TOPSIS)对模型进行求解,得出当滚筒转速为31.12 r/min、截割深度为639.4 mm、牵引速度为5.58 m/min时,采煤机滚筒的工作性能最优,此时截割比能耗为0.4677 kW·h/^(3),装煤率为43.01%,载荷波动系数为0.3278。

基于离散粒子群算法的管道保温结构优化研究

针对目前管道保温结构优化算法不稳定、结果优化程度不高的问题,建立以经济效益为目标函数,以满足国家散热损失标准等条件为约束函数的离散型数学模型。以BPSO算法为基础改变其位置更新规则,防止种群进化失效;采用自适应权重增加粒子的全局和局部搜索能力;充分利用模拟退火算法的思想避免出现早熟现象。应用改进的算法分别对普通蒸汽管道和核电站的蒸汽管道进行系统仿真实验。结果表明,该算法能够在满足国家散热损失标准等条件下取得最优解,可以为管道保温结构提供合理的优化方案。

基于改进麻雀搜索算法的变电构架优化方法

为了解决变电构架设计中的优化问题,采用改进麻雀搜索算法对其进行优化设计。在基本麻雀搜索算法中引入Circle混沌映射,以提高种群的多样性和算法的全局搜索能力;引入萤火虫算法对麻雀搜索算法进行扰动更新,使其易于跳出局部最优。建立尺寸优化的数学模型,采用罚函数法处理约束条件。先将改进后的算法用于典型桁架算例分析,证明其稳定性与有效性,再将其用于变电构架的优化设计,结果表明,采用改进后的麻雀搜索算法能够有效提升变电构架的优化效果。

基于改进DPSO非退出故障下多无人机任务规划

针对非退出故障下多无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)协同任务规划问题,提出了一种基于混合策略改进的离散粒子群算法(mixed strategy improved discrete particle swarm optimization,MSDPSO)。该方法首先采用Sobol序列进行种群初始化,提高解空间的覆盖率;然后,提出非线性时变策略,加快算法的收敛速度;并引入柯西算子,增强离散粒子群算法的搜索空间;同时,还提出自适应交叉学习策略,丰富种群多样性,进而提升算法的全局寻优能力。综合改进的离散粒子群算法不仅加快了收敛速度,并且解的最优性也得到了提高。此外,运用三次样条插值算法进行无人机航迹规划,最后,将改进算法在三维空间中进行无人机故障前后的对比仿真实验,结果表明:所设计的算法具有显著的寻优有效性,为部分无人机发生轻微故障后,多机协同执行任务规划的问题提供了理论依据。

考虑拆卸序列的机器人拆卸线平衡优化

机器人拆卸逐步成为智能化生产的重要基础,提高机器人拆卸线效率,使其负载均衡尤为重要,拆卸任务顺序对拆卸线的影响也不可忽视。针对考虑拆卸序列的机器人拆卸线平衡问题,以工作站数量、平滑指数和最大工作站作业时间为优化目标建立多目标优化模型,提出ANP-熵权法为各目标分配权重,并提出一种改进离散粒子群算法来求解。通过实验表明所设计的耦合赋权法更能合理地量化目标权重,经过验证算法具有有效性,其性能优于对比算法,同时也说明所提研究方法有效可行,可对所研究问题进行高效的求解。

基于改进DPSO的故障下多无人机协同任务规划

针对故障后多无人机协同任务规划问题,提出了一种基于改进离散粒子群算法并结合匈牙利算法的任务重分配方法。首先,采用匈牙利算法进行故障下无人机队形的快速重新排列;然后,引入柯西算子提升离散粒子群算法的全局搜索能力,以增强搜索空间,同时,还提出了非线性时变的变异策略,加快算法的收敛速度,综合改进的离散粒子群算法不仅加快了收敛速度,并且解的最优性也得到了提高,此外,在分配过程中,考虑了环境障碍信息,分配结果更贴近实际也更加合理;最后,运用基本粒子群算法进行无人机的航迹规划,并在三维空间中进行了仿真实验,结果表明:所设计的算法能够有效提升任务分配的寻优结果,为多无人机出现故障后协同任务分配问题提供了理论依据。

离散变量优化设计的改进斐波那契遗传算法

根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立离散变量结构优化模型。针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点,提出一种新的遗传算子———转基因算子,用于对遗传算法的改进;提出一种离散变量结构优化设计的斐波那契算法,并与遗传算法结合在一起解决问题。优化设计结果表明,这种改进斐波那契遗传算法的收敛特性得到很好的改善,即发挥了斐波那契算法省时、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点,是有效的工程结构优化设计方法。

工程结构优化设计的改进混合遗传算法

根据工程实际以及规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了离散变量结构优化模型。针对遗传算法在迭代过程中经常出现的未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等问题,采用一种新的遗传算子即单亲遗传算子对遗传算法进行了改进,并提出了离散变量结构优化设计的三等分割算法与遗传算法相结合的混合遗传算法。优化设计结果表明:改进混合遗传算法的收敛特性得到了很好的改善,既具有三等分割算法省时、高效、局部搜索能力强的特点,又具有遗传算法全局性好的特点,是高效、理想的工程结构优化设计方法。

改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对标准遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、发生振荡、随机性太大等缺点,提出一种新的遗传算子转基因算子,用于对标准遗传算法的改进·这种转基因算子有效地利用了计算适应度的信息,很好地保护了最优个体,并能提高群体中个体的适应度·包含转基因算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化设计问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题·算例结果表明,改进遗传算法的收敛特性和优化设计结果远好于标准遗传算法,是一种理想的建筑结构优化设计方法·

基于内点法和改进遗传算法的无功优化组合策略

提出了一种求解无功优化问题的组合策略,该策略将无功优化问题分解为连续优化和离散优化2个子问题,分别用预测-校正内点法和改进遗传算法进行求解。考虑到实际电网在进行无功优化控制时,发电机是主要的调节手段,先不考虑离散变量的约束,采用预测-校正内点法优化连续变量;然后保持连续变量不变,用改进遗传算法优化离散变量;再返回到连续优化阶段,如此交替求解。当出现相邻的连续优化阶段和离散优化阶段网损变化的差值小于设定值时,停止优化。IEEE14、30、57、118节点系统的仿真结果表明,该策略比其它组合算法在收敛性和计算效率上更具优越性。

改进混合遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点,提出引入转基因算子与单亲遗传算子,同时提出一种离散变量结构优化设计的三等分割算法,通过与遗传算法相结合并运用到初始群体形成和进化过程中,使两种算法既可相互独立地运算,又可彼此相互协调、共同作用.根据工程实际,充分考虑规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立离散变量结构优化模型.各种算法的优化结果对比表明,改进混合遗传算法具有省时、高效、局部搜索能力强和全局性好的特点.

改进单向搜索遗传算法的工程结构优化设计

本文基于规范规定的约束条件和各项技术标准要求,建立了离散变量结构优化模型。针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大和迭代过程缓慢等缺点,提出一种新的遗传算子———单亲遗传算子,用于对遗传算法的改进。并提出一种离散变量结构优化设计的单向搜索算法与遗传算法结合在一起解决问题。优化设计结果表明,这种改进单向搜索遗传算法的收敛特性得到了很好的改善,即发挥了单向搜索算法局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点。该方法是一种有效的工程结构优化设计方法。

建筑结构优化设计的改进进退遗传算法

针对遗传算法在迭代过程中经常出现未成熟收敛、振荡、随机性太大、局部搜索能力差和迭代过程缓慢等缺点.提出一种离散变量结构优化设计的进退搜索算法与遗传算法结合在一起解决问题;并提出一种新的遗传算子———转基因算子,用于对遗传算法的改进.结果表明,这种改进退遗传算法即发挥了进退搜索算法省时、高效、局部搜索能力强的特点,又发挥了遗传算法全局性好的特点;采用的改进措施效果明显,其收敛特性得到很好的改善.该算法是高效的理想工程结构优化设计方法.

设备布局离散优化问题的粒子群算法研究

设备布局设计是制造系统设计的重要组成部分,设备布局是否合理对整个制造系统的总体功效起着非常重要的影响。粒子群优化算法(PSO)是一种新的群智能优化算法,常用于求解连续空间极值问题,近来正逐渐进入组合优化领域。利用多维实数编码及映射方法将连续PSO算法应用于求解设备环形布局问题,为此类离散优化问题的求解提供了一种新的思路。利用GA中的杂交策略扩展PSO算法,提高了PSO算法性能。通过实例计算和结果比较,说明了该算法能有效地求得设备环形布局问题的优化解,是一种行之有效地算法,有很好的实用价值。

遗传算法的改进及其在离散变量刚架结构拓扑优化中的应用

在刚架结构受力分析的基础上 ,提出一种启发式方法 ,以快速产生符合机动性要求的拓扑结构形式。对既定的拓扑结构形式采用改进的遗传算法进行截面优化。主要改进措施有 ,对群体中的不可行个体和约束条件过度满足的个体进行改造 ,可提高种群的整体质量。在复制过程中采用最佳个体保护策略和最差个体替换法 ,避免优良基因由于遗传操作的偶然性而被破坏掉 ,同时使无竞争能力的个体被淘汰 ;在进化初期采用大的交叉率 ,以尽快筛选出最优个体 ;对最差个体采用大的变异率 ,使其向最优解逼近 ;在进化后期采用局部徘徊策略 ,以增强局部寻优能力。算例的结果表明 。

自适应遗传算法在建筑结构优化中的应用

遗传算法易搜索到全局最优解,但局部寻优能力差且易发生早熟、随机漫游现象.基于对本文所采用的基本遗传算法的原理和实施过程介绍的基础上,针对其缺陷提出改进措施:利用混沌序列的“遍历性、随机性、规律性”的特点生成初始种群;采用最优个体储存、最差个体替换策略.在改进遗传算法的基础上,又引入自适应的交叉、变异概率公式,幅度系数调节交叉率、变异率形成自适应遗传算法.通过十五杆平面桁架的数值算例,自适应遗传算法的优化结果、优化进程与基本遗传算法、改进遗传算法进行了对比,验证自适应遗传算法的优越性能.

一种改进遗传算法在建筑结构优化设计中的应用

针对遗传算法在迭代过程中经常出现的未成熟收敛、振荡、随机性太大等缺点,引入一种新的遗传算子——单亲遗传算子,用于对标准遗传算法的改进。包含单亲遗传算子的改进遗传算法能直接计算具有应力约束和截面尺寸约束的离散变量结构优化问题,也能处理同时具有稳定约束和位移约束的多工况、多约束、多变量的离散变量结构优化设计问题,进而对框架结构的多种工况进行优化设计的结果进行了对比验证,结果表明:改进遗传算法比标准遗传算法有好得多的收敛特性,迭代次数明显减少,优化设计结果也远好于标准遗传算法。

基于改进蚁群算法的渡槽结构优化设计

渡槽结构优化设计属于混合离散变量优化问题,针对利用一般连续变量方法进行离散变量优化设计的不足,对基本蚁群优化算法进行了改进:引入蚁群更新、沿途搜索等策略,在搜索过程中对设计变量进行工程化处理,蚂蚁按处理后的变量进行离散搜索。开发了基于改进的蚁群优化算法的混合离散变量渡槽优化设计的程序。实例研究表明,该算法对优化设计问题的特性无特殊要求,而且程序运行可靠,全局收敛能力强。

相控阵-MIMO雷达的相位编码信号设计方法

具有良好性能的正交编码信号是相控阵-多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)雷达获得优良性能的前提。为得到对接收端噪声容忍度更高的编码信号,利用改进的离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,以接收端匹配滤波之后输出信号的性能为代价函数,将编码设计转化为约束优化问题,设计了可灵活编码的正交相位编码信号。新算法得到的编码信号有较低的自相关旁瓣和互相关干扰,在匹配滤波时其对噪声的抑制要好于已有算法,且能有效分离出多个目标。仿真结果验证了算法的有效性。

基于改进DPSO算法的并行测试任务优化调度研究

并行测试以减少测试时间和降低测试成本的强大优势,已成为当前自动测试系统发展的方向;针对并行自动测试过程中,测试任务调度复杂,难以优化的问题,以PSO算法为基础,通过对问题空间编码的重新定义,并运用交叉、变异算子给出了新的粒子位置的更新公式,提出了一种改进后的DPSO算法;依据并行测试完成时间极限定理,给出了并行测试任务调度的目标函数与约束条件;以某雷达电子装备并行测试系统中三块电路板并行测试为例,对改进的DPSO算法进行了仿真验证,得到了最优调度测试序列;结果表明:与遗传算法相比,改进后的DPSO算法迭代次数更少,寻优性能更好,适用于工程应用。