多目标优化软件开发及其应用

针对基于传统数学规划原理的多目标优化方法在实际工程优化问题中的脆弱性及现有一些多目标优化方法在应用时具有的缺陷性,提出了一种将改进粒子群算法与灰色决策相结合的多目标优化方法.联合MATLAB和VB,开发了一款基于该方法的便于工程应用的多目标优化软件.将该软件应用于掘进机铲板参数多目标优化,取得了良好的优化效果,验证了该方法的可行性,为工程实际中处理多目标优化问题提供了便利与借鉴.     

基于多目标粒子群协同算法的状态参数优化

针对铅锌烧结过程综合透气性、烧结终点的优化具有强非线性、计算复杂等特点,提出了一种有效的多目标粒子群协同优化算法。首先,建立了有综合透气性、烧结终点两个目标的优化模型。接着,通过改进的约束比较方法、粒子极值选取方法,以及利用不同的粒子群来分别优化相应的变量,提出了一种改进的多目标粒子群协同优化算法。最后,利用提出的多目标优化算法进行综合透气性、烧结终点的优化。仿真结果表明,所提出的多目标优化算法能较好地解决综合透气性、烧结终点的优化问题。     

基于嵌入协作的多方法协作优化方法

提出一种基于嵌入协作的多方法协作优化方法。算法采用嵌入方式组织各个优化方法之间的协作,利用优化方法之间的协作效应提高优化性能。进行遗传算法、模式搜索法和Powell法嵌入协作组成的多方法协作优化方法设计。计算实例表明,基于嵌入协作的多方法协作优化方法取得了优于单个优化方法的全局最优特性。     

多载荷多工位转盘拓扑优化设计

基于拓扑优化理论,以结构总质量最小为目标,利用SIMP材料插值方法,结合HyperWorks/Optistruct拓扑优化功能对自动化组装设备中常用的多工位转盘进行了拓扑优化．根据优化后的重构模型与原始结构模型的静力学对比分析知,优化后降低了多工位转盘的总质量,提高了多工位转盘的刚度,同时减小了多工位转盘的局部最大应力．数据结果表明本方法对多工位转盘优化设计是有效的．     

低碳理念在建筑规划设计中的应用探究

为了在建筑规划设计中更好地应用低碳理念,该文在建筑低碳设计中引入多目标优化计算方法,利用多目标优化计算方法对低碳设计内容进行进一步优化,并对实例进行计算,该文分析了多目标优化计算原理及常见求解方法,并将其与建筑低碳设计结合。案例计算表明,多目标优化计算方法在建筑低碳设计中有很好的适用性,能够对建筑低碳设计内容进行优化。该研究对今后低碳理念在建筑规划设计中的应用及优化有一定的借鉴意义。     

基于主成分分析的多响应稳健性优化方法研究

将主成分分析法与双响应曲面法相结合,提出了一种同时优化响应均值和标准差的多响应优化方法.通过主成分分析,将多个响应的位置和散布特性值转化为主成分综合得分,并以二者的加权和作为优化指标,克服了传统的多响应优化方法只考虑响应均值的不足,将响应的标准差也纳入优化范畴,实现优化的稳健性.实例表明,该方法充分考虑了响应标准差对优化结果的影响,优化结果得到一定改善.     

基于Pareto最优解的零件制作方向优化研究

分析了快速成型工艺中零件制作方向对制件表面质量、所需支撑面积和零件制造时间的影响,分别建立了它们的优化数学模型。采用了基于Pareto最优解的多目标优化遗传算法NSGA-II进行优化计算,通过与单目标优化方法求得最优结果的对比,表明用多目标优化方法进行零件制作方向的优化计算,不仅可以求出比单目标方法更优的解,而且通过一次优化计算就可得到多个较优的零件制作方向。     

多工位高速锻造工艺优化技术研究现状

简要介绍了多工位高速锻造工艺及其特点,阐述了基于有限元模拟的锻造工艺优化技术的发展现状,并在此基础上根据多工位高速锻造工艺的特点,阐明了多工位高速锻造工艺优化技术研究中存在的主要问题,探索了多工位高速锻造工艺优化技术研究的方向.     

基于多分辨率-多边形单元建模策略的多材料结构动刚度拓扑优化方法

利用多边形有限单元的高精度求解优势,融合多分辨率拓扑优化方法,实现粗糙位移网格条件下的高分辨率构型设计,由此提出多材料结构动刚度问题的拓扑优化方法。将多边形单元(位移场求解单元)劈分为精细的小单元,构造设计变量与密度变量的重叠网格,形成多分辨率-多边形单元的优化建模策略;以平均动柔度最小化为目标和多材料的体积占比为约束,建立多材料结构的动力学拓扑优化模型,通过HHT-α方法求解结构动响应,采用伴随变量法推导目标函数和约束的灵敏度表达式,利用基于敏度分离技术的ZPR设计变量更新方案构建多区域体积约束问题的优化迭代格式;通过典型数值算例分析优化方法的可行性和动态载荷作用时间对优化结果的影响机制。     

基于蚁群算法的多值属性系统测试序列优化

针对系统故障诊断中的多值属性系统测试序列优化问题,该文提出一种改进的蚁群算法,将成功运用在二值属性系统中的蚁群算法扩展到多值属性系统中,根据多值属性系统特点,设计相应的状态转移规则和信息素更新机制,并采用蚁群算法和遗传算法相融合的联合优化策略,解决了多值属性系统的序列优化问题,为多值属性系统的测试优化问题提供了一条新的解决途径。     

基于CRAFT的多阶段柔性设备布局优化算法

多阶段设备布局下的总成本包括设备拆装成本、物料搬运成本以及区域利用成本,问题的目标是最小化总成本.首先,在分析问题的基础上,建立基于多阶段设备布局优化目标的数学模型;其次,采用改进的CRAFT启发式算法优化单阶段设备布局;进一步,提出基于单阶段设备布局算法的多阶段启发式算法,优化多阶段设备布局;最后,数值实验表明算法优化后总成本降幅达28.57%.     

多档位行星变速传动系统动力学参数优化修改

针对多档位行星变速传动系统因为参数选取不当致使多个档位存在扭转共振的问题,提出以系统固有频率对参数相对灵敏度为约束条件,采用相对初始参数变化率最小的动态优化目标函数和动态约束边界的多步遗传优化算法,对系统进行了多档位动力学参数优化修改。对采用不同优化步长情况下以基于相对初始参数最优和基于单步最优为目标函数进行了对比研究,并对行星传动系统固有频率对参数灵敏度用于传动系统多档位和单个档位参数优化修改的特点进行了分析。结果表明:以相对初始参数最优的多步遗传优化算法可以获得相比以单步最优的多步遗传优化算法更好的优化结果;行星变速传动系统单个档位固有频率对参数的灵敏度不能直接作为多个档位同时进行参数优化修改的参考。参数优化修改后系统所有档位在工作转速范围内都不会发生扭振共振,可为多档位行星变速传动系统设计提供一定的指导。     

基于多目标优化PID的纸浆浓度控制系统

目的 针对纸浆浓度PID控制系统在时滞性、稳定性、耦合性方面的不足,提出一种基于多目标优化的纸浆浓度PID控制方法.方法 对纸浆生产工艺进行分析,结合纸浆浓度PID控制系统,设定多属性的决策变量,建立对应的目标函数和约束条件;从质量、产量、成本、环境等4个方面对纸浆浓度PID控制过程进行多目标优化,构建基于多目标优化的纸浆浓度PID控制模型;采用改进量子粒子群算法对多目标优化模型进行求解,获得Pareto最优纸浆浓度控制方案;将建模方法、优化算法、优选方法进行耦合,从而形成"建模-求解-优选"全过程的纸浆浓度控制方法.结果 通过对纸浆浓度控制优化前后的决策变量进行比较分析可知,多目标优化PID控制方法在评价指标方面满足了质优、高产、低耗的多目标优化的可控性要求;相较于传统PID控制方法,IPSO-PID控制方法的响应速度更快,具有更好的鲁棒性;在PID参数优化方面,文中的优化模型整定控制参数在0.05 s内达到稳态阶段,稳态误差更低,具有更好的稳定性.结论 在保证系统鲁棒性的同时,基于多目标优化算法的纸浆浓度PID控制系统可实现对纸浆浓度的精确性和稳定性控制,更好地满足实际工业生产的要求,确保纸张质量的品质.     

图像处理优化的系统流程与多目标优化理论分析

近年来随着计算机技术的迅猛发展,同时与数学结合日益紧密,极大地促进数字图像的处理技术进展。由于图像处理的任务存在差异,相应的处理程序以及模型也有差异,并且没有统一的评价标准。进行图像优化需要设定优化的目标,为此有必要通过引入多目标优化理论实施图像处理,从而得到最优的图像处理结果。从多目标优化角度出发,从当下图像处理图像中存在的问题入手,重点的论述图像处理优化的系统流程以及相关的多目标优化理论分析。     

基于多目标粒子群算法的稀疏分解参数优化

针对振动信号稀疏分解过程中存在的复杂参数设置问题,提出利用多目标粒子群算法进行稀疏分解参数优化,以实现振动信号的有效压缩。根据多目标粒子群理论,建立稀疏分解参数优化模型,确定粒子群优化目标函数、待优化参数,分析参数设置与目标函数之间的泛函关系。设计仿真实验,研究数据压缩指标之间的约束关系,指导多目标粒子群算法参数优化,改善数据压缩效果。应用实测数据,验证多目标粒子群算法的参数优化能力,实验结果表明:多目标粒子群算法能够优化振动信号稀疏分解参数,取得良好的振动信号数据压缩效果。     

基于多目标粒子群算法的多传感器图像融合

针对图像融合中参数优化的问题,提出了一种基于多目标粒子群优化算法的多传感器图像融合方法。首先采用非采样Contourlet变换(NSCT)对源图像进行多尺度、多方向分解;然后选取图像融合的客观评价指标为优化目标函数,采用多目标粒子群优化算法对低频系数的融合参数进行优化,带通方向子带系数采用取绝对值最大的融合规则;最后通过NSCT逆变换得到融合图像。分别对多聚焦图像融合和红外与可见光图像进行融合实验,并对融合图像进行主客观评价,实验结果表明,得到的融合图像具有较好的主观视觉效果和客观评价指标。     

基于CAPP系统的工艺参数的优化设计

以切削速度、进给量为设计变量,建立了以加工成本、生产率、利润为多目标的数学模型;根据所得多目标综合优化数学模型,采用加权函数法为优化方法,用MATLAB求出在约束限制可行域内最优参数,为车削加工工艺参数提供优化依据和优化量,可供其他参数的优化提供参考.     

计及蓄电池寿命的冷热电联供型微电网多目标经济优化运行

冷热电联供（combined cooling,heating and power,CCHP）型微电网不仅能为清洁能源的开发利用提供良好的平台,降低能源消费带来的环境污染,而且能够改善供电电能质量,降低系统损耗。为使CCHP型微电网经济计算更加符合实际运行工况,考虑将蓄电池寿命损耗带来的经济损失加入经济调度计算模型,同时考虑CCHP型微电网的经济性和环保性,建立CCHP型微电网的多目标优化模型。根据最大满意度的原则将多目标优化模型转化为单目标优化模型,利用改进型遗传算法,优化日内各微源的出力。通过算例对比分析多目标优化和各个单目标优化对微电网中各微源出力的影响,结果表明：多目标优化模型能够兼顾CCHP型微电网的经济性和环保性,更加接近CCHP型微电网的实际运行工况。     

多响应问题的稳健性设计优化

基于双响应曲面方法提出了一种解决多响应稳健设计的优化方案。对多响应稳健设计优化问题进行分析,提出了双响应曲面方法与满意度函数法相结合的稳健优化设计方法。该方法通过引入多响应均值满意度和多响应方差满意度,将可控因素和噪声因素的波动产生的方差结合到满意度函数中,并考虑了优化结果的稳健性。采用该方法对文献实例进行分析,得到了较好的优化结果。     

波纹芯体夹层板分频段隔声性能的多参数优化

应用遗传算法与梯度算法相结合的混合优化算法,在结构质量及整体刚度约束下,分两个频段对波纹芯体夹层板在中置点声源激励下平均透射声功率进行单参数和多参数优化分析,其中优化目标函数,即夹层板透射声功率用谱元法和Rayleigh积分进行建模计算。优化结果表明,单参数和多参数优化都能明显改善波纹芯体夹层板在高频段（701 Hz～1 500 Hz）的隔声性能,但两种方法在低频段（1 Hz～700 Hz）效果均不显著,证明单纯针对结构参数优化能够有效地抑制由局部模态引起的透射声峰值,但是对结构整体模态引起的透射声峰值影响有限。进一步对比表明,对具有多个结构参数的波纹芯体夹层板,其隔声性能多参数联合优化结果明显优于单参数优化结果。