基于简约SQP和混合自动微分的反应参数优化

针对甲醇-烃动态过程反应参数优化问题,提出了一种基于混合自动微分技术和改进简约空间序列二次规划(rSQP)算法相结合的求解方法.该方法将动态优化问题离散化为以代数方程表示的非线性规划问题, 利用问题结构稀疏、自由度相对较低,并含有大量等式约束等特点,以改进的简约空间序列二次规划算法为求解器来求解优化问题,并在求解过程中,采用混合自动微分技术获取优化问题的一阶导数信息和稀疏结构.计算结果表明,该方法的求解效率比差分求导的标准序列二次规划(SQP)算法高100多倍,比混合自动微分求导的SQP算法高10倍左右,另外求解精度也有显著提高.     

基于GPU加速的雷暴追踪外推方法研究

基于气象雷达的雷暴识别与追踪是临近预报中重要的方法之一. 为解决传统算法实时性差的问题,运用OpenCL构建异构计算模型对算法进行并行化改进. 通过对算法分支结构优化、OpenCL设备内存优化,以及针对VLIW的优化,分步阐述算法优化的过程和原理. 这些方法不仅使得基于光流的计算速度大幅提升,还可为其他基于OpenCL异构计算的优化提供参考. 以AMD两代不同架构的GPU和Intel XEON CPU作为测试平台测试,结果表明,改进后的算法程序在硬件同等功耗的情况下,计算速度提高了10至18倍.     

基于ASP的程序切片

针对程序切片在程序理解和程序测试方面的应用,提出了一种基于ASP的程序切片方法。ASP是一种声明性问题解决方法,它可以高效地描述程序切片问题。基于ASP的切片方法,可以把切片的查找转化为回答集的求解。另外,对传统数据流切片算法进行了改进;改进后的算法可以减少重复计算,提高了运行效率。通过实验表明了此改进法的正确性和高效性;并且比较了3种ASP求解器（DLV、Smodels、Cmodels）的执行效率,基于Cmod-els的改进算法的运行效率是最高的。     

基于改进PSO算法的自适应均衡算法

传统的自适应均衡算法存在收敛速度慢,稳定性差、均衡效果不理想等缺点,从而使自适应均衡器在高速光纤通信系统中的应用受到限制.具有梯度搜索因子的Grads-PSO算法,结合了传统数值优化方法在计算速度和计算精度上的优势,将梯度法引入粒子群算法中.在梯度搜索因子的指导下,PSO算法的运算过程显得更加有规则,从而提高了算法的收敛速度和运算精度.因此,本文提出将改进PSO算法用作自适应均衡器均衡算法.通过仿真实验表明,改进PSO算法具有收敛速度快,计算精度高的优点,将其作为自适应均衡器的控制算法可收到很好的均衡效果,优于传统的控制算法.     

基于ASP的程序切片

针对程序切片在程序理解和程序测试方面的应用,提出了一种基于ASP的程序切片方法.ASP是一种声明性问题解决方法,它可以高效地描述程序切片问题,基于ASP的切片方法,可以把切片的查找转化为回答集的求解.另外,对传统数据流切片算法进行了改进;改进后的算法可以减少重复计算,提高了运行效率.通过实验表明了此改进法的正确性和高效性;并且比较了3种ASP求解器(DLV、Smodels、Cmodels)的执行效搴,基于Cmodels的改进算法的运行效率是最高的.     

利用GEK代理模型的天线快速多目标优化设计

传统方法进行天线优化设计主要利用经典优化算法调用电磁仿真软件,在求解复杂天线的多目标优化问题时效率不理想．针对该问题,在多梯度下降算法中引入遗传算子,提出了一种高效的全局多目标优化算法--混合遗传算子多梯度下降算法．该算法调用梯度增强型克里金模型进行天线优化．梯度增强型克里金模型建模所需的样本规模小、时间短,并且避免了电磁仿真软件的反复计算．利用该算法优化加载各向异性Ⅰ型周期结构覆层的警用超短波宽带单极子天线和某型直升机机载专用通信系统天线及其抗干扰阵列,在达到相同优化效果时,所需的模型仿真次数为利用改进的非支配排序遗传算法调用电磁仿真软件进行优化的10.30％和18.96％,验证了该优化算法的高效性．     

基于全局灵敏度分析的改进微分进化算法

为了提高微分进化算法在问题维度较高、计算量有限的情况下的寻优能力,提出了基于全局灵敏度分析方法的改进微分进化算法。使用Morris-One-at-a-Time(MOAT)全局灵敏度方法对典型函数进行灵敏度分析,与另一种全局灵敏度分析方法 Sobol方法进行了对比,证明MOAT方法计算效率和精度较高。基于MOAT方法分别构造了考虑灵敏度信息的改进交叉算子和变异算子,从而得到2种改进微分进化算法GSADE1和GSADE2。使用5个显式50维测试函数对2种改进算法进行了测试,并与基准微分进化算法进行了对比,发现2种改进算法在收敛速度和鲁棒性方面都有所提高。     

基于分数阶微分、水平集及分水岭的铅锌浮选图像分割

针对铅锌浮选气泡暗颜色、细节弱、分割难的特征,提出了一种新的图像分割算法。该算法分成三个部分： 气泡边界增强： 基于分形学改进分数阶微分算法,主要是根据图像的纹理特性自动确定分数阶微分的非整数阶数,以自适应分数阶微分算法增强气泡边缘; 气泡亮点区域提取： 在改进传统的水平集算法基础上,进行精确的气泡亮点区域的提取,克服了全局自动阈值算法在提取气泡亮点时存在的缺陷; 图像分割： 利用内外标记修正梯度图像, 最后运用分水岭算法对浮选图像进行分割。对于不同铅锌矿大小气泡图像的实验,并通过与多种传统的图像分割算法分析比较,实验结果表明新算法不仅提高了浮选气泡图像的分割精度,并且有效地减少了传统图像分割算法的过分割问题,本文算法对于浮选气泡具有良好的分割效果。     

实现AOI取像路径规划的混合遗传算法

为了提高自动光学检测过程中图像采集的效率,需要对取像的视场位置和取像的路径进行优化.现有取像方法的一个共同点就是效率偏低,鉴于此提出了基于混合遗传算法的路径规划方法,该方法可一步完成路径优化,进而提高取像的时间效率.仿真结果验证了该算法的有效性,在相同的条件下,可以减少取像时间,提高检测效率,克服了传统顺序取像方法的缺点,针对电路板进行离线路径规划,不会影响实际在线取像的时间.基于混合遗传算法的路径规划方法,有效解决了自动光学检测中路径规划关键问题,对提高工业生产效率,具有重要意义.     

计及分布式电源的改进配网潮流计算方法

针对多节点形式分布式电源并入配电网后导致传统潮流计算方法并不适用的问题,对牛顿潮流计算方法进行改进,提出每次迭代时结合梯度下降法与牛顿法对雅克比矩阵中各元素进行优化。改进算法解决了配网中由于分布式电源节点类型丰富导致传统算法计算困难的问题,同时,也解决了由于配网线路阻抗比值较大导致雅克比矩阵收敛困难的问题。根据改进算法提出以零阻抗连接编号方案为基础的潮流计算流程。通过数学理论分析与IEEE33节点仿真验证,改进算法在收敛性、收敛速度等方面较传统方法均有所提高。经由验证结果表明,改进算法适用范围较广,对于含分布式电源的配网快速潮流分析与实时调度计算提供有效的参考。     

立方准晶的反平面问题与Ⅲ型裂纹问题

发展了立方准晶材料的断裂理论 .通过应用Fourier分析和对偶积分方程理论 ,得到了立方准晶材料Ⅲ型裂纹问题的精确解析解 ,并由此确定了位移与应力场 ,应力强度因子和应变能释放率 .结果表明 ,应力强度因子与材料常数无关 ,而应变能释放率依赖于所有的材料常数 .这些为研究此新固体材料的变形和断裂提供了重要的信息 .     

FMS中加工质量故障预报的新方法

对引起加工质量故障的原因进行了研究,建立了用于加工中心加工质量故障分析的与/或故障树,提出了隐加工质量故障(FMQF)的概念和由·FMQF 找出制造系统故障的决策树方法.本文在模糊理论基础上,提出了隐加工质量故障识别的新方法,用这种方法可以根据控制图的变化进行设备状态估计.基于以上研究,建立了可用于柔性制造系统隐加工质量故障预测和预报的专家系统.     

基于田口方法的生态环境敏感性评估方法研究

提出基于田口法的生态环境敏感性评估方法。采用统计分析方法描述生态环境敏感性特征,构建生态环境敏感性数据的统计分析模型,结合大数据挖掘方法进行生态环境敏感性关联数据挖掘,提取生态环境敏感性数据统计分布的模糊聚类特征量,采用模糊C均值聚类分析方法和相关性融合分析方法,实现对生态环境敏感性评估和检测,基于田口方法构建生态环境敏感性评估的检测统计量,根据稳健性检验和统计回归分析方法,实现对生态环境敏感性评估和预测。仿真结果表明,采用该方法进行生态环境敏感性评估的自适应性能较好,预测准确度较高,提高了生态环境敏感性评估的置信度水平。     

Information for authors

<正>Science China Technological Sciences(Sci China Tech Sci)is a monthly peerreviewed academic journal supervised by the Chinese Academy of Sciences,and co-sponsored by the Chinese Academy of Sciences and National Natural Science Foundation of China.Its primary mission is to encourage communication of basic and innovative research results of high quality in the fields of technological sciences.The subject areas featured include materials,mechanical engineering,engineering thermophysics,water resources,space science,astronomics,civil engineering,nuclear science and technology,electronic engineering,architecture,and engineering mechanics,etc.All papers should be intelligible for a broad scientific audience.Contributions are invited from researchers all over the world.Sci China Tech Sci is indexed by SCI,EI,Current Contents,Index to Scientific Reviews,International Aerospace Abstracts,Math Reviews,MathSciNet,Current Mathematical Publications,Z Math,etc.     

Information for Authors

正General Journal of Beijing Institute of Technology(JBIT),an English language journal sponsored by Beijing Institute of Technology,was established in 1992.JBIT mainly publishes research articles that reflect the latest achievements in basic theory and experimental studies in various engineering fields and in applied mathematics,mechanics,physics,chemistry,and so on.JBIT is listed in Ei,CA,SA,AJ,CSA,MR,ZM and many other abstracting indexes.     

Genomics,metagenomics,and microbial oceanography—A sea of opportunities

Microbial oceanography is an emerging discipline resulted from the interaction,cross-fertilization and integration of life science and ocean science.Microbial oceanography integrates the principles of marine microbiology,microbial ecology and oceanography to study the role of microorganisms in the biogeochemical dynamics of natural marine ecosystems.The application of genomics tools to study marine microbes is resulting in rapid advancements in microbial oceanography that has important implications in globa...     

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正General Journal of Beijing Institute of Technology(JBIT),an English language journal sponsored by Beijing Institute of Technology,was established in 1992.JBIT mainly publishes research articles that reflect the latest achievements in basic theory and experimental studies in various engineering fields and in applied mathematics,mechanics,physics,chemistry,and so on.JBIT is listed in Ei,CA,SA,AJ,CSA,MR,ZM and many other abstracting indexes.     

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电流变隔振器的理论研究

介绍了一种新型的隔振器———电流变隔振器 .通过对系统的结构进行简化 ,建立起物理模型 ,推导出运动微分方程 ,在理论分析和性能曲线模拟的基础上 ,确定出影响电流变隔振器工作特性的主要因素 .理论研究表明电流变隔振器在低、高频段均能良好隔振 ,有效降低传递力的幅值和扩大隔振的频率范围 ,并具有防系统共振的性能 .     

关于受控扩散过程的动力学

主要考虑在给定初始条件下构形变量的时间演化可由受控扩散描述的有限自由度动力系统.基于随机控制一般理论,引入受控扩散的随机作用量的两个适当形式.通过离散该随机作用量,导出系统受控扩散的广义坐标表示的动力学方程,该方程连同连续方程一起精确描述扩散运动的概率进程.