一种微变形的WGMRES算法

GMRES方法是解决大型稀疏非对称的线性方程组最有效的方法,在计算中存在着许多对标准GMRES进行改进的算法。Weighted GMRES算法使用加权方式来加快GMRES算法的收敛速度。主要研究WGMRES算法的计算过程,并对此做出简单的变形,从而提出一种新的计算方法。实验结果表明,该方法具有加快收敛的效果。     

考虑潮汐影响的班轮多船型船舶调度

针对班轮企业由于提前公布船期表，但受货运需求的波动和潮汐的影响引起的多船型船舶调度问题进行研究。首先系统分析了一家班轮企业近洋运输航线结构；然后考虑大型船舶需乘潮进出港口，以及适当条件下允许租船的实际情况，兼顾班轮船期表的限制，构建了以运输总成本最小为目标的班轮多船型船舶调度非线性规划模型；最后考虑模型的特点，设计了嵌入基因修复的改进遗传算法（IGA）用于模型求解。实验结果表明，与传统的经验调度方案相比，得到的船舶调度方案在船舶利用率上能提高25%~35%；中规模算例下与CPLEX相比，IGA的CPU处理时间平均降低77%；中、大规模算例下与蚁群算法相比，IGA计算的运输费用平均降低15%。实验结果验证了所提模型和算法的有效性，可为班轮企业船舶调度提供参考。     

大型船舶物资补给可视化仿真

大型船舶物资补给可视化仿真可以形象地模拟物资补给搬运流程, 计算搬运时间, 发现搬运中的瓶颈问题, 进而实现搬运流程优化. 在定性分析大型船舶物资补给类型和搬运流程的基础上, 提出了基于Flexsim的大型船舶物资补给可视化仿真体系结构, 设计了仿真模型, 探讨了仿真平台实现的关键技术. 结合具体的案例, 开展了仿真实验, 结果表明, 可视化仿真对于大型船舶物资补给物料搬运系统的设计和运行管理具有重要作用.     

基于GPU的皮肤变形算法

为提高基于实例的皮肤变形算法的效率和速度,对加权姿态空间变形(WPSD)等算法进行了研究.WPSD中需要的逐顶点计算可以在GPU上以单指令流多数据流(SIMD)方式并行执行.并行顶点计算一般在GPU顶点处理器中执行,但是更进一步的并行操作是可以由片段处理器来获取到的.提出了一种基于GPU片段处理器实现的并行变形算法.每个顶点的关节权值可以由样本姿态自动的计算出,因此减少了手动操作,提高了WPSD等皮肤变形算法的质量.     

工业刺绣软件中基于加权网格的字符变形算法

根据作者在大型工业刺绣软件中的实践经验和相关研究,提出了一种基于加权网格的字符变形算法。实验结果表明,这种算法比原有刺绣辅助设计软件更加易于操作和美观。     

基于改进蚁群算法的船舶人员疏散问题研究

结合船舶人员疏散的背景条件,提出了一种描述船舶人员疏散问题的精确数学模型。构造了一种新的启发式函数同时引入改善全局收敛性条件,提出了一种改进蚁群算法．同时应用严谨数学语言证明了改进蚁群算法的收敛性,为进一步应用算法提供基础。算法增加了人员疏散过程中的社会因素及心理因素影响,能成功解决了大型舰船人员疏散问题。实验仿真结果表明,无论是在疏散时间还是疏散效果上都好于基本蚁群算法,为精确解决船舶人员疏散问题提供新的思路。     

基于CATIA和Patran的船舶液舱舱容变形量研究

船舶液舱舱容计量的方法很多,包括B样条法、tank计算软件等,但目前使用的方法中均没有考虑液舱板架结构的变形这一因素。本文主要研究液舱板架结构在不同载况下的变形对舱容的影响：首先使用有限元分析软件Patran计算液舱变形,然后将变形后的节点数据导入三维建模软件CATIA并生产新的三维模型,由CATIA软件计算变形后的舱容。     

主尺度受限船舶性能及结构特性综合优化方法研究

本文建立了主尺度受限船舶性能及结构特性综合优化的数学模型,基于并行算法、遗传算法和混沌算法思想,构造了一种基于敏感变量分段的并行遗传混沌复合算法,并将其应用于求解此类综合优化计算问题,编制了界面友好的VC++软件。对于主尺度受限船舶性能及结构特性综合优化问题,进行了遗传算法或混沌算法及其并行或复合算法的大量优化计算。结果表明:该复合算法不但能有效地克服遗传算法的早熟问题,而且计算可靠、效率高,为主尺度受限船舶设计方案的综合评估及其综合优良船型设计准备了前提条件。     

基于几何特征的三维模型变形与编辑*

在三维计算的基础上针对三维颅面模型,提出了一种基于几何特征的三维模型变形与编辑算法。该算法采用迭代过程,即每进行一次变形便可以重新计算调整后的颅面几何特征值,如果满足需要则退出编辑并保存模型;否则继续变形,直到得到满意的三维模型为止。在局部变形中,为了弥补自由变形技术在变形控制和用户交互方面的不足,对点约束局部变形算法进行了改进。实验证明,该算法实现简单,且具有良好的交互性,变形效果良好。     

一种基于相似度聚类的胃癌诊断挖掘算法研究

针对大型胃癌诊断数据库中疑似病例的确诊问题,提出了一种聚类挖掘算法,该算法使用匹配系数计算相似度来确定疑似病例,对于大型的数据库具有较好的优越性能。研究结果表明,运用所提算法在医学领域确定疑似病例能取得较好效果。     

考虑泊位偏好和岸桥移动的泊位岸桥联合调度

为了更高效地利用码头资源,同时考虑泊位资源和岸桥资源,建立了考虑泊位偏好和岸桥移动频数的泊位岸桥联合调度两阶段模型。第一阶段模型采用船舶到港时间可变的到港策略,建立了以船舶等待成本、泊位偏离成本、延迟离港成本之和最小为目标的混合整数规划模型。第二阶段模型考虑了岸桥的干扰约束,建立了以岸桥移动频数最小为目标的整数规划模型。使用MATLAB设计改进的自适应变异粒子群算法对模型进行求解,并将结果与CPLEX和原始粒子群算法的求解结果对比,证明该算法的高性能。在两阶段模型中引入泊位偏离因子[β]来表示泊位偏离对船舶工作量的间接影响,分析[β]变化对船工作情况的影响。发现在计划期内,岸桥资源一定的情况下,船舶偏离偏好泊位会影响总的工作成本,尤其是当所有船舶总工作量较大时,[β]增加会造成总成本的激增。结果表明该模型和算法在解决泊位-岸桥的联合调度问题方面的有效性。     

考虑恶劣天气的班轮多阶段重调度方法

受恶劣天气影响的船舶调度是一个非常复杂的优化问题,也是班轮公司重点关注的问题之一。为此,针对某航运网络上的一家班轮公司的所有营运船舶,以获知设计的多阶段重调度机制时段内最新预报的天气信息和这些船舶的实时位置为前提,重点考虑班轮船期表的限制并兼顾港口间航速变化和船舶容量等现实约束,构建了以固定计划期内所有船舶的航运总成本最小为优化目标的非线性数学模型,并设计了嵌入基因修复算子的改进遗传算法用于求解该模型。由此,可以给出集成租船直运、跨航线调船、反挂和货物中转等解决策略的最佳多阶段重调度方案。通过对大、中、小规模的算例进行实验,实验结果表明,可知与传统等待办法相比,多阶段重调度节约了总航运成本的15%以上,验证了所提模型和方案的有效性;与Cplex相比,改进遗传算法的运算效率大大提高,且偏差值均在5%以内,而与蚁群优化（ACO）算法、禁忌搜索（TS）算法、量子差分进化（QDE）算法相比,改进遗传算法能在有效时间内降低10%左右的成本,验证了算法的科学性。所提方法可为班轮公司的实际船舶调度提供参考。     

双向航道集装箱港口船舶调度优化算法

针对拥有双向航道的集装箱港口中船舶进出港所遇到的会遇和追越等问题,提出了一种重点考虑服务规则的新型船舶调度优化算法。首先,同时考虑双向航道的现实约束和港口夜航的安全规定;然后,构建了以所有船舶在港总等待时间最小为目标的混合整数规划模型来得出最佳的船舶进出港次序;最后,设计了嵌入聚合策略的分支切割算法对模型进行求解。通过数值实验可知,运用嵌入聚合策略的分支切割算法所得结果与下界值的平均相对偏差为2.59%。同时,与模拟退火算法与量子差分进化算法的对比结果表明,所提的分支切割算法所得的目标函数值相较于两个对比算法所得目标函数值分别减少了23.56%和17.17%,验证了该算法的有效性。在用所提算法得到方案的敏感性分析中比较了不同抵港安全时间间隔和船舶类型比例对方案结果的影响,为双向航道集装箱港口的船舶调度优化提供了决策支持。     

船闸人字门背拉杆预应力优化设计

为有效提高船闸闸门的扭转刚度、减小闸门的扭转变形,对某大型船闸人字门背拉杆预应力进行优化.介绍船闸人字门线性规划函数形式的优化设计方法,计算在自重和单项载荷作用下背拉杆的应力和位移;综合考虑人字门门体的扭转和下垂变形的影响,建立改进线性规划的预应力优化设计模型,获得的若干预应力优化值可供现场调试参考.     

Logic thrust allocation applied to multivariable control of the training ship

This paper describes a new thrust-allocation algorithm applied in steering system of the training ship. The allocation is a problem of the distribution of a small number of control signals from regulator to a large number of commands for propellers to move the ship precisely in a desired manner. Several requirements for allocation unit were formulated to ensure a reduction of the thrusters power consumption. Described algorithm bases on logic inequalities and simple calculations operations. The results of simulation and full-scale trials are presented as a verification of the algorithm work.     

柴油机自适应遗传非线性PID调速控制仿真

研究船用柴油机控制优化问题,柴油机调速要求快、稳、准。针对船用柴油机调速系统的时变、非线性及外界干扰等特点,传统PID调速稳定时间长,控制效果不佳。为提高喷油量达到控制准确度,改善调速系统性能,提出了一种柴油机自适应遗传非线性PID调速控制策略。采用Matlab对柴油机调速系统模型进行辨识并验证其准确性。利用非线性PID控制实现各参数增益的实时调整,提高了抗干扰能力,通过自适应遗传算法对系统的动态偏差进行监控,优化非线性PID控制器参数,减少了超调量,提高控制精度。仿真结果表明,采用自适应遗传非线性PID控制器稳定时间更短,鲁棒性强,控制精度更高,优化了柴油机调速系统性能。     

大形变微分同胚图像配准快速算法

本文提出一种研究大形变图像配准算法. 大形变使得图像信息和拓扑结构有较大的改变, 目前该方面的研究仍然是一个难点. 基于严密数学理论的微分同胚Demons算法是图像配准的著名算法, 为解决大形变配准问题提供了重要基础. 基于对微分同胚Demons算法的研究结合流形学习的思想提出一种大形变图像配准的新算法(MRL算法). 新算法通过挖掘图像的局部和全局流形信息改进微分同胚Demons 速度场的更新, 更好地保持图像的拓扑结构. 对比实验结果表明, 本文所提出的算法能够快速高精度地实现大形变图像的配准.     

单船岸桥分配与调度集成优化模型

针对集装箱码头泊位确定条件下的单船岸桥(QC)分配和调度问题,建立了线性规划模型.模型以船舶在泊作业时间最短为目标,考虑多岸桥作业过程中的干扰等待时间与岸桥间的作业量均衡,并设计了嵌入解空间切割策略的改进蚁群优化(IACO)算法进行模型求解.实验结果表明:与可用岸桥全部投放使用的方法相比,所提模型与算法求得结果平均能够节省31.86%的岸桥资源;IACO算法与Lingo求得的结果相比,船舶在泊作业时间的平均偏差仅为5.23%,但CPU处理时间平均降低了78.7%,表明了所提模型与算法的可行性和有效性.     

基于梯度型最小二乘滤波的船摇隔离度测试研究

针对传统船摇隔离度测试方法效率低、误差大、操作复杂、且不能有效解决扰动跳变的不足,对船摇隔离的基本原理进行了分析,建立了梯度型最小二乘滤波模型,提出了基于梯度型最小二乘滤波算法对测量数据进行滤波处理,利用VC++编程实现对船摇隔离度的自动化测试,并在船舶生摇的条件下进行船摇隔离度的测试分析;对比传统方法测试结果表明,该方法能有效滤除测量数据中的随机误差,较大程度地降低了扰动跳变的抖动量,提高了伺服系统船摇隔离度的测试精度。