基于ACO的瓦楞纸高浓磨浆过程多目标优化

目的在确保磨浆质量的前提下,提高磨浆产量、降低磨浆能耗,进而提高瓦楞纸的产量,降低生产能耗。方法在分析并建立高浓磨浆过程数学模型的基础上,针对该数学模型多目标、非线性的特点,提出一种采用编程简单、鲁棒性强的ACO(蚁群算法)对该多目标优化问题进行求解的新方法。结果 Matlab仿真结果表明,ACO在求解高浓磨浆过程多目标优化问题时,能够快速地找到符合生产工艺要求的最优解。结论基于ACO的多目标优化不仅提高了瓦楞纸制浆产量,而且降低了生产能耗。同罚函数相比,更好地实现了优质、高产、低能耗的生产目标。     

平行机系统生产调度与维护计划联合优化

针对平行机系统中生产调度和维护计划的联合决策问题,假设随机故障服从威布尔分布,将作业在设备上加工位置以及设备上预防性维护位置作为决策变量,以最小化最大完工时间和最小化单位维护成本作为优化目标建立了多目标优化模型.建立了基于混合编码的遗传算法,针对不同编码类型采用合适的遗传算子,并引入了自适应交叉和变异概率使算法在收敛速度和求解精度上得到较好平衡.通过与枚举算法对比,证明遗传算法具有较好的时间效率和求解精度.通过与独立决策模型对比,证明联合优化模型能更好地解决联合优化问题,提高企业整体效益.     

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。     

采用冲击磨粉碎木屑的试验研究

为了研究生物质粉碎的机理和优化粉碎参数,利用冲击磨在不同给料量下粉碎不同含水率的木屑,通过对样品平均粒径、特征粒径、形貌、单位能耗以及磨机的最大处理能力的分析,探索生物质粉碎的机理,通过综合考虑粉碎比和单位能耗来优化粉碎的参数。结果表明:特征粒径和平均粒径分别约为625、470μm,并随给料量增加先增加后减小;冲击磨的最大处理能力在14~22 kg/h范围内,且随着原料含水率的增加呈近似线性下降趋势;单位能耗约为100~400 kWh/t,且随含水率的增加而增加;冲击磨的粉碎主要方式随给料量的增加逐渐由冲击粉碎变为摩擦粉碎;木屑断裂方式随着水分含量的增加逐渐由脆性断裂转变为韧性断裂。     

圆钢热轧批量调度的多目标优化方法

针对圆钢热轧批量调度问题,考虑热轧工艺约束、综合生产需求优化等因素,建立了以最小化最大完工时间、机器调整成本以及提前\拖期时间为目标的优化模型,并构造了基于种群修复的改进强度Pareto进化算法。算法以改进强度Pareto进化算法为框架实现批量序列调整,并结合问题变量的离散性特征设计编码规则,以及选择、交叉和变异等遗传进化方式;考虑问题约束的特殊性,设计种群修复策略,以修正违反热轧工艺约束的批量序列。通过基于实际生产数据的仿真实验验证了模型和算法的可行性和有效性。     

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.     

非概率可靠性中一维优化算法的改进及其在桥梁评估中应用

为了减少非概率可靠性指标的计算量,提出了改进的一维优化算法.将区间变量转换为标准化区间变量后,得到了关于失效面的极限状态方程.在扩展空间中,通过缩小区间变量的取值范围能方便的确定目标函数的单调性.进一步,为了显示求解非概率可靠性指标的计算过程,提出了非概率可靠性指标的改进一维优化算法的计算步骤.讨论了在役桥梁的非概率可...     

铺设角度与铺层顺序对层合板稳定性的影响

以层合板结构的临界屈曲载荷系数最大化为优化目标,基于改进型模拟退火算法对层合板结构铺设角度和铺层顺序进行优化。由于层合板结构的铺层角度是离散变量,模拟退火算法适合求解离散变量的优化问题。利用模拟退火算法优化层合板铺层,在算法内采用并行计算、引入记忆功能同时设置双阈值终止准则,有效地提高了优化过程的收敛速度,同时避免优化过程中出现局部最优解。以临界屈曲载荷系数作为目标函数,选取复合材料层合板的铺设角度顺序为设计变量,采用改进的模拟退火算法得出复合材料层合板的最优铺设角度以及铺层顺序。     

考虑决策者风险偏好的微电网多目标区间优化

为使包含可再生能源在内的微电网的发电成本和气体污染物排放量最小，首先，建立了日前24小时多目标区间优化模型，同时引入区间可能度以处理不确定性变量，并转换该模型以满足决策者的风险偏好。其次，根据模型特点，设计解的初始化和修正元启发式策略，并提出一种基于模糊隶属度和切比雪夫函数混合分解的多目标进化算法MOEA/HD求解该模型。最后，通过算例仿真，验证了与其他算法相比，MOEA/HD算法效率更高，能得到质量更好、范围更广、分布更均匀的非劣解集。     

基于剩余寿命预测的维修与备件订购联合策略优化

利用设备健康状态信息预测剩余使用寿命,并进行维修和备件订购决策以达到降低设备检修成本和备件成本的目的。针对单部件系统提出基于剩余寿命预测的维修与备件订购联合策略,其中维修决策遵循控制限原则,即根据系统退化量判断是预防性更换还是故障更换,同时基于历史退化信息预测系统剩余寿命,引入订货阈值判断是否订货。通过分析更换时刻备件状态确定所有可能更新事件,推导各事件发生概率进而计算各事件更新成本和更新长度,采用更新报酬理论构建最小化单位时间内期望费用的联合策略模型,设计离散事件仿真算法求解模型。最后,通过实例验证模型和算法,得到最小的单位时间内期望费用14.656 3,最优预防性更换阈值8,最优订货阈值1 000。     

基于改进量子粒子群算法的纸浆浓度控制系统

目的为了克服传统PID控制在具有大时滞性、非线性等特点的纸浆浓度控制系统中性能不足和参数调整困难等问题,研究参数在线调整的方法。方法在传统PID控制的基础上,结合量子粒子群仿生算法(QPSO),提出一种量子粒子群算法优化的传统PID控制器参数,并应用于纸浆浓度控制系统;同时对基本量子粒子群算法进行改进,引入交叉算子,并将该控制算法应用到纸浆浓度控制系统中,并与传统控制进行对比。结果与传统PID控制和基本量子粒子群优化的PID相比较,改进的优化算法能够得到更加令人满意的控制效果,具有系统超调量小、响应速度快、鲁棒性高等优良的性能。结论基于改进的量子粒子群优化算法的纸浆浓度控制系统可有效控制纸浆浓度,能够明显提高系统的控制精度等性能指标,更好地满足实际应用的要求。     

基于扰动抑制的差分进化算法的纸浆浓度控制系统

目的为了解决传统单PID控制优化算法仅关注跟踪性能,无法满足在纸浆浓度控制系统等工业生产环节中控制品质和成品良率的需求。方法将PID控制系统离散化以计算在高斯扰动下的输出方差作为扰动抑制的依据,并结合ITAE指标通过差分进化算法优化PID性能。结果仿真表明,该整定方法可以通过权值选取优化的偏好,自由调节PID控制器的性能表现,对比基于Z-N法的PID控制和基于PSO算法优化的PID控制,基于扰动抑制差分进化算法的PID控制的ITAE指标为14.3495,输出方差为31.8530,均优于其他2种算法。结论基于扰动抑制的差分进化算法可以通过用户自定义权重来协调纸浆浓度的输出方差和跟踪性能,从更实际的角度整定纸浆浓度控制系统的PID控制器参数,使得控制系统的性能指标满足工业生产要求。     

基于TLP模型的智能AGV三维实时路径规划研究

目的为了更好地规划出最优可行路径。方法采用三层规划模型(TLP)改进的三维实时路径规划算法,首先从AGV的控制性能入手,基于现实场景的多重约束设定威胁等级函数,利用TLP和改进RRT优化算法规划出更加平滑的最优路径。结果目标函数及TLP的决策变量可以确保AGV准确到达目标位置。结论实验结果表明,所提算法具有更好的效率与效果。     

高强钢控制臂件冲压工艺优化及稳健性分析

为获得高强钢控制臂件冲压工艺参数最优解,提高冲压工艺稳健性,基于6sigma稳健设计理论,采用数值模拟方法分析预成形模具间隙、局部翻边模间隙、预成形压边力、摩擦系数、板料轮廓尺寸等对拐角处材料减薄率的影响规律;将坯料位置、料片厚度、摩擦系数、塑性应变比、屈服强度、抗拉强度、板料尺寸等作为噪声变量输入,分析工艺的稳健性;根据敏感性分析结果,选用局部翻边模间隙、预成形模具间隙为变量,3σ水平设为目标,成形过程能力Cp值为1.0,进行优化计算;最后采用优化后的局部翻边模间隙、预成形模具间隙值,其他噪音变量不变,再次进行稳健性分析.研究发现,影响控制臂局部过度减薄甚至开裂的主要因素为预成形模具间隙及局部翻边模具间隙.根据模拟结果试模,零件的壁厚分布与模拟结果相比,最大误差小于6%.通过对关键参数的敏感性分析以及考虑噪声因素的稳健性分析,优化工艺参数后,成形质量水平提高,成形结果可靠.     

基于PSO–BP–GA混合算法的激光熔覆工艺多目标优化

目的 为了提高镍基高温合金熔覆涂层的综合质量,提出了一种基于PSO–BP–GA混合算法的激光熔覆工艺优化方法。方法 选取工艺参数（激光功率、扫描速度、送粉速率）为优化变量、熔覆层质量（稀释率、显微硬度、热影响区深度）为优化目标,根据正交试验结果建立PSO–BP神经网络预测模型,采用线性加权法和层次分析法建立熔覆层质量的综合评价体系,结合GA算法探寻综合质量最优的工艺参数组合。结果 PSO–BP神经网络模型预测值与试验值之间的相对误差不超过6%,最优工艺参数组合如下：激光功率为2 158 W、扫描速度为10.4 mm/s、送粉速率为2.9 r/min,其熔覆层稀释率降低了70.4%、显微硬度增大了25.4%、热影响区深度减少了41.8%。结论 该算法为制备出高性能镍基高温合金熔覆涂层提供了一定的参考与借鉴。     

基于AHP-TOPSIS的可持续包装设计最优方案的筛选

目的 针对基本灰狼算法在函数优化过程中精度低、收敛速度慢、局部搜索能力差等问题,提出一种基于收敛因子和权重动态变化的自适应灰狼优化算法。方法 为了平衡算法的全局和局部搜索能力,引入聚焦距离变化率来动态调整收敛因子;使用自适应权重因子来改变算法的位置更新公式,以提高算法的收敛速度和精度。结果 仿真实验结果表明,改进后的算法在收敛精度和速度上都有了显著的提升,并且克服了灰狼算法在处理多峰函数时易陷入局部最优的缺点;对于纸浆浓度控制系统,控制效果更加理想。结论 通过改进的灰狼算法对PID控制器参数进行整定,可以显著提高系统的控制精度和其他性能指标,能更好地满足实际应用的要求。     

基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法研究

目前,关于双激素人工胰脏子系统切换机制的研究较少,并且现有研究在运行效率和群体控制质量上有待提高。以三支决策理论和模型预测控制算法为依托,提出一种基于三支决策的双激素人工胰脏模型预测控制算法。该算法利用三支决策理论设计3个子系统之间的切换规则,该规则通过设计包含经济代价和高低血糖风险的代价矩阵,计算切换到每个子系统的决策风险值,确保最终切换到风险值最小的子系统。利用UVA仿真平台对33位虚拟病人进行实验并从多方面对仿真结果进行分析,证明该算法能很好地将血糖控制在正常范围内,在跟踪误差、风险指数、运行效率和对多个病人的群体控制质量上取得了良好的效果。     

注塑成型有限元分析管理和成型工艺优化系统

目的针对注塑成型工艺过程,开发有限元分析项目流程管理和工艺参数优化的集成系统。方法参考企业项目流程,开发项目流程管理模块,使用多元回归拟合配合改进的模拟退火算法进行工艺参数的优化,通过塑料托盘翘曲变形量的优化来验证优化方法的准确性,进行塑料托盘的CAE分析正交试验,使用多元回归拟合试验数据并进行拟合优度检验,分别使用Isight和改进的模拟退火算法进行最优解的求解并对比计算结果,最后对得到的最优参数组合进行CAE分析得到变形量,将变形量与正交试验变形量对比。结果在回归方法中,使用惩罚系数为2的多项式岭回归效果较好,其优度指标R2为0.975,改进的模拟退火算法计算结果与Isight软件自适应模拟退火算法的计算结果基本一致,最优参数组合在Moldflow分析中的变形量为0.6805 mm,与之前的最小变形量0.7436 mm相比更小。结论使用回归拟合配合改进的模拟退火算法开发的工艺参数优化程序能起到较好的工艺参数优化效果。