快速被动群搜索优化算法及其在空间结构中的应用

在快速群搜索优化算法QGSO(quick group search optimizer)基本原理的基础上,提出了改进的快速群搜索优化算法--快速被动群搜索优化算法QGSOPC(quick group search optimizer with passive congregation),并应用于结构优化设计.采用QGSOPC优化算法分别对空间结构进行离散变量的截面优化设计,并与QGSO优化算法、群搜索优化算法GSO(group search optimize)和启发式粒子群优化算法(HPSO)的计算结果进行比较,结果表明改进的快速被动群搜索优化算法QGSOPC与QGSO算法、GSO算法和HPSO算法相比不但具有较好的收敛精度和更快的收敛速度,而且具有很好的稳定性.该算法可有效率地应用于实际结构的优化设计.     

用于结构优化设计的改进多目标群搜索算法

在多目标群搜索算法（multi-objective group search optimization, MGSO）基本原理的基础上,结合Pareto最优解理论,提出了基于约束改进的多目标群搜索算法（IMGSO）,并应用于多目标的结构优化设计．算法的改进主要有3个方面：第一,引入过渡可行域的概念来处理约束条件;第二,利用庄家法来构造非支配解集;最后,结合禁忌搜索算法和拥挤距离机制来选择发现者,以避免解集过早陷入局部最优,并提高收敛精度．采用IMGSO优化算法分别对平面和空间桁架结构进行了离散变量的截面优化设计,并与MGSO优化算法的计算结果进行了比较,结果表明改进的多目标群搜索优化算法IMGSO与MGSO算法相比具有更好的收敛精度.通过算例表明：IMGSO算法得到的解集中的解能大部分支配MGSO算法的解,在复杂高维结构中IMGSO算法的优越性更加明显,且收敛速度也有一定的提高,可有效应用于多目标的实际结构优化设计．     

基于模糊可靠度的SRC框架结构优化设计研究

基于"投资-效益"准则,建立SRC框架结构的优化数学模型,优化目标包括初始造价及结构失效损失期望最小化两部分。利用加权系数调整两者重要程度。为获得结构失效损失期望值计算结构失效概率;为获得接近实际的失效概率,对SRC框架结构进行模糊可靠度分析,主要内容包括:确定SRC框架结构抗震目标性能水平量化值,建立结构模糊功能函数,提出考虑模糊性Monte Carlo法。将SRC框架结构优化过程调整为含内外两层的迭代过程,外层对优化模型进行计算,内层对结构进行模糊可靠度分析。考虑优化模型中设计变量、约束条件过多、目标函数非线性程度较高等特点,提出适用于SRC框架结构的分阶段优化计算方法。通过对一榀单跨三层SRC框架结构优化设计,表明所提优化方法可获得理想、可靠的设计效果。     

基于改进混合遗传细菌觅食算法的贝叶斯结构学习算法

针对利用启发式学习算法学习贝叶斯网络时容易陷入局部最优和寻优效率低的问题,提出一种改进的混合遗传细菌觅食优化算法的贝叶斯网络结构学习算法。该算法首先通过遗传算法求得较优种群并作为细菌觅食算法的初始种群;然后利用交叉和变异策略改进细菌觅食算法的复制行为,增加种群多样性,扩大搜索空间;最后通过改进细菌觅食算法的迁移行为的初始化操作更新种群,防止精英个体的丢失。通过种群的迭代搜索最终获得最优的贝叶斯网络结构。实验仿真结果表明,与其他算法相比,该算法的收敛精度和效率有所提升。     

基于细菌觅食和蚁群算法的工艺路线优化

针对工艺路线规划中满足多重约束的最优方案选择问题,提出一种细菌觅食和蚁群优化（bacteria foraging ant colony optimization,BFACO）算法。首先,将工艺路线规划转化为对加工元顺序的优化问题,构造满足多种工艺准则的加工元拓扑优先顺序图,并构建了在缩短加工周期、提高加工质量和降低加工成本目标下的最低加工资源更换成本的目标函数;其次,设计加工元序列与加工资源两个搜索阶段的蚁群搜索,拓扑优先顺序图可弥补加工元序列搜索阶段信息素匮乏的缺点,而在加工资源搜索阶段引入细菌觅食优化算法的复制与趋向操作,可使加工元在多个可选加工资源的情况下获得加工资源更换成本最低的加工序列;最后,基于细菌觅食与蚁群算法的融合优化,完成多个加工元序列的信息素积累并输出最优解,解决蚁群算法局部收敛且计算速度慢的问题。将BFACO算法应用于实例并与其他优化算法的优化结果进行对比,结果显示BFACO算法在工艺路线优化方面较其他优化算法具有较高的计算效率,验证了BFACO算法的可行性与有效性。研究表明,BFACO算法可有效应用于同时考虑工艺约束与加工资源更换成本的工艺规划,为实际生产提供高效且灵活的工艺路线的优化选择。     

快速群搜索优化算法及其应用研究

在群搜索优化算法GSO(Group Search Optimize)基本原理的基础上,提出了改进的群搜索优化算法——快速群搜索优化算法QGSO(Quick Group Search Optimize),并应用于结构优化设计。算法的改进主要有3个方面:第一,当算法不前进时,适当加大游荡者的数目;第二,引进粒子群算法(PSO)的搜索方式,将GSO中的角度搜索改为步长搜索,并考虑群体最优值和个体最优值;第三,引入遗传算法,通过个体最优值与群体最优值的杂交重新生成游荡者。采用QGSO优化算法分别对平面和空间桁架结构进行了离散变量的截面优化设计,并与GSO优化算法和启发式粒子群优化算法(HPSO)的计算结果进行了比较,结果表明:该文改进的群搜索优化算法QGSO与GSO算法和HPSO算法相比具有较好的收敛精度和更快的收敛速度,可应用于工程结构的优化设计。     

基于改进自适应遗传算法的钢框架非线性优化设计

遗传算法在建筑钢结构设计中的应用不仅改变了传统的设计概念,而且可以丰富钢结构优化设计理论和方法,在经济建设中取得显著效益．在比较、分析、综合现有的一些改进方法的基础上,对基本遗传算法提出了一系列改进措施,形成了一种高效综合的遗传算法．改进算法采用最优保存策略和比例选择相结合的选择思路,设计了与进化代数相关的交叉概率和与个体适应度相关的变异概率．将该算法应用于以质量（造价）最小为优化目标的钢框架结构的优化设计中,结果表明,改进的遗传算法不仅可以获得满意的优化效果,而且还有效地提高了计算速度.     

基于均匀变形和混合智能算法的框架结构抗震优化设计

结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算法计算效率较低的不足,提出基于差分进化算法和粒子群算法的混合智能算法,并给出结构优化计算流程。针对弯剪型框架结构,以弹性动力时程分析中结构各层的层间相对位移相等为优化目标,基于混合智能算法对结构楼层刚度进行优化设计,获得了楼层刚度的最优分布规律。在此基础上研究了地震动随机性和梁柱刚度比等因素对优化结果和刚度分布规律的影响。基于曲线拟合和等效理论分析,建立楼层最优刚度比和等效最优截面尺寸比的多项式函数。通过与现有研究成果的对比,验证所建立的经验函数具有较高的精度,可为面向均匀变形的结构优化设计提供准确有效的参考依据并可提高计算效率。     

基于均匀变形和混合智能算法的框架结构抗震优化设计

结构在地震作用下发生均匀损伤或均匀变形可以避免出现薄弱层和集中损伤,且结构整体抗震性能可得到全面提升。以此为目标对结构进行抗震优化设计具有重要的理论和工程意义,但相关的理论和规律性研究尚不够系统深入。针对目前结构优化算法计算效率较低的不足,提出基于差分进化算法和粒子群算法的混合智能算法,并给出结构优化计算流程。针对弯剪型框架结构,以弹性动力时程分析中结构各层的层间相对位移相等为优化目标,基于混合智能算法对结构楼层刚度进行优化设计,获得了楼层刚度的最优分布规律。在此基础上研究了地震动随机性和梁柱刚度比等因素对优化结果和刚度分布规律的影响。基于曲线拟合和等效理论分析,建立楼层最优刚度比和等效最优截面尺寸比的多项式函数。通过与现有研究成果的对比,验证所建立的经验函数具有较高的精度,可为面向均匀变形的结构优化设计提供准确有效的参考依据并可提高计算效率。     

复合材料层合板结构振动声辐射优化

通过有限元法计算复合材料层合板结构的振动特性,然后采用瑞利积分进行结构的声辐射分析.在此基础上,给出考虑振动声辐射特性的复合材料层合板的优化设计模型,研究简谐激励力下的结构灵敏度计算,重点推导了声学灵敏度分析公式,并采用序列线性规划方法进行了优化求解.数值算例表明通过层合板铺层厚度和角度的优化可以有效降低结构的振动声辐射,同时验证了灵敏度算法的精度和优化方法的有效性.     

基于PSO-BFA和改进Alexnet的滚动轴承故障诊断方法

现实中滚动轴承的工况复杂易变,无法有效地对其进行故障诊断。对此,提出一种基于粒子群优化的细菌觅食(Particle Swarm Optimization and Bacterial Foraging Algorithm,PSO-BFA)和改进Alexnet(第二代卷积神经网络)的滚动轴承故障诊断方法。该方法将Alexnet的结构简化,并分别在其前两层池化层之后添置局部归一化层以降低训练成本;将以小批量样本softmax的交叉熵为损失函数,按Adam迭代优化法小样本、少迭代次数训练改进Alexnet后的变负荷样本诊断精度设计为适应度函数,并结合PSO中粒子移动速度的更新方法更新BFA中细菌的游动方向来寻找改进Alexnet的结构等相关参数;根据PSO-BFA所得的参数,以相同的训练方法大样本、多迭代次数训练改进Alexnet,实现复杂工况下滚动轴承多状态故障诊断。实验结果表明所提出的方法对复杂工况下滚动轴承16种故障状态的诊断是可行的,且有更高的诊断精度、更好的抗干扰和泛化性能。     

边柱加强型预应力混凝土框架结构振动台试验研究

摘 要：国内的既有预应力混凝土框架结构(简称PC框架)大都是基于《混凝土结构设计规范(GBJ 10-89)》(简称89规范)进行设计,研究表明,其耗能机制为层间屈服机制。为了提高结构的抗震能力,对基于89规范设计的三层两跨空间PC框架进行了边柱加强,并完成了1:7.2缩尺模型振动台试验。试验表明：加强的边柱在地震作用下的破坏推迟,结构损伤在各楼层分布均匀,模型能够形成梁端和柱端出铰的混合出铰机制,结构整体抗震能力大大提高。此外,近场脉冲型Chi-Chi地震波对结构的位移响应影响更大,而El Centro波则更容易激发模型的高阶振型。     

中型散装容器框架底板和大梁的设计与分析

目的设计中型散装容器主要受力部分的结构,即框架的底板和大梁。方法首先,根据使用条件和环境,设计出了合理可靠的底板和大梁的基本造型。其次,研究了大梁肋数、截面高度和肋中部圆弧半径对大梁支撑作用的影响,设计了4种大梁结构。最后,对不同形状和尺寸的结构进行有限元分析,从中选择了最优结构。结果研究发现,底板采用肋纹、大梁肋数目为5条、大梁截面高度为16.5 mm、肋中部圆弧半径为47 mm的结构,应力和变形最小。结论通过对底板和大梁的设计与分析,能满足承载要求,从而延长框架的使用寿命。     

基于改进最优觅食算法的锅炉NOx排放预测研究

提出了一种改进的最优觅食算法(POFA),在最优觅食算法中引入自适应惯性权值与全局最优解来改进算法的更新公式,同时加入相空间搜索的机制。利用改进的最优觅食算法优化极端学习机(ELM)构建一个改进的极端学习机模型(POFA-ELM),并用该模型对锅炉NO_x的排放特性进行建模。将该模型与ELM、差分进化算法、粒子群算法、人工蜂群算法以及基本的最优觅食算法优化的ELM模型进行比较。结果表明:该模型的预测精度更好,泛化能力更强,可以更加准确地预测NOx的排放质量浓度。     

结构非线性振动的自适应模糊滑模控制

结构在强震作用下将不可避免地进入塑性阶段,表现出非线性行为,而总体上说,结构非线性振动还没有系统、有效的控制方法.本文主要研究了结构非线性振动的自适应模糊滑模控制算法,用模糊系统来自适应地逼近非线性系统以实现滑模控制力,同时采用模糊系统消除滑模控制所带来的抖振现象,并给出了模糊滑模控制器和自适应律的设计.仿真模型采用3层和20层的Benchmark非线性结构模型,每层均设置一个采用自适应模糊滑模控制算法的控制装置,计算出其在地震输入下的结构响应,然后对仿真结果进行了分析.仿真结果表明,自适应模糊滑模控制算法能够充分发挥自适应模糊控制和滑模控制的优点,较好地实现对结构在地震作用下非线性振动的控制,并得到令人满意的结果.     

Optimization Design of RC Ribbed Floor System Using Eagle Strategy with Particle Swarm Optimization

The eagle strategy algorithm is combined with particle swarm optimization in this paper. The new algorithm, denoted as the ES-PSO, is implemented by interfacing Etabs structural analysis codes. ES-PSO is used to optimize the RC ribbed floor system, including floor and underground garage roof. By considering the effects of reinforcement, the principle of virtual work is applied to calculate the deflections of components. Construction cost is taken as the objective function and the constraint conditions are required to satisfy. Accordingly, the optimal layout, the optimal sections of the beams and slabs and the corresponding reinforcements are obtained for different column grids. In this investigation, the RC ribbed floor system is optimized according to the Chinese standard, whose column grids are 8.4 m and 8.4 m. The performance of the ES-PSO algorithm is good enough, which can be applied to practical engineering. The paper can also provide a basis for subsequent optimization design of monolithic structures.