迭代优化算法在大跨拱桥线形控制中的应用

针对某大跨径钢管混凝土拱桥的斜拉扣挂系统,将迭代优化算法应用于拱肋吊装的线形控制和索力计算．应用一次张拉到位的思想,通过设置合理的优化变量、约束条件和目标函数,将索力优化分散到各个施工阶段单独进行,依靠循环迭代实现总体线形的控制．该算法用于拱桥吊装施工的模拟,考虑了扣索垂度等非线性影响后,一轮优化得到的预抬高和扣索索力即可基本满足线形控制的要求．     

大跨度钢管砼拱桥拱肋吊装中的扣索索力计算

采用有限元计算与优化分析相结合的方法对扣索索力进行逆向求解.索力的计算以拱肋各标高控制点的高程偏差平方和最小为优化目标,以拱肋的内力及各个控制点的标高偏差为状态变量,采用一阶分析法对设计变量扣索索力值进行迭代优化.基于ANSYS软件的结构分析功能和优化功能,应用此方法对一座钢管混凝土拱桥拱肋的悬拼吊装中的索力进行了计算.结果表明,该方法计算精度高,线形控制效果好.     

大跨度钢管混凝土拱桥施工控制预测算法

目的 为使斜拉扣挂法吊装施工的大跨度钢管混凝土拱桥钢管拱肋在合拢前满足要求.方法 采用最优化理论对扣索初张力和预抬高值进行预测求解,在安装第一个钢管拱肋节段时,把合拢段除外的其余所有梁段有限元模型一次生成,以考虑节段间转角连续引起的刚体位移.施工控制的目标为合拢前各钢管拱肋节段高程控制点的标高误差满足要求,采用一阶分析法对节段安装预抬高值进行正装迭代优化求解.结果 在一上承式钢管混凝土拱桥施工控制的实际应用结果表明该方法计算简便,可准确地给出各个施工节段得扣索初张力和预抬高预测值.结论 利用一次生成模型法进行拱肋吊装迭代优化计算,能方便的考虑拱肋节段转角引起的刚体位移,可较准确地给出满足要求的施工控制预测值.     

大跨径钢管混凝土拱桥缆索吊装非线性分析

建立了大跨径拱桥吊装的空间有限元模型，采用随动坐标迭代法，计入几何非线性的影响因素,基于优化理论，建立了缆索吊装扣索力的优化数凄模型；采用前进分析方法，对大跨径钢管混凝土拱桥吊装施工过程进行分析。以某主跨368m钢管混凝土拱桥为工程算例，验证了文中方法的有效性。计算结果表明，考虑几何非线性影响后，计算得到的吊装控制点偏差值小，计算精度高。     

基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化分析

针对斜拉桥设计和监控计算中合理成桥状态和施工状态索力的确定问题,提出了一种基于MOPSO算法的斜拉桥索力优化方法。该方法在PSO算法的基础上通过增加外部储备集和优化更新策略来适应多目标、多约束的索力优化,较单目标优化方法仅有单一解的局限性,MOPSO算法考虑因素更全面,得到的Pareto最优解集可供决策者根据经验进一步筛选。采用Python编程语言,联合有限元软件编写基于该方法的优化程序,选取主塔、主梁的弯曲应变能之和,主塔成桥后在恒载作用下的纵桥向位移平方和作为目标函数,以施工过程及成桥后结构处于安全状态和索力总体分布均匀作为约束条件。工程算例优化结果表明,该方法能够快速搜寻到Pareto最优解集,并从中筛选出最优解,其结构应力处于安全范围,主塔线形合理,索力总体分布均匀。该方法可应用于斜拉桥成桥和施工阶段索力的确定及梁拱组合体系桥梁吊杆索力的确定。     

大跨度钢管砼拱桥拱肋预制与吊装的线形控制

钢管拱桥拱肋线形控制是全桥质量保证的重点之一,关系到全桥受力状态和使用寿命.以太平湖大桥为工程实例,首先阐述了拱肋在加工过程中的线形控制,对钢板下料、节段预拼以及焊接等方面的线形控制进行了简要的介绍;同时对吊装过程中的线形控制进行了深入的研究,在理论分析及现场测试基础上,根据控制测量原理及技术要求,动态调整扣索索力,可以保证拱的安装线形符合设计要求;最后分析了在拱肋吊装过程中,可能对拱轴线形产生影响的主要因素,如温度、塔架水平位移以及扣索张拉伸长量等等所造成的影响.工程实践表明,这种控制方法合理可行,实施方便,数据精度满足要求,达到了监测监控线形的目的.     

钢管混凝土拱桥拱肋吊装中扣索调整仿真计算

讨论了拱肋吊装过程中扣索调整的计算问题,综合迭代模拟计算和扣索垂度修正等方法来模拟吊装计算中的扣索调整.实现了拱肋吊装预测计算中对扣索张拉操作的模拟,并给出了扣索调整计算的基本框架.通过工程实例验证了该方法可用于钢管混凝土拱桥拱肋吊装过程中,计算任意一个节段的扣索调整,最终可使拱肋线型满足设计精度要求.     

上承式拉索拱桥成桥索力优化研究

针对影响矩阵法和单位荷载法建立索力优化计算的数学模型,未考虑施调索力间相互作用的不足,提出了双影响矩阵法,并对其进行理论推导;该方法以拱肋弯曲应变能最小为优化目标建立数学模型,计算无迭代过程,可直接得到优化索力的精确值;并以1座200 m跨上承式拉索组合拱桥为例,采用3种不同的方法进行索力优化计算.结果表明:双影响矩阵法计算速度快、精度高.     

钢管拱吊装施工控制研究

秭归青干河大桥主桥系跨度256．0m中承式钢筋砼桁架无铰拱桥，钢筋拱吊装采用缆索吊机斜拉扣挂悬臂拼装法施工，。通过工程实例，介绍秭归青干河大桥钢筋拱吊装施工独特的施工方案与新型的施工控制方法及接头辅助临床临时连接，整体节段同时一次焊接合龙等施工新技术的应用及探讨。     

大跨径钢箱梁斜拉桥合理成桥索力的优化

依据影响矩阵调值原理,提出以结构整体弯矩最小为目标,关键节点的位移为约束条件的斜拉桥索力优化方法. 首先应用Midas/Civil 中“未知荷载系数”功能计算满足特定约束条件的最佳荷载系数, 并求出拉索初拉力. 然后将系数矩阵与弯矩信息导入Excel中,定义目标函数与约束条件,求出初步优化索力,最后将所得初步索力重新代入Midas/Civil模型中,进行局部微调得最终优化索力. 将此方法用于某斜拉桥方案分析,结果表明,优化前后,主梁弯矩减小36%,主塔弯矩减小70%,主梁竖向最大位移减小51%,主塔水平最大位移减小74%,且索力分布均匀,线形更为平顺.     

非球面部分补偿检测系统的误差分析与处理

为了实现非球面通用化、高精度检测,提出非球面部分补偿法,并进行误差分析与处理.在光学设计软件ZEMAX中对部分补偿检测系统进行系统建模并优化,分析器件姿态误差及装调精度对重构非球面面形的影响.通过对系统误差的分析,提出基于系统建模的光线追迹与误差存储相结合的系统误差处理方法,将系统误差归为由系统建模得到检测光路的误差和由误差存储得到不含检测光路的干涉仪系统的误差.通过计算机仿真及实验证明,部分补偿检测系统采用该误差处理方法去除系统误差后,可以由逆向迭代优化重构(ROR)技术重构出更精确的非球面面形.将该非球面面形与采用无像差点法得到的面形对比,结果较吻合,均方根(RMS)精度接近0.02λ(λ为波长).     

具有积分环节多变量系统的双层结构预测控制

针对双层结构预测控制面对一阶积分过程时无法形成稳态优化模型的问题,基于一阶积分过程的稳态特性,提出“临界稳态”的概念,给出了“临界稳态”状况下的“点”模型,以及“临界稳态”的成立条件(稳定性条件),由此建立积分过程的稳态优化数学模型.双层结构预测控制分为上层稳态优化和下层动态控制.上层稳态优化通过求解稳态优化数学模型得到最优稳态输出目标,下层动态控制使用基于模型的控制方法实现最优稳态目标的跟踪控制.将稳态优化问题求解过程中划分为两个阶段:可行性阶段与最优化阶段.在可行性阶段针对积分过程稳态优化模型中的稳定性条件给出相应的可行性判定与软约束调整算法,从而确保了最优化阶段解的存在性.仿真中,将所提出的积分型双层结构预测控制算法应用在一个多变量积分过程上.该优化控制系统一方面可以计算出系统的最优稳态输出目标,另一方面实现了对该目标的快速跟踪控制.     

一类双线性矩阵不等式松弛解法的应用

在饱和系统反馈控制律的求解中涉及到求解双线性矩阵不等式问题,介绍了一种求解一类双线性矩阵不等式的松弛解法.通过使用一个标量因子,采用迭代策略,将双线性矩阵不等式的求解转化为线性矩阵不等式的求解问题,降低了控制律求解的计算量.最后,在单机无穷大系统中,通过与传统的自动电压调节器(AVR)+电力系统稳定器(PSS)的控制策略相比,证明了应用该方法获得的控制律是有效的.     

基于数据驱动高阶学习律的轮式移动机器人轨迹跟踪控制

轮式机器人执行巡逻、播种和工业生产等任务是一个强非线性的间歇过程.针对重复运行的轮式机器人轨迹跟踪问题,本文提出了一种基于数据驱动的高阶迭代学习控制算法.首先,对轮式移动机器人的模型进行推导设计,并对推导得到的状态空间形式的离散时间模型利用基于状态转移的迭代动态线性化方法,将轮式机器人系统转化为线性输入输出数据模型;其...     

轻质材料微结构构型的拓扑优化设计

为了减轻结构的质量和降低成本,针对轻质材料,提出将整体的边界条件转化为微结构单胞的边界条件,建立微结构单胞的有限元模型,并运用变密度方法和优化准则法结合求解微结构单胞的拓扑优化问题.优化模型是在相应的体积约束条件下以变形能为目标获得最大刚度的微结构单胞.利用优化准则设计方法的计算公式,改变单元的相对密度值,小于阀值的单元进入下步迭代,如此反复,实现拓扑优化.采用适当的惩罚因子和阀值对迭代进行控制,提高了收敛的速度和精度,优化结果表明,该方法可以获得优化的微结构单胞,得到相同体积下最刚的多孔材料,降低了结构的重量和成本.     

基于神经网络优化的迭代学习控制方法的研究及应用

聚合反应的动态特性具有时变性、非线性等特点,应用传统的控制方法已不能满足实际的控制要求,且达不到需要的控制精度,急需提出一种先进的控制方法.本文提出了一种新的基于神经网络优化的迭代学习控制方法,介绍了由迭代学习控制理论设计迭代学习控制器,提出用神经网络对控制器参数进行优化计算,找出最优的学习增益;并将该方法应用于ABS树脂聚合反应过程的温度控制中,仿真结果表明了该方法的有效性,且能在较少的迭代次数下,以最快的收敛速度、较高的跟踪精度逼近期望轨迹.     

基于交替迭代的车辆主动悬架LQG控制器设计

针对主动悬架线性二次高斯控制(linear-quadratic-Gaussian control, LQG)控制器,提供一种快速确定其最佳控制加权系数及最优控制力的方法。 通过车辆行驶平顺性评价指标分析,利用无量纲归一化思想建立主动悬架最优控制目标函数,给出平顺性加权系数与控制加权系数间的关系;根据主动悬架力学模型,利用Newmark-β显式积分法,建立平顺性加权系数仿真分析模型。以路面不平度作为输入激励,以轮胎动位移和悬架动挠度为约束条件,借鉴交替迭代思想建立交替迭代优化算法,建立主动悬架LQG控制加权系数及控制力的优化方法。通过与现有LQG控制器设计方法的对比分析,对本设计方法的先进性和可靠性进行仿真验证,结果表明设计的LQG控制器能够显著改善车辆的乘坐舒适性。     

Regularized discriminative segmental feature transform method

In order to improve the stability of the frame based feature transform method, a segment based discriminative feature transform method is proposed, and the feature transform matrix of each speech segment is determined using the regularization technique. In the novel method, the feature transform is viewed as a parameter selection problem with limited data. In the training stage, an over-complete dictionary is constructed by the feature transform matrices of tied-state based region dependent linear transform. During testing, after the speech signal is segmented through force alignment, an appropriate regularization term is added to the likelihood objective function. An optimal subset of the transform matrices is selected from the dictionary and their corresponding coefficients are estimated following the fast iterative shrinkage thresholding optimization algorithm. Experimental results show that compared with the tied-state RDLT method, after combining L₁ and L₂ regularization, the recognition rate is increased by 1.30％ using the maximum likelihood training criterion. The performance gain is increased to 1.66％ after discriminative training.     

成本导向下基于遗传算法的曲面幕墙设计优化

针对目前建筑越来越多采用曲面幕墙而带来的高额建造成本问题,提出方案设计阶段优化与深化设计阶段优化相结合的两阶段复合优化方案,对曲面幕墙工程项目进行成本优化.通过Rhino建立曲面幕墙参数化模型,利用Grasshopper逻辑运算器编写优化方案,实现控制参数生成的优化方案.在方案设计阶段中,使用多目标遗传算法进行网格划分方案优化.综合考虑面板类型占比与龙骨综合长度的平衡解集,选择满足工程需求的最优方案解,在深化设计阶段中使用单目标遗传算法,将双曲型面板优化为单曲型面板,降低双曲型面板数量的占比.通过实际工程应用的分析可知,该复合优化方案在原始方案基础上的优化率为23.19%,现有只在单一阶段进行优化的方案优化率为16.20%,复合优化方案的优化率在现有的优化方案的基础上增加了6.99%.研究结果表明,利用该研究方案,能够有效地降低曲面幕墙工程项目成本.     

多目标机炉协调控制中控制变量阈值范围的确定

机炉协调控制系统的性能直接关系到机组的安全性和经济性。对协调控制系统设定值的多目标优化可提高控制系统品质,协调控制中控制变量阈值范围的确定是实现设定值多目标优化的基础。以160 MW燃油锅炉汽轮发电机组动态模型为例,给出了确定各负荷下不同控制变量输出阈值的迭代算法,为研究多目标机炉协调控制打下基础。