基于改进PSO算法的发酵过程模型参数估计

建立准确的非线性机理模型是发酵过程优化调控的关键.提出了一种基于改进粒子群优化算法(PSO, particle swarm optimization)的发酵过程模型参数估计方法,并将该方法用于青霉素发酵过程建模.改进的PSO算法通过引入粒子群能量对粒子进行自适应分群以防止粒子陷入局部最优,从而保证收敛于全局最优解.实验结果表明,该方法可以有效地实现青霉素发酵过程模型参数的准确估计,所得到的模型精度能够满足发酵过程的状态估计和控制需求.     

基于改进QPSO-SVR的航空发动机排气温度预测

为了减少航空发动机排气温度的随机性对飞机安全飞行的影响,提出了改进量子粒子群优化支持向量回归机(improved quantum behaved particle swarm optimization support vector regression,简称IQPSO-SVR)的航空发动机排气温度预测模型,以A319飞机的V2500发动机为例,选取状态监控所监测的性能参数数据作为训练样本和测试样本,其中航空发动机的高压转子转速、低压转子转速、燃油流量、高压压气机出口温度以及时间t作为模型的输入,以航空发动机排气温度作为模型的输出,在不同组训练样本的条件下,对改进量子粒子群优化过的支持向量回归基模型进行测试,并与量子粒子群优化支持向量回归机(quantum behaved particle swarm optimization support vector regression,简称QPSO-SVR)、支持回归机(support vector regression,简称SVR)进行对比。研究结果表明,改进量子粒子群优化支持向量回归机在航空发动机排气温度预测中相较其他两方法准确性更高,同时,在添加噪声的情况下,IQPSO-SVR也具有较好的预测能力。     

航空发动机油样光谱分析的PSO-LSSVM组合预测方法

油样光谱分析是航空发动机磨损状态监测与故障诊断的重要技术,基于光谱数据的航空发动机状态预测有利于发现航空发动机的早期磨损故障。根据光谱数据特征,选取AR模型、BP神经网络模型以及GM(1,1)预测模型作为基础模型,建立了基于最小二乘支持向量机的组合预测模型,同时,用粒子群算法对LSSVM的正则化参数以及核函数参数进行了优化。最后利用两组实际的航空发动机光谱分析数据对模型进行了验证,与基础模型的对比结果充分表明,提出的带粒子群优化的最小二乘支持向量机(the Least Squares Support Vector Machines with Particle SwarmOptimization-PSO-LSSVM)的非线性变权重组合预测模型具有更好的预测精度。     

管道腐蚀缺陷超声信号的PSO-SVM模式识别研究

针对金属管道腐蚀问题,提出了一种基于支持向量机(Support vector machine,SVM)与粒子群优化(Particle swarm optimization,PSO)相结合的管道腐蚀缺陷的分类方法。对预处理后的超声缺陷信号进行经验模态分解(Empirical mode decomposition, EMD),提取相应的时域无量纲参数作为特征向量;建立SVM缺陷分类模型,并采用PSO算法优化SVM参数,提高模型的缺陷分类准确率。实验证明,该方法建立的模型针对不同深度的超声缺陷信号的识别率达到87.5%,优于相同试验样本下BP神经网络和RBF神经网络的分类准确率。     

基于试飞数据的航空发动机部件特性修正

研究了一种发动机部件特性修正方法,提出通过对相似发动机结构的通用稳态模型与试飞数据相匹配来获取专用发动机稳态模型。通过对发动机模型的分析,使用优化算法对各部件特性的流量、压比、效率等参数进行调整,经过修正后的仿真模型在设计点及非设计点的输出与试飞数据的相对误差小于2%,计算精度可满足工程需要。在参数优化方法上比较了粒子群算法(PSO)与进化粒子群算法(EPSO),结果表明,EPSO算法在收敛速度和精度上比PSO算法更为优秀,在处理多变量复杂问题时有较好的寻优能力。     

基于混沌粒子群优化的转子失衡参数辨识研究

为了更精确辨识多面转子轴系的失衡参数,采用适用于复杂非线性求解问题的粒子群优化算法替代失衡参数辨识反问题求解过程。在使用粒子群优化求解时,引入混沌优化思想,分别对权重因子和迭代规律进行调整,提出了混沌权重粒子群优化（chaos weighted particle swarm optimization, 简称CWPSO）和双混沌粒子群优化（double chaos particle swarm optimization, 简称DCPSO）,并与标准粒子群优化（standard particle swarm optimization, 简称SPSO）和异步自适应粒子群优化（asynchronous adaptive particle swarm optimization, 简称ASPSO）进行了仿真对比,结果显示,DCPSO的平均误差最小为2.86%,稳定性最佳。采用DCPSO在本特利RK4实验台上进行失衡参数辨识及振动抑制实验,结果表明,在转速为2 040 r/min时,该算法对多面转子轴系失衡参数辨识效果最佳,由失衡引起的振动抑制率达95%左右。     

基于粒子群优化的神经网络自适应控制算法

针对一些非线性场合或者控制对象可变的条件下,传统PID控制达不到要求且需要靠经验不断地调整PID参数的情况,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)的神经网络自适应控制算法。该算法结合传统PID控制、BP神经网络和PSO全局优化算法,用PSO算法优化BP神经网络的初始权值,然后用优化后的BP神经网络在线调整PID参数。优化过程中引入了变异操作,并考虑激活函数增益及隐含层数的选择对PSO算法和BP神经网络的综合影响。该算法克服了神经网络容易陷入局部极小值以及收敛速度慢的缺陷,仿真结果表明,该算法在精确性和实时性上有很大的改进。     

机会维修策略下的民机系统维修决策优化模型

以系统单位时间费用率和可用度为目标,构建了民机多部件系统不完全预防性维修多目标优化模型.引入机会维修思想,以部件机会维修可靠度阈值作为模型优化变量,将各部件维修方式按照时间相关性和结构相关性进行优化组合.模型采用改进后的自适应变异粒子群算法(Adaptive mutation particle swarm optimization,AM-PSO)求解Pareto最优解集.利用民机某型发动机反推控制和指示系统实际维修数据进行模型验证与分析,结果表明:在有限运行周期内运用本文的多目标优化模型与方法进行预防性维修活动,能有效降低系统维修成本的同时提高其可用度.     

基于混合粒子群算法优化BP神经网络的机床热误差建模

为了降低机床热误差对主轴加工精度的影响,采用了混合粒子群算法优化BP神经网络结构,并对优化结果进行实验验证.引用了粒子群算法耦合遗传算法,给出BP神经网络结构简图,通过混合粒子群算法优化BP神经网络结构.构造机床热误差优化目标函数,采用混合粒子群算法优化目标函数,给出了混合粒子群算法优化BP神经网络流程图.建立BP神经网络热误差预测模型和BP神经网络热误差优化模型,采用三轴立式铣床对两种预测结果进行实验验证.实验结果表明:采用BP神经网络热误差预测模型,机床y轴、z轴预测结果与实验结果偏差最大值分别为6.9μm和6.7μm;采用BP神经网络热误差优化模型,机床y轴、z轴预测结果与实验结果偏差最大值分别为3.3μm和3.5μm.采用混合粒子群算法优化BP神经网络结构,能够提高机床热误差预测精度.     

基于PSO-BP神经网络的盾构刀具配置研究

盾构刀具在盾构机掘进过程中起着关键的作用,其配置选型是否合理决定着工程的成败。为了对盾构刀具进行合理的配置,根据盾构刀具的配置原则,针对盾构刀具配置的地质适用性,在粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)与神经网络算法(Back propagation,BP)的基础上提出智能配置方法。建立地质条件与盾构刀具类型之间的关系模型,并利用成功的盾构施工案例作为样本数据对该模型进行训练,训练后可以利用模型智能推荐盾构刀具配置方案。利用工程案例进行测试分析,将测试结果与实际配置方案进行对比,并与BP神经网络测试结果进行比较。测试结果表明,基于PSO-BP神经网络算法不但能够很好地实现盾构刀具配置方案的合理推荐,并且在计算精度和训练时间两个方面PSO-BP神经网络算法比BP神经网络算法都有显著提高。     

基于离散粒子群优化算法的汽车发动机故障特征选择

最优特征选择属于组合优化范畴,针对汽车发动机机械故障特征选择问题,分析了冗余特征的存在对于故障分类器分类性能的影响,选择最优特征组合可以提高故障分类的正确率,提出基于离散粒子群算法的特征优化组合算法,利用BP神经网络评价特征优化的性能,并将其应用到汽车发动机曲轴轴承磨损故障诊断中.实验结果表明,与遗传算法相比,基于离散粒子群算法的特征优化算法优化效率较高,分类正确率较高,优化后的特征集可以显著地提高故障分类器的分类性能.     

一种优化算法在齿轮传动装置故障诊断中的应用

分析了粒子群算法（PSO）和差分进化算法（DE）的特点,提出了一种PSO-DV算法用于优化BP神经网络的权值和阈值,并利用PSO-DV算法优化的BP神经网络进行了齿轮箱的故障诊断。试验结果表明,PSO-DV算法可以避免神经网络陷入局部极小,改善了收敛性能,同时保证了齿轮箱故障诊断的正判率。     

[成形过程的数据挖掘与深度学习方法]基于机器学习的管材弯曲回弹有效预测与补偿

采用基于优化的误差反向传播(BP)神经网络的机器学习算法建模,提出了考虑材料参数、几何参数等多因素的弯管回弹精确预测和高效控制方法。该方法通过引入非线性惯性权重及遗传算法的杂交算子,改进了粒子群优化(PSO)算法,进而通过改进的PSO算法对BP神经网络进行优化,构建了基于改进的PSO-BP神经网络机器学习回弹预测和补偿模型。以多种规格的铝合金数控弯管构件为对象,将实际生产中不同规格、批次、成形参数下回弹数据作为训练样本,实现了所建机器学习预测模型的应用验证。所建模型获得的预测结果平均相对误差为6.3%,与未优化的BP神经网络等传统模型相比,预测精度最大提高了18.5%,计算时间可从1.5 h缩短至300 s,同时实现了回弹预测与补偿精度以及计算效率的显著提高。     

基于改进型模糊神经网络PID阀位控制研究

针对调节阀控制系统在实际生产中存在的大滞后、非线性等问题,提出一种改进粒子群算法优化的模糊神经网络比例积分微分(PID)控制模型用于阀位控制,该模型利用模糊神经网络的自学习能力,实现对PID控制参数的实时在线整定,并且通过将改进粒子群算法与BP算法相结合的方式,实现对模糊神经网络参数的粗调和细调,克服了模糊神经网络收敛...     

基于改进神经网络的数据图书馆满意度评价研究

对用户评价满意度进行大数据分析,挖掘影响满意度关键因素以及对策,持续优化服务为用户提供高质量的知识资源,成为图书馆研究的主流方向。本文采用自组织映射神经网络算法建立满意度评价分类模型,针对自组织映射神经网络模型受神经元网络连接权重的初始值和阈值影响稳定性不足的问题,引入粒子群算法选择最优初始权重,稳定评价模型提升准确度,通过仿真实验论证,优化后的神经网络算法,对比BP神经网络以及自组织映射神经网络模型,其网络性能较好,评价准确性更高,平均准确率达到了94%,且通过粒子群算法的优化,加快了算法本身的收敛速度。     

基于NARMAX模型的阀控非对称缸神经网络预测控制

针对非对称缸位置跟踪控制精度较差,提出了一种基于非线性自回归平均滑动离散模型(NARMAX)和量子粒子群算法的神经网络预测控制策略(QPSO-NNMPC)。利用NARMAX模型表示阀控非对称缸的动态模型,使用粒子群算法优化BP神经网络(PSO-BP)对阀控非对称缸系统在线预测,使用量子粒子群算法(QPSO)对目标函数非线性优化。仿真结果表明,在不同频率期望信号与变干扰力情况下,该控制策略具有良好的跟踪效果和鲁棒性。     

基于神经网络与PSO算法的发动机装配工艺参数优化

针对汽车发动机装配过程中缸体泄漏问题,结合Back Propagation(BP)神经网络及粒子群优化(Particle Swarm Op-timization,PSO)算法,提出了一种发动机装配工艺参数优化方法.首先,使用BP神经网络建立了生产工艺参数与质量指标之间的非线性映射关系,并以此作为泄漏率预测模型.其次,根...     

一种改进的PSO-BP算法在液压系统故障诊断中的应用

液压系统故障诊断中采用BP神经网络进行故障的模式识别,存在着收敛率较低的问题。结合粒子群算法和BP算法各自的优势,提出了一种基于改进的PSO-BP液压系统故障诊断方法。对标准粒子群算法的惯性权重和学习因子进行改进,再对BP神经网络的权值和阈值进行优化,达到改善BP网络性能的目标。仿真结果表明该方法提高了BP网络的收敛率,减小了诊断误差。     

基于粒子群优化神经网络的水下链式机器人直航阻力预报

多单体水下机器人串联组成的水下链式机器人具有航行效率高、稳定性能好、搭载能力强等优势,对其直航阻力的精确预报可实现更有效的运动控制和更合理的动力编组。针对由于水下链式机器人各单体间耦合关系复杂及使用计算流体力学分析阻力耗时较长导致无法快速准确进行阻力预报问题,开展了水下链式机器人直航阻力预报研究。利用计算流体力学分析获得大量输入量（单体数量、航速和单体间间距）与输出量（直航阻力）样本数据,使用BP神经网络建立输入量与输出量模型关系,并通过粒子群算法优化神经网络的初始权值和偏差以改善BP神经网络易陷入局部极值点和过拟合等问题。由大量测试样本的预报结果可知：基于粒子群优化的BP神经网络算法比传统BP神经网络算法预报结果更准确,在给定不同速度和间距测试中均方误差分别降低了2.04×10^-5和7.40×10^-6;在5单体水下链式机器人以0.25 m/s²的加速度做匀加速运动过程中,基于粒子群优化的BP神经网络模型预报结果的平均相对误差为0.42%,精度较高。试验结果说明所提方法是可行且有效的。