互联电网自动发电控制功率分配的改进逼近于理想解的排序--Q多目标优化算法

本文提出了一种多目标决策与强化学习相结合的改进的逼近于理想解的排序(technique for order preference similar to an ideal solution,TOPSIS)-Q算法,有效解决了自动发电控制(automatic generation control,AGC)总功率指令分配到风电、水电、火电等各类AGC机组的动态随机多目标优化问题.算法采用3个不同的目标Q值矩阵进行迭代更新,然后利用改进TOPSIS方法对Q值矩阵进行多目标决策处理,客观地给出各目标的动态最优权重系数,从而得到各状态-动作对的综合评价判据.IEEE标准两区域模型仿真研究验证了改进TOPSIS-Q算法在AGC机组功率多目标动态优化分配过程应用的可行性和有效性,在复杂随机扰动的环境中提高系统CPS性能的同时,有效降低了AGC机组调节成本和碳排放.     

无人机空中加油过程中分数阶滑模会合导引控制

针对带末端角度和末端速度约束的无人机空中加油自主会合问题,设计了一种3维分数阶滑模导引律,使无人机在无加油机主动配合的情况下具备自主会合能力.首先,根据无人机与加油机之间的相对运动关系,设计了3维比例导引规律,使无人机能够到达期望的加油位置.其次,利用滑模控制的强鲁棒性特点以及分数阶微积分的精细控制特性,基于变结构理论和李雅普诺夫稳定性理论设计了一种带有末端角度约束的3维分数阶滑模变结构控制律,并用所设计的分数阶滑模控制律对3维比例导引指令进行重构,使无人机能以期望的末端追踪角度到达加油位置.然后,构造了速度指令生成器,对无人机的末端速度进行约束.最后,对所设计的导引律进行了仿真验证,仿真结果表明所设计出来的导引律能满足追踪角度和速度约束的要求.     

浮点数学函数异常处理方法

异常会造成程序错误,实现完全没有异常的浮点计算软件也很艰难,因此,实现有效的异常处理方法很重要.但现有的异常处理并不针对浮点运算,并且研究重点都集中在整数溢出错误上,而浮点类型运算降低了整数溢出存在的可能.针对上述现象,面向基于汇编实现的数学函数,提出了一种针对浮点运算的分段式异常处理方法.通过将异常类型映射为64位浮点数,以核心运算为中心,将异常处理过程分为3个阶段:输入参数检测(处理INV异常)、特定代码检测(处理DZE异常和INF异常)以及输出结果检测(处理FPF异常和DNO异常),并从数学运算的角度对该方法采用分段式处理的原因进行了证明.实验将该方法应用于Mlib浮点函数库,对库中600多个面向不同平台的浮点函数进行了测试.测试结果表明:该方法能够将出现浮点异常即中断的函数个数从90%降到0%.同时,实验结果验证了该方法的高效性.     

概率最大受限路径相容算法

研究了可用于求解约束满足问题的最大受限路径相容算法(maxRPC).maxRPC算法执行过程中有大量无效的寻找路径相容证明(PC-witness)的操作,有效地识别和避免这些无效的寻找PC-witness的操作,可以提高maxRPC算法的求解效率.首先,提出了在一条约束上任意两个相容的值在任意路径上存在PC-witness的概率;然后,基于这一概率提出了一种概率最大受限路径相容算法(PmaxRPC),并将新算法成功应用于求解约束满足问题的回溯搜索.实验结果显示:PmaxRPC可以避免一部分无效的寻找PC-witness的操作,在求解约束满足问题时,PmaxRPC效率高于maxRPC.在某些测试用例上,PmaxRPC比maxRPC和最流行的弧相容算法效率更高.     

基于关键资源优先的三级装卸搬运分时协调策略

研究基于关键资源优先的单元化“装卸、搬运、装卸” 三级作业链的调度问题. 在已知关键资源调度方案的条件下, 将两个非关键各作业级的调度问题分别转化为最小单位流问题, 并建立相应的0/1 整数规划模型求解. 为求解大规模问题, 提出三级装卸搬运的分时协调策略. 参照宁波港码头数据, 设计面向集装箱码头的仿真算例, 实验结果验证了所提出模型和策略的有效性.

     

精馏塔系的软测量建模与优化策略研究

针对工业精馏系统操作优化的需求,在分析过程机理的基础上,本文基于广义回归神经网络和交叉验证等方法,建立了产品质量的软测量模型。随后,通过改进标准遗传算法的算子和结构,提出一种改进的求解有约束稳态优化问题的遗传算法,解决了常规优化算法在求解有约束优化问题时惩罚系数难以选择、易陷入局部最优、所得优化解可能不满足约束等问题。将其应用于以产品质量为约束的精馏塔能耗优化问题,可以求解得到精馏塔系"卡边"生产对应的最优操作条件。仿真结果表明该建模和优化策略具有优化结果好、计算效率高等优点,可为工业精馏系统的操作优化提供有效支撑。     

基于参数方差调节萤火虫算法的三维路径规划

为了提高萤火虫算法大范围搜索时的速度和精度,提出了一种参数方差调节萤火虫算法。首先分析基本萤火虫算法,在此基础上提出了参数方差调节萤火虫算法的核心思想：计算种群亮度的方差评估种群的敛散性,根据进程调节参数,进而达到改进萤火虫算法的目的,并给出了算法的实现步骤和流程;然后在四个优化测试函数中将参数方差调节萤火虫算法与基本萤火虫算法、遗传算法、粒子群算法进行比较和分析,发现参数方差调节萤火虫算法在测试中能迅速的找到符合精度要求的解,且成功率是100%,具有较好的稳定性,较之其他算法优势明显;最后通过构建计算能量消耗的目标函数在有实际背景和地理参数的自主式水下潜器三维路径规划的仿真实验中应用参数方差调节萤火虫算法,在三维海底环境中规划出符合要求的路,从而证明了参数方差调节萤火虫算法在三维路径规划中的实用性。     

空间约束混合高斯运动目标检测

目的 针对传统混合高斯模型前景检测运算量过大问题,提出一种基于空间约束的混合高斯前景检测算法。方法 通过快速初始化缩短模型的初始建立过程;采用双重背景模型机制,以自适应背景减法的前景检测结果作为混合高斯前景检测的空间约束条件,降低模型在背景区域的冗余运算;运用多策略自适应模型更新,提高前景检测的准确性。结果 在各种测试场景下,与传统混合高斯法、CodeBook、GMG、偏差均值混合高斯模型(MODGMM)等算法相比,该算法具有更好的准确率以及4倍以上的处理速度。结论 在固定相机场景下的运动目标检测中,算法能有效提高传统混合高斯法的准确性且具有极高的实时性。     

交互更新模式的量子遗传算法的几何约束求解

目的针对传统量子遗传算法无法充分利用种群中未成熟个体信息的不足,提出了基于交互更新模式的量子遗传算法(IUMQGA)并应用于几何约束求解中。方法几何约束问题的约束方程组可转化为优化模型,因此约束求解问题可以转化为优化问题。采用将遗传算法与量子理论相结合的量子遗传算法,使用双串量子染色体结构,使用交互更新策略将遗传算法中的交叉操作利用量子门变换来实现,根据不同情况采用不同的交互更新策略。这里的交互,指的是两个个体进行信息交换的过程,该过程用以产生新的个体。这不仅增加了个体间信息的交换而且充分利用了种群中未成熟个体的信息,提高了算法的收敛速度。结果通过非线性方程实例和几何约束实例测试并与其他方法比较表明,基于交互更新模式的量子遗传算法求解几何约束问题具有更好的求解精度和求解速率。双圆外公切线问题实例中,IUMQGA算法比QGA算法稳定;单圆填充问题和双圆外公切线问题实例中,通过实验求得各变量的最优值与其相应的精确值的误差在1E-2以下。结论采用交互更新模式的量子遗传算法可以很好地求解几何约束问题。     

Robust Input Covariance Constraint Control for Uncertain Polytopic Systems

In this paper, the robust input covariance constraint (ICC) control problem with polytopic uncertainty is solved using convex optimization with linear matrix inequality (LMI) approach. The ICC control problem is an optimal control problem that optimizes the output performance subjected to multiple constraints on the input covariance matrices. This control problem has significant practical implications when hard constraints need to be satisfied on control actuators. The contribution of this paper is the characterization of the control synthesis LMIs used to solve the robust ICC control problem for polytopic uncertain systems. Both continuous‐ and discrete‐time systems are considered. Parameter‐dependent and independent Lyapunov functions have been used for robust ICC controller synthesis. Numerical design examples are presented to illustrate the effectiveness of the proposed approach.