改进变异算子的差分进化算法并行性分析

针对并行差分进化算法的全局搜索能力和寻优的稳定性弱的现状,基于DE/best/1变异算子提出了一种改进的差分进化算法变异算子.该算子前期采用DE/best/1变异方法,当进化代数超过设定的进化代数值时,采用改进的变异算子.通过拓宽变异算子的搜索域来提高种群的多样性,提高了差分进化算法的寻优能力.对改进变异算子的并行差分进化算法进行了函数测试,实验结果表明:相比普通的变异算子,在相同种群规模的前提下,改进的差分变异算子拓宽了遗传算法的搜索域,提高了算法的全局搜索能力;在不同的种群规模下,改进的变异算子增强了算法的寻优稳定性.     

基于计算机图形学的化工污水流量检测方法

化工企业的污水治理存在的主要问题是由于化工污水的含油特性导致传统方法不能有效检测流量等信息。提出了一种非接触、低成本、高稳定性的污水流量检测方法,研究内容包括污水流量在计算机图形学中的表达、污水流量检测模型和水体目标识别算法3个部分：构造双坐标系建立污水流量与摄像机图像在计算机图形学中的数学表达并证明污水流量检测可行性;构建污水流量与水域面积之间的数学模型,利用自然光下水体目标和墙壁等其他目标纹理特征差异性,实现自然图像污水水体目标识别;利用构建的数学模型和水体的识别结果计算出实际的污水流量。基于该方法开发了鲁棒的污水流量检测系统,并在真实场景中进行了实验,结果表明：在不同的天气状况下拍摄的图像,系统依然可以保证95%以上的流量检测精确度;非接触式的检测模式,减少了设备与化工污水之间的接触,增加了设备的使用寿命;文中实验硬件配置下,系统单幅图像的识别平均时间低于100 ms。     

杂质气体对二氧化碳在废弃气藏咸水层埋存的影响

废弃气藏是埋存二氧化碳的理想场所,但气藏中的杂质气体会影响二氧化碳在水中的溶解过程。针对此问题,建立了考虑逸度-活度的热力学模型,准确捕捉杂质气体-二氧化碳-咸水混合体系的热力学特征。在此基础上,采用基于算子的线性化数值方法,高效准确求解质量守恒方程,研究不同混合物对二氧化碳在咸水中扩散-对流的影响。以荷兰西佩尔尼斯气藏为例,分析并评价了废弃气藏二氧化碳埋存的可行性及潜力。研究结果表明,二氧化碳在咸水中的溶解度随压力的升高而增加,随温度及矿化度的升高而降低,相同压力下,25 ℃下的溶解度约为90 ℃下的2倍。不同杂质气体对二氧化碳溶解能力的影响不同,甲烷对二氧化碳溶解度降低程度最大,降低幅度约为12%。二维模拟结果表明,杂质气体会降低二氧化碳羽流指进的速度,延长对流触发的时间,5%的甲烷-二氧化碳混合体系对流触发时间是纯二氧化碳的2.5倍,但杂质气体对总的溶解量影响不大。西佩尔尼斯气藏模拟结果表明,废弃气藏开展二氧化碳埋存潜力巨大;短时间内,二氧化碳主要以游离气及束缚气形式存在,溶解气量较少。关井30 a后,游离气占74.2%,残余气占19.1%,溶解气仅占6.7%。     

一种改进工件边缘检测方法的研究

针对现有边缘检测技术难以同时消除图像中噪声和工件表面划痕对边缘检测的影响,并保持图像边缘的清晰度和连续性,提出了一种基于二阶微分算子和数学形态学的改进边缘检测技术。首先利用数学形态学理论,设计了一种形态学开闭运算处理图像的方法,为去除工件表面划痕做好预处理;然后用二阶微分Laplace算子对预处理后的图像进行边缘检测;最后改进了一种高斯与双边滤波结合的算法,强化去噪效果,并对最终算法进行实验验证。实验结果表面,改进的算法在去除工件表面划痕方面效果明显,并与传统微分算子比较,边缘清晰度、峰值信噪比(PSNR)都有大幅提高,为提高工件识别精度打好基础。     

LSO改进CGA解决多目标作业车间调度问题

针对传统方法在处理作业车间调度问题时很难将库存容量考虑在内的问题,提出了基于局部搜索算子(LSO)改进交叉遗传算法(CGA)的多目标作业车间调度模型。为了提高所提模型的效率,首先设计一种基于关键路径的交叉遗传算子;然后,设计一种新的局部搜索算子来提高遗传算法的局部搜索能力;最后,基于这两种算子,设计混合遗传算法框架,在考虑调度总完成时间的同时将库存容量作为目标进行优化。所提算法的有效性在FT10、LA01、LA06、LA11、LA21和LA36等基准问题测试中得到验证。仿真结果表明,与较为先进的非劣分层遗传算法(NSGA-II)相比,使用所提算法获得了更好的非支配解,从而更好地解决了多目标作业车间调度问题。     

一种面向路径的测试用例自动生成方法

由于标准遗传算法一般使用固定的交叉和变异概率,并且容易出现局部收敛、早熟等现象,降低了遗传算法的全局搜索效率。针对这种情况,提出一种改进遗传算法。在使用实数编码的前提下,对适应度函数进行优化改进,避免过早收敛,对变异和交叉算法进行优化,使得交叉和变异概率能够自适应调整,增加种族的多样性,确保算法的全局搜索能力。实验结果表明,改进之后的遗传算法可以达到很高的路径覆盖率,搜索效率比标准遗传算法高。     

基于连通度算子的系统漏洞风险评估

为对安全漏洞的风险进行量化评估,提出一种基于连通度算子的漏洞风险评估方法。通过构建的漏洞攻击图对漏洞的利用关系进行定量分析,并提出两种连通度算子,对漏洞间的连通度进行计算,实现对漏洞自身风险和传播风险的量化分析;在此基础上提出风险评估算法VREA-CO,对系统漏洞的全局风险进行评估,评估结果能够帮助管理者确定关键漏洞,提高安全管理的效率。实例分析结果表明,该方法是可行有效的。     

未知控制方向的迟滞非线性系统预设自适应控制

针对一类含有迟滞特性的未知控制方向严反馈非线性系统,设计了基于误差变换的反步自适应控制器.首先提出动态迟滞算子来扩展输入空间建立神经网络迟滞模型.然后利用径向基函数(RBF)神经网络逼近未知函数,并引入Nussbaum型函数来解决系统未知控制方向问题.最后采用误差变换将误差限定在预设的范围内,并利用反步法设计自适应控制器.该控制方案不仅能够保证跟踪精度,还可以提高系统暂态和稳态性能.仿真结果表明了控制方案的可行性.     

基于改进演化算法的最短路径问题研究

针对最短路径问题TSP(Traveling Salesman Problem)的求解时,传统算法收敛慢,且求得的路径并不是所有行程的最短路径。提出用智能演化算法来求解,并对算法的演化算子进行改进和对各参数进行优化设置。结合10个城市和30个城市的仿真实例,分别进行传统算法、演化算法以及改进的演化算法进行对比。计算机仿真结果表明:改进后的演化算法收敛速度快,收敛精度高,鲁棒性好,寻求的最短路径明显优于传统算法。     

基于改进粒子群算法的航班降落调度问题研究

航班降落调度是多约束的整数规划问题,也是组合优化中的典型NP难题之一.针对传统粒子群算法易陷入局部最优和求解组合优化问题能力不强的缺点,提出改进策略.改进的算法通过禁忌搜索策略生成初始粒子群以满足航班调度多约束的限制,引入遗传算法的交叉变异等操作以增强粒子群间信息交流能力,重新定义惯性权重和加速度因子,以增强粒子的多样性和收敛性,加入进化交叉算子以增强粒子的局部寻优能力.通过与修补遗传算法、罚函数遗传算法进行对比,经多次运行后的结果表明,提出的改进算法的局部搜索能力和全局搜索能力都得到增强,同时也验证了算法的可行性和有效性.