多目标优化

摘要： 搭建了一个活化面积50mm×50mm的三蛇形流场的三维质子交换膜燃料电池(PEMFC)单电池模型,并且基于此开发了自动优化程序,避免了重复的几何构建,网格生成和条件设置操作,大幅降低了计算成本.采用基于非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-II)和数值模拟相结合的方法对PEMFC的流道结构进行优化.NSGA-Ⅱ以电池总功率和额外功耗为目标,针对阴阳极流道高度、流道底部和顶部宽度进行优化.通过优劣解距离法(TOPSIS)从Pareto前沿中选择最优的流道几何结构.结果表明,最优的流道是一种梯形流道,且阴极流道的截面积比阳极更大.在0.6 V工作电压下,最优流道结构下PEMFC单电池的总功率相比初始流道提高了7.003％,额外功耗降低了0.62％,且具有更均匀的氧气浓度分布.

摘要： 夹岩水利枢纽的建设将对水库上下游的生态环境产生一定影响,如何在保证区域防洪、灌溉、供水等多功能需求的前提下,最大程度上满足河道生态流量要求,将成为水库建成后在管理上的主要问题.根据夹岩水利枢纽的工程设计成果,以坝址处典型年的月均入库量为边界条件,综合考虑防洪、灌溉、供水等约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法,以夹岩水利枢纽的发电量、年内生态流量满足率为目标,进行了多目标生态调度研究.结果表明:丰水年年发电量为2.791亿kW·h,年内生态流量满足率为100%;平水年年发电量为2.116亿kW·h,年内生态流量满足率为96.14%;枯水年年发电量为1.278亿kW·h,年内生态流量满足率为92.27%,即通过对夹岩水利枢纽开展水库优化调度,可在满足片区防洪安全、灌溉和生产生活用水等要求的情况下,最大程度提高不同典型年内的生态流量满足率、保证水电站的发电量,研究成果可为水库调度管理部门提供决策指导.

摘要： 夹岩水利枢纽的建设将对水库上下游的生态环境产生一定影响,如何在保证区域防洪、灌溉、供水等多功能需求的前提下,最大程度上满足河道生态流量要求,将成为水库建成后在管理上的主要问题.根据夹岩水利枢纽的工程设计成果,以坝址处典型年的月均入库量为边界条件,综合考虑防洪、灌溉、供水等约束条件,采用NSGA-Ⅱ算法,以夹岩水利枢纽的发电量、年内生态流量满足率为目标,进行了多目标生态调度研究.结果表明:丰水年年发电量为2.791亿kW·h,年内生态流量满足率为100%;平水年年发电量为2.116亿kW·h,年内生态流量满足率为96.14%;枯水年年发电量为1.278亿kW·h,年内生态流量满足率为92.27%,即通过对夹岩水利枢纽开展水库优化调度,可在满足片区防洪安全、灌溉和生产生活用水等要求的情况下,最大程度提高不同典型年内的生态流量满足率、保证水电站的发电量,研究成果可为水库调度管理部门提供决策指导.

摘要： 为实现5G通信网络自组织、自优化发展,提出一种混合控制多目标优化用户动态关联算法.在满足用户服务质量和基站成本效益的需求下,同时考虑吞吐量、能耗、基站效用等因素,基于QoS需求实现用户和基站的动态关联,从而解决因用户动态变化带来的网络拥塞、资源浪费、负载增加等问题.并引入随机梯度下降算法优化传输功率,提高网络吞吐量与基站利用率.仿真结果表明,该算法在提高网络吞吐量和基站利用率的基础上能有效缓解基站负载不均衡现象.

摘要： 在数控铣削过程中,刀具磨损对机床主轴能耗影响很大,同时与刀具加工能力直接相关,需适时调整加工参数以适应不同磨损状态,保证多目标综合最优.针对此问题,基于刀具磨损状态识别,根据不同磨损时期给出相应的加工参数优化策略.首先,以刀具寿命周期内的主轴功率为基础,采用粒子群优化算法(particle swarm optimi-zation,PSO)建立考虑刀具磨损的能耗模型,平均误差低于5％,并基于与刀具磨损的强相关性,以主轴功率作为单一指标识别刀具磨损状态.进一步,为获取影响加工成本的动态性指标——刀具剩余使用寿命(remaining useful life,RUL)及相应的主轴功率,利用人工神经网络(artificial neural network,ANN)建立刀具磨损退化模型,通过描述主轴功率随时间的变化来隐含退化过程,该模型拟合度达0.992.最终,综合考虑能耗、刀具及时间成本,设计多目标优化函数,并通过遗传算法(genetic algorithm,GA)搜索函数最小值,给出不同磨损时期的最优加工参数及优化策略.此加工参数多目标优化融入了主轴功率与刀具RUL等动态指标,可依据主轴功率在线识别刀具磨损状态,进而调整加工参数以适应不同磨损时期,降低加工成本.结果表明:采用此方法在线调整加工参数,可平均降低24.258％的综合成本,具备有效性与实用性.

摘要： 地震动合成方法可为结构抗震设计和评估提供人工地震动时程,目前合成方法一般仅满足与目标谱的匹配,只考虑了地震动的频谱和幅值因素,并没有考虑地震动的持时特征。为了合成与目标区域地震动三要素相匹配的地震动时程,提出了一种应用机器学习合成地震动的方法。该方法应用基于数据驱动的主成分分析方法,从目标区域实际地震动数据库中提取用于合成地震动的特征母波,基于目标区域的地震动参数预测方程得到目标加速度反应谱和持时参数,利用多目标遗传算法求解特征母波的组合系数,使组合得到地震动在满足设定的误差标准基础上,能够匹配区域地震动的多目标参数。以2019年M_(s)6.0四川长宁地震动数据为例,对方法进行了验证,结果表明:提出的方法建立在目标区域实际地震动数据驱动的基础上,合成的地震动既满足了目标谱的需求,又匹配了区域地震动的频谱和持时特征,可为考虑区域地震特征的抗震分析提供更合理的地震动输入。

摘要： 床身是数控内齿强力珩齿机的关键零部件之一,为实现床身质量、一阶固有频率和最大变形量的综合优化,文章提出一种将响应面模型与遗传算法相结合的优化设计方法,对主要设计参数进行中心复合实验设计。在实验设计的基础上,对设计参数进行灵敏度分析并建立响应面模型,利用遗传算法对响应面模型进行优化设计,结合生产工艺确定最佳优化方案。以Y4830CNC为例,采用上述方法对床身进行优化后,床身的一阶固有频率提高了14%,质量减少了6.5%,最大变形量减小了13.26%。该方法为珩齿机床身的优化设计提供了一种思路。

摘要： 针对震后初期的应急物流救援规划,为了提高应急物资配送效率使受灾区域民众获得更高的满意度,文章首先结合航空运输与公路运输两种运输方式,构建了基于虚拟需求点的三级配送方式以逐步满足各受灾点的需求。其次,在目标函数方面,由于不同决策者对不同目标重要性的偏好存在差异,将时间满意度与成本满意度化为同一度量,用系数表示管理者的决策偏好,并与公平性目标共同构建了双重目标规划模型。最后,设计了一种基于虚拟需求点分级配送的NSGA-Ⅱ算法对模型进行求解,与采用直接配送方式的NSGA-Ⅱ算法进行对比分析。研究结果表明,改进的NSGA-Ⅱ算法能够更好地解决应急物流多目标问题,求解出的帕累托最优解质量较高,算法具有较好的收敛性和运算效率,可以为应急管理者寻求最优方案提供决策支持。

摘要： 【目的】探究跨流域调水泵站多目标优化运行。【方法】以泵站提水费用最小及站内机组间流量不均匀度最小为目标,以调水周期内各时段各机组叶片安放角为决策变量,本文建立了泵站多目标优化运行非线性数学模型,提出了基于Pareto最优解理论求解的多目标遗传算法。以南水北调东线源头江都4站为研究实例,考虑峰谷分时电价影响,开展了不同日均扬程及提水负荷下的典型计算分析。【结果】综合考虑泵站运行的安全性和经济性,在100%、80%、60%提水负荷下,江都4站最佳运行方案对应的每万m;提水费用较常规运行方案平均节约12.44%、14.26%和3.69%,机组间流量不均匀度相较于单独考虑经济运行目标的方案显著减少。【结论】新建立的模型能够有效降低泵站优化运行过程中的安全隐患。

摘要： 为解决过站航班地面保障过程中各环节资源分配失衡的问题,在系统性分析环节业务特点和均衡影响要素的基础上提出保障过程均衡优化模型.该模型利用环节开始时间和资源使用量对其优先顺序和运行模态进行约束,以保证良好的适用性;以最小化环节运行有效偏差、运行总时间和资源综合消耗量为优化目标,建立模型目标函数衡量保障过程中各环节资源均衡程度.采用改进混沌与差分进化的NSGA-Ⅱ算法对所构建的模型进行求解,并通过国内中部某枢纽机场实际运行数据设计优化方案.为验证模型有效性,基于均衡评价指标对优化方案展开评估.结果表明:使用均衡优化模型得到的方案在时间利用和资源配置上效果良好,将运行总时间缩短了10.6%,在资源闲置总量上节约了30.3%;通过评估可知模型均衡率提高10.7%,且时间损失系数和资源平滑系数分别降低65.7%和54.7%.

摘要： 弹簧是燃油电磁阀中重要的零组件,通常安装于衔铁与挡铁或活门与活门座之间,控制电磁阀的启动与闭合,其性能直接影响燃油电磁阀的正常工作.随着中国航空发动机事业的飞速发展,对阀类产品的技术要求也越来越高,高性能,轻量化已成为了主要的发展方向.因此,在对弹簧等关键零组件进行设计时,需多方面、多指标考虑,以满足产品的设计需求.而目前弹簧常用设计方式是通过弹簧力来对弹簧各参数进行设计,需多次试算直至满足要求,计算效率不高且存在一定的局限性.本文将弹簧设计问题转化为多目标优化问题,将弹簧力F,弹簧质量m,自振频率fn作为优化目标函数,将弹簧丝径d、弹簧中径D、工作圈数n、自由高度L、支撑圈数nz作为优化目标.采用改进粒子群算法,通过计算当前各指标数据与最优值之间的距离,实现对当前方案的评价.并与基本粒子群算法进行对比,验证了改进算法的可行性.研究结构表明,改进粒子群算法迭代曲线在30代左右结果趋于稳定,其计算结果可行,能够满足燃油电磁阀弹簧设计的需求.改进后的离子群算法较传统粒子群算法收敛速度更快,计算结果更加精确,更好的实现对弹簧的设计计算,可作为一个解决燃油电磁阀弹簧设计的有效工具,具有良好的工程应用前景.

摘要： 近年来,随着城市化进程的加快,城市规模迅速扩张、人口数量迅猛增长,与此同时城市公共安全方面的风险也在逐步累积,各类突发事件时有发生,城市中的应急服务需求不断增加.在应急服务设施选址的问题方面,涉及因素多,应充分掌握已有设施的准确分布、人口分布、实时获取应急需求,实时获取交通情况等多方面的信息,并充分了解应急设施的设置条件等.随着计算机科学的日益发展,城市大数据的获取和计算机解析技术的日新月异,使建构多目标优化导向下的选址工具成为可能.本研究拟以重度传染病疫情下的城市方舱医院应急选址为例,探索基于城市大数据分析方法的应急服务设施选址模型的构建与应用.通过开源地图获取路网数据、POI数据,建立城市基础设施分布、人口分布等基本信息的数据集.基于此数据集,运用优化算法,构建多目标优化的应急设施选址模型,形成“输入—分析—优化—输出”的程序结构,最终生成城市方舱医院选址方案,为解决城市突发事件中的应急服务设施优化配置的问题提供了思路.

摘要： 采用参数化方法建立C型液货舱的参数化模型,以液货舱重量和液货舱表面积为目标,以货舱总容积为定值作为约束条件,建立多目标优化模型,采用NSGA－Ⅱ算法对优化设计模型进行求解,得到C型舱主尺度的优化解,某12000m3运输加注船的单体型液货舱设计表明该方法可行,设计效率高.

摘要： 在湿热地区,可活动式"复合表皮"因具有集合解决采光、遮阳、通风、视线等问题的能力被广泛应用.复合表皮的绿色性能对建筑室内物理指标有着很大的影响,由于复合表皮性能不佳而引起的室内物理环境不舒适会增加人类对采暖空调、照明设备系统的依赖,从而造成建筑能源的极大浪费.以往的研究大多从复合表皮的单一性能出发进行考虑,并没有形成对复合表皮较为综合的评价方法,且未从定量的角度研究各影响因素之间的关系.基于此,本文通过多目标优化插件Octopus对可活动的复合表皮进行优化,分别研究各项性能的主要影响因素,实验结果发现部分自变量与因变量之间存在明显的线性关系.此外,本文还总结了可满足各项性能均好的建筑复合表皮构件形式,为湿热地区建筑表皮设计提供参考.

摘要： 本文提出一种多目标优化的车门结构轻量化设计方法.以HyperStudy为优化平台,板件厚度以及形状变量为设计变量,车门质量、垂向刚度(本文用垂向位移代替)为优化目标,一阶模态为约束,通过Hammersley试验设计方法进行样本数据设计,使用Kriging模型拟合垂向刚度、一阶模态以及车门质量的近似模型,利用多目标遗传算法进行优化求解,最终优化在车门质量减少2.11kg的情况下,一阶频率以及垂向刚度达到要求.

摘要： 本文设计了一种基于动态加权的火星探测器制动捕获多目标优化方法.以制动推力方向沿火星探测器速度反向的制动捕获策略为例,首先描述了有限推力下火星探测器的制动捕获问题,然后研究了基于自适应参数调整的动态PSO算法,最后基于动态加权设计了火星探测器制动捕获多目标优化方法.仿真分析表明,本文设计的火星探测器制动捕获多目标优化方法能够在保证捕获精度和燃料相对最优的同时加快收敛速度,减少优化次数,因此具有一定的研究和应用价值.

摘要： 文章介绍了基于网格化协作的多目标优化、在线多样性度量指标以及基于边界点搜索的超多目标优化算法及其在分布式综合模块化航电系统和示教器优化设计方面的应用。

摘要： 近年来,随着轨道交通的蓬勃发展,站域地下空间开始承担起提高城市发展效能、促成地下空间综合网络化发展的功能.本文根据TOD(Transit-Oriented Develop-ment)模式下城市站域地下空间的功能构成要素和规划布局方法,建立了新的站域地下空间规划布局模型.基于用地冲突度、开发效益以及开发规模的多目标优化的数学分析方法,采用NSGA-Ⅱ启发式算法定量分析站域地下空间的规划布局.最后,本文对某地区站域地下空间的总体布局模式进行案例分析,计算结果表明,该模型能够提高站域地下空间的紧凑性和适用性,可用于指导未来城市地下空间的开发利用.

摘要： 制造业是国民经济的主体,也是强国兴国之本,十三五期间是我国从制造大国向制造强国转变的重要时机.制造过程中的物流配送则占据重要的一环,在向智能制造转变的过程中,很多制造类企业面临着多批次、小批量加工模式,同时在生产物资配送过程中,也依然存在着物资配送过程繁琐、物资周转往返、物资配送效率低等问题,严重影响后续的加工制造.本文基于对企业历史物流大数据的分析,结合人工免疫进化算法,对企业内部物资配送中物流点进行多目标优化选择,在选择过程中根据物资需求、配送人力成本、需求点分布、物资需求规模、物资配送的毁坏率、物资配送的难度系数等进行建模,通过试验对物流多配送中心的智能选择进行仿真,达到降低物流成本,提高物流效率的目的.

摘要： 建设泛在电力物联网是实现能源转型目标的必要手段.叙述了园区级泛在电力物联网—局域能源互联网的研究及其定义,分析了局域能源互联网的建设,提出了能源综合管控方式和策略.希望达到有效解决能源问题、促进能源模式的创新发展、推进能源行业转型升级的目的.

摘要： 本发明涉及一种同时使认知无线电系统最小化发射功率、最小化比特错误率和最大化数据速率达到最优的多目标决策引擎参数优化方法。本发明包括：建立多目标决策引擎模型；计算多目标量子蚁群算法路径初值；初始化多目标量子蚁群算法的量子信息素；进行非支配路径排序和路径拥挤度的计算；对非支配路径排序等级相同的路径进行排序，选择非支配路径排序等级为1的路径加入精英路径集；计算路径拥挤度；选出路径映射得到所需要的系统参数。本发明解决了离散多目标决策引擎参数优化问题，并设计非支配路径排序的多目标量子蚁群算法作为求解策略，提高了收敛精度高。即同时考虑最小化发射功率、最小化比特错误率和最大化数据速率，拓宽了适用性。

摘要： 一种基于高维多目标进化算法的露天矿卡车多目标调度优化方法，首先根据露天矿实际生产调度建立主要指标体系，然后以运输成本最小和运输距离最短以及等待时间最小为目标构建金属露天矿多目标调度模型，再对基本的NSGA‑Ⅲ算法进行改进，最后采用改进的算法对金属露天矿多目标调度模型进行求解。本发明多目标调度优化方法能够有效减少卡车调度过程中的运输距离和运输次数，进而显著降低企业的运输成本，并且在有效保证矿石品位的前提下能提高矿山的生产能力，显著提升矿山企业的经济效益。并且在模型构建过程中做出了路径规划和车流分配工作，能有效保证各路段的通行顺畅。

摘要： 本发明实施例公开了一种基于动态多目标进化的多目标参数优化方法和系统、电子终端和存储介质。所述方法通过根据当前时刻Pareto解集的多个子区域的中心点，实现对新环境下Pareto解集多个子区域中心点的准确预测；采用多区域多样性维持策略在下一时刻可能的解集范围随机产生其他个体，增加种群多样性。采用算法优化得到下一时刻初始种群，使得新环境下的初始种群更加接近真实Pareto解集，达到加快算法收敛速度的目的。

摘要： 本发明涉及一种同时使认知无线电系统最小化发射功率、最小化比特错误率和最大化数据速率达到最优的多目标决策引擎参数优化方法。本发明包括：建立多目标决策引擎模型；计算多目标量子蚁群算法路径初值；初始化多目标量子蚁群算法的量子信息素；进行非支配路径排序和路径拥挤度的计算；对非支配路径排序等级相同的路径进行排序，选择非支配路径排序等级为1的路径加入精英路径集；计算路径拥挤度；选出路径映射得到所需要的系统参数。本发明解决了离散多目标决策引擎参数优化问题，并设计非支配路径排序的多目标量子蚁群算法作为求解策略，提高了收敛精度高。即同时考虑最小化发射功率、最小化比特错误率和最大化数据速率，拓宽了适用性。

摘要： 本发明公开了一种多目标编批方法，先以各目标的历史观测值建立各目标的目标队列，根据目标的跟踪状态(包括出现新目标、目标持续跟踪、目标航迹消亡等)确定各目标队列的状态信息，实现对所有目标的监控，而后获取当前时刻的有效目标集合，计算有效目标集合中的目标观测值与各目标队列的相关度值，依据各相关度值确定与目标观测值关联的目标队列，再根据关联结果更新各目标队列的编号状态信息，实现了按时刻对多目标进行自动编批，对目标的航迹及航迹消亡情况进行自动判别，相较于人工进行多目标编批，不仅节省了人力成本，还提高了目标测量的效率。本发明还公开了一种多目标编批装置、多目标编批设备及计算机可读存储介质，具有上述有益效果。

摘要： 本发明提供了一种基于多目标优化的钻井射孔套管多目标设计方法及装置。所述方法包括：初始化射孔套管有限元参数化模型的参数；根据预设的优化目标、约束条件及所述参数的优化范围，对有限元参数化模型进行应力分析，确定分析结果及对应的参数解集；其中，分析结果至少包括套管应力值及套管通径值，参数解集至少包括：套管的公称外径等、射孔的孔眼大小等，以及水泥环弹性模量与泊松比；判断套管应力值及套管通径值是否满足约束条件，若是，则确定分析结果对应的参数解集为最优解集。本发明应用于开发井射孔套管的优化设计，满足不同复杂地层的套管设计与射孔设计要求，包括套管厚度和钢级的优选、最大过油面积和最少地层出砂量，提高油气产量。

摘要： 本发明公开了一种基于多目标优化算法的电网黑启动多目标机组恢复优化方法，优化了原有的根据经验判断黑启动机组恢复方案，为电网提供了一个行之有效的黑启动机组恢复策略方法。本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于多目标优化算法的电网黑启动多目标机组恢复优化方法首先是根据已有电网区域内的电厂机组黑启动能力和机组容量、网架拓扑结构、电气距离等信息，然后结合FLOYD算法，按照分时段恢复策略，再与多目标NSGA‑II算法根据制定的多目标函数及约束条件，为电网优选出合适的机组启动序列，最后通过MATLAB仿真计算出结果，最终优选出最佳恢复方案。

摘要： 本发明属集成电路设计中模拟电路参数自动优化设计领域，具体涉及一种基于高斯过程模型的多目标贝叶斯优化方法。本发明方法在每次迭代中，对每个性能指标构建高斯过程模型，进而构建低置信区间函数，通过对低置信区间函数的多目标优化选择下一次进行电路仿真的点。相对目前国际上的主流方法，本发明方法能大幅减小电路仿真次数，获得高精度的帕累托前沿。

摘要： 本发明提供了一种基于多目标优化的钻井射孔套管多目标设计方法及装置。所述方法包括：初始化射孔套管有限元参数化模型的参数；根据预设的优化目标、约束条件及所述参数的优化范围，对有限元参数化模型进行应力分析，确定分析结果及对应的参数解集；其中，分析结果至少包括套管应力值及套管通径值，参数解集至少包括：套管的公称外径等、射孔的孔眼大小等，以及水泥环弹性模量与泊松比；判断套管应力值及套管通径值是否满足约束条件，若是，则确定分析结果对应的参数解集为最优解集。本发明应用于开发井射孔套管的优化设计，满足不同复杂地层的套管设计与射孔设计要求，包括套管厚度和钢级的优选、最大过油面积和最少地层出砂量，提高油气产量。

摘要： 本发明公开了一种面向目标特性的多目标优化高光谱图像波段选择方法，包括：将高光谱图像波段选择问题转化成一个多目标优化问题，考虑高光谱图像的整体特征，构建具有冲突的信息熵、JS散度和信噪比作为目标函数，同时优化评价波段的三个目标函数，以找到最佳折衷解；采用基于非劣解优势矩阵的选择机制，为寻优提供准确的选择，提升多目标优化问题的可扩展性；利用具有遗传思想的群智能优化方法，实现种群间相互通信，协同优化；结合目标特性选择出表征能力强的波段子集。本发明可以达到对高光谱图像有效降维的目的；面向目标特性的选择Pareto解的方式，可以获得表征能力强的波段子集，具有良好的检测效果，对于高光谱图像波段选择有重要的应用价值。