序列二次规划

摘要： 为了研究遥控无人潜水器(ROV)水平推进器的安装位置与安装角度对ROV纵荡、横荡及艏摇三个运动的影响,建立了推进器空间布局与最终推力的数学模型。根据小型ROV的具体作业环境确定了推进器的安装角度,并在此基础上提出了功率归一与序列二次规划相结合的水平推进器推力分配方法,通过仿真验证了该方法进行推力分配的合理性和有效性。

摘要： 介绍2021年“高教社杯”全国大学生数学建模竞赛A题“‘FAST’主动反射面的形状调节”的建模思路,并简要评述参赛论文评阅的总体情况.

摘要： 换道作为车辆的基本驾驶行为之一,相较于跟驰行为,换道过程更具复杂性,对道路上车辆的运行安全有着至关重要的影响。为了对车辆换道轨迹进行准确预测,满足自动驾驶条件下车辆换道的安全性与合理性,本文选定五次多项式为换道轨迹预测基础模型,构建效益函数和选取约束条件,应用MATLAB中的fmincon优化工具箱,使用二次序列优化算法对模型参数进行寻优求解。对比换道预测轨迹与实际轨迹,对模型的有效性进行验证,结果表明预测轨迹的横向位移绝对误差集中在−0.3 m~0.3 m之间,偏转角速度波动峰值均小于2˚/s,加速度维持在0~2 m/s2的范围内,满足轨迹合理性、换道舒适性和平稳性。

摘要： 为了实现直升机巡航飞行时最经济运行,基于某型常规布局直升机,建立巡航阶段需用功率目标函数,以飞行稳定性与操纵安全性指标作为约束条件,利用遗传序列二次规划(GASQP)混合优化算法,对直升机巡航阶段实现最低需用功率的最优旋翼转速进行优化求解。实验结果表明,该方法得到的最优旋翼转速能够有效降低整机需用功率,优化算法得出的最优转速曲线对巡航状态下旋翼转速的变化方向具有一定参考意义。

摘要： 相变材料广泛应用于蓄热储能、系统散热等多种领域,其光热参数的准确测量对于研究材料内部光热传输与转换具有重要意义。本文引入序列二次规划(Sequential Quadratic Programming,SQP)算法,反演固液相变材料的光学特性参数和热物性参数,实现相变材料光热参数准确测量的目的。首先介绍了相变过程中材料内部辐射导热耦合换热问题,并采用有限体积法进行求解;然后介绍了SQP算法的基本原理,并介绍了SQP算法反演相变材料物性参数的基本流程;最后采用SQP算法研究了相变材料的光学特性参数反演、热物性参数反演和光热参数同时反演问题。结果表明,SQP算法可以准确地反演确定相变材料的光热参数,最大反演误差仅为0.5%。当测量误差增加到5%时,最大反演误差仅为2.9%,SQP算法具有较强的鲁棒性。

摘要： 为了在发动机设计阶段降低涡扇发动机的红外辐射强度,建立了一种外涵引气冷却排气系统高温壁面的优化技术,开展了带外涵引气冷却的低红外特征涡扇发动机总体性能优化设计方法研究。首先,建立了带外涵引气冷却的涡扇发动机总体性能计算模型,并分析了非加力状态下引气量对发动机性能参数的影响;其次,提出了基于序列二次规划算法的设计参数多目标优化方法,优化的目标包括高单位推力、低单位油耗和低红外辐射强度;最后,基于以上模型和方法,对设计点非加力情况下的涡扇发动机设计参数进行多目标优化。研究结果表明,相较于传统的涡扇发动机设计参数选取,带外涵引气冷却的涡扇发动机具有更低的红外特性,并且经过多目标优化后,带外涵引气冷却的涡扇发动机在兼顾低红外特征的同时具有更优的总体性能。

摘要： 动态编组逐渐成为列车运行控制领域的研究热点之一,低牵引能耗、高编组精确性、强抗干扰能力的多目标控制是实现动态编组的难题。针对这一问题,提出一种基于动态规划(DP)-序列二次规划(SQP)的优化控制方法。首先,对动态编组过程建立数学模型;然后,建立以低能量消耗和精确编组为目标的动态编组优化问题,在离线状态下使用动态规划算法计算速度曲线;最后,以离线速度结果为基础,使用序列二次规划算法求解最优控制策略在线控制列车。仿真实验表明,使用本文方法控制编组过程时,牵引能耗降低5.6%,编组误差下降至3 m,SQP算法求解的迭代次数下降到12次;在有外界干扰状态下,该方法可在线控制列车校正速度偏离,消除干扰带来的影响。

摘要： 针对目前结构优化设计方法未考虑参数随机性的问题,提出基于遗传算法和序列二次规划法的结构稳健性优化设计方法。将结构产品的质量特性作为优化目标,性能函数的可靠度指标作为约束条件,建立稳健性优化设计模型。利用序列二次规划法计算其性能函数的可靠度指标,在此基础上,利用遗传算法进行迭代计算,得出最优设计结果。最后,将某型导引头导轨齿轮设计作为工程案例,验证了使用此结构稳健性优化设计方法能够降低产品重量,提高结构稳健性。

摘要： 近距离掠飞能够以较小的燃料消耗实现对空间目标的抵近观测,是空间态势感知的重要手段.任务航天器抵近目标航天器后实施观测,需满足合适的观测距离、光照角度等诸多条件,该过程具有很强的约束性,因此需要寻找一种既能快速优化,又可使优化后的轨道满足任务需求的优化算法.本文设计了一种综合多步优化和序列二次规划综合的优化算法,并提出了针对近程观测任务约束条件的简化模型,用以处理运算过程中的非线性约束问题,在符合任务需求和满足约束条件的前提下实现燃料最省的轨道机动.通过程序运算及仿真,验证了算法设计的有效性及简化模型的合理性.

摘要： 圆柱螺旋弹簧隔振器广泛运用于各类工程领域,然而当面对布置空间受限、承载较大的情况时,隔振弹簧需要进行系统的优化设计。针对某泵类设备隔振器小尺寸、大承载的顶层设计要求,借鉴高速动车组一系悬挂特征结构,选用了承载率较大的内外组合弹簧形式。然后,基于序列二次规划(SQP)的优化算法,对弹簧排布进行优化设计,得到2×2最优排布后,又对弹簧的中径、线径、圈数、高度等参数作了系统优化,最终得到满足各项设计要求的最优方案。结果表明:基于SQP优化算法,便捷高效,最大工作承载由37.9t优化到50t,提升幅度为32%,实现了隔振弹簧的小尺寸、大承载优化设计。相关研究可为小空间下大承载量的弹簧设计提供科学指导。

摘要： 阻力性能的优化一直是船舶设计工作的重要环节,它将直接决定船舶的经济性和可用性.为了实现这一目的,传统的方法一般是通过比较若干个船型设计方案,从中选择阻力最小的船型.随着计算机技术和兴波理论的发展,我们已经可以通过数值计算快速预报船舶的兴波阻力.因此,基于兴波理论的船型优化设计成为研究工作者日益关注的问题.rn 本文的研究工作是基于Francis Noblesse等学者提出的Neumann-Michell(NM)理论和序列二次规划方法(Sequence Quadratic Program,SQP)进行的,以标准船型Series60为例,利用平移法(Shifting Method)与径向基函数法(Radial Basis Function Method,RBF Method)修改船体曲面,将兴波阻力作为目标函数,对高航速(Fr=0.30)下的Series60船型进行优化.最终得到能使兴波阻力有效减小的优化船型,并对优化船型做了分析.分析结果表明,基于NM理论的兴波阻力预报能够有效应用于船型优化过程,SQP方法也较为适合应用于船型优化设计当中.这为进一步改进和完善船型优化流程奠定了基础.

摘要： 为了进一步挖掘航空涡桨发动机的性能潜力,论文对其性能寻优控制模式进行了研究.采用部件法建立了涡桨发动机的非线性数学模型,基于涡桨发动机的特点,在传统的涡扇发动机性能寻优控制模式的基础上提出了直接拉力寻优控制模式.结合遗传算法和序列二次规划算法各自的特点,形成遗传算法和序列二次规划算法的混合优化算法,研究了涡桨发动机在不同的性能寻优控制模式下的性能寻优问题.初步研究结果表明:该混合优化算法能够用于涡桨发动机的性能寻优控制研究.

摘要： 针对被动测向传感器组网无源定位系统的空间配准问题,本文给出了一种最优化求解方法.该方法无需建立先验目标运动模型和配准误差模型,而是直接从量测数据出发,首先以误差配准的基本原则构造最优化目标函数,将空间配准问题转化为带有约束条件的配准误差参数非线性优化问题,建立了遗传算法(Genetic Algorithm,GA)和序列二次规划算法(Sequential Quadratic Programming,SQP)两种求解策略.仿真结果表明,本方法简单可靠,GA和SQP两种配准算法均能有效地估计配准误差,GA配准算法能得到全局最优解,而SQP配准算法稳定性更好.

摘要： 利用序列二次规划算法开展了NASA0012翼型基于表面压力分布的反设计研究。流场计算利用剪应力输运模型模拟（k-ω SST）全湍流流动，求解雷诺平均NS方程计算模型绕流场；翼型外形参数化采用Hicks-Henne型函数方法，结合基于扰动的网格变形方法实现计算网格的更新。计算结果表明，Hicks-Henne型函数可通过有限控制点准确描述翼型外形，计算结果与目标函数基本吻合。该方法可用于二维翼型的反设计中，为流动控制和翼型设计研究提供理论基础。

摘要： 研究了平流层飞艇螺旋桨安装配置与控制分配问题。首先，针对美国HAA数学模型，提出了一种螺旋桨的安装配置结构，该安装配置采用一主推，四侧推形式，并采用矢量推力技术来提供各个方向的推力和力矩。然后采用序列二次规划(SQP)方法来求解该安装配置下的控制量分配问题。最后，通过仿真研究，验证了所提出的配置和分配方法的有效性。

摘要： 中宽厚板的负荷分配是一个最优控制问题,其实质就是求出给定性能指标、在设备 和给中边界条件下的最优解.对不同的性能指标要求,其计算结果有很大的不同.详细剖析 了宝钢5 000 mm厚板最优控制模型性能指标和求解的序列二次规划算法.该算法就是一种 通用的求解中小规模的非线性规划问题的方法,即序列二次型规划算法.序列二次型规划 ( SQP)算法最早由Han在1976年提出,Powell在1977年完善并实现,其实质就是通过不停地 求解一系列二次规划的子问题,通过不断求解QP子问题,得到一个不断趋向最优解的序列.求解二次规划子问题,采用了"有效集"方法,将带约束的二次规划子问题转化成无约束的二 次规划问题,并最终将问题转化成最小二乘问题,用QR分解的方法求解.在QP问题的有效 集解法中,采用构造线性规划子问题的方法来获取问题的迭代初始解,并使用单纯形法求解.该算法对于物理模型的参数配置有较高的要求,文章最后给出了针对性能指标模型改进思路 和算例.

摘要： 以CFD分析为基础，采用序列二次规划(SQP)优化方法，以25km飞行高度，6Ma飞行速度，0°飞行攻角为设计状态，推力最大化为设计目标，对高超声速一体化构型的尾喷管进行了优化设计。提高了飞行器的推力系数。最后依据本文结果分析了一体化构型总体优化的必要性。

摘要： 交通事故是快速路拥堵的重要成因,确定交通事故后的控制策略对解决拥堵问题显得尤为重要.事故发生后立即采取主线可变限速与匝道协调控制.采用遗传算法和SQP相结合的算法求解出每个控制周期各个匝道的最佳控制率,并对事故状态下的控制策略进行仿真分析,验证本文所提出的控制策略的有效性.

摘要： 交通事故是快速路拥堵的重要成因,确定交通事故后的控制策略对解决拥堵问题显得尤为重要.事故发生后立即采取主线可变限速与匝道协调控制.采用遗传算法和SQP相结合的算法求解出每个控制周期各个匝道的最佳控制率,并对事故状态下的控制策略进行仿真分析,验证本文所提出的控制策略的有效性.

摘要： 交通事故是快速路拥堵的重要成因,确定交通事故后的控制策略对解决拥堵问题显得尤为重要.事故发生后立即采取主线可变限速与匝道协调控制.采用遗传算法和SQP相结合的算法求解出每个控制周期各个匝道的最佳控制率,并对事故状态下的控制策略进行仿真分析,验证本文所提出的控制策略的有效性.

摘要： 本发明涉及一种基于粒子群与序列二次规划结合的推力分配方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、推力分配单元从控制器获得当前控制器三轴指令，包括纵向力、横向力和艏摇力矩；步骤2、建立动力定位系统推力分配模型；步骤3、建立推力分配问题的目标函数和约束条件；步骤4、应用粒子群与序列二次规划相结合的寻优方法对推力分配问题进行求解。本发明在充分考虑粒子群算法与序列二次规划算法优缺点的基础上，将两者结合，使得两者的缺点能够得到有效的弥补，大大提高了算法的全局寻优性能，能够快速有效地解决动力定位系统推力分配问题，具有很高的实用价值。

摘要： 本发明属集成电路半导体制造技术领域，涉及化学机械抛光工艺哑元填充方法。本发明方法为一种统一的、不进行模型近似的哑元填充方法，应用序列二次规划方法对哑元填充问题进行直接求解，可获得高质量的哑元填充结果。本发明在具体实现中提出了一种在确定哑元位置前估算交叠面积的方法，用于提高优化效率。本方法能够在可以承受的运行时间下，对复杂的哑元填充目标作优化，得到质量较高的哑元填充方案，且能良好地通过并行计算进行加速，应用于解决大规模版图哑元填充问题。

摘要： 本发明涉及一种基于序列二次规划的三坐标雷达赋形方向图设计方法，主要解决现有赋形方向图设计方法没有同时兼顾主瓣波动与旁瓣抑制、设计时间较长等问题。其实现过程是：1.设定期望方向图，设定方向图波动上限与下限；2.设定主瓣权重与旁瓣权重；3.产生多组随机相位权，并利用交替投影算法优化得到初始相位权；4.利用序列二次规划得到多组优化相位权；5.从多组优化相位权中选择最优权。本发明可以在一定程度上控制主瓣波动电平，同时可以抑制旁瓣电平，优化效率较高，具有工程实用性。

摘要： 本发明涉及天线优化领域，具体涉及一种基于序列二次规划算法的天线结构设计方法，获取射频识别系统中的相关参数，根据该相关参数设置天线结构参数，且将该天线结构参数作为优化变量，该相关参数包括芯片参数、天线限制参数和工艺参数；构建基于优化变量的目标函数和约束条件，采用序列二次规划算法进行求解，使目标函数逐步收敛到最优解处，并输出天线结构参数的优化结果。本发明通过设计一种天线结构设计方法，根据射频识别系统中的相关参数计算出最优化的天线结构参数，改变射频标签天线在设计与生产方面的劣势，以及缩短天线的设计时间、提高设计效率、降低天线的成本、提高天线的性能，使快速设计低成本和更容易设计出高性能的天线。

摘要： 本发明涉及一种配电网柔性潮流算法，尤其涉及一种基于序列二次规划法的配电网柔性潮流算法，本发明创造性地将发电机与负荷静特性与保留二阶项的配电网潮流方程有机地结合在一起，形成了计及发电机与负荷静特性的保留二阶项的配电网潮流方程。在对以上潮流方程的求解上，本发明采用将该潮流方程的求解问题转化为一个含非线性约束的数学优化问题并用二次序列规划法进行求解。本发明结合工程实际，既能求出常规配电网潮流算法可以得到的节点电压相量，也能求得系统频率以及发电机、负荷的实际功率。相较于常规潮流算法，本发明不再需要设置各类节点类型，计算收敛性好而且计算精度更高，更符合实际配电网实际。

摘要： 本发明公开了一种基于序列二次规划的低旁瓣线性稀布阵列天线优化方法，主要解决现有方法迭代速度慢和无法进一步降低线性稀布阵列天线方向图旁瓣的问题。其实现过程是：（1）根据设计要求，确定线性稀布阵列天线的天线孔径、阵元个数和主瓣宽度；（2）根据阵列天线的主瓣宽度和实际需求，确定需要进行旁瓣抑制的离散角频率范围；（3）根据天线孔径、阵元个数和离散角频率范围，构造线性稀布阵列天线的目标函数和约束条件；（4）根据目标函数和约束条件，使用序列二次规划算法求解得到阵元的位置向量和权向量。本发明具有迭代速度快和进一步降低线性稀布阵列天线方向图旁瓣的优点；可用于线性稀布阵列天线的优化设计。

摘要： 本申请提出了基于序列二次规划的超导磁共振磁体被动匀场优化方法及其应用，包括以下步骤：对超导磁共振磁体进行被动匀场，通过单位厚度铁磁材料对DSV表面上的每个测量点磁场贡献的数值构建灵敏度矩阵，该灵敏度矩阵的维数为测量点数量x匀场盒数量，其中匀场区内设于多个匀场盘，每个由多个匀场盒组成，每个匀场盒用于放置铁磁材料；基于灵敏度矩阵和被动匀场后的磁场峰峰场不均匀性建立数学模型；采用序列二次规划算法优化该数学模型，以使得数学模型中磁场均匀度被优化至最小。本申请可以进一步提高静磁场均匀性和消耗更少的铁片总质量。

摘要： 本发明属集成电路半导体制造技术领域，涉及化学机械抛光工艺哑元填充方法。本发明方法为一种统一的、不进行模型近似的哑元填充方法，应用序列二次规划方法对哑元填充问题进行直接求解，可获得高质量的哑元填充结果。本发明在具体实现中提出了一种在确定哑元位置前估算交叠面积的方法，用于提高优化效率。本方法能够在可以承受的运行时间下，对复杂的哑元填充目标作优化，得到质量较高的哑元填充方案，且能良好地通过并行计算进行加速，应用于解决大规模版图哑元填充问题。

摘要： 本发明涉及一种基于粒子群与序列二次规划结合的推力分配方法，其技术特点在于：包括以下步骤：步骤1、推力分配单元从控制器获得当前控制器三轴指令，包括纵向力、横向力和艏摇力矩；步骤2、建立动力定位系统推力分配模型；步骤3、建立推力分配问题的目标函数和约束条件；步骤4、应用粒子群与序列二次规划相结合的寻优方法对推力分配问题进行求解。本发明在充分考虑粒子群算法与序列二次规划算法优缺点的基础上，将两者结合，使得两者的缺点能够得到有效的弥补，大大提高了算法的全局寻优性能，能够快速有效地解决动力定位系统推力分配问题，具有很高的实用价值。

摘要： 本发明涉及一种基于序列二次规划的三坐标雷达赋形方向图设计方法，主要解决现有赋形方向图设计方法没有同时兼顾主瓣波动与旁瓣抑制、设计时间较长等问题。其实现过程是：1.设定期望方向图，设定方向图波动上限与下限；2.设定主瓣权重与旁瓣权重；3.产生多组随机相位权，并利用交替投影算法优化得到初始相位权；4.利用序列二次规划得到多组优化相位权；5.从多组优化相位权中选择最优权。本发明可以在一定程度上控制主瓣波动电平，同时可以抑制旁瓣电平，优化效率较高，具有工程实用性。