非线性优化

摘要： 为了能够提前获知一期控温阶段混凝土短期内温度变化趋势,及时采取相应温控措施,防止温度裂缝产生,以高拱坝施工期浇筑仓混凝土为研究对象,分析初始温度、通水冷却、绝热温升、环境气温及层面散热等因素对浇筑仓混凝土温度的综合影响,建立适时动态更新初温的高拱坝混凝土一期控温阶段温度变化动态预测模型。同时,考虑不同浇筑仓混凝土的差异性,运用非线性优化法对模型的重要参数进行优化求解,并运用最大绝对误差、平均绝对误差、相对误差等评价指标检验预测模型的精度。最后结合工程实例,以2 d为步长更新初始温度并优化参数,以12 d为龄期,对浇筑仓混凝土温度进行预测,结果表明模型预测值与实测值的最大绝对误差在0.6°C以内,平均绝对误差在0.2°C以内,相对误差在0.9%以内,预测精度满足施工现场需求。

摘要： 可再生能源出力和负荷波动的不确定性增加了电力系统运行状态的不确定性,为此提出一种考虑区间变量间相关性的区间潮流场景非线性优化方法。通过构造不确定平行四边形区域表示区间变量间的相关性,针对场景优化法可能造成重复计算的问题,通过对比节点电压对节点功率的灵敏度的正、负性,将变化趋势一致的状态变量进行归类计算。算例分析结果表明,所提方法能够准确计算区间边界,有效削减优化次数以及提高计算效率。

摘要： 栅格地图拼接是栅格地图扩展和多地图合并成大地图的一项关键技术,现有拼接方法主要是基于图像的特征提取和匹配,应用在彩色图像中的效果较好,但在栅格地图中却存在着匹配可靠性差和精度不高的问题。针对现有不足,提出了一个基于自适应分支定界匹配和双向概率残差优化匹配的栅格地图拼接算法。首先,从源地图和目标地图中提取源点云和目标点云;其次,将目标点云和源地图进行分支定界匹配,获取目标点云在源地图中的初始位姿;然后,将目标点云通过初始位姿投影到源地图,构建概率残差的第一个约束,再将源点云通过初始位姿的逆变换投影到目标地图,构建概率残差的第二个约束;之后,构建两个约束的代价函数,通过非线性优化得到目标地图在源地图中的最优位姿;最后,通过占据概率融合得到拼接后的栅格地图。结果表明,该算法匹配效果好、迭代收敛速度快、匹配精度高,满足工业场景的可靠性和精度要求,对于工业场景下的地图构建和AGV导航具有重要意义。

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： 由于传统线阵相机的标定过程复杂,且对标定物精度要求较高,难以保证缺陷的定位精度,本文提出一种线阵相机的圆环旋转标定方法以提高缺陷的定位精度。该方法设计一种新型的圆环形标定板,在静态标定基础上通过旋转线阵相机采集相机视线与圆的交点的坐标,得到旋转角度以及多组标定点,建立线阵相机的成像模型和径向畸变模型,通过非线性优化整体误差函数求解相机的内参和畸变参数,同时分析相机不同旋转角度对标定精度的影响。实验结果表明,当θ≤20°时,该方法的标定精度在0.35 pixel以内,满足实际检测的定位要求,并且在PCB缺陷检测中得到较好的验证。

摘要： 研究航空电源交流畸变系数检测问题,其核心在于从采样数据中准确获得交流基波分量。提出一种新算法,将交流基波分量计算问题转换为非线性连续优化问题,通过多维单纯形下降法同步优化幅值、频率和相位,最小化基波分量与采样信号的误差,从而获得接近真实的交流基波分量,并据此准确计算交流畸变系数。该方法已被应用于某大功率航空电源检测系统中,试验测试表明其具有良好的检测效果。

摘要： 针对城轨交通发展规划中节点设置分配的实际需求,文中提出了一种基于模糊蚁群算法的交通网络节点分配优化策略.为了兼顾节点辐射能力与网络效率,该策略通过利用模糊系数构造非线性最大化目标函数,将多目标非线性优化问题转化为节点属性识别和最优路径问题.针对节点属性识别,本文利用灰色关联模糊映射方法计算区域中心的模糊隶属度,并利用模糊判决方法判决节点属性.在此基础上本文采用蚁群算法搜索全局最优路径,确定网络节点最优配置方案.仿真实验和分析结果说明,相比于现有算法,文中所提算法具有更高的节点辐射能力和全局网络效率,且在迭代40次之后性能逐渐收敛,达到最优解.

摘要： 针对视觉惯性导航系统绝对航向信息缺失导致精度下降的问题,提出了一种基于磁航向约束的视觉惯性定位算法。首先,建立了视觉/惯性/地磁导航系统模型,并对惯性数据采用预积分进行处理,降低状态更新时系统计算负担,提高实时性;其次,在视觉惯性数据对齐后,引入地磁观测数据作为约束,获取真实航向信息,完成系统初始化;最后,构建目标函数,通过非线性优化实现视觉、惯性和地磁数据融合。通过搭建车载实验平台,在室外环境下对所提出算法进行了验证,实验结果表明,相比于VINS-mono,引入磁约束后,视觉惯性导航系统的平均定位均方根误差减小了约25%。

摘要： 防弯器是海洋柔性立管过弯保护的关键附件,对提高立管的结构安全性具有重要意义.目前,防弯器结构设计主要采用尺寸优化方法.然而,与拓扑优化方法相比,该方法能提供的设计空间有限,其在提高防弯器的力学性能,以及探索防弯器创新构型方面具有很大不足.本文在Dirichlet边界条件下,以最大化弯曲刚度为目标,对同时考虑材料和几何非线性的防弯器结构拓扑优化方法进行研究.通过引入Helmholtz-PDE过滤和Heaviside惩罚,以克服优化中出现的棋盘格现象和灰度单元等数值不稳定性问题.与此同时,研究引入了对称算子,以提高往复性载荷作用下防弯器结构的承载能力和可制造性,并且采用伴随法对优化问题的灵敏度进行了推导.此外,为了提高结构分析和优化的效率,研究还基于PETSc库建立了并行程序框架.数值算例中,在材料体分比相同的情况下,对防弯器结构分别进行了2D和3D非线性拓扑优化,并对两种优化结果的承载能力进行了对比.数值算例结果表明,相比于防弯器2D拓扑优化结果,在大部分波浪载荷方向下,3D拓扑优化所给出的防弯器设计方案具有更为优越的结构性能.本文所建立的3D非线性拓扑优化技术,为深水恶劣海况下的高性能防弯器结构设计提供了新的理论模型和实现技术.

摘要： 为了进一步提升边坡稳定分析中专家知识的利用程度以及智能推理与评价水平,提出一种边坡稳定性评判的置信规则库(Belief Rule Base,BRB)推理方法,建立连续、离散混合式评判指标(输入量)与边坡稳定性等级(输出量)之间的非线性并含有不确定性的映射关系。评判指标类型种类众多使得置信规则规模过大,难以实现推理,为此,提出一种离散、连续变量统一的离散化编码方法,有效压缩输入指标的数量,大大减小置信规则规模的同时,保证了边坡稳定性评价的准确性。以河南省灵宝市的罗山矿区滑坡体为例,建立BRB模型,利用地质构造影响程度、稳定性空间差值综合系数、降雨强度、坡角、边坡高度、矿山开采影响指数等6个评判指标对边坡的稳定性等级进行推理,证明了所提方法的有效性。

摘要： 本文研究了基于对称型WENO格式的线性与非线性优化,并提出了一种新型的四阶格式.对于格式的线性优化部分,本文使用了类似于Adams & Shariff的方法以及直接求解方程组的方法,通过分析和数值验证,得到了具有特定的色散和耗散特性的格式。对于格式的非线性部分,本文进行了四个方面的改进：第一,采用了一种基于总变差的新型混合光滑度量因子,它具有很好的消除短波的能力;第二,对最下风模板的光滑度量因子做了修正,以便更好的消除数值振荡;第三,采用一种新型的基于指数p的非线性优化技术,使计算在线性和非线性状态之间光滑过渡,并且进行了检验以避免误判;建议了两种使用指数p的方法:一种是作为求解非线性权时的指数,另一种是作为线性权和非线性权之间的权值比例系数;第四,讨论了算法的问题无关性,提出了一系列的“rescale”函数.这一系列优化处理可以使新的格式在光滑区域使用线性形式,并在物理波动区域保持良好的分辨率,以及在间断处保持基本无振荡特性.数值算例证明了新格式的高分辨率和适用性,且新格式具有分辨从声波到激波、从亚声速到超声速各种问题的能力.在一些算例中,与其他格式的计算结果做了比较,比如WENO5,WENO-M,WENO-Z,WENO-NS,WENO-SYMBO3.

摘要： 电网谐波与间谐波污染日益严重，为精确检测谐波和间谐波参数，论文提出了非线性优化与快速傅里叶变换(FFT)的结合算法。首先应用采样序列的FFT计算结果作为谐波参数预估，建立对应的谐波模型并设置参数初始值，然后再利用非线性优化算法对谐波和间谐波进行准确的参数估计。结合方法既解决了FFT结果的精度较低问题，也解决了非线性优化算法难于建模和选取迭代初值问题。在谐波信号及间谐波信号参数检测实例中，通过与加窗插值FFT的对比，结果表明：结合算法能有效检测谐波和间谐波，且检测精度远高于加Hanning窗插值FFT法。

摘要： 在摄像机标定中通常采用两步法求解摄像机内外参数，即首先进行预标定，利用直接线性变换或透视变换矩阵方法线性求取摄像机参数，然后对预标定参数进行非线性优化。针对两步法的非线性优化问题，基于最小二乘法提出径向畸变条件下以预标定参数为初始值通过LM方法迭代求解内外参数的方法。标定实验结果表明该方法可提高标定精度，且收敛速度快。

摘要： 特殊表面电磁模态激发能够使微/纳尺度结构呈现依赖于光谱和方向的红外辐射/吸收特性,这种特性为新型半导体材料、微/纳电子器件电磁、传热分析提供新的研究方向.基于数值模拟研究了SiC及周期性结构的红外辐射/吸收特性.仿真结果显示多种电磁模态可以被激发并且相互之间存在耦合,同时利用非线性算法可以有效控制结构的光谱/方向红外辐射/吸收特性.通过改变结构参数,利用多模态激发能够使优化的结构实现不同的红外辐射/吸收特性,具有十分有前景的用途.

摘要： 超(超)临界机组锅炉燃烧控制系统运行工况复杂多变，实际运行情况与最初设计工况存在很大差别，单纯依靠传统的操作规程和控制手段，无法满足现代化电厂对经济性管理的要求。通过采用粒子群非线性优化技术,以"锅炉效率较高且NOx排放较低"为优化目标.通过非线性优化,获得锅炉各层小风门开度、各层给煤量的最优分配关系及在各负荷工况下最优的一次风风压、一次风流量和锅炉氧量的定值.在获得各参数的最优定值后,进一步通过锅炉氧量(送风)控制系统、二次风小风门控制系统、一次风压控制系统、磨煤机一次风流量控制系统、给煤量控制系统等,实现整个锅炉的燃烧优化控制.

摘要： 针对二维弹性波方程参数识别问题，提出了信赖域全变差正则化方法。该方法首先将参数识别问题转化为含全变差正则化罚项的非线性优化问题，并在利用高斯-牛顿法求解的过程中引入了信赖域技术。通过与正则-高斯-牛顿法和全变差正则化方法的比较，数值结果表明，该方法可以识别分片常值参数，同时增强了正则-高斯牛顿方法的稳定性。

摘要： 合成润滑油的种类较多,原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础液,叫PolyAlphaOlefins(PAO),还有就是以酒精和脂肪酸为基础材料,经化学缩聚反应而合成的酯类全合成油.本质上,合成润滑油使用的是原油中较好的成份,加以化学反应并在人为的控制下达到预期的分子形态,全合成油分子排列整齐,抵抗外来变数的能力自然很强,因此体质较好,热稳定、抗氧化反应、抗粘度变化的能力自然要比矿物油和半合成油强得多.然而相对于传统润滑油,合成润滑油的成本自然更高.PAO的主要成分高纯度的α-烯烃原料大致上也依靠国外进口.为降低合成油的成本,本文将探讨利用遗传算法求得合成润滑油各成分占比最优解的可能性.

摘要： 合成润滑油的种类较多,原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础液,叫PolyAlphaOlefins(PAO),还有就是以酒精和脂肪酸为基础材料,经化学缩聚反应而合成的酯类全合成油.本质上,合成润滑油使用的是原油中较好的成份,加以化学反应并在人为的控制下达到预期的分子形态,全合成油分子排列整齐,抵抗外来变数的能力自然很强,因此体质较好,热稳定、抗氧化反应、抗粘度变化的能力自然要比矿物油和半合成油强得多.然而相对于传统润滑油,合成润滑油的成本自然更高.PAO的主要成分高纯度的α-烯烃原料大致上也依靠国外进口.为降低合成油的成本,本文将探讨利用遗传算法求得合成润滑油各成分占比最优解的可能性.

摘要： 合成润滑油的种类较多,原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础液,叫PolyAlphaOlefins(PAO),还有就是以酒精和脂肪酸为基础材料,经化学缩聚反应而合成的酯类全合成油.本质上,合成润滑油使用的是原油中较好的成份,加以化学反应并在人为的控制下达到预期的分子形态,全合成油分子排列整齐,抵抗外来变数的能力自然很强,因此体质较好,热稳定、抗氧化反应、抗粘度变化的能力自然要比矿物油和半合成油强得多.然而相对于传统润滑油,合成润滑油的成本自然更高.PAO的主要成分高纯度的α-烯烃原料大致上也依靠国外进口.为降低合成油的成本,本文将探讨利用遗传算法求得合成润滑油各成分占比最优解的可能性.

摘要： 合成润滑油的种类较多,原油中的瓦斯气或天然气所分散出来的乙烯、丙烯,再经聚合、催化等繁复的化学反应才炼制成大分子组成的基础液,叫PolyAlphaOlefins(PAO),还有就是以酒精和脂肪酸为基础材料,经化学缩聚反应而合成的酯类全合成油.本质上,合成润滑油使用的是原油中较好的成份,加以化学反应并在人为的控制下达到预期的分子形态,全合成油分子排列整齐,抵抗外来变数的能力自然很强,因此体质较好,热稳定、抗氧化反应、抗粘度变化的能力自然要比矿物油和半合成油强得多.然而相对于传统润滑油,合成润滑油的成本自然更高.PAO的主要成分高纯度的α-烯烃原料大致上也依靠国外进口.为降低合成油的成本,本文将探讨利用遗传算法求得合成润滑油各成分占比最优解的可能性.

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子、和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 公开了线性和非线性系统的基于确定性优化的控制系统及方法。本文中所描述的实施方式包括提供了控制方法的一种实施方式，该控制方法包括：确定要控制的过程的预定非线性模型的线性逼近；确定非线性约束集合的凸逼近；确定控制轨迹的多个采样周期的初始稳定化可行控制轨迹；执行基于优化的控制算法以改善控制轨迹的多个采样周期的初始稳定化可行控制轨迹；以及通过应用来控制受控过程。

摘要： 本发明涉及的电压非线性电阻器，其特征在于，由烧结体制成，该烧结体主要由氧化锌粒子、以锌和锑为主成分的尖晶石粒子和氧化铋相构成，在氧化铋相中选自钾和钠中的至少1种的碱金属以0.036原子％以上0.176原子％以下的范围存在。该电压非线性电阻器同时具有优异的电压非直线性和带电寿命特性，因此适合用于避雷器。

摘要： 公开了线性和非线性系统的基于确定性优化的控制系统及方法。本文中所描述的实施方式包括提供了控制方法的一种实施方式，该控制方法包括：确定要控制的过程的预定非线性模型的线性逼近；确定非线性约束集合的凸逼近；确定控制轨迹的多个采样周期的初始稳定化可行控制轨迹；执行基于优化的控制算法以改善控制轨迹的多个采样周期的初始稳定化可行控制轨迹；以及通过应用来控制受控过程。

摘要： 基于非线性规划优化方法的月球车悬架结构优化设计方法：包括根据设计要求拟定悬臂的运动范围；通过悬架优化前的悬臂尺寸、转动关节点位坐标建立起悬架数学模型；在数学模型中拟定设计变量，并依据拟定的运动范围对悬臂的运动轨迹进行规划；对悬臂间的长度、角度等线性等式约束和线性不等式约束进行定义；对各杆件间的夹角、辅助杆长等参数进行计算，进而通过优化理论运动轨迹和设计变量轨迹之间的最小值来获得最优变量数据；最后通过拟定的悬架运动轨迹变化和计算求得实际悬臂上参数点位的运动曲线坐标，对运动轨迹进行仿真，复现悬架的轨迹运动。

摘要： 探索程序是对评价函数使用拉格朗日常量、适用带等式限制的拉格朗日未定乘数法时，准备与等式限制的变量独立地分离的评价函数的变量，使用使评价函数的变量与等式限制的变量一致的追加等式限制进行处理的程序。根据该探索程序，使最优化装置(1)交替反复执行一边探索评价函数接近极值的条件一边以逐渐接近等式限制的方式更新评价函数的变量的步骤、以及在维持满足等式限制的状态下以逐渐接近所述评价函数接近极值的条件的方式更新等式限制的变量的步骤。

摘要： 公开了用于使用预失真补偿非线性子系统的非线性的系统和方法。在一个实施例中，系统包含非线性子系统和预失真器，该预失真器配置成实现非线性子系统的输入信号的预失真，使得预失真补偿非线性子系统的非线性特性。系统还包含适配器，该适配器基于表示非线性子系统的输出信号的反馈信号和表示非线性子系统的输入信号的输入信号自适应地配置预失真器。适配器一般将非线性子系统模型化为对应于非线性子系统的非线性特性的非线性模型和对应于非线性子系统的已知线性特性的线性模型的级联。

摘要： 本发明涉及一种用于对激光脉冲进行光谱展宽(5)以实现非线性脉冲压缩的光学装置(1)，该光学装置具有展宽路径(3)，该展宽路径设置用于引导该激光脉冲(5)重复通过至少一个非线性展宽元件(7)，其中，该非线性展宽元件(7)具有散射特性，如此选择该散射特性，使得该散射特性补偿激光脉冲(5)在该非线性展宽元件(7)中的自聚焦。

摘要： 本发明公开了基于线性求解非线性优化的双目相机外参标定方法和系统，包括：对双目相机拍摄标定板得到的左右两幅图像，进行特征点提取与匹配，获得N对匹配点；基于N对匹配点的三维空间坐标与归一化平面坐标之间的变换关系，构建关于双目相机外参的线性方程组，求解线性方程组得到初始双目相机外参；将初始双目相机外参代入线性方程组得到预测值，将双目相机的观测值减去预测值获得视觉重投影误差；对N对匹配点的视觉重投影误差进行求和操作，构建关于视觉重投影误差和的非线性模型，求解非线性模型得到最优双目相机外参，用于双目相机外参标定。本发明充分利用双目相机的深度信息，仅需较少的图片，在保证标定精度的同时能明显降低标定时间。

摘要： 本发明公开了基于线性求解非线性优化的双目相机外参标定方法和系统，包括：对双目相机拍摄标定板得到的左右两幅图像，进行特征点提取与匹配，获得N对匹配点；基于N对匹配点的三维空间坐标与归一化平面坐标之间的变换关系，构建关于双目相机外参的线性方程组，求解线性方程组得到初始双目相机外参；将初始双目相机外参代入线性方程组得到预测值，将双目相机的观测值减去预测值获得视觉重投影误差；对N对匹配点的视觉重投影误差进行求和操作，构建关于视觉重投影误差和的非线性模型，求解非线性模型得到最优双目相机外参，用于双目相机外参标定。本发明充分利用双目相机的深度信息，仅需较少的图片，在保证标定精度的同时能明显降低标定时间。