基于粒子群算法的抛物线形渠道断面优化方法

针对试算法工作量大、计算误差大和精度低等问题,建立了以计算流量和设计流量之差最小为目标函数的抛物线形渠道断面优化数学模型,将粒子群优化算法引入到抛物线形渠道断面优化计算中,采用粒子群算法在全局空间下搜索渠道断面优化问题的全局最优解。并以陕西省石头河灌区五丈源支渠抛物线形混凝土渠道为例,对其二次抛物线形渠道断面的方程形状参数a和设计水深h进行了优化设计。结果表明,得到满足约束条件的最优方程形状参数a为5.06,最优设计水深h为0.398 2 m。与原设计相比模型计算所得渠道过水断面面积减少了0.102 1%,渠道土方量减少了6.225 4 m~3,混凝土衬砌量减少了4.764 1 m~3,工程占地面积也随之减少。粒子群优化算法能有效地解决抛物线形渠道断面设计中的优化问题,且具有收敛速度快、计算精度高和全局寻优能力强等优点。     

马蹄形过水断面正常水深计算的遗传算法

马蹄形过水断面是无压输水隧洞中常采用的断面形式之一 ,因其几何形状复杂 ,水力计算困难。目前常采用的方法有试算法、图解法和迭代法 ,这些方法由于计算量大且精度不易保证 ,不便于在生产实践中应用推广。将马蹄形过水断面正常水深计算转化为非线性优化问题 ,采用实数编码的遗传算法进行求解 ,实例计算表明该方法精度高、通用性强、操作简便 ,便于在生产实践中应用。     

马蹄形过水断面正常水深计算的遗传算法

马蹄形过水断面是无压输水隧洞中常采用的断面形式之一，其其几何形状复杂，水力计算困难。目前常采用的方法有试算法、图解法和迭代法，这些方法由于计算量大且精度不易保证，不便于在生产实践中应用推广。将马蹄形过水断面正常水深计算转化为非线性优化问题，采用实数编码的遗传算法进行求解，实例计算表明该方法精度高、通用性强、操作简便，便于在生产实践中应用。     

线性递减权重粒子群优化投影寻踪模型及应用

针对粒子群算法局部搜索能力较弱和存在早熟收敛的问题,为了有效地控制粒子群算法的全局搜索和局部搜索,提出了将线性递减权重引入到粒子群优化算法中.该算法是从随机解出发,通过追随当前搜索到的最优值来寻找全局最优解,增加了粒子群算法的局部搜索能力.将其算法优化投影寻踪模型,以此构建了线性递减权重粒子群优化投影寻踪模型,将该模型应用到土坝护坡模式优化评价中,选取9个指标作为评判因子,提出适合该地区的土坝护坡优化模式.结果表明:线性递减权重粒子群优化投影寻踪模型可以有效地找到最佳投影方向,计算投影值,根据投影指标值的大小可对方案进行优选.利用该模型对土坝护坡模式进行综合评价是切实可行的.该算法以其实现容易、精度高、收敛快等优点,并且在解决实际问题中展示的优越性,在工程优化领域具有广泛的应用前景.     

非标准马蹄形断面水力计算研究

以滇中引水工程楚雄段-昆明段非标准马蹄形断面为研究对象,采用几何分割法对该马蹄形断面的水力要素进行了推理,推导出任意水深所对应水力要素表达式。同时,采用三分试算法计算了该断面正常水深,试算过程采用C#编程来实现。考虑到马蹄形断面正常水深计算的复杂性,采用拟合优化原理推导出正常水深的直接计算公式。计算结果表明：在该公式的适用范围内计算该断面正常水深的最大相对误差为0.496%,同时整个计算区间内89.3%以上计算点相对误差小于0.24%,精度相对较高,可以满足实际工程的需要。     

基于粒子群优化算法与混合罚函数

粒子群算法(PSO)具有简单易实现，可调参数少的优点。将其用于最优潮流的求解，结合混合罚函数来限制最优潮流的约束条件，使粒子群算法的寻优速度加快，迭代次数减少。通过在IEEE9节点和IEEE30节点上的仿真计算表明，该算法在优迭代速度和收敛精度上都取得了较好的效果。     

马蹄形无压隧洞恒定渐变流水面线计算的新解析法

对马蹄形无压隧洞的恒定非均匀流沿程水面线进行了深入研究,基于恒定渐变流基本微分方程,通过采用数值分析理论,得到流程S与始、末段水深h1、h2的解析函数,通过该函数可直接计算沿程水面线。该方法比《水工隧洞设计规范》中推荐的分段求和试算法更简单、便捷,特别对水深较敏感段,规范推荐试算法误差较大,并且逐段试算推求水深将导致末端断面水深误差逐步累积,导致误差大,精度下降。最后通过工程实例计算比较得出：新解析法计算成果与规范推荐法（程序）计算成果基本一致,甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

混沌粒子群微分进化算法及其在水库发电优化调度中的应用

粒子群优化算法（PSO）与微分进化算法（DE）都是有效的基于群体智能的全局优化算法,但它们都容易过早收敛,陷入局部最优。针对以上问题,提出了混沌粒子群微分进化算法（CPSO—DE）,该算法引入可变的惯性权重和学习因子,以基于logical映射的混沌序列代替标准PSO中的随机序列来对粒子群进行初始化,同时将微分进化算法（DE）中的变异、交叉和选择思想引入标准PSO算法中,改变标准PSO算法单一的进化策略,在全局范围内搜索最优解。作为实证的需要,通过对水库优化调度所存在问题的分析,建立了基于CPSO-DE算法的水库优化调度数学模型与求解算法,并以某水库实际运行数据进行计算,结果表明CPSO-DE算法具有较好的全局最优解,验证了CPSO—DE算法的可行性与健壮性。     

半立方抛物线形渠道正常水深算法

为了给半立方抛物线形渠道断面正常水深的计算提供一种简捷、通用、精度较高的显函数计算公式,根据迭代理论并采用优化计算确定初值函数的方法进行分析研究.通过引入断面特征水深的概念,对半立方抛物线形渠道正常水深的基本方程进行变换处理,推导出收敛速度较快的迭代公式,并证明了公式的收敛性;在断面特征水深范围即无量纲正常水深H∈[0.025,40]范围内,对迭代公式进行优化计算,取得合理的迭代初值函数;合理初值与迭代公式的配合使用,得到半立方抛物线形渠道断面正常水深的显函数直接计算公式,并对公式进行了误差分析以及用工程实例进行了验证.结果表明：在工程常用的断面特征水深范围内,正常水深的最大相对误差小于0.3%,计算公式具有形式简单、精度高、适用范围广的优点,该研究为排灌渠道的断面设计以及渠道流量控制时求解均匀流水深提供了简捷方法.     

半立方抛物线形渠道正常水深算法

为了给半立方抛物线形渠道断面正常水深的计算提供一种简捷、通用、精度较高的显函数计算公式,根据迭代理论并采用优化计算确定初值函数的方法进行分析研究.通过引入断面特征水深的概念,对半立方抛物线形渠道正常水深的基本方程进行变换处理,推导出收敛速度较快的迭代公式,并证明了公式的收敛性;在断面特征水深范围即无量纲正常水深H∈[0.025,40]范围内,对迭代公式进行优化计算,取得合理的迭代初值函数;合理初值与迭代公式的配合使用,得到半立方抛物线形渠道断面正常水深的显函数直接计算公式,并对公式进行了误差分析以及用工程实例进行了验证.结果表明：在工程常用的断面特征水深范围内,正常水深的最大相对误差小于0.3%,计算公式具有形式简单、精度高、适用范围广的优点,该研究为排灌渠道的断面设计以及渠道流量控制时求解均匀流水深提供了简捷方法.     

典型断面渠道正常水深计算

明渠正常水深的计算是排灌渠道设计中的一项重要工作.通过对典型渠道断面引入包含渠道糙率、底坡、断面几何要素和流量的一组量纲为一的参数,将目前文献中正常水深的显式计算公式进行量纲为一化的统一表达,使其更具有通用性并且方便进行相对误差评价;指出每种典型渠道断面量纲为一的参数在实际工程中的常用取值范围,在此范围内对各量纲为一的显式计算公式进行相对误差评价,作出相对误差全局分布图,比较各显式公式的最大相对误差和全局相对误差,并比较公式的简捷性,据此优选出梯形、圆形、弧底梯形、普通城门洞形、马蹄形等5种断面正常水深简捷、精度高、适用范围广的显式计算公式;应用最优一致逼近原理,提出标准城门洞形断面正常水深分段表示的显式计算公式.相对误差分析表明：推荐出的6种典型渠道断面正常水深的显式计算公式的最大相对误差均小于1%,可为典型断面排灌渠道的设计及水力计算提供有效的计算方法.     

模拟退火粒子群优化投影寻踪的渠道防渗模式评价

为了对渠道防渗工程的方案进行优选,采用模拟退火粒子群优化投影寻踪方法对渠道防渗模式进行优化评价.优化粒子群算法,使其在退火过程中接受优解,且还以一定的概率接受差解.同时利用模拟退火粒子群算法在搜索过程中具有概率突跳的能力,有效地避免搜索过程陷入局部极小解,提高了算法的收敛速度和精度.将该模拟退火粒子群算法与投影寻踪结合,建立了模拟退火粒子群优化投影寻踪模型,将该模型应用到灌区渠道防渗模式优化评价中,选取10个指标作为评判因子,提出适合该地区的干渠渠道防渗工程优化模式,其优劣排序依次为方案Ⅳ、方案Ⅱ、方案Ⅲ、方案Ⅴ、方案Ⅰ.研究表明模拟退火粒子群优化投影寻踪的评价模型对灌区渠道防渗模式进行综合评价是切实可行的,模拟退火粒子群优化投影寻踪的评价方法在解决实际问题中展示了其优越性,并取得了良好的应用效果.     

圆形无压隧洞恒定渐变流水面线计算的近似法

基于恒定渐变流基本微分方程,采用数值分析理论,得到流程与始、末段水深的解析函数,通过该函数可直接计算沿程水面线。该方法比《水工隧洞设计规范》中推荐的分段求和试算法更简单、便捷,特别对水深较敏感段。规范推荐试算法误差较大,并且逐段试算推求水深,将导致末端断面水深误差逐步累积,误差大,精度下降。通过工程实例计算比较得出:新解析法计算结果与规范推荐法(程序)计算结果基本一致,甚至优于规范推荐的分段试算法,完全满足工程实践要求。     

基于SOA的水轮机调速系统PID参数优化

针对现有优化方法复杂、易陷入局部最优等问题,为水轮机调速系统提出了一种基于人群搜索算法的比例-积分-微分控制参数优化方法.为验证该算法的可行性,建立了水轮机调速系统非线性模型,选取水轮发电机组转速偏差的积分时间绝对误差指标作为目标函数进行优化.为验证优化结果的有效性,将人群搜索算法的控制效果与参考文献中粒子群算法的控制效果进行了对比分析.仿真结果表明,在5%频率扰动下,人群搜索算法自第29次迭代起已收敛,经其优化的系统能在8秒内趋于稳定,此时系统的超调量为1.6%;在10%负荷扰动下,人群搜索算法自第25次迭代起已收敛,其优化效果与粒子群算法优化效果基本相同,两者均在10秒内让系统趋于稳定,但人群搜索算法优化的积分时间绝对误差指标比粒子群算法优化的积分时间绝对误差指标小,表明人群搜索算法具有更好的搜索功能,在一定程度上改善了孤网运行条件下机组的动态性能.     

基于多策略差分布谷鸟算法的粒子滤波方法

为了提高标准布谷鸟算法的种群多样性和全局搜索效率,将多策略差分变异过程引入布谷鸟算法中。在布谷鸟的宿主发现过程中借助多策略差分操作来提高种群的多样性,同时,改进的布谷鸟在算法新解选择中增加排队优选机制,与贪心算法相结合以减少局部极值的不良吸引,加快搜索进程。将改进的布谷鸟算法应用到粒子滤波中,用布谷鸟的鸟巢来表征粒子,通过模拟布谷鸟群体搜索巢穴位置的过程来优化粒子分布。实验表明,改进的智能优化粒子滤波算法有效提高了粒子多样性和非线性系统状态的预测精度,并能在粒子数减少的情况下保持稳定估计。     

干式双离合自动变速器分段优化换挡策略研究

综合离合器滑摩功和冲击度作为换挡过程性能的评价指标,基于该性能指标分析了干式双离合器自动变速器(DCT)换挡过程中的关键节点,将换挡过程划分为4个阶段,并根据各个阶段的特点采用相应的控制策略,来达到换挡过程整体优化。在扭矩交互阶段采用微滑摩转速跟随策略,在调速阶段采用基于离散动态规划的策略。将该换挡策略应用于试验车辆,验证了其在改善干式双离合自动变速器换挡综合性能上的有效性。     

基于粒子群算法的圆柱度误差评定方法

根据最小区域条件，建立了圆柱度误差的数学模型以及优化目标函数和适应度函数，阐述了粒子群优化算法的原理和实现方法，然后根据粒子群算法优化求解。实例表明，该方法对于圆柱度误差评定等非线性优化问题能得到全局最优解，粒子群优化算法的计算精度与其他满足最小条件的计算方法相比略有提高，且参数设置少，计算速度快，可用于三坐标测量机等测量系统的圆柱度误差测量后的数据处理。