基于智能算法的感应电机多目标优化设计

感应电机自身作为一个复杂系统,其设计变量多,多个设计目标之间相互约束,多目标优化设计过程复杂、限制因素多。针对这种情况,以一台24 V低压大电流感应电机为例,选取了定转子槽6个相关设计参数作为优化变量,以感应电机3个外特性参数(最大转矩、启动电流、效率)作为优化目标,运用计算机辅助电机设计软件ANSYS Maxwell得到了大量工程实验数据,利用BP神经网络对感应电机数学模型进行拟合,并用遗传算法寻找设计变量最优解,使用神经网络的预测功能寻找优化目标最优解。最后用ANSYS Maxwell将最优解进行工程验证,实现了感应电机的多目标优化设计。     

双流道泵蜗壳多目标多学科设计优化

为实现同时提高双流道泵水力性能和结构性能的研究目标,采用均匀试验设计、高精度流固耦合计算、人工神经网络建模以及多目标遗传寻优相结合的方法,选取蜗壳的进口直径、进口宽度、隔舌安放角和扩散段长度为优化变量,利用均匀试验设计方法设计了50组试验,通过流固耦合计算方法得到双流道泵设计工况点的效率以及蜗壳段的最大应力,并以此为优化目标,通过BP人工神经网络训练建立近似函数,设计了离心泵专用的多目标多学科遗传寻优策略对目标函数进行寻优,得到了蜗壳几何参数组合的Pareto前沿。结果表明:相对于原始方案,优化方案的扩压效果明显改善,并且减少了隔舌处及扩散段的回流现象;优化方案的效率得到提升;优化方案的最大应力和最大应力点的平均振动速度显著降低。     

基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化

根据零件加工过程的加工和测量能力,给出了制造质量控制多目标的优化数学模型.针对遗传算法的特点,提出了基于遗传算法的制造质量控制多目标的优化方法.算例计算结果表明,遗传算法在制造质量控制多目标的优化方面具有良好的应用前景.     

基于帕莱托的汽车悬架参数多目标优化

为了提高汽车平顺性,减少轮胎对路面的动载,以某1/2载货汽车的弹簧刚度和阻尼系数为设计参数,以最大动挠度为约束条件,以车身垂直加速度、前后轮胎动载荷的均方根值为目标函数,运用多目标遗传算法求得三目标的帕莱托解集,经过后期决策得到不同要求下的最优解。结果表明:优化后的悬架弹簧刚度减少而阻尼系数增大,前悬比后悬变化小,性能有大幅度改善,而且采用先寻优后决策的求解模式,能有效弱化先验知识不足的影响,避免局部最优问题,较传统多目标优化方法更为实用有效。     

基于遗传算法的离心泵多目标优化

建立了以离心泵效率最大、汽蚀余量最小和曲线无驼峰的多目标函数优化的数学模型,并利用Matlab遗传算法工具箱进行优化计算,取得了很好的结果.相比于传统的优化方法,Matlab的遗传算法工具箱能使求解过程简化和得到全局最优解,并且省去编程的时间,为多目标优化提供了一种新思路,具有广阔的应用前景.     

基于人工神经网络模型的混流式水轮机转轮多目标优化

【目的】探究一种同时提升混流式水轮机运行效率、空化性能及运行稳定性的优化方法,为混流式水轮机转轮的多目标优化提供技术途径。【方法】以转轮叶片进出口安放角、安装角为优化变量,通过对叶片几何参数随机离散抽样获取样本数据库,基于CFD数值计算获取各样本的性能参数,进而建立同时考虑混流式水轮机转轮效率、出口旋流数以及空化系数的多目标函数;基于人工神经网络建立优化变量与多目标函数的映射关系,最后采用遗传算法对转轮叶片的18个几何参数进行全局寻优,并对优化前后的转轮叶片性能进行对比分析。【结果】在导叶开度为112°且运行水头分别为160、175、180 m的3个工况下,优化后的转轮效率相较优化前分别提高了0.22%、0.56%、0.60%;叶片压力分布情况得到有效改善;转轮无叶区与尾水管锥管段处压力脉动幅值显著降低。【结论】叶片进口安放角的优化程度越大,混流式水轮机综合性能的提升幅度越大。     

基于遗传算法的数字制造加工方案多目标优化

建立了基于遗传算法的多目标优化模型,将各种影响因素分为加工时间、加工成本和加工质量三大类.利用层次分析法建立分层评价阶梯树,根据客户对评价因素重要程度的不同需求确定权重,进行加工方案的选择和优化.将该方法应用于主轴箱的表面和孔加工过程中,实例表明多目标优化模型能够简单、有效、客观地根据对评价因素的不同要求选择出最优的加工方案.     

径向磁通永磁滑差机构的多目标优化

径向磁通永磁滑差机构磁扭矩的计算受永磁体本身的尺寸参数影响较大,同时还受永磁体布置参数的影响,是具有影响因素多、映射具有非线性的复杂系统。而滑差传动时又需要磁扭矩随相对转角(动磁筒与输出磁筒之间的相对转角)变化平稳。因此选择遗传算法作为多目标优化手段,根据各个参数的精度选择合适的长度进行二进制编码,选择了交叉概率为0.6,变异概率为0.05,利用MATLAB软件,进行多目标优化的编程计算,确定合理的永磁体尺寸参数和布置参数,确定永磁体的布置方式。对该机构今后在结构的简化、节省永磁材料,降低成本等方面有重大的意义,为永磁滑差机构进一步迈向应用作出了努力。     

柔性凸轮曲线的NURBS表达与多目标遗传算法优化

NURBS曲线通过调整节点矢量、控制顶点位置和权因子能够优化曲线形状,因此利用NURBS曲线可以构造柔性的凸轮曲线.为了同时满足凸轮机构的运动学和动力学性能,建立了凸轮曲线的多目标优化模型,并提出一种集成精英保留策略、目标达到法选择策略和快速非支配排序算法的混合遗传算法,求解凸轮曲线的多目标优化模型.优化实例表明,该混合遗传算法可以有效解决多目标优化问题,获得综合特性良好的凸轮曲线.     

基于多目标遗传算法的水土资源优化配置研究

随着社会与经济的快速发展,水土资源合理配置问题已是当前热点。水土资源配置具有多目标性,选择合理可行的求解方法就成为该问题的研究重点。遗传算法是一种模拟生物自然选择与进化机制的全局性概率搜索算法,对解决此类优化计算问题具有独特的优越性,其中利用多目标遗传算法（MOGA）求解Pareto最优解集的方法已应用于诸多方面。本文根据可持续发展理论,以经济、社会和生态环境效益三者最优作为目标函数,建立约束条件,采用基于并列选择的多目标遗传算法构建水土资源配置模型,并以东台市为例进行研究,以达到水土资源充分与协调利用的目的。     

拖拉机最终传动多目标模糊可靠性优化设计

综合考虑拖拉机单级外啮合直齿圆柱齿轮最终传动的承载能力、结构、齿面磨损和传动效率等问题,应用模糊数学和可靠性理论以及多目标优化技术对该机构进行设计.建立了以机构的体积和两齿轮的最大滑动系数最小、效率最高为目标函数,以模数、小齿轮齿数、齿宽和啮合角为设计变量的多目标模糊可靠性优化设计数学模型,应用多目标优化的模糊解法和遗传算法对其进行求解.在保证最大滑动系数不超限的前提下,模糊可靠性优化设计方案比常规可靠性优化设计和原设计方案体积分别减小1.55%和6.74%,且传动效率得以提高.     

基于差异演化算法的动压滑动轴承多目标优化

为研究流体动压轴承的多目标优化问题,提出一种改进多目标差异演化算法.该算法在选择差分向量时,对产生差分向量的两个个体比较其优劣,用非支配解减去支配解,引导个体向非劣解进化,提高算法的收敛速度;其次提出了种群修剪策略,消除进化后期种群中相同个体引起的种群全局搜索能力下降的缺点,以提升算法的全局寻优能力.通过与其它算法的比较,发现该算法能有效避免“早熟”收敛,具有较好的收敛速度和多样性.工程实例求解结果表明了算法的工程可行性.     

基于NSPSO算法的混合装配线平衡问题多目标优化

不同品种作业元素的作业时间差异经常引起混合品种装配线的工作站瞬时负荷瓶颈问题,依据给定的排产顺序,兼顾装配线平均负荷和瞬时负荷,考虑不同品种作业元素的作业时间差异对装配线平衡的影响,建立了以最小化工作站内装配时间波动、工作站负荷平滑指数及装配线超载时间为目标的混合品种装配线平衡模型,并设计了基于非支配排序的粒子群优化算法(NSPSO)。实例验证表明,基于非支配排序的粒子群算法在求解大规模混合品种平衡问题方面比遗传算法具有更高的求解质量和求解效率。     

多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标粒子群算法求解多目标问题的性能,改善算法的收敛性,提出一种多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法。首先,以一种环形链式拓扑结构,将种群划分为多个邻域,每个邻域之间相互交叉重叠,并针对不同位置的粒子,进行不同的速度和位置更新策略。其次,对所有粒子采用速度钳制策略,并引入差分进化策略对粒子进行扰动,从而进一步提高算法的多样性。通过14个无约束和3个有约束函数仿真实验,表明该算法相对于NSGA-II、SPEA2、MOEA/D-DE、SMPSO和OMOPSO算法,获得Pareto解集分布更加均匀,算法的收敛性和多样性也更好。为了进一步验证算法的可行性和有效性,将其应用于72杆桁架结构尺寸设计,并与其他优化方法进行了比较,结果表明该算法获得的Pareto前端更均匀,收敛性更好。     

冷藏车隔热厢体多目标设计优化

针对冷藏车厢设计中的多目标问题,考虑到车厢体传热、车厢密封性、货物呼吸热、以及车厢主要设计变量的实际约束条件,以车厢体传热系数最小与车厢内空间体积最大为目标函数,建立了冷藏车厢优化设计模型,利用Matlab软件对冷藏车厢进行参数优化,分析了不同参数条件下车厢体传热系数与最佳车厢体隔热材料厚度。结果表明:该优化方法可适用于冷藏车隔热厢体的优化设计,不同条件下对应的车厢体隔热材料最佳厚度与传热系数各不相同,当车速为零、车厢体隔热材料导热系数分别为0.007、0.023、0.030、0.042、0.045 W/(m·K),同时满足最佳车厢体传热系数与车厢内体积最大条件,对应的车厢体隔热材料最佳厚度分别为0.07、0.14、0.16、0.19、0.20 m;传热系数分别为0.098 5、0.160 3、0.182 3、0.213 9、0.217 6 W/(m2·K),车速越高,车厢体最佳隔热材料厚度越小、传热系数越大,车厢体隔热材料最佳厚度与车厢体传热系数呈正相关性。     

焊点布局的结构多目标拓扑优化设计

针对结构优化设计中先分解后组合的重复优化问题,提出一种焊点布局的结构多目标拓扑优化方法.在连续设计域中,给定载荷和约束的情况下,同时优化整个结构的拓扑空间和几何造型,并决定子结构间的连接位置和布局形态.通过有限元分析和基于几何学交叉过程的多目标遗传算法得到Pareto解集,可根据不同需求确定权重,选择最优方案.     

基于双层分式规划的种植结构多目标模型研究

构建了基于双层分式规划的种植结构多目标优化模型,并通过交互式模糊规划方法进行求解。该模型可以定量得到研究区域在最小灌溉水量情况下的最大种植收益,避免多目标模型求解过程中的主观性;可以兼顾并综合上层管理者和下层管理者的种植方案决策。将构建的模型及相应求解方法应用于黑河中游甘州区、临泽县、高台县的种植结构优化中,并将优化结果与实际结果进行对比,结果发现:优化的种植结构整体效益增加3.2×108元,整体用水量减少1.3×109m3,单方水种植效益比实际增加了1.94元/m3,得到的结果验证了模型及求解方法的可行性。构建的模型与得到的优化结果可为黑河中游及类似地区作物种植结构优化提供理论依据与决策支持。