无人机三维实时航迹规划

无人机航迹规划是无人机任务规划中最重要也是最复杂的环节,由于基本粒子群算法后期收敛速度慢和陷入局部最优解,将双种群粒子群算法用于无人机航迹规划中。双种群粒子群算法设置两个搜索方向相反的主、辅种群协同进化,以此来扩大搜索范围,跳出局部最优解。针对战场上可能出现的突发威胁,采用双种群粒子群算法对整体规划航迹进行了局部修改,以此来满足实时性的要求。通过仿真验证了算法的有效性,并满足了实时性的要求。     

基于滚动粒子群算法的空对地攻击轨迹控制决策

针对空对地攻击的轨迹规划问题,建立战机的六自由度模型、全向RCS模型、以及各类威胁模型。选取推力系数、攻角以及横滚角为控制量,确立对地攻击航迹控制决策指标函数以及决策最优控制模型。采用滚动粒子群算法,通过粒子群算法获得控制量在每个决策时域内的最优值并结合滚动时域控制实现对航迹的在线规划。经过仿真分析表明该方法可以控制载机完成作战任务并能给出控制量的变化规律,为飞行员提供决策辅助信息。     

无人机多阶段航迹预测协同任务规划

针对多无人机(Unmanned Aerial Vehicles, UAVs)协同控制问题,提出了一种UAVs多阶段航迹预测分布式任务规划方法。定义从一次任务分配开始到其中一项任务完成为一个任务周期。在每个规划周期,首先,各UAV使用A*算法快速预测到所有任务目标的路径,提供至任务分配;然后,采用聚类算法修改目标价值向量,协商分配结果,并实时计算探测范围内的最短路径;最后,采用三次B样条曲线平滑所分配的最短路径,在线规划出满足飞行约束的飞行航迹。通过仿真实验对算法的有效性进行了验证,结果表明,提出的算法能够实时获得近似最优的任务分配结果并规划出可飞行航迹,并有效处理突发任务。     

二冷配水优化建模与混合自适应PSO算法求解

针对连铸二冷区生产环境复杂且存在着大量水雾干扰的情况,建立了连铸水量优化模型并提出了一种混合的自适应粒子群算法来求解连铸二冷水优化问题。依据冶金过程中的工艺要求建立了二冷水量优化模型,并在经典的PSO算法基础上提出了适合该问题求解了混合自适应PSO算法。由于连铸过程存在着偏微分方程约束,传统的优化方法容易陷入局部最优解,不能达到很好的动态优化效果。研究了粒子群算法,基于种群的多样性,不断的自适应的更新粒子群算法中参数,将禁忌搜索的方法和传统的粒子群算法结合,增强了算法的局部搜索能力和全局寻找全局最优的能力。将该算法应用到连铸二冷水动态优化中,实验结果表面该算法能够快速有效的求解该优化问题。该方法用于连铸二冷水优化是可行的、有效的。     

基于细菌觅食特征改进粒子群算法优化SVM模型参数研究

针对粒子群算法优化SVM模型参数在进化后期容易陷入局部最优的问题,研究了细菌觅食趋利避害机制,提出了一种基于细菌觅食特性改进粒子群算法的方法,并将改进方法应用于优化SVM预测模型参数的研究;实验结果表明,该方法能够弥补粒子群算法在进化后期容易陷入局部最优的缺陷,具备更好的寻优性能。     

基于数据驱动的一类复杂系统动态特性分析

针对一类复杂的无法对其机理建模的离散时间系统,根据采集的两年工艺参数数据,结合复杂工艺特点,提出了基于数据驱动的系统动态特性建模方法,构建了时间序列受控回归滑动平均(CARMA)胞映射模型。在模型结构确定的基础上,采用改进的量子行为粒子群优化(IQPSO)算法对系统参数进行辨识。算法通过设计新的粒子更新式增加了粒子的多样性,避免了算法的早熟收敛;算法通过在后期将搜索到的最优值传递给神经元作为初始权值,利用神经元增强算法的局部搜索能力,实现了算法探索与开发的平衡,达到对模型参数进行快速精确辨识的目的。在转化为状态空间模型基础上,根据胞映射理论对系统进行了稳定性分析,通过对胞映射作图快速获得平衡胞,利用动态优化原理,找到所有的周期胞和吸引域,达到对系统稳定性分析的目的。利用现场工艺数据进行仿真,结果证明了所提方法的有效性。     

基于粒子群优化算法的船舶动力定位云模型控制器设计

云模型控制理论是智能控制学科的新兴领域,因此如何扩展云模型的应用范围并使其走向工程化实用化成为其研究重点。针对船舶运动模型具有不确定性和外部扰动随机性等特点,尝试将云模型应用于船舶动力定位的控制过程中。由于云模型控制器存在参数难以整定的问题,提出了基于粒子群算法的优化设计方法。针对标准粒子群优化算法容易出现早熟收敛的问题,引入自适应粒子群优化算法。仿真研究表明云模型控制及粒子群优化的可行性和有效性。     

鲸群优化的粒子滤波算法研究

针对标准的粒子滤波存在粒子贫化问题,提出了一种鲸群优化的粒子滤波算法。用粒子表征鲸鱼个体, 模拟鲸鱼群体搜寻猎物的过程,引导粒子向高似然区域移动。将粒子滤波中粒子的状态值作为鲸鱼群的个体位置,将粒子的状态估计转化为对鲸鱼群的寻优;通过鲸群的螺旋运动方式优化粒子的重要性采样过程,使粒子分布更加合理,对鲸群算法中的全局最优值引入最优邻域随机扰动策略,并在鲸鱼位置更新过程中加入自适应权重因子;选用一种典型的单静态非增长模型进行仿真测试。测试结果表明:提出的方法与传统的粒子滤波以及引力场优化的粒子滤波相比,在保证相同粒子数的前提下,算法的均方误差分别降低了28%和9%,证明了鲸群优化的粒子滤波算法具有更高的估计精度,并且在粒子数较少的情况下,可实现更准确的状态估计。     

基于粒子群优化算法的膜系设计方法

粒子群优化算法是一种新的演化计算技术,与遗传算法相比,粒子群优化算法具有易于实现,控制参量少等优点,且在大多数的情况下,可快速收敛于最优解.为了获得更优的膜系结构,本文提出了一种利用粒子群优化算法进行膜系设计的方法,并以增透膜、高反膜及分光膜为优化设计实例验证该方法的可行性.在这些实例中,以理论反射率和实际反射率的误差平方和为评价函数.结果表明,将粒子群优化算法用于膜系设计是有效的,在相同设计条件下,应用粒子群优化算法可以得到比遗传算法更优的膜系结构.     

基于粒子群优化算法的膜系设计方法

粒子群优化算法是一种新的演化计算技术,与遗传算法相比,粒子群优化算法具有易于实现,控制参量少等优点,且在大多数的情况下,可快速收敛于最优解.为了获得更优的膜系结构,本文提出了一种利用粒子群优化算法进行膜系设计的方法,并以增透膜、高反膜及分光膜为优化设计实例验证该方法的可行性.在这些实例中,以理论反射率和实际反射率的误差平方和为评价函数.结果表明,将粒子群优化算法用于膜系设计是有效的,在相同设计条件下,应用粒子群优化算法可以得到比遗传算法更优的膜系结构.     

基于粒子群优化算法的自适应图像分割方法

提出了一种基于粒子群优化算法的图像分割新方法。粒子群优化(PSO)算法是一类随机全局优化技术,它通过粒子间的相互作用发现复杂搜索空间中的最优区域缩短了寻找阈值的时间。将PSO用于基于改进的最佳加权熵阈值法的图像分割中,试验结果表明,该方法不仅能够避免陷入局部极值,而且其速度得到了明显的改善,是一种有效的图像分割新方法。     

基于光谱和改进极限学习机的土壤含盐量分析

研究盐碱地的性质、组成,对于生态环境具有重要意义。传统的含盐量测定方法大多基于化学分析,因其成本高、效率低的缺点使得应用于大面积土地的可行性很低。极限学习机（ELM）作为一种基于前馈神经网络构建的机器学习系统,在许多研究中作为一种光谱处理方法被成功运用。为了改进传统的盐碱地含盐量检测方法,采用光谱学结合改进的极限学习机（ELM）模型的方法对盐碱地进行研究。根据镇赉县采集得到的62个土壤表层样本得到对应的光谱反射率和含盐量数据,提出了基于随机值改进粒子群优化算法（RVIPSO-MELM）优化的多层极限学习机模型。首先使用主成分分析提取光谱数据特征,并使用ELM算法对光谱数据建立分类模型,引入改进的粒子群优化算法以提高精度和速度。该模型结合了具有随机值的多层ELM（RV-MELM）和改进PSO算法的多层ELM（IPSO-MELM）二者的优点,在运用启发式算法搜索最优值的同时还具有随机性,提高了模型优化速度,同时以提高模型性能为目的对隐含层之间参数进行优化和选择。并且该模型可以推广到多层,对隐含层之间的参数的两种选择方法,根据经验公式计算和使用改进的启发式算法搜索,进行了提高模型性能和优化时间的讨论,实践结果表明,选择第一层参数使用改进粒子群优化算法,确定随后的隐含层之间参数选择,使用经验公式进行计算得到一种更具现实意义的方法模型。模型在进行启发式搜索最优值之前,利用蒙特卡罗方法确定一个较好的初值,使得模型能保持较高准确率的条件下,优化速度进一步提高。相比于传统方法,这种光谱分析结合ELM的模型节省时间和经济成本,有一定推广意义。     

量子势阱粒子群优化算法的改进研究

为提高量子势阱粒子群优化算法的优化能力, 通过分析目前量子势阱粒子群优化算法的设计过程, 提出了改进的量子势阱粒子群优化算法. 首先, 分别基于Delta势阱、谐振子和方势阱 提出了改进的量子势阱粒子群优化算法, 并提出了基于统计量均值的控制参数设计方法. 然后, 在势阱中心的设计方面, 为强调全局最优粒子的指导作用, 提出了基于自身最优粒子加权平均和动态随机变量的两种设计策略. 实验结果表明, 三种势阱粒子群优化算法性能比较接近, 都优于原算法, 且Delta势阱模型略优于其他两种.     

Aberration correction of a single aspheric lens with particle swarm algorithm

In order to design a single aspheric lens to meet the requirements of spherical aberration, the particle swarm algorithm is applied to the aberration correction for a single aspheric lens. A mathematical model is constructed, and a program code is developed. Merit functions in an optical system are employed as fitness functions, which combined coefficients of a higher order polynomial equation, a reciprocal of radius of curvature, the conic constant, thicknesses among lens surfaces and refractive indices regarding an optical system. By using this function, the automatic correction of spherical aberration is carried out. The example for a single aspheric lens design using particle swarm algorithm shows that PSO as a tool of the spherical aberration correction for a single aspheric lens is simple and effective, and easy to find a series of good design results. The asphere's more complex surface profile can reduce or eliminate easily spherical aberration at different incidence heights at one time. The automatic design and analysis of a single aspheric lens using this method from the view of a particular optical design problem are presented.     

基于代价优化的云工作流调度改进PSO算法

云计算可以通过即付即用的方式向用户工作流提供资源。为了解决资源服务代价异构环境下的云工作流任务调度代价问题,提出一种基于改进粒子群算法的云工作流任务调度算法WSA-IPSO。通过综合考虑任务的执行代价和依赖任务间发生数据传输时的通信代价,算法将总代价优化问题形式化为有向无环图DAG中的任务调度模型,并提出基于改进粒子群算法的优化模型对其进行求解。通过改进传统粒子群算法的粒子速度更新策略和惯性权重更新策略,算法可以以更快的收敛速度得到代价最小化的调度方案。通过仿真实验,与MCT算法及标准粒子群算法进行性能比较。实验结果表明,WSA-IPSO算法在降低总代价、任务分布的负载均衡以及算法收敛性方面比较同类算法均表现出更好的性能。     

基于改进DPSO算法的并行测试任务优化调度研究

并行测试以减少测试时间和降低测试成本的强大优势,已成为当前自动测试系统发展的方向。针对并行自动测试过程中,测试任务调度复杂,难以优化的问题,以PSO算法为基础,通过对问题空间编码的重新定义,并运用交叉、变异算子给出了新的粒子位置的更新公式,提出了一种改进后的DPSO算法。依据并行测试完成时间极限定理,给出了并行测试任务调度的目标函数与约束条件。以某雷达电子装备并行测试系统中三块电路板并行测试为例,对改进的DPSO算法进行了仿真验证,得到了最优调度测试序列。结果表明：与遗传算法相比,改进后的DPSO算法迭代次数更少,寻优性能更好,适用于工程应用。     

量子粒子群优化算法的收敛性分析及控制参数研究

通过分析粒子群优化算法的特点,将粒子放在量子空间来描述,建立粒子的量子势能场模型,并结合群体的群集性推导了量子粒子群优化(QPSO)算法.在随机算法全局收敛定理的框架下,讨论了QPSO算法的收敛性,证明QPSO算法是一种全局收敛的算法.针对QPSO算法的唯一控制参数,提出了三种控制策略,结合标准测试函数的仿真结果给出了具有实际指导意义的控制参数选择方法.     

军用飞机任务保障规划方案效率分析

针对军用飞机再次出动保障任务规划方案的效率分析缺乏有效的解决方法的问题,构建了基于灰色聚类算法与熵权法相结合的任务保障规划方案效率分析模型。该模型首先利用灰色聚类对保障方案的人员利用率的有效参数进行计算并确定。其后利用熵权法对保障方案的人员数量时间分布进行计算。在此基础上根据任务规划工期、人员利用率、人员数量时间分布三个参数的权重得到任务保障规划方案效率。文中通过实例对构建的效率分析模型进行了验证。结果表明：所构建的效率分析模型能够有效的对军用飞机任务保障规划方案效率分析,且具有较高的可靠性和很好的工程应用价值。     

基于太赫兹衰减全反射光谱的水质分析

随着人口的增长和社会的迅速发展,水资源短缺和水污染问题日益严重。水质分类作为水质污染评估工作中的一项重要环节,其意义和作用也更加突出。基于太赫兹衰减全反射（THz-ATR）光谱和模式识别技术,提出了一种水质分析模型。利用太赫兹时域光谱系统和衰减全反射模块测量了纯净水、自来水、河水、海水A和海水B五种水样的太赫兹衰减全反射光谱,通过光学参数提取模型获得0.2～1.0 THz频率范围内五种水样的折射率、吸收系数、介电常数实部和介电常数虚部。利用主成分分析（PCA）对折射率进行降维和特征提取,分别作出样品在第一、二主成分上的二维得分图和前三个主成分上的三维得分图,结果显示,基于折射率的主成分得分图可以明显的区分不同的水样。为了进一步对不同水样进行准确分类,将降维之后的数据输入到支持向量机（SVM）中构建水样分类模型,每种水样随机选取其中的五分之三作为训练集,剩余的数据作为测试集,同时引入网格搜索（GridSearch）、遗传算法（GA）和粒子群（PSO）三种优化算法对支持向量机参数进行优化。结果显示,基于网格搜索算法的支持向量机最优参数c和g分别为1.414 2和2.0,准确率为99.0%;基于遗传算法的支持向量机最优参数c和g分别为1.675 4和5.966 5,准确率为99.5%;基于粒子群算法的支持向量机最优参数c和g分别为3.154 9和12.589,准确率为100%。可以看出,使用不同的优化算法得到的最优参数不同,所构建的支持向量机分类模型都可实现正确的分类,且分类准确率均高达99.0%以上。研究结果表明,利用粒子群优化算法基于折射率构建的PCA-SVM分类模型效果最优,可以准确识别不同水样,为水质分类奠定了基础。