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基于两阶段局部抽样策略的结构可靠性分析

运筹与管理 2023年第8期32卷 101-107页

作者：肖甜丽马义中林成龙南京理工大学经济管理学院江苏南京210094

工程实践中存在着各种不确定性因素,影响着工程结构的安全运行。结构可靠性分析以失效概率的形式考虑了不确定性的影响,可为结构的安全设计提供指导。然而,失效概率的评估往往涉及昂贵功能函数的调用,导致难以负担的计算成本。为解决该... 详细信息

工程实践中存在着各种不确定性因素,影响着工程结构的安全运行。结构可靠性分析以失效概率的形式考虑了不确定性的影响,可为结构的安全设计提供指导。然而,失效概率的评估往往涉及昂贵功能函数的调用,导致难以负担的计算成本。为解决该问题,基于Kriging模型的可靠性分析法在近年来受到了广泛的关注。该方法以训练良好的Kriging模型近似真实功能函数,从而在失效概率的计算中达到减少功能函数评价次数的目的。本文在主动学习Kriging模型的框架下,提出了基于两阶段局部抽样策略的结构可靠性分析法,以提高失效概率的估计精度和计算效率。在该方法中,Kriging模型的训练样本以两阶段局部抽样的方式从候选样本池中被逐渐添加。第一阶段以输入变量的均值点为抽样中心,利用概率密度函数确定抽样区域。当所估计失效概率满足基于置信区间的阶段划分阈值时,则开始第二阶段的局部抽样。第二阶段则以最可能失效点为抽样中心,以目标可靠度和功能函数的非线性度确定抽样区域。应用案例表明:所提方法能平衡有效抽样区域的全局探索和局部搜索,实现高精度失效概率估计的同时提高计算效率。

关键词：结构可靠性 Kriging模型两阶段局部抽样期望可行性函数

基于双重权约束期望改进策略的多目标并行代理优化方法

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控制与决策 2022年第12期37卷 3149-3159页

作者：林成龙马义中刘丽君肖甜丽南京理工大学经济管理学院南京210094

针对多目标仿真优化的高昂成本及黑箱函数难以获取问题,提出基于双重权约束期望改进策略的多目标并行代理优化方法.首先,建立Kriging模型获取未试验点的预测不确定性;其次,构建双重权约束期望改进策略,并利用填充策略矩阵及距离聚合方... 详细信息

针对多目标仿真优化的高昂成本及黑箱函数难以获取问题,提出基于双重权约束期望改进策略的多目标并行代理优化方法.首先,建立Kriging模型获取未试验点的预测不确定性;其次,构建双重权约束期望改进策略,并利用填充策略矩阵及距离聚合方法实现新改进策略的聚合;然后,最大化聚合双重权约束期望改进策略实现多目标并行优化;最后,达到终止条件,获得Pareto最优解集.选取测试函数及铰接夹芯梁设计案例进行优化验证.验证对比结果表明:所提方法可有效提升多目标问题优化效率,减少昂贵仿真成本;与同类方法相比,低维问题中获取Pareto最优解集的收敛性、多样性及分布性更优.

关键词：双重权约束期望改进策略填充策略矩阵距离聚合方法 Kriging模型并行代理优化方法

数据驱动的贝叶斯SVR自适应建模及昂贵约束多目标代理优化

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控制与决策 2023年第10期38卷 2977-2986页

作者：林成龙马义中肖甜丽熊佳玮南京理工大学经济管理学院南京210094

实际工程中的多目标优化问题往往具有黑箱特性且需要耗时的功能性评估,采用传统的进化优化方法求解,存在计算成本高昂且难以实现的问题.考虑代理优化方法在处理需要功能性评估工程设计问题中的高效性,提出一种小样本数据驱动下的贝叶斯... 详细信息

实际工程中的多目标优化问题往往具有黑箱特性且需要耗时的功能性评估,采用传统的进化优化方法求解,存在计算成本高昂且难以实现的问题.考虑代理优化方法在处理需要功能性评估工程设计问题中的高效性,提出一种小样本数据驱动下的贝叶斯SVR自适应建模及昂贵约束多目标代理优化方法.该方法在实现过程中选取贝叶斯SVR模型以减少功能性评估过程的昂贵仿真成本,利用最大化约束期望改进矩阵聚合策略进行新设计方案选取,并通过小样本信息的不断更新实现数据驱动下的贝叶斯SVR模型自适应更新和逐步优化.贝叶斯SVR模型具有强的边界刻画能力及预测不确定性度量功能,可为新样本挑选提供预测精度保障及潜在的改进方向.所提出的切比雪夫距离和曼哈顿距离聚合策略从样本填充的改进范围考虑,使其具有较强的改进边界探索能力,在多变量优化问题中具有计算复杂度低、适用性强的特点.测试函数及工程实例结果表明:1)所提出的方法可在小样本条件下有效减少昂贵仿真成本,提升昂贵约束多目标问题的优化效率;2)获取昂贵约束多目标问题的Pareto前沿在收敛性、多样性及空间分布性方面均具有一定优势.

关键词：数据驱动贝叶斯SVR模型昂贵多目标优化问题约束期望改进矩阵距离聚合策略可行性概率

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面向质量设计的Kriging组合建模技术

计算机集成制造系统 2021年第7期27卷 2023-2034页

作者：肖甜丽马义中林成龙南京理工大学经济管理学院江苏南京210094

Kriging代理模型广泛用于替代计算昂贵的工程仿真模型。而现有单个核函数Kriging建模技术的预测性能依赖于具体问题,往往在不同情况下表现差异较大,缺乏普适性和稳健性。针对该问题,研究了具有多个核函数的Kriging组合建模,提出同时考... 详细信息

Kriging代理模型广泛用于替代计算昂贵的工程仿真模型。而现有单个核函数Kriging建模技术的预测性能依赖于具体问题,往往在不同情况下表现差异较大,缺乏普适性和稳健性。针对该问题,研究了具有多个核函数的Kriging组合建模,提出同时考虑核函数选择和多组权重因子。首先基于随机搜索变量选择法选择显著核函数组合,其次借助K均值聚类法获得多组权重因子,最后结合选择的显著核函数和多组权重因子构建Kriging组合模型。仿真算例和工业实例的比较结果表明,所提方法不仅产生更为精确和稳健的预测,而且能为质量设计提供可靠的优化参数组合。

关键词： Kriging模型组合建模核函数选择多组权重因子质量设计

基于CiteSpace的黑老虎研究现状与热点可视化分析

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湖南农业科学 2024年

作者：王欣肖甜陆英湖南农业大学园艺学院湖南农业大学国家植物功能成分利用工程技术研究中心

为了解黑老虎的研究现状与热点，基于中国知网（CNKI）学术期刊数据库和Web of Science(WOS)核心合集数据库，筛选出177篇中文文献和96篇英文文献，运用CiteSpace对黑老虎研究的中、英文文献的发文量、作者、机构、国家（地区）、关键... 详细信息

为了解黑老虎的研究现状与热点，基于中国知网（CNKI）学术期刊数据库和Web of Science(WOS)核心合集数据库，筛选出177篇中文文献和96篇英文文献，运用CiteSpace对黑老虎研究的中、英文文献的发文量、作者、机构、国家（地区）、关键词等进行可视化分析。结果表明：黑老虎研究的发文量呈上升趋势，且中文文献多于英文文献；黑老虎研究的中文文献作者形成了以梁忠厚、李有清、周玮等为核心的研究团体，英文文献作者形成了以Sun Han Dong、Pu Jian Xin、Wang Wei和Li Bin等为核心的研究团体；湖南环境生物职业技术学院园林学院和中国科学院（Chinese Academy of Sciences）分别是发表中、英文文献数量最多的机构；中国是黑老虎研究发文量最多的国家；黑老虎中文文献倾向于研究黑老虎的整体开发利用，更注重实践应用；英文文献侧重于研究化学成分及其药理作用与机制，更倾向于理论研究。

关键词：黑老虎 CiteSpace 现状与热点文献计量学

国外退伍复学青年研究进展与热点分析——基于CiteSpace的计量分析

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心理月刊 2024年第7期 1-5+18页

作者：陈振兴肖甜云南师范大学教育学部云南师范大学心理健康教育咨询中心

目的通过文献计量法对国外近10年的退伍复学研究进行分析，发现其研究热点及发展趋势。方法利用CiteSpace软件对“Web ofScience核心合集”数据库文献进行可视化分析。结果有关退伍复学文章的发文量总体呈上升趋势。其热点研究主要... 详细信息

目的通过文献计量法对国外近10年的退伍复学研究进行分析，发现其研究热点及发展趋势。方法利用CiteSpace软件对“Web ofScience核心合集”数据库文献进行可视化分析。结果有关退伍复学文章的发文量总体呈上升趋势。其热点研究主要集中在三个方面：(1)退伍复学学生在服役期间产生的创伤后应激障碍（PTSD）对其复学及其本人所产生的影响；(2)由士兵身份向学生身份过渡时，在学业、环境以及人际交往等方面产生的过渡性适应；(3)退伍复学青年的物质滥用问题。结论运用科学知识图谱分析国外退伍复学研究热点以及发展趋势，了解国外研究的最新进展，有助于形成关于退伍复学学生这一群体的群体画像，帮助他们转变身份认同，更好地适应大学生活。

关键词：退伍复学适应问题 PTSD 热点分析

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函数型参数的显著性检验及效应分析研究

函数型参数的显著性检验及效应分析研究

作者：肖甜丽郑州大学

学位级别：硕士

函数型参数指那些外在表现为一系列离散的点,而其内在本质具有函数性的参数。由于函数型参数的独特性,其显著性检验应分为两类,其一是整体显著性,包括主效应及交互效应的显著性;其二是分段显著性。而以往的研究多只涉及整体显著性检验,... 详细信息

函数型参数指那些外在表现为一系列离散的点,而其内在本质具有函数性的参数。由于函数型参数的独特性,其显著性检验应分为两类,其一是整体显著性,包括主效应及交互效应的显著性;其二是分段显著性。而以往的研究多只涉及整体显著性检验,而忽略了整体性和分段性两个角度的同时考察。针对上述问题,本文主要从以下三个方面展开了研究:（1）针对函数型参数的整体显著性检验准则,选用了对输入参数类型无要求的方差分析法。首先利用基函数展开方法将离散的函数取样点转化为连续的函数曲线,进一步划分出水平数。其次根据影响参数的水平对观测值进行分类,并建立各参数主效应及其交互作用的原假设。最后给定显著性检验水平,利用方差分析检验准则判断各参数主效应及交互作用的显著性。（2）针对函数型参数的分段显著性检验准则,从函数型参数所参照的自变量角度考察其显著性。首先,基于函数型主成分分析法对函数型参数进行数据分析,获得引起变异的主成分顺序,并根据各主成分偏离均值的效果图判断出各主成分在不同时间区间的显著性。其次,利用聚类分析对各样本主成分得分进行聚类,以划分出函数曲线类别。进一步地,利用函数型方差分析获得F统计量曲线图,并通过与给定显著性水平的临界值比较,判断出不同时间区间的显著性。最后,对比上述两种方法的分析结果,验证所提方法的可行性。（3）针对本文所提函数型参数的整体显著性和分段显著性检验准则,分别进行了仿真和实证研究。首先,通过引入的复杂高阶仿真函数,验证了所提方法的适用性。其次,利用所提方法对一个绿色边坡系统扣件的注塑过程进行研究,该过程包含两个标量型参数和一个函数型参数。进而识别出了对翘曲量有显著影响的标量型参数、函数型参数及二者的交互作用,并对影响显著的函数型参数进行了分段显著性检验,从而确定出影响显著时间区间。本文提出了函数型参数的整体显著性和分段显著性检验准则,并给出了相应方法的基本思想、关键问题及步骤流程。通过实证和仿真研究验证了所提方法的适用性。

关键词：函数型参数显著性检验方差分析函数型主成分分析函数型方差分析

基于均值改进控制策略的昂贵约束并行代理优化算法

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控制理论与应用 2021年第6期38卷 707-718页

作者：林成龙马义中肖甜丽南京理工大学经济管理学院江苏南京210094

针对具有黑箱特性的昂贵约束优化问题及工程中计算资源利用率不高问题,提出了新的基于均值改进控制策略的并行代理优化算法.该算法为了减少仿真建模计算负担,选取Kriging近似模型对目标函数和约束函数进行近似估计.在Kriging模型基础上... 详细信息

针对具有黑箱特性的昂贵约束优化问题及工程中计算资源利用率不高问题,提出了新的基于均值改进控制策略的并行代理优化算法.该算法为了减少仿真建模计算负担,选取Kriging近似模型对目标函数和约束函数进行近似估计.在Kriging模型基础上,利用均值改进与新增试验样本间的不等关系构建具有距离特性的控制函数.算法的均值改进控制策略通过控制函数调整最大改进值,实现样本设计空间的多点填充.算法适用范围:1)计算成本主要来自于仿真估计而非优化;2)复杂的工程或商业软件内部无法修改的昂贵仿真问题.数值算例和仿真案例表明:该算法可有效获取近似最优解,减少仿真试验次数的同时弱化均值改进准则的贪婪特性.相比于其他多点填充策略,均值改进控制策略可有效提升算法计算效率.此外,算法获取优化问题近似最优解的稳定性和精度均具有一定优势.

关键词： Kriging模型昂贵约束优化问题均值改进控制策略并行计算可行性概率

基于PLS方法和Kriging模型的多目标有效全局优化方法及应用

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系统工程理论与实践 2021年第7期41卷 1855-1867页

作者：林成龙马义中肖甜丽刘丽君南京理工大学经济管理学院南京210094

针对实际工程中参数过多导致的建模效率低、多目标相互冲突带来的求解困难及成本昂贵的仿真优化问题,提出了一种基于偏最小二乘法和Kriging模型的多目标有效全局优化方法.该方法首先通过偏最小二乘法进行降维,确定主成分;其次,利用偏最... 详细信息

针对实际工程中参数过多导致的建模效率低、多目标相互冲突带来的求解困难及成本昂贵的仿真优化问题,提出了一种基于偏最小二乘法和Kriging模型的多目标有效全局优化方法.该方法首先通过偏最小二乘法进行降维,确定主成分;其次,利用偏最小二乘加权系数矩阵,获得自适应偏最小二乘高斯核函数,建立初始Kriging代理模型;然后,通过三种矩阵填充准则对多目标问题进行全局优化;最后,根据终止准则输出最优Pareto近似解集.数值算例结果表明,该算法建模效率提升的同时目标函数值收敛速度更快,在收敛精度及稳定性方面均具有优势.工程实例表明偏最小二乘变换后Kriging模型预测性能优于常规Kriging模型.

关键词： Kriging模型偏最小二乘法自适应高斯核函数矩阵填充准则多目标优化问题