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粒子群平衡优化算法及在机械工程设计上应用

粒子群平衡优化算法及在机械工程设计上应用

作者：蔺秋莹河南师范大学

学位级别：硕士

随着现代社会的快速发展,亟需解决的优化问题呈现出复杂化和多样化的发展趋势。机械工程设计问题是重要的优化问题之一,该问题的主要目标是在满足一定约束条件的情况下,寻找机械工程产品的一组最优参数值。传统的优化方法在解决这类问... 详细信息

随着现代社会的快速发展,亟需解决的优化问题呈现出复杂化和多样化的发展趋势。机械工程设计问题是重要的优化问题之一,该问题的主要目标是在满足一定约束条件的情况下,寻找机械工程产品的一组最优参数值。传统的优化方法在解决这类问题时常面临陷入局部最优的困境,不能找到最优解,许多研究者开始采用元启发式算法(Meta-heuristic algorithms,MAs)来解决机械工程设计问题。单个MA都有自己的优缺点,混合算法可以最大限度地发挥单个MA的优势并克服其缺点。因此,本文从新颖的MAs中选择平衡优化算法(Equilibrium Optimizer,EO)和经典的MAs中选择粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)进行混合研究,以便得到一种搜索能力强和稳定性好的混合算法从而更有效地解决机械工程设计问题。为了两种算法能够高效融合,首先对这两种算法进行改进研究,然后将改进的研究结果用于混合研究中。本文主要研究内容及创新如下:(1)针对平衡优化算法在解决复杂优化问题时存在搜索能力不足、可操作性差和搜索效率低的问题,提出了一种精英引导和动态信息共享的平衡优化算法(Elite guiding and Dynamic information sharing EO,EDEO)。首先,设计了一种信息共享策略以增强全局搜索能力;为了将其有效融合到EO中并提高算法的可操作性和降低运行时间,将EO更新方程进行简化再使用动态调整的方法与信息共享策略融合。然后,引入了一种个体历史最优信息引导策略来强化局部搜索能力。最后,利用精英粒子引导最差个体来进一步提高算法的搜索能力。大量的CEC2017测试集复杂函数上的实验结果表明,EDEO优于EO和其它先进的MAs。(2)针对社会学习粒子群优化算法(Social Learning PSO,SL-PSO)在解决复杂的优化问题时存在搜索能力差、搜索效率低等不足,提出了一种多学习策略粒子群优化算法(Three-Learning Strategy PSO,TLS-PSO)。首先,设计了一种中点榜样学习策略和一种随机学习策略来代替SL-PSO的模仿部分和社会影响部分,以分别增强开采和探索。然后,在此基础上嵌入了一种最差-最优榜样学习策略进一步提高算法的搜索能力。最后,通过基于更新方程和非更新方程的方法将三种学习策略混合以平衡探索和开采。CEC2013测试集复杂函数上的实验结果表明,与SL-PSO、最先进的PSO变体和其他先进的MAs相比,TLS-PSO获得了更好的结果。(3)为了获得搜索性能更强的算法,针对EO和PSO的优缺点,提出了一种EO与PSO的混合算法,即粒子群平衡优化算法(Hybrid PSO with EO,HPSOE)。首先,对EO进行改进,在EDEO基础上引入一种黄金分割策略来进一步提高搜索能力。然后,对PSO进行改进,为了将PSO与EO更好地混合以及降低混合算法的计算复杂度,使用TLS-PSO中的随机学习与EO中的精英学习结合来增强其搜索能力。最后,采用一种动态分组策略将两种改进后的算法进行混合来平衡探索与开采。CEC2017测试集的实验结果表明,与EO、PSO和其他先进的MAs相比,HPSOE具有更强的搜索能力,更高的搜索效率以及更好的普适性。(4)针对现有MAs求解机械工程设计问题时存在易陷入局部最优等问题,本文将混合算法HPSOE应用到减速器设计问题、拉伸压缩弹簧设计问题等10个机械工程设计问题上。仿真结果表明,与目前最优秀的算法相比,HPSOE表现出较强的优势,是求解机械工程设计问题的一种有效方法。

关键词：元启发式算法平衡优化算法粒子群优化算法混合算法机械工程设计

指向语言能力和学习能力发展的初中英语混合作业行动研究

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指向语言能力和学习能力发展的初中英语混合作业行动研究

作者：于秋莹南京信息工程大学

学位级别：硕士

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甘肃省县域乡村地域系统脆弱性时空演变格局

干旱区资源与环境 2024年第2期38卷 112-122页

作者：蔺明芳谢保鹏陈英裴婷婷王士莹甘肃农业大学管理学院兰州730070

脆弱性研究是探究系统内部要素和机制的重要方式,乡村地域系统脆弱性研究对促进乡村地区可持续发展具有重要意义。文中以甘肃省85个县域为研究单元,结合VSD分析框架,从社会、经济、生态角度构建甘肃省乡村地域系统脆弱性的评价指标体系... 详细信息

脆弱性研究是探究系统内部要素和机制的重要方式,乡村地域系统脆弱性研究对促进乡村地区可持续发展具有重要意义。文中以甘肃省85个县域为研究单元,结合VSD分析框架,从社会、经济、生态角度构建甘肃省乡村地域系统脆弱性的评价指标体系,并定量测度2007-2021年各县域乡村地域系统脆弱性,划分脆弱性类型,揭示其时空分异特征。结果表明:1)甘肃省县域乡村地域系统脆弱性指数整体呈“东南高、西北低”的格局,形成以兰州市为核心的高脆弱圈层。2)各子系统脆弱性格局差异显著,社会子系统脆弱性的空间分布趋于碎片化且变化明显,经济子系统脆弱性呈空间集聚特征且变化较小,生态子系统脆弱性空间异质性较强。3)共有8种乡村地域系统脆弱性类型,其中双系统共脆型县区居多且分布零散;强综合脆弱型与弱综合脆弱型县区集中分布;单系统脆弱型的县区数量为:经济脆弱型(17个)>生态脆弱型(10个)>社会脆弱型(2个)。

关键词：乡村地域系统脆弱性 VSD模型时空格局甘肃省

基于生态韧性的国土空间生态保护修复分区研究:以洮河流域为例

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生态学杂志 2024年第6期43卷 1870-1880页

作者：王士莹谢保鹏杨洁裴婷婷陈英蔺明芳甘肃农业大学管理学院兰州730070 甘肃农业大学草业学院兰州730070

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措,科学划定生态修复分区是有序推进国土空间生态修复工作的基本前提。本文以洮河流域为例,构建“生态系统抵抗能力-生态系统恢复能力-生态系统适应能力”的生态韧性分析框架,评价洮河... 详细信息

国土空间生态修复是落实生态文明建设战略的重要举措,科学划定生态修复分区是有序推进国土空间生态修复工作的基本前提。本文以洮河流域为例,构建“生态系统抵抗能力-生态系统恢复能力-生态系统适应能力”的生态韧性分析框架,评价洮河流域生态韧性,划定国土空间生态修复分区,并提出相对应的生态修复措施。结果表明:洮河流域生态系统抵抗力和适应力指标空间分异较大,低值区与高值区之间缺乏自然过渡;生态系统恢复力指标空间差异明显,由东北向西南生态系统恢复力等级越高;生态韧性空间上呈现循环分布特征。基于韧性评价结果:洮河流域国土空间生态修复分区划分为五大类型,其中低生态韧性脆弱区分布在流域北部,占流域面积的7.49%;生态适应力提升区主要分布在甘南高原,占流域面积的34.04%;生态恢复力提升区主要集中在流域中部偏北区域,占流域面积的6.39%;生态抵抗力提升区分布零,占流域面积的16.57%;高生态韧性保护区主要分布在流域中部,占流域面积的35.52%。根据分区结果提出以提高林草覆盖率、增加景观类型为主的基于自然的生态修复措施,以期为生态保护修复工作提供参考。

关键词：生态系统抵抗力生态系统恢复力生态系统适应力洮河流域

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全固态锂电池的产业化和技术研究进展

化工进展 2024年第9期43卷 4767-4778,F0004页

作者：高玉李王红秋黄格省鲜楠莹师晓玉中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院北京102206

采用固态电解质代替有机电解液的全固态锂电池具有高安全性和高能量密度等优点,有望成为下一代能量存储设备的解决方案之一。虽然行业内对全固态锂电池发展的趋势普遍持有共识,但目前全固态锂电池产业化仍面临很多挑战,如硫化物电解质... 详细信息

采用固态电解质代替有机电解液的全固态锂电池具有高安全性和高能量密度等优点,有望成为下一代能量存储设备的解决方案之一。虽然行业内对全固态锂电池发展的趋势普遍持有共识,但目前全固态锂电池产业化仍面临很多挑战,如硫化物电解质的水氧稳定性差和阴极与固态电解质界面问题、氧化物电解质的界面阻抗高和加工性能差以及聚合物电解质室温离子电导率低和电化学窗口窄等关键问题尚未解决,制约全固态锂电池的规模化应用。本文通过调查研究,综述了国内外全固态锂电池的技术发展现状,剖析提出了全固态锂电池技术难点和解决方案,最后,对全固态锂电池未来攻关方向进行了展望。

关键词：全固态锂电池固态电解质硫化物氧化物聚合物

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人的个体性与社会性相统一的解决方案——兼论马克思与黑格尔解决“市民社会问题”的不同思路

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山东社会科学 2024年第7期 53-62页

作者：蔺庆春中国政法大学马克思主义学院中国政法大学马克思主义基本原理研究所

近代以来,随着现代世界转型,市民社会与政治国家分离。市民社会取得纯粹的经济内涵,是人的自私性和自然法充分发挥作用的物质领域;政治国家作为法的理念的现实化,是人的政治精神、共同体本质凝结的抽象领域。二者根本对立所带来的深层... 详细信息

近代以来,随着现代世界转型,市民社会与政治国家分离。市民社会取得纯粹的经济内涵,是人的自私性和自然法充分发挥作用的物质领域;政治国家作为法的理念的现实化,是人的政治精神、共同体本质凝结的抽象领域。二者根本对立所带来的深层次问题是人的个体性与社会性的分离。面对这一时代问题,黑格尔和马克思给出了各自不同的解决方案。黑格尔立足国家决定市民社会,主张通过以等级和行政权为中介的教化和陶冶方式,实现私人(市民)到公民的转变,进而在现代国家中实现人的个体性与社会性的实体性统一。马克思则立足市民社会决定国家,主张物质力量只能通过物质力量来摧毁,实现人的个体性与社会性的真正统一,需要通过无产阶级革命,消解市民社会中的物质生产关系,推翻资本主义政治体制,建立真正的人类社会。

关键词：市民社会问题个人社会黑格尔马克思

中心静脉导管相关性血流感染风险预测模型的系统评价

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中国护理管理 2024年第8期24卷 1239-1245页

作者：赵顺莹沈斌邢韦韦高艳秋山东第一医科大学附属省立医院东院专科护理门诊济南市250021

目的:系统检索并评价中心静脉导管相关性血流感染的风险预测模型,以期为临床选择及应用中心静脉导管相关性血流感染的风险预测模型提供参考。方法:检索中、英文数据库中关于中心静脉导管相关性血流感染的有关文献,检索时限为建库至2023... 详细信息

目的:系统检索并评价中心静脉导管相关性血流感染的风险预测模型,以期为临床选择及应用中心静脉导管相关性血流感染的风险预测模型提供参考。方法:检索中、英文数据库中关于中心静脉导管相关性血流感染的有关文献,检索时限为建库至2023年12月11日。2名研究员独立进行文献筛选和资料提取,使用预测模型研究的偏倚风险评价工具对纳入的研究进行偏倚风险和适用性评价。结果:共纳入16篇文献,涉及15个中心静脉导管相关性血流感染风险预测模型。15个模型的AUC或C指数为0.67~0.930;5个模型进行了内部验证,8个模型进行了外部验证。16篇文献质量评价结果均为高偏倚风险、低适用性风险。出现频次较高的预测因子包括:肠外营养、糖尿病、中心静脉导管留置时间、重症监护室患者或住院史、管腔数、使用抗生素、股静脉置入、恶性肿瘤。结论:现有的中心静脉导管相关性血流感染风险预测模型的预测性能较好,预测因子对临床具有一定的指导意义,但偏倚风险高,未来应对模型进行进一步验证,为制订有效的预防策略提供依据。

关键词：中心静脉导管导管相关性血流感染预测模型系统评价

纤维素/聚乙烯醇/聚苯胺阻燃气凝胶传感器的制备及性能

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高分子材料科学与工程 2024年第7期40卷 145-152页

作者：伍秋萍马兑新方凤莹石绍宏孙建平广西大学资源环境与材料学院广西南宁530004

为制备一种兼具良好阻燃性能和传感性能的复合材料,文中使用聚乙烯醇(PVA)和微晶纤维素(MCC)制成的水凝胶作为基底(MP),采用原位聚合法制备了纤维素/聚乙烯醇/聚苯胺气凝胶(MPP),并对气凝胶的结构特征、阻燃性能和传感性能进行了测试与... 详细信息

为制备一种兼具良好阻燃性能和传感性能的复合材料,文中使用聚乙烯醇(PVA)和微晶纤维素(MCC)制成的水凝胶作为基底(MP),采用原位聚合法制备了纤维素/聚乙烯醇/聚苯胺气凝胶(MPP),并对气凝胶的结构特征、阻燃性能和传感性能进行了测试与分析。结果表明,聚苯胺附着在气凝胶的表面和空隙中,赋予了气凝胶良好的导电性,电导率高达0.34 S/m,比MP提高了约4个数量级。同时,随着聚苯胺的加入,气凝胶的内部结构更加密实,MPP_(1.25)可以承受1.7 MPa的拉伸变形。更重要的是,MPP_(1.25)具有良好的阻燃效果,极限氧指数高达29.2%,热释放率和总热释放率相比MP分别降低了250%和14%。最后,由于MPP_(1.25)的多孔形貌,气凝胶具有良好的传感性能,不仅能够监测人体手指关节运动,还能依据不同质量反馈出不同的电信号,表明MPP_(1.25)气凝胶在可穿戴传感器上具有长远的发展潜力。

关键词：聚苯胺纤维素气凝胶阻燃传感

CT定量参数预测肺磨玻璃结节病理类型的价值

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中国肺癌杂志 2024年第2期27卷 118-125页

作者：石逸秋沈雨雯陈劼闫婉莹刘可夫南京医科大学附属苏州医院苏州市立医院放射科苏州215008 推想医疗科技股份有限公司北京100020

背景与目的肺磨玻璃结节(ground glass nodules,GGNs)的病理类型对临床治疗方案的选择具有十分重要的意义,本研究旨在探讨主观计算机断层扫描(computed tomography,CT)影像学征象及人工智能定量参数在预测GGNs病理类型中的价值。方法回... 详细信息

背景与目的肺磨玻璃结节(ground glass nodules,GGNs)的病理类型对临床治疗方案的选择具有十分重要的意义,本研究旨在探讨主观计算机断层扫描(computed tomography,CT)影像学征象及人工智能定量参数在预测GGNs病理类型中的价值。方法回顾性分析389例病理明确诊断的GGNs,其中,前驱腺体病变[包括非典型瘤样增生(atypical adenomatous hyperplasia,AAH)、原位腺癌(adenocarcinoma in situ,AIS)]138例,微浸润腺癌(microinvasive adenocarcinoma,MIA)109例,浸润性腺癌(invasive adenocarcinoma,IAC)142例。对结节的影像形态学特征进行主观评价,并利用肺结节人工智能系统自动获得定量参数。结果在主观CT影像学征象中,AAH+AIS、MIA和IAC组间结节最大径及毛刺征、分叶征、胸膜牵拉征出现的频率随病理级别增高而增加;在人工智能定量参数中,结节大小相关参数、CT值相关参数、实性占比、能量及熵随病理级别增高而增加。通过多因素Logistic逐步回归分析,人工智能定量参数在区分GGNs的病理类型中不亚于主观CT影像学征象。结论人工智能定量参数对区分GGNs的病理类型有一定的价值。

关键词：肺肿瘤磨玻璃结节病理类型计算机断层扫描