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离散布谷鸟算法的建筑能耗数据智能监测系统

西安工程大学学报 2020年第2期34卷 110-116页

作者：贾政方贾宏俊山东科技大学泰安校区资源与土木工程系山东泰安271000

针对传统的建筑能耗数据监测系统存在的监测指令传输周期长、监测数据连接精准性差的问题,引入离散布谷鸟算法对建筑能耗数据进行监测。根据离散型监测拓扑结构布置建筑能耗数据采集器并设置智能传输结构,利用离散布谷鸟算法解码建筑能... 详细信息

针对传统的建筑能耗数据监测系统存在的监测指令传输周期长、监测数据连接精准性差的问题,引入离散布谷鸟算法对建筑能耗数据进行监测。根据离散型监测拓扑结构布置建筑能耗数据采集器并设置智能传输结构,利用离散布谷鸟算法解码建筑能耗数据,实现监测数据库的搭建。建立本地存储、集中式存储、分布共享式存储3种储存模式,通过定点连接处理配置指令传输过程所需的监测节点。实验发现应用该监测系统后,监测指令的传输周期平均值为8.2 s,建筑能耗数据连接精准性最大可达到92%。结果表明:与传统监测系统相比,离散布谷鸟算法的监测系统有效提高了对建筑能耗数据的监测效果。

关键词：离散布谷鸟算法建筑能耗数据监测系统数据采集器数据解码节点配置传输周期

基于改进离散布谷鸟算法的环状给水管网优化设计研究与应用

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基于改进离散布谷鸟算法的环状给水管网优化设计研究与应用

作者：陈玉茹扬州大学

学位级别：硕士

给水系统是连接给水厂与用户的桥梁,其建设成本往往耗资巨大。在给水系统建设总投资中,有50%～80%的费用用于给水管网的建设。其中,环状给水管网因具有供水可靠性高、供水压力均匀等优点,在城镇给水系统中得到了广泛应用。因此,对环状... 详细信息

给水系统是连接给水厂与用户的桥梁,其建设成本往往耗资巨大。在给水系统建设总投资中,有50%～80%的费用用于给水管网的建设。其中,环状给水管网因具有供水可靠性高、供水压力均匀等优点,在城镇给水系统中得到了广泛应用。因此,对环状给水管网进行科学合理的优化设计以减少管网的建设投资费用具有重要的现实意义。随着计算机技术及其应用软件的快速发展,基于智能优化算法对环状给水管网进行优化设计已成为管网设计领域的主要研究方向之一。其中,布谷鸟算法(CS)由于其具有逻辑思维独特、全局寻优能力强、收敛速度快、求解精度高、控制参数少、易于实现等优点,近年来,得到优化设计领域研究人员的广泛关注。但环状给水管网优化设计问题是一类离散型、强约束、高度非线性的优化问题,难以直接应用CS等智能算法直接对其进行优化。因此,本研究对CS算法进行了离散化、耦合EPANET和参数优化等一系列改进,使其能够快速有效的应用于环状给水管网的优化设计中。论文主要的研究内容如下:(1)基于环状给水管网优化设计数学模型,对CS算法中随机数生成方式和通过Levy飞行生成的新巢进行改进,实现算法离散化。以管网建设最小总投资为目标函数,以管段管径为决策变量,以节点连续性方程、环能量方程、节点最小水头约束、管径约束等作为约束条件,构建环状给水管网优化设计的非线性数学模型。在该数学模型中,决策变量(管径)为离散型变量,而CS算法通常用于求解连续型优化设计问题,故需对CS算法进行离散化处理。本研究利用R语言中sample函数放回抽样的方式来生成初始随机数,对通过Levy飞行生成的新巢进行求模计算并取整,进而实现CS算法的离散化处理,使其能够用于求解离散型优化设计问题。(2)基于离散布谷鸟算法(DCS),耦合了水力模拟软件EPANET,将之应用于两个经典算例(Two-loop给水管网、Go Yang给水管网)和一个具体工程实例(溧阳市某给水管网)的优化设计中,并测试了该优化方法的性能。为解决环状给水管网优化设计数学模型中的强水力约束问题,本研究在R语言操作环境中,基于EPANET 水力计算引擎“epanet2toolkit”包进行了返回信息的改进。舍弃不满足约束条件的解,并生成相应数量新解替代被舍弃解,直至每一代所保留的候选解均满足约束条件,最终实现DCS算法与EPANET的耦合。随后,本研究将耦合EPANET的DCS算法成功用于两个经典算例(Two-loop给水管网、Go Yang给水管网)和一个具体工程实例(溧阳市某给水管网)的优化设计中,其中,溧阳市某给水管网根据《室外给水设计规范》确定的管网投资费用为87895723.51元,优化后该管网投资最小值为68307492.61元,投资费用优化后节省了 22.3%。优化结果表明,耦合EPANET的DCS算法不仅能获得较优的管网设计方案,同时能使优化后管网满足所有约束条件,这证明了该算法在环状给水管网优化设计领域的切实可行性。(3)对DCS算法进行动态改进,将其用于两个经典算例(Two-loop给水管网、Go Yang给水管网)和一个具体工程实例(溧阳市某给水管网)的优化设计,提升了算法的计算时间和收敛速度。随着算法迭代次数的不断增加,候选解的质量会逐步提高,故本研究采用动态舍弃概率(Pfa)替代原本的固定概率(Pa=0.6),以适当增加算法搜索后期的种群进化数量,这大大提升了算法的计算速度。其次,对该算法中的搜索机制进行了动态改进,使Levy飞行步长(Levy(λ))的取值随着迭代次数的增加而逐渐减小,以保证该算法搜索前期的全局寻优能力和搜索后期的收敛速度。通过比较改进前后的算例优化结果发现,在Two-loop给水管网的优化设计中算法搜索时间约缩短了 42%,算法收敛速度约提高了 35%;在Go Yang给水管网的优化设计中算法搜索时间约缩短了 13%,算法收敛速度约提高了 40%;在溧阳市某给水管网的优化设计中算法搜索时间约缩短了 32%,算法收敛速度约提高了 35%。综上,本研究在R语言操作环境中,针对给水管网中管径的离散取值问题,对传统CS算法进行离散化处理;针对环状给水管网中强水力约束问题,将DCS算法与水力模拟软件EPANET进行了耦合;为进一步提升算法的计算和收敛速度,对该算法中的舍弃机制和搜索机制进行了动态改进。本研究为环状给水管网的优化设计研究提供了技术支撑,进一步丰富和发展了环状给水管网的优化理论。

关键词：环状给水管网优化设计离散布谷鸟算法动态改进 EPANET

基于离散布谷鸟算法的综合能源系统电气互联鲁棒状态估计方法

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机械与电子 2024年第4期42卷 50-54,59页

作者：张丽洁张章齐晓光王聪国网河北省电力有限公司经济技术研究院河北石家庄050081 国网河北省电力有限公司石家庄供电分公司河北石家庄050004

受量测装置采样时间单位不统一影响,GEIES量测数据误差较大,为提升GEIES状态估计精度,将离散布谷鸟算法应用至综合能源系统状态估计中,提出一种新的GEIES状态估计方法。建立贝叶斯量测模型获取气网和电网状态估计量测数据,增加量测数据... 详细信息

受量测装置采样时间单位不统一影响,GEIES量测数据误差较大,为提升GEIES状态估计精度,将离散布谷鸟算法应用至综合能源系统状态估计中,提出一种新的GEIES状态估计方法。建立贝叶斯量测模型获取气网和电网状态估计量测数据,增加量测数据集的完备性,为保证GEIES状态估计结果不受噪声因素影响,设置高斯噪声方差。将量测结果代入至GEIES状态估计中,分别建立电网状态估计模型和气网状态估计模型,并将二者结合建立综合能源系统电气互联鲁棒状态估计模型,通过离散布谷鸟算法求解该模型,获取状态估计最优解。算例结果表明,不论是无噪声环境还是有噪声环境,所提方法的状态估计结果精度均较高,且能够起到坏数据辨识的作用,说明其状态估计效果较好。

关键词：离散布谷鸟算法综合能源系统电气互联状态估计贝叶斯量测模型

求解柔性车间调度问题的双层编码离散布谷鸟算法

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计算机与数字工程 2021年第7期49卷 1281-1285,1301页

作者：罗浩嘉潘大志西华师范大学数学与信息学院南充637009 西华师范大学计算方法与应用研究所南充637009

论文针对柔性车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP),以最小完工时间为优化目标,根据标准布谷鸟算法(Cuckoo Search,CS)的核心思想,提出了一种双层编码的离散布谷鸟算法。根据levy飞行的特点,采用2-opt和double-bri... 详细信息

论文针对柔性车间调度问题(Flexible Job-shop Scheduling Problem,FJSP),以最小完工时间为优化目标,根据标准布谷鸟算法(Cuckoo Search,CS)的核心思想,提出了一种双层编码的离散布谷鸟算法。根据levy飞行的特点,采用2-opt和double-bridge操作代替levy飞行对其进行更新。此外,将择优插入和择优交换操作结合,代替标准布谷鸟算法中的随机游走策略。最后将DCS算法与GA、PSO算法进行仿真比较,验证了DCS算法在解决FJSP问题时能得到更好更稳定的最优解。

关键词：离散布谷鸟算法柔性车间调度双层编码最小化最大完工时间

基于改进离散布谷鸟搜索算法的毫米波大规模MIMO系统波束选择

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数据采集与处理 2020年第2期35卷 322-330页

作者：汪银张红伟李晓辉安徽大学电子信息工程学院合肥230039

在毫米波大规模MIMO系统中采用全数字编码需要大量的射频链路,从而导致能量损耗过高。针对这一问题提出一种基于离散布谷鸟搜索算法(Discrete cuckoo search,DCS)的波束选择方案,减少所需射频链路数而不会造成明显的性能损失。首先分析... 详细信息

在毫米波大规模MIMO系统中采用全数字编码需要大量的射频链路,从而导致能量损耗过高。针对这一问题提出一种基于离散布谷鸟搜索算法(Discrete cuckoo search,DCS)的波束选择方案,减少所需射频链路数而不会造成明显的性能损失。首先分析毫米波大规模MIMO系统的波束选择模型,引用DCS算法来求解模型;然后针对布谷鸟算法Levy飞行离散化结果中出现的非正常编码,采用启发式贪婪算法进行修复;将遗传算法中的复制引入DCS算法中,复制全局最优的鸟巢来替换其中被发现的鸟巢,加快算法收敛速度。仿真结果表明,所提基于改进DCS算法的波束选择方案相比几种已有的方案可以获得更优的和速率性能。

关键词：毫米波大规模MIMO 波束选择离散布谷鸟算法

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基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化

太阳能学报 2024年第4期45卷 174-180页

作者：冀佳奇王永黎响华北电力大学新能源学院北京102206

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束... 详细信息

装配序列规划(ASP)是风电机组制造的重要技术。ASP是一个组合优化问题,风电机组最优装配序列的搜索空间和计算量均很大。提出基于布谷鸟算法的风电机组装配序列优化方法。首先,从三维装配体模型中提取多种装配约束信息并表示成装配约束矩阵,以降低最优装配序列的搜索空间;继而构造装配序列目标函数,建立装配序列规划模型,方便算法计算出最优装配序列;对离散布谷鸟算法(DCA)改进,求解ASP模型,获得风电机组产品的最优装配序列。最后通过实验验证了ASP模型的有效性和DCA的优良性能。

关键词：风电机组装配序列优化 ASP模型离散布谷鸟算法

一种改进CSA算法的UAV多任务区侦察决策问题研究

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电光与控制 2018年第5期25卷 1-6页

作者：张耀中陈岚张蕾谢松岩西北工业大学电子信息学院西安710129

针对不确定性环境下的多任务区遍历侦察决策问题,将整个任务执行过程分为两个阶段,首先根据侦察任务区的信息及UAV自身性能,采用离散布谷鸟搜索算法解决侦察路径最优化问题,使遍历侦察全部任务区的航路最短。然后根据任务载荷及待侦察... 详细信息

针对不确定性环境下的多任务区遍历侦察决策问题,将整个任务执行过程分为两个阶段,首先根据侦察任务区的信息及UAV自身性能,采用离散布谷鸟搜索算法解决侦察路径最优化问题,使遍历侦察全部任务区的航路最短。然后根据任务载荷及待侦察任务区的特性,在确保遍历侦察全部任务区及满足最小侦察收益的前提下,利用改进的布谷鸟搜索算法为每个待侦察任务区分配最优的任务侦察时间,从而使整个侦察任务过程的信息收益最大化。最后通过仿真验证了决策方案的有效性和可行性,通过与传统遗传算法的对比分析,证明改进的布谷鸟搜索算法对此类侦察决策问题的运行效率与传统遗传算法相比有较大提高,从而为UAV多任务区的最优化遍历侦察问题提供了科学的决策依据。

关键词： UAV 航路规划侦察收益布谷鸟算法离散布谷鸟算法

毫米波大规模MIMO系统波束选择方案的研究

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毫米波大规模MIMO系统波束选择方案的研究

作者：汪银安徽大学

学位级别：硕士

在数字互联网迅速发展的今天,现有的频谱资源日益紧缺,无法满足人们对通信的需求,尤其是2020年初发生疫情,各种救助工作依托数字互联网技术,而数字互联网技术依托于先进的通信而得以发展。因此,第五代移动通信（Fifth Generation,5G）... 详细信息

在数字互联网迅速发展的今天,现有的频谱资源日益紧缺,无法满足人们对通信的需求,尤其是2020年初发生疫情,各种救助工作依托数字互联网技术,而数字互联网技术依托于先进的通信而得以发展。因此,第五代移动通信（Fifth Generation,5G）技术的发展及推广运用势在必行。大规模多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output,MIMO）技术作为5G的关键技术之一,是一种在基站处安装庞大数量的天线阵列的技术,可以使通信系统的信道容量和频谱效率得到极大的提升。相对现有通信占用的频带资源,毫米波频带极宽,有着丰富的频谱资源,能进行各种宽带信号处理,易于在毫米波频段集成大规模天线阵列。毫米波大规模MIMO能通过更宽的信号带宽实现更高的数据速率以及更高的频谱效率,成为5G的无线关键技术之一。传统数字型毫米波大规模MIMO系统要求每个天线对应一个独立的射频（radio frequency,RF）链路,这对用户数比较小时性能优异,但是随着小区用户数不断增加,基站端天线数增加也意味着RF链路数增加,一个小区达到数百根RF链路数会增加硬件成本,也会造成维护困难。因此,如何尽可能不造成明显的性能损失的基础上减少传统数字型毫米波大规模MIMO系统所需的RF链路数,是目前广大学者的一个研究热点。因此,本文针对毫米波大规模MIMO系统及其波束选择展开研究,主要研究工作包括以下四个方面:（1）分析MIMO系统的四种模型:单用户MIMO系统模型、多用户MIMO系统模型、大规模MIMO系统模型以及毫米波大规模MIMO系统模型,研究MIMO的几种关键技术,结合框图分析了几种关键技术的特点。（2）在MIMO的基础上引入非正交多址接入（Non-orthogonal Multiple Access,NOMA）技术,详细分析了下行多用户MIMO-NOMA系统模型,并在此系统基础上研究用户分组与功率分配的算法,针对现有用户分组和功率分配算法的不足,提出一种新的联合用户分组与功率分配的方案。仿真结果表明,与现有经典用户分组方案相比,所提方案能有效提高下行链路可达和速率。（3）针对传统数字型毫米波大规模MIMO系统要求每个天线对应一个独立的RF链路,造成硬件成本过高、损耗过大的问题,本文研究了基于布谷鸟搜索算法的波束选择方案。该方案将波束选择问题看作为求解{0-1}背包问题,将选择的波束看作为选中物品装入背包,将系统的最大和速率看作求解背包所装的最大容量问题,采用改进离散布谷鸟搜索算法来获得近优解。针对布谷鸟算法Levy飞行离散化结果中产生的非正常编码,采用启发式贪婪算法进行修复。仿真结果表明,与现有干扰感知方案相比,所提方案能有效提高下行链路可达和速率。（4）由于波束空间MIMO系统RF链路数不能小于用户数的约束,系统性能提升有限,因此引入NOMA技术,不仅增大接入用户数,而且打破RF链路数等于用户数的约定,进一步提升性能。本文在波束空间MIMO-NOMA系统上研究波束选择,为减少用户间的干扰和提升用户和速率性能,联合用户分组进行波束选择。仿真结果表明,所提方案所实现的频谱效率与能量效率与已有毫米波MIMO-NOMA方案接近,但是能减少用户端解码延时。

关键词：毫米波大规模MIMO 非正交多址接入波束选择用户分组离散布谷鸟算法

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面向端用户的服务组合广义决策逻辑模型

计算机应用文摘 2023年第15期39卷 53-55,59页

作者：周丽雯张家口世通工程咨询股份有限公司河北张家口075000

服务组合中端用户的需求较为模糊,其与服务组合之间的精准性要求存在不可调和的矛盾。文章以传统的Web服务模型为基础,构建面向端用户的服务组合广义决策逻辑模型,并通过离散布谷鸟算法求解模型,获取最佳Web服务组合方案,从而为用户提... 详细信息

服务组合中端用户的需求较为模糊,其与服务组合之间的精准性要求存在不可调和的矛盾。文章以传统的Web服务模型为基础,构建面向端用户的服务组合广义决策逻辑模型,并通过离散布谷鸟算法求解模型,获取最佳Web服务组合方案,从而为用户提供更优质的服务。

关键词： Web服务广义决策逻辑多属性模型离散布谷鸟算法