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仅测角定轨问题迭代格式的推导与应用

北京航空航天大学学报 2023年第12期49卷 3245-3252页

作者：孙玉泉强浩然东楷涵郑红北京航空航天大学数学科学学院北京100191 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191

针对由仅测角信息确定卫星轨道的问题,建模为求解相应适应度函数零点的一类方法,分析了求解该问题的高斯-牛顿迭代法中涉及的观测时间步长、动力学方程求解步长和迭代格式步长三者之间的区别与联系。针对一般精定轨方法由于适应度函数... 详细信息

针对由仅测角信息确定卫星轨道的问题,建模为求解相应适应度函数零点的一类方法,分析了求解该问题的高斯-牛顿迭代法中涉及的观测时间步长、动力学方程求解步长和迭代格式步长三者之间的区别与联系。针对一般精定轨方法由于适应度函数高度非线性而难以构造有效迭代格式的问题,提出了初定轨与精定轨方法结合的定轨方法,并在理论上分析了该方法的可行性。通过数值实验验证了所提求解方法的准确性、有效性和高效性。

关键词：仅测角定轨高斯-牛顿法迭代格式适应度函数参数计算

基于关键边概率与路径层接近度的多路径覆盖测试

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电子学报 2023年第5期51卷 1341-1349页

作者：钱忠胜成轶伟俞情媛张丁姚昌森秦朗悦江西财经大学信息管理学院江西南昌330013

遗传算法解决多路径覆盖中难覆盖边的问题,是当前软件测试数据自动生成领域的一个研究热点.现有方法解决多路径覆盖问题的效果不够理想,本文提出一种将关键边概率与路径层接近度相结合的多路径覆盖测试方法 .首先,本文计算节点被穿越概... 详细信息

遗传算法解决多路径覆盖中难覆盖边的问题,是当前软件测试数据自动生成领域的一个研究热点.现有方法解决多路径覆盖问题的效果不够理想,本文提出一种将关键边概率与路径层接近度相结合的多路径覆盖测试方法 .首先,本文计算节点被穿越概率找到难覆盖节点,通过难覆盖节点找到难覆盖边(即,关键边),生成目标路径.然后,本文根据关键边概率计算个体贡献度,并通过程序的路径层图计算路径层接近度,再由个体贡献度及路径层接近度设计适应度函数.最后,本文利用多种群遗传算法进化生成测试数据以覆盖目标路径,在进化过程中子种群覆盖当前目标路径后,继续尝试覆盖与其相似的其它路径.实验结果表明,该方法与同类经典方法相比,在保证平均进化时间和平均进化代数占优的同时,稳定性也有所提高,生成时间增幅标准偏差较最优的降低10.19%,离散系数降低10.79%.进化代数增幅标准偏差较最优的降低19.98%,离散系数降低28.02%.

关键词：关键边概率路径层接近度多路径覆盖遗传算法适应度函数个体贡献度

基于改进适应度函数组合法的机器人逆运动学求解

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农业机械学报 2022年第10期53卷 436-445页

作者：李光谭薪兴肖帆易静薛晨慷于权伟湖南工业大学机械工程学院株洲412007 武汉科技大学机械自动化学院武汉430081

提出基于分离重构方法获得智能算法的适应度函数,并与解析法相结合求解一般结构多自由度机器人逆运动学,一般结构满足至少一组相邻关节轴线交于一点。利用分离重构的方法构建分离重构适应度函数,使用智能算法验证分离重构适应度函数,求... 详细信息

提出基于分离重构方法获得智能算法的适应度函数,并与解析法相结合求解一般结构多自由度机器人逆运动学,一般结构满足至少一组相邻关节轴线交于一点。利用分离重构的方法构建分离重构适应度函数,使用智能算法验证分离重构适应度函数,求解出部分关节角,再结合解析法求出其余关节角。以一般结构的FANUC CRX 10iA型协作机器人为算例,使用改进的CMA ES算法验证分离重构适应度函数,仿真结果表明,在相同条件下求解的点对点运动中,单次平均求解时间为0.0040 s,适应度函数值稳定在10^(-7)数量级,且迭代收敛次数稳定在25次左右;在空间中对两种连续轨迹进行跟踪时,单次平均耗时分别为0.0068 s和0.0102 s,位置误差均稳定在10^(-7)m数量级,且各关节运动曲线平滑,提升了多自由度机器人逆运动学分析的效率和精度。以REBot V 6R型六自由度机器人为实验对象,基于VC++6.0创建MFC实验平台,进行连续的空间轨迹跟踪实验,仿真与实验结果验证了该方法的有效性。

关键词：一般结构机器人逆运动学适应度函数智能算法

基于PSO带式输送机PID控制器参数智能整定的适应度函数设计

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机械工程学报 2023年第22期59卷 444-456页

作者：吉建华苗长云李现国刘意姬政海天津工业大学机械工程学院天津300387 天津仁爱学院信息工程系天津301636 天津工业大学天津市光电检测技术与系统重点实验室天津300387 天津工业大学工程教学实习训练中心天津300387 国家能源集团乌海能源有限责任公司乌海016000

带式输送机是一种现代化生产中重要连续运输设备,为提高其速度控制性能,解决调速过程存在的平均加速度不合理,超调量和振荡大的问题,设计出一种变权综合型适应度函数。该适应度函数中的误差绝对值积分部分用于优化比例-积分-微分(Propor... 详细信息

带式输送机是一种现代化生产中重要连续运输设备,为提高其速度控制性能,解决调速过程存在的平均加速度不合理,超调量和振荡大的问题,设计出一种变权综合型适应度函数。该适应度函数中的误差绝对值积分部分用于优化比例-积分-微分(Proportional-integral-derivative,PID)控制器的综合性能;加速度调节部分用于在符合现行带式输送机设计规范前提下设定平均加速度;超调量抑制部分用于实现被控对象的响应速度无超调和振荡;稳态误差抑制部分用于保证被控对象响应速度的稳态误差为零。仿真试验结果表明,采用基于变权综合型适应度函数的粒子群优化算法(Particle swarm optimization,PSO)智能整定PID控制器参数,实现带式输送机平稳调速,平均加速度符合带式输送机设计规范且可调,响应速度快,无超调、无振荡、零稳态误差,有效降低对带式输送机造成损坏,提高控制性能;其适应度函数的参数易于获取、PID控制器的初始参数可随机设置,参数整定过程简便,易于实现,利于工程应用,在煤炭、港口、电力、矿山、冶金、化工、农业等领域具有重要应用价值。

关键词：带式输送机速度控制适应度函数比例-积分-微分控制器粒子群优化算法智能整定

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基于遗传算法的护理机器人逆运动学求解方法

北京航空航天大学学报 2022年第10期48卷 1925-1932页

作者：张立博李宇鹏朱德明付永领北京航空航天大学机械工程及自动化学院北京100083

护理机器人结构复杂、耦合度高且机械臂不满足PIEPER准则,标准遗传算法难以精准地对其逆运动学进行求解,以至于机器人手臂末端位姿误差较大。针对标准遗传算法求解过程中早熟和局部搜索能力差的问题,采用等分区间替代随机命令产生的初... 详细信息

护理机器人结构复杂、耦合度高且机械臂不满足PIEPER准则,标准遗传算法难以精准地对其逆运动学进行求解,以至于机器人手臂末端位姿误差较大。针对标准遗传算法求解过程中早熟和局部搜索能力差的问题,采用等分区间替代随机命令产生的初始种群个体,划分5个小区间以提高种群个体的分散程度和搜索效率;在适应度函数中引入可变权因子,将位置误差的变化值作为可变权因子的变量,进化过程中可变权因子在0.5~1.0之间变化,且实时有效分配位置和姿态误差权重,确保解的收敛。通过仿真和实验验证,结果表明:改进后的遗传算法能够大幅提升收敛精度和速度,并且可以同时实现对位置和姿态的精确控制,极大地减小了机器人手臂的位姿误差。

关键词：遗传算法逆运动学适应度函数护理机器人姿态控制

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粒子群优化极限学习机的短路电流预测技术

电机与控制学报 2022年第1期26卷 68-76页

作者：王梦娇魏新劳哈尔滨理工大学工程电介质及其应用教育部重点实验室黑龙江哈尔滨150080

针对传统极限学习机预测模型精度低和稳定性能差的问题,提出了一种利用粒子群算法优化极限学习机的短路电流峰值预测模型。建立超高压输电线路仿真模型,分析短路故障波形特点,获取全相角短路故障电流历史数据,利用平均相对误差、均方根... 详细信息

针对传统极限学习机预测模型精度低和稳定性能差的问题,提出了一种利用粒子群算法优化极限学习机的短路电流峰值预测模型。建立超高压输电线路仿真模型,分析短路故障波形特点,获取全相角短路故障电流历史数据,利用平均相对误差、均方根误差、灰色绝对关联度三种精度检验法作为粒子群算法的适应度函数,构建粒子群算法与极限学习机算法相结合的电流预测模型。实验结果表明,以灰色绝对关联度作为适应度函数的粒子群优化极限学习机算法,对短路电流峰值预测精度较高、速度较快,当故障点位置未知时,采用粒子群优化极限学习机算法依然可以准确预测短路电流峰值,提升了算法应用的实际意义,为超、特高压线路快速限制、消除短路故障奠定理论基础。

关键词：粒子群算法极限学习机短路电流峰值预测灰色绝对关联度适应度函数

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基于零序电流分布的有源配电网接地故障定位

电网技术 2022年第5期46卷 1820-1829页

作者：周放歌肖仕武新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市昌平区102206

有源配电网单相接地故障特征弱、特性复杂,更容易导致测量点采集到的故障信息发生畸变,基于就地或局部特征进行故障定位易受信息畸变的影响,导致定位困难。借鉴智能算法在配电网相间短路故障定位中的应用,提出了基于暂态零序电流广域分... 详细信息

有源配电网单相接地故障特征弱、特性复杂,更容易导致测量点采集到的故障信息发生畸变,基于就地或局部特征进行故障定位易受信息畸变的影响,导致定位困难。借鉴智能算法在配电网相间短路故障定位中的应用,提出了基于暂态零序电流广域分布的有源配电网接地故障定位方法,受信息畸变影响小且定位准确。根据有源配电网发生接地故障时各个馈线测量点采集到的零序电流信号,利用闭合打开差运算(closing opening difference operation,CODO)提取暂态零序电流方向。基于暂态零序电流的分布规律并应用图论中的最短路理论确定疑似故障区域,减小用于故障定位解空间的规模,并提出了一个新的适应度函数进行故障定位,使其对畸变信息更敏感。在解空间中采用改进二进制海洋捕食者算法(improvedbinarymarinepredators algorithm,IBMPA)搜索故障馈线,通过混沌映射、自适应t分布以及分组学习策略提高其跳出局部最优的能力以及全局搜索的速度,实现了准确故障定位。最后在IEEE119有源配电网上进行仿真测试,结果表明该方法能够有效提升配电网接地故障定位准确性和速度,同时对于畸变信息有着较高的容错性。

关键词：有源配电网接地故障定位闭合打开差运算海洋捕食者算法适应度函数

基于自适应鲸鱼优化算法和容错邻域粗糙集的特征选择算法

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模式识别与人工智能 2022年第2期35卷 150-165页

作者：孙林黄金旭徐久成马媛媛河南师范大学计算机与信息工程学院新乡453007 河南师范大学智慧商务与物联网技术河南省工程实验室新乡453007

针对传统鲸鱼优化算法(WOA)不能有效处理连续型数据、邻域粗糙集对噪声数据的容错性较差等问题,文中提出基于自适应WOA和容错邻域粗糙集的特征选择算法.首先,为了避免WOA过早陷入局部最优,基于迭代周期构建分段式动态惯性权重,改进WOA... 详细信息

针对传统鲸鱼优化算法(WOA)不能有效处理连续型数据、邻域粗糙集对噪声数据的容错性较差等问题,文中提出基于自适应WOA和容错邻域粗糙集的特征选择算法.首先,为了避免WOA过早陷入局部最优,基于迭代周期构建分段式动态惯性权重,改进WOA的收缩包围和螺旋捕食行为,设计自适应WOA.然后,为了解决邻域粗糙集对噪声数据缺乏容错性的问题,引入邻域内相同决策特征所占的比例,定义容错邻域上下近似集、容错近似精度和近似粗糙度、容错依赖度及容错近似条件熵.最后,基于容错邻域粗糙集构造适应度函数,使用自适应WOA,不断迭代以获取最优子群.高维数据集上采用费雪评分算法进行初步降维,降低算法的时间复杂度.在8个低维UCI数据集和6个高维基因数据集上的实验表明,文中算法可有效选择特征个数较少且分类精度较高的特征子集.

关键词：鲸鱼优化算法(WOA) 特征选择邻域粗糙集邻域熵适应度函数

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基于麻雀搜索的协同定位算法研究

电子测量与仪器学报 2024年第3期38卷 152-158页

作者：夏斌张立晔山东理工大学电气与电子工程学院淄博255000 山东理工大学计算机科学与技术学院淄博255000

无线传感器网络的定位问题可以转化为适应度函数最优问题,并通过经典的麻雀搜索算法进行求解。然而该算法所用的适应度函数并未使用未知节点之间的测量距离数据,从而导致定位精度的提升有限。为了解决这一问题,提出了一种基于麻雀搜索... 详细信息

无线传感器网络的定位问题可以转化为适应度函数最优问题,并通过经典的麻雀搜索算法进行求解。然而该算法所用的适应度函数并未使用未知节点之间的测量距离数据,从而导致定位精度的提升有限。为了解决这一问题,提出了一种基于麻雀搜索的协同定位算法。该算法主要包括两个搜索阶段:粗略搜索和精细搜索。在粗略搜索阶段,未知节点到锚节点之间的测量距离数据被用于确定未知节点的初始位置。在精细搜索阶段,未知节点之间的测量距离数据被用来确定未知节点的精确位置。首先,采用Cat混沌映射方法来保证初始种群的均匀分布,从而有助于确定最佳位置。其次,构建了两种不同的适应度函数,一种用于粗略搜索,另一种用于精细搜索。其中,用于精细搜索的适应度函数利用未知节点之间的测量距离数据来提高定位精度。最后,提出了一种新的精细搜索方法,以避免协同定位结果收敛到局部最优位置。通过对仿真和实测数据进行分析,验证了所提方法的有效性。

关键词：麻雀搜索协同定位适应度函数定位精度