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基于nsga-ⅲ算法优化低影响开发设施布局去除径流污染的研究

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环境污染与防治 2024年

作者：钟炜朱宝乐天津理工大学管理学院

为解决现有LID设施布设方案不足以应对目前径流污染的大幅增加和城市内涝的频发。提出了一种基于多目标优化算法来合理且定量化布设LID设施有效地去除污染并缓解内涝的方法，在经济成本有限的基础上，以径流控制率和污染物综合去除率为... 详细信息

为解决现有LID设施布设方案不足以应对目前径流污染的大幅增加和城市内涝的频发。提出了一种基于多目标优化算法来合理且定量化布设LID设施有效地去除污染并缓解内涝的方法，在经济成本有限的基础上，以径流控制率和污染物综合去除率为优化目标，径流系数和LID设施布设面积为约束条件构建nsga-ⅲ算法，该算法能有效获得多个最优的LID设施布设方案；再通过偏好顺序结构评估方法确定优化目标的优先级，获得满足污染物综合去除率最大效益的LID设施布设方案。以北方某城市为例，取1a、5a、30a、50a重现期的暴雨强度，使用SWMM模型模拟并评估方案的效果，优化后的方案在4种暴雨重现期内雨水峰值流量削减率达到35%-69%，对比现有方案提高12%-35%；雨水年径流总量控制率达到80%，径流量峰值出现明显延后；研究区域各类污染物的综合削减率均超过73%，对比现有方案均提高了40%-65%。结果表明该方法可以满足改变现有方案不足以应对有效去除径流污染和城市内涝频发的现状，为海绵城市的规划提供技术支持。

关键词：雨水径流污染 LID设施 nsga-ⅲ 偏好顺序结构评估法(PROMETHEE) SWMM

基于改进nsga-ⅲ算法的多无人机协同目标分配

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航空兵器 2024年

作者：王爽宇申庆茂孙铭阳唐爽甄子洋南京航空航天大学自动化学院空军装备部驻北京地区第二军事代表室航天科工智能运筹与信息安全研究院

武器-目标分配问题是战场环境下无人机对敌方执行打击任务的关键，其目的是基于目标的威胁、价值和我方武器的毁伤概率，寻找合理的武器目标分配方案，以提高作战效率。针对当前多目标优化算法解决静态武器-目标分配问题时收敛速度慢、... 详细信息

武器-目标分配问题是战场环境下无人机对敌方执行打击任务的关键，其目的是基于目标的威胁、价值和我方武器的毁伤概率，寻找合理的武器目标分配方案，以提高作战效率。针对当前多目标优化算法解决静态武器-目标分配问题时收敛速度慢、收敛稳定性差，难以适应当前战场高度实时性的问题，提出一种改进的基于参考点的非支配排序遗传算法，通过二进制编码打击方案并优化初始种群，引入自适应变异与交叉策略以及种群寻优更新策略，基于对战场态势进行评估得到的威胁矩阵和优势矩阵，种群多次迭代后生成目标打击方案。最后计算满足约束条件的Pareto解集，并将Pareto前沿中的相对最优解作为多无人机的打击方案。多次实验证明，在较好情况下改进算法相比于原始算法的收敛时间减少46.74%，目标威胁值降低50.5%，总飞行航程减少26.46%，杀伤目标数增加11.76%，证明该算法在解决多无人机空对地打击任务目标分配问题时具有合理性和高效性。

关键词：对地打击多无人机武器目标分配多目标优化 nsga-ⅲ Pareto解

基于改进nsga-ⅲ的D2D协同MEC多目标优化研究

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计算机科学 2024年第3期51卷 280-288页

作者：王志鸿王高才赵启飞广西大学计算机与电子信息学院南宁530004 广西大学电气工程学院南宁530004

在当前的移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)模型中,由于任务是直接上传到MEC服务器执行,存在边缘服务器的计算压力大、空闲移动设备上的资源未得到充分利用等问题。使用边缘网络中的空闲设备进行协同计算,能够实现用户闲置资源... 详细信息

在当前的移动边缘计算(Mobile Edge Computing,MEC)模型中,由于任务是直接上传到MEC服务器执行,存在边缘服务器的计算压力大、空闲移动设备上的资源未得到充分利用等问题。使用边缘网络中的空闲设备进行协同计算,能够实现用户闲置资源的合理利用,增强MEC的计算能力。因此,提出了一种利用终端直通(Device-to-Device,D2D)进行协同计算的部分卸载MEC模型(D2D Collaborative MEC for Partial Offloading,DCM-PO)。在该模型中,除本地计算和MEC服务器计算外,还能将部分任务上传到空闲D2D设备进行辅助计算。首先,以最小化边缘网络的时延、能耗和费用为目标建立多目标优化问题。然后,在多染色体混合编码、自适应交叉率和变异率等方面对基于参考点的非支配排序遗传算法(Non-dominated Sorting Genetic AlgorithmⅢ,nsga-ⅲ)进行改进,使之适合DCM-PO模型中的多目标优化问题求解。最后,仿真结果表明,相比基准MEC模型,DCM-PO模型在多项性能指标上有明显优势。

关键词：移动边缘计算 D2D 任务卸载多目标优化 nsga-ⅲ

气候韧性视角下基于nsga-ⅲ的国土空间优化方法

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风景园林 2024年第6期31卷 89-98页

作者：施雅蓉庄子薛沈一王倩娜四川大学建筑与环境学院四川大学四川大学建筑与环境学院风景园林教研室

【目的】以增汇减排为核心的自然气候解决方案(natural climate solutions,NCS)是应对气候变化问题的有效方法之一,而城市经济社会快速发展使NCS落实的载体——林草地等生态用地面临着随时被侵占的困境。通过构建多目标优化模型完成国... 详细信息

【目的】以增汇减排为核心的自然气候解决方案(natural climate solutions,NCS)是应对气候变化问题的有效方法之一,而城市经济社会快速发展使NCS落实的载体——林草地等生态用地面临着随时被侵占的困境。通过构建多目标优化模型完成国土空间优化,可协调多方发展需求并实现气候韧性。【方法】以四川天府新区眉山片区为例,以2030年为期设定强气候韧性、均衡发展两种情景,构建基于“双评价”约束的第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)的国土空间优化模型。【结果】强气候韧性、均衡发展情景中分别有10.92%和13.21%的土地发生变化,推动气候调节效益分别增长23.12%、9.88%,前者情景中首要贡献者是林地,后者为草地;人口容量分别增长64.94%、69.15%,强气候韧性情景在实现气候韧性的同时兼顾了城市发展。两种情景结果都显示,研究区下辖的5个街道/镇中,生态用地较少的青龙街道内林地面积增长率超100%,城镇开发强度较小的高家镇、贵平镇内建设用地面积增长率超600%,锦江镇、视高街道内各类型土地变化相对平稳;与2020年相比,优化后的各类型土地斑块形状趋于复杂,国土空间呈现更加破碎的布局模式,尤以均衡发展情景为甚。【结论】多目标国土空间优化模型以气候韧性为主导,兼顾社会发展需求,减轻了生态用地易被侵占的风险,为研究区推进零碳排放试点工程和落实气候韧性发展实践提供可借鉴的技术路径。

关键词：气候变化风景园林低碳情景模拟 nsga-ⅲ 四川天府新区眉山片区

基于LightGBM-nsga-ⅲ的盾构姿态多目标优化

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铁道标准设计 2024年

作者：王祥刘俊曹源陈虹宇肖宏笛覃亚伟贵阳市城市轨道交通集团有限公司南洋理工大学土木工程与环境学院华中科技大学土木与水利工程学院武汉华中科大检测科技有限公司

为实现盾构机的姿态控制，保证隧道施工的安全和质量，提出一种将LightGBM和第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)相结合的盾构姿态多目标优化方法。以贵阳地铁为例，选取25个影响因素作为输入参数，通过LightGBM算法建立输入参数与盾构... 详细信息

为实现盾构机的姿态控制，保证隧道施工的安全和质量，提出一种将LightGBM和第三代非支配排序遗传算法(nsga-ⅲ)相结合的盾构姿态多目标优化方法。以贵阳地铁为例，选取25个影响因素作为输入参数，通过LightGBM算法建立输入参数与盾构姿态之间的非线性映射函数关系，并对输入参数进行重要性评价。以盾构姿态绝对值最小化为目标，建立LightGBM-nsga-ⅲ多目标优化模型，基于所提出的优化原则，进行案例研究以测试所提出方法的适应性和有效性。主要结论如下：采用LightGBM算法对工程实测数据进行训练得到的预测模型的精度较高；通过研发的LightGBM-nsga-ⅲ盾构姿态多目标优化方法，盾构姿态的优化效果显著。提出的盾构姿态多目标优化方法可以为实际工程中的盾构姿态优化控制提供指导。

关键词：盾构姿态多目标优化影响因素重要性评价 LightGBM nsga-ⅲ

基于改进nsga-ⅲ的商用车车厢底板生产批量调度

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组合机床与自动化加工技术 2024年第8期 185-192页

作者：陈勇张咏秋王宸彭运贤湖北汽车工业学院机械工程学院十堰442000 中国工程科技十堰产业技术研究院十堰442000 上海大学上海市智能制造与机器人重点实验室上海200072 东风专用汽车有限公司十堰442000

以某商用车车厢的实际生产过程为背景,建立了以最小化加工时间、最小化能耗、最小化总拖期为目标的考虑工件分批的柔性作业车间调度模型。采用机器、工序、批量的三重编码方式对染色体进行编码,针对工件批量的变化提出了一种特殊的交叉... 详细信息

以某商用车车厢的实际生产过程为背景,建立了以最小化加工时间、最小化能耗、最小化总拖期为目标的考虑工件分批的柔性作业车间调度模型。采用机器、工序、批量的三重编码方式对染色体进行编码,针对工件批量的变化提出了一种特殊的交叉和变异方式,针对nsga-ⅲ局部搜索能力较差、易陷入局部最优的缺点提出了改进nsga-ⅲ(BP-nsga-ⅲ)。使用柔性分批方式使得初始批量分配更加合理且不产生无效解;通过混合初始化方式提高初始解的质量加快收敛速度;通过新增的邻域搜索步骤避免迭代后期易陷入局部最优的情况;通过引入自适应交叉变异概率加快算法迭代前期的收敛速度和迭代后期的稳定性。通过对FJSP标准算例的运算并将结果与其他算法结果进行比较,验证了BP-nsga-ⅲ对求解FJSP的有效性和优越性,最后使用算法求解企业实际生产问题得到了较好的调度结果和最优调度甘特图。

关键词：柔性作业车间调度批量调度 nsga-ⅲ 邻域搜索局部最优

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无人驾驶电动拖拉机底盘配置优化——基于nsga-ⅲ算法

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农机化研究 2024年第12期46卷 228-233页

作者：吴正开王家忠郉雅周李珊珊弋景刚赵春明河北农业大学机电工程学院河北保定071001 河北省智慧农业装备技术创新中心河北保定071001 天津易鼎丰动力科技有限公司天津300380

针对由传统燃油拖拉机电动改装后的无人驾驶电动拖拉机播种机组附着性能不佳、工作不稳定和耗能大等问题,提出了一种基于nsga-ⅲ算法优化底盘配置布局的方案,解决了现有无人驾驶电动拖拉机仅根据经验法加装配重的难题。首先,进行了对无... 详细信息

针对由传统燃油拖拉机电动改装后的无人驾驶电动拖拉机播种机组附着性能不佳、工作不稳定和耗能大等问题,提出了一种基于nsga-ⅲ算法优化底盘配置布局的方案,解决了现有无人驾驶电动拖拉机仅根据经验法加装配重的难题。首先,进行了对无人驾驶电动拖拉机播种机组动力学分析;其次,在动力学分析基础上建立了整机优化的目标函数,以及前后轮动载荷、使用重力和质心位置等约束条件;再次,采用nsga-Ⅱ和nsga-ⅲ算法分别对无人驾驶拖拉机播种机组进行多目标优化。优化结果表明:采用nsga-ⅲ算法优化后的配重质量为93.7kg,减少为经验法配重的46.85%、nsga-Ⅱ算法的86.8%。最后,将北斗的定位信号发送给车载组合导航接收机,获得整机的精准定位信息,利用工控机控制器规划出合理的作业路径,进行田间试验。结果表明:采用nsga-ⅲ算法优化后的无人驾驶电动拖拉机组在播种工况下的滑移率符合要求,且经1530s作业后耗电量为0.29kW·h,减少为优化前的85.3%,优化效果良好。

关键词：无人驾驶电动拖拉机底盘配置多目标优化 nsga-ⅲ

基于改进nsga-ⅲ算法的供水管网多目标优化设计

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水电能源科学 2024年第1期42卷 144-148页

作者：李雅婷李翠梅金国裕何岩苏州科技大学环境科学与工程学院江苏苏州215009 昆山市水务集团有限公司江苏昆山215347

针对多目标优化算法在供水管网优化设计中求解效率低、收敛性不佳等问题,提出一种自适应第三代非支配排序遗传算法(a-nsga-ⅲ),差别化分配交叉变异概率的同时对解集的多样性进行优化,统筹考虑供水管网的经济性、可靠性、水质情况,并在... 详细信息

针对多目标优化算法在供水管网优化设计中求解效率低、收敛性不佳等问题,提出一种自适应第三代非支配排序遗传算法(a-nsga-ⅲ),差别化分配交叉变异概率的同时对解集的多样性进行优化,统筹考虑供水管网的经济性、可靠性、水质情况,并在可靠性中引入节点富余水头绝对值均值与均方差以防止负压出现,提高压力及分布均匀性,最后以苏州某市供水管网为例,采用标准nsga-ⅲ和a-nsga-ⅲ算法对模型求解。结果表明,a-nsga-ⅲ算法在帕累托(Pareto)解集前沿分布、收敛性、方案结果上均优于标准nsga-ⅲ算法,在实际供水管网模型中效果更好,可为供水管网的设计与优化提供理论支撑。

关键词：供水管网 nsga-ⅲ 多目标优化可靠性水质

基于nsga-ⅲ的机器人气囊抛光工具结构动力学多目标优化

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轻工机械 2024年第3期42卷 37-45,53页

作者：焦培俊姜晨姜臻禹周勇宇上海理工大学机械工程学院上海200093

为了提高机器人的加工质量,针对末端执行装置动刚度不足的问题,课题组开展了机器人气囊抛光工具结构动力学优化研究。分别进行了有限元模态分析和实验模态分析,对比验证仿真结果的准确性,找出抛光工具易发生振动的薄弱结构;基于模态分... 详细信息

为了提高机器人的加工质量,针对末端执行装置动刚度不足的问题,课题组开展了机器人气囊抛光工具结构动力学优化研究。分别进行了有限元模态分析和实验模态分析,对比验证仿真结果的准确性,找出抛光工具易发生振动的薄弱结构;基于模态分析对薄弱结构进行谐波激励得到工况下的振动响应加速度;建立动力学近似模型,以提高基频、降低质量及加速度响应为目标,分别采用非支配排序遗传算法nsga-ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm-Ⅲ)和多目标粒子群算法(multi-objective particle swarm optimization, MOPSO)对薄弱结构进行多目标优化,获得最优动力响应的参数组合。结果表明:nsga-ⅲ具有更好的优化效果,基频提高了21.62%;4个薄弱部位的最大加速度响应分别下降了73.78%,69.06%,56.15%和28.28%;质量减少了3.32%。该方法有效提高了抛光工具的动态特性。

关键词：机器人气囊抛光结构动力学 nsga-ⅲ 近似模型谐波激励

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