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基于并行nsga-ⅲ算法的高速列车车体侧墙结构高维多目标优化

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机械工程学报 2024年第6期60卷 321-333页

作者：柴依扬张乐乐窦伟元张海峰北京交通大学机械与电子控制工程学院北京100044 北京交通大学轨道车辆运用工程国家国际科技合作基地北京100044 中车长春轨道客车股份有限公司长春130062

针对传统多目标优化算法在高维优化问题中多样性不足、收敛速度慢,联合仿真优化的计算效率难以满足实际工程需求等问题,提出基于SPMD并行的nsga-Ⅲ联合仿真优化方法,由MATLAB优化器与FEM求解器构建联合仿真平台,通过调用多个求解器并行... 详细信息

针对传统多目标优化算法在高维优化问题中多样性不足、收敛速度慢,联合仿真优化的计算效率难以满足实际工程需求等问题,提出基于SPMD并行的nsga-Ⅲ联合仿真优化方法,由MATLAB优化器与FEM求解器构建联合仿真平台,通过调用多个求解器并行计算优化过程中的适应度函数,以提高面向复杂结构高维优化的计算效率。简单型材算例分析表明,在合理利用计算资源的情况下,提出的并行联合优化方法与传统串行方法相比,优化效率提高近一倍。以大型复杂机械结构高速列车车体侧墙为对象,建立多工况高维多目标优化问题,解析车体强度、刚度对侧墙结构不同区域型材厚度敏感性;对比分析Pareto解集,在侧墙质量减少0.96%的前提下,弯曲和扭转刚度分别增加了7.51%、5.39%,最大应力减少了12.18%。同时,相较于nsga-Ⅱ算法,nsga-ⅲ算法可为车体结构优化设计提供更多符合期望的优化解集。

关键词： nsga-ⅲ算法 SPMD并行多目标优化联合仿真高速列车车体

基于nsga-ⅲ算法的采煤机滚筒优化设计及系统开发

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中国机械工程 2018年第19期29卷 2335-2342页

作者：毛君王鑫陈洪月张坤白杨溪辽宁工程技术大学机械工程学院阜新123000 中国煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心阜新123000

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优... 详细信息

为了提高采煤机滚筒的工作性能和设计效率,综合考虑采煤机滚筒尺寸约束关系及性能指标,提出了以装煤效率、截割比能耗和载荷波动为优化目标,叶片厚度、叶片螺旋升角、叶片头数、同一截线上的齿数和截齿安装角为优化变量的采煤机滚筒优化模型。采用nsga-ⅲ算法对提出的有约束多目标采煤机滚筒优化模型进行寻优,利用MATLAB开发了采煤机滚筒优化设计系统,以某公司截割实验的煤岩参数、工况条件为输入,通过采煤机滚筒优化设计系统得到滚筒最佳设计方案,该滚筒相对于MG500/1130WD采煤机滚筒,装煤能力提高了12.7%、截割比能耗降低了8.0%、载荷波动系数减小了20%。结合CAD技术以及初始图形交换规范(IGES)形成了完整的采煤机滚筒三维虚拟模型。

关键词：螺旋滚筒多目标优化 nsga-ⅲ算法初始图形交换规范

基于nsga-ⅲ算法的泳池式低温供热堆最优临界棒位搜索方法

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原子能科学技术 2022年第3期56卷 492-497页

作者：胡彬和刘兴民孙征柯国土中国原子能科学研究院北京102413

本文建立了泳池式低温供热堆堆芯最优临界棒位搜索方法模型,设计并编程实现了基于快速非支配排序的遗传算法。该算法以控制棒组棒位为输入,以临界偏离度、核热点因子、核焓升因子为目标函数,搜索出满足热工水力和安全限值的优化解集,为... 详细信息

本文建立了泳池式低温供热堆堆芯最优临界棒位搜索方法模型,设计并编程实现了基于快速非支配排序的遗传算法。该算法以控制棒组棒位为输入,以临界偏离度、核热点因子、核焓升因子为目标函数,搜索出满足热工水力和安全限值的优化解集,为解决无硼控堆芯最优临界棒位搜索提供了新的途径。

关键词：无硼控堆芯 nsga-ⅲ算法遗传算法提棒顺序

基于nsga-ⅲ算法的云制造服务组合优选方法

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计算机集成制造系统 2022年第4期28卷 1164-1176页

作者：尹超许加晟李孝斌重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400044

为解决传统云制造环境下云制造服务在优选组合过程中存在历史评价动态变化、组合优选结果客观性较差、无法充分反映单个评价指标所具有的突出影响等问题,提出一种基于nsga-ⅲ算法的云制造服务组合优选方法。建立了包括非功能属性与历史... 详细信息

为解决传统云制造环境下云制造服务在优选组合过程中存在历史评价动态变化、组合优选结果客观性较差、无法充分反映单个评价指标所具有的突出影响等问题,提出一种基于nsga-ⅲ算法的云制造服务组合优选方法。建立了包括非功能属性与历史评价属性的云制造服务评价指标体系;以总时间、总费用、历史服务质量、历史服务满意度、历史服务可靠度为优化目标,构建了云制造服务多目标优选组合模型。运用nsga-ⅲ算法对上述模型进行求解,并在云制造服务平台中验证了所提模型的可行性和算法的有效性。

关键词：云制造云制造服务服务组合 nsga-ⅲ算法

基于nsga-ⅲ算法的低比转速离心泵多目标优化设计

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中国机械工程 2020年第18期31卷 2239-2246页

作者：童哲铭陈尧童水光余跃李进富郝国帅浙江大学机械工程学院杭州310027 杭州碱泵有限公司杭州310027 沈阳透平机械股份有限公司沈阳110869

为提高IJ125-100-400-00型低比转速离心泵的水力性能,采用基于参考点的非支配排序遗传算法(nsga-Ⅲ)结合近似模型、数值模拟等方法对叶片进行了多目标优化。根据水力损失模型和灵敏度分析结果,选取叶轮出口宽度、叶轮出口直径以及叶轮... 详细信息

为提高IJ125-100-400-00型低比转速离心泵的水力性能,采用基于参考点的非支配排序遗传算法(nsga-Ⅲ)结合近似模型、数值模拟等方法对叶片进行了多目标优化。根据水力损失模型和灵敏度分析结果,选取叶轮出口宽度、叶轮出口直径以及叶轮出口角度3个参数作为设计变量;使用拉丁超立方抽样随机生成了60组设计方案,针对非简化模型进行了数值模拟,得到了对应的外特性值,并建立了高效的BP神经网络近似模型;最终采用nsga-ⅲ算法对近似模型进行了多目标寻优,得到了最优设计变量组合。研究结果表明:初始模型的数值模拟结果与实验值具有很好的一致性,两者在额定工况下扬程的绝对误差小于2.14%;BP神经网络拟合预测效果良好;优化后的离心泵水力效率提高了6.86%,扬程满足设计需求,泵内部流场明显改善。

关键词：离心泵数值模拟神经网络多目标优化 nsga-ⅲ算法

基于nsga-ⅲ算法与TOPSIS决策下的区域水资源多目标优化配置

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排灌机械工程学报 2022年第12期40卷 1233-1240页

作者：赵钦白清俊聂坤堃王晗曾雪梅西安理工大学水利水电学院陕西西安710048

为缓解水资源供需紧张,指导区域用水管理,以社会、经济、生态综合发展为目标,供水量与需水量双向约束构建区域水资源优化配置模型.结合该模型特点,引入nsga-ⅲ算法对模型进行求解,以寻求Pareto前沿面与最优解集.同时,利用TOPSIS决策理... 详细信息

为缓解水资源供需紧张,指导区域用水管理,以社会、经济、生态综合发展为目标,供水量与需水量双向约束构建区域水资源优化配置模型.结合该模型特点,引入nsga-ⅲ算法对模型进行求解,以寻求Pareto前沿面与最优解集.同时,利用TOPSIS决策理论对众多Pareto可行解进行综合评价,选择权衡解作为最佳折中方案.将该模型应用于南阳市鸭河口灌区进行验证,对灌区来水频率P=75%时近期水平年与远期水平年进行水资源优化配置,并进行二次水资源供需平衡分析.结果表明,相对于基本方案,折中方案在近期水平年余水量增长至11497.60万m^(3),可节约水资源3272.38万m^(3);远期水平年由缺水4279.28万m^(3)变为余水3950.30万m^(3),可节约水资源8229.58万m^(3),节水效果明显,符合鸭河口灌区整体规划与用水需求.

关键词：水资源优化 nsga-ⅲ算法 TOPSIS决策 Pareto解鸭河口灌区供需平衡

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基于nsga-ⅲ算法的碳纤维复合材料螺旋铣孔切削参数多目标优化

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中国工程机械学报 2024年第2期22卷 208-213,219页

作者：王海艳付麒麟周秩同武晔东北大学机械工程与自动化学院辽宁沈阳110819

碳纤维增强复合材料(CFRP)力学性能呈各向异性,层间强度低,为改善CFRP钻孔时中出现的缺陷,螺旋铣孔技术逐渐得到应用。为找到合适的切削参数使得CFRP各项加工性能均达到最优,对CFRP螺旋铣孔切削参数多目标优化方法进行研究。通过螺旋铣... 详细信息

碳纤维增强复合材料(CFRP)力学性能呈各向异性,层间强度低,为改善CFRP钻孔时中出现的缺陷,螺旋铣孔技术逐渐得到应用。为找到合适的切削参数使得CFRP各项加工性能均达到最优,对CFRP螺旋铣孔切削参数多目标优化方法进行研究。通过螺旋铣试验,测得不同切削参数下的切削力和孔径偏差;使用非线性拟合方法分别建立以径向切削力、轴向切削力、孔径偏差、切削效率为优化目标的多目标优化模型;采用第三代非支配遗传算法(nsga-Ⅲ)进行多目标优化,获得帕累托最优解;基于主成分分析构建最优切削参数决策算法,完成切削参数解集优劣性能排序,获得满足不同加工性能的最优参数组合。结果显示:nsga-ⅲ算法与主成分分析方法的结合可使多目标优化取得良好的效果。

关键词：碳纤维增强复合材料(CFRP) 多目标优化螺旋铣孔 nsga-ⅲ算法主成分分析

基于nsga-ⅲ算法的多目标集成工艺规划与调度问题研究

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河南理工大学学报（自然科学版） 2022年第3期41卷 128-137页

作者：张伟伟李旭光文笑雨张静史文隽张卫正郑州轻工业大学计算机与通信工程学院河南郑州450002

为了减少工业制造中的碳排放,设计以生产过程碳排放最小、最大完工时间最小和总拖期最小为目标的多目标集成工艺规划与调度问题,建立相应目标的优化模型。针对建立的优化模型,提出一种改进的nsga-ⅲ算法,使用三段式编码方式解决工艺规... 详细信息

为了减少工业制造中的碳排放,设计以生产过程碳排放最小、最大完工时间最小和总拖期最小为目标的多目标集成工艺规划与调度问题,建立相应目标的优化模型。针对建立的优化模型,提出一种改进的nsga-ⅲ算法,使用三段式编码方式解决工艺规划的柔性特征;使用变邻域搜索方法增强算法的局部搜索能力;引入Pareto解集更新策略,保存种群更新过程中的非支配解。在工艺规划阶段,以完工时间、碳排放最小为优化目标,为每个工件生成工艺路线非支配解集,并从中随机挑选非支配解输入到调度阶段;在调度阶段,对优化目标的模型进行优化,生成调度非支配解。使用测试实例对提出方法进行验证,并与现有算法对比,实验结果验证了本文算法找到的非支配解更接近真实的Pareto前沿。

关键词：集成工艺规划与调度多目标优化 nsga-ⅲ算法变邻域搜索 Pareto解集更新策略

基于nsga-ⅲ算法的长距离调水泵站多目标优化调度研究

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水电能源科学 2024年第5期42卷 154-158页

作者：王永康吕谋李源冯鹏青岛理工大学环境与市政工程学院山东青岛266500

针对长距离调水泵站运行过程中水泵运行效率低、安全隐患较大等问题,以调水泵站运行电费最小、水泵平均效率最大、水泵流量平均偏离度最小、水泵平均启停频次最小为目标建立优化模型。以华东某沿海城市调水工程为例,采用第三代非支配排... 详细信息

针对长距离调水泵站运行过程中水泵运行效率低、安全隐患较大等问题,以调水泵站运行电费最小、水泵平均效率最大、水泵流量平均偏离度最小、水泵平均启停频次最小为目标建立优化模型。以华东某沿海城市调水工程为例,采用第三代非支配排序遗传算法(nsga-Ⅲ)求解优化模型,运用层次分析法与CRITIC法进行组合赋权,结合逼近理想解排序法(TOPSIS)进行方案优选。结果表明,相较于常规调度方案,优化调度方案中两泵站的运行电费和水泵流量平均偏离度均显著降低,水泵平均效率均显著提高,水泵平均启停频次均有所减少。表明在综合考虑泵站运行经济性的情况下,所建优化模型能够有效降低安全隐患。

关键词：长距离调水泵站 nsga-ⅲ算法多目标优化多属性决策优化调度