摘要：【目的】针对潜油螺杆泵采油系统中联轴装置零齿差内啮合机构重合度低、内外齿轮齿厚系数不稳定以及齿厚偏薄易导致轮齿折断等问题,提出了一种优化机构内变位系数、提高重合度值的方法,并设计了相应的优化模型。【方法】分析了传统设计方法中零齿差机构变位系数的设计缺陷,明确了目标函数和约束条件,定义了设计变量。采用粒子群优化(PSO)算法中的惯性权重线性递减策略提升粒子的局部与全局寻优能力,引入收缩因子并通过改进的速度更新迭代公式缩短收敛时间。以重合度和齿厚系数为优化目标函数,同时结合零齿差内啮合机构的齿轮约束条件建立了优化模型。【结果】为验证算法的稳定性,以用户输入的初始参数(内外齿轮模数为6,齿数为12,分度圆压力角为20°,外齿轮齿宽为30 mm,内齿轮齿宽为28 mm,偏心量范围为2.5~5 mm)进行优化分析。结果表明,通过改进PSO算法得到了径向变位系数和切向变位系数的最优解,即改进PSO算法显著提升了变位系数的优化效果。对比原始数据和优化结果,改进PSO算法的重合度提升了最高达26.2%,特别是在不同偏心量下,优化后的重合度均显著提高。【结论】通过对比改进前后的PSO算法,改进后的算法兼具全局收敛性与精确搜索能力,所得变位系数更加合理有效;优化后的齿厚系数更加平稳,显著降低了轮齿折断风险。最终优化后的变位系数不仅满足各项约束条件,且便于后续加工,提高了计算效率,显现出良好的设计效果。

摘要：针对纯电动商用车采用双电动机驱动时存在的转矩分配问题,提出基于粒子群算法的模糊控制策略.首先在Simulink/Stateflow软件中搭建整车动力系统物理模型,以粒子群算法为基础,进行整车转矩分配.由于计算量大,无法运用于实车,故根据粒子群算法的结果,结合传统项目经验,设计一个参数实时调节模糊控制器来进行转矩分配.该方法运行速度快,且基本达到粒子群全局优化的效果.验证与分析结果表明:与原车单电动机动力系统相比,采用该方法的双电动机动力系统能量消耗减少了12.08%;在双电动机动力系统下,该方法与平均分配控制策略相比,电动机总能量损失降低了13.09%.

摘要：针对车辆悬架座椅的振动问题,基于ADAMS/View和MATLAB/Simulink平台建立三自由度1/4车辆主动悬架座椅系统模型和路面模型,提出一种运用粒子群算法优化模糊PID的控制方法。该方法融合标准粒子群算法与模糊PID算法,通过粒子群算法对模糊PID控制中的量化因子、比例因子和模糊规则参数进行优化,解决模糊PID控制参数的选取存在经验性和主观性的问题。仿真结果表明:在不同的车速下,相较于模糊PID控制,粒子群优化模糊PID控制的座椅加速度下降16.5%以上,相较于被动悬架座椅,粒子群优化模糊PID控制的座椅加速度下降48.0%以上,减振效果改善明显。

摘要：基于风险状态视角研究城市电网检修计划,充分考虑了城市电网的检修风险与故障风险,构建了基于风险状态视角的城市电网检修计划优化模型。设计基于混沌搜索的改进粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法进行模型求解,有效改善了粒子群算法过早陷入局部最优解的缺陷。最终,实验验证结果表明,所研究的基于混沌搜索的改进粒子群算法,不仅将粒子群算法的搜索迭代次数从51次降低至42次,而且最终的风险损失也减少了13.06%,有效降低了城市电网检修风险。

摘要：将粒子群算法与惩罚函数法相结合,建构一种离散粒子群算法,解决工程上非线性约束离散变量优化设计问题。为实现离散变量与连续变量的转化,构造了相应的扩张函数,提出惩罚因子的确定策略。通过容器设计算例验证,粒子群算法方法优于文献所列方法。应用粒子群算法、惩罚函数法及所提出的策略对波纹管工程实例进行优化设计,其单位重量下整体波纹管的补偿量比在用产品提高了79.96%,与理论解接近,进一步证明了离散粒子群算法及策略在处理工程非线性约束离散优化设计问题时的有效性,其为工程上类似优化设计提供借鉴。

摘要：传统的超材料吸波器设计方法严重依赖于设计人员的知识、经验和直觉,无法实现超材料的快速设计。近年来,基于人工智能技术的超材料逆设计方法发展迅速,但该方法难以应对不同尺寸的设计,容易陷入局部最优状态,并且尚无针对超材料吸波器的专用设计方法。针对以上问题,提出一种基于改进粒子群算法的超材料吸波器快速设计方法,采用自动寻峰技术计算超材料吸波器的吸收特性,实现对超材料金属谐振层的寻优与逆设计。结果表明,使用基于粒子群算法的超材料快速设计方法可设计出类似人工设计的结果,在0.3122THz处实现了对入射电磁波的近乎完美吸收。通过以待测分析物代替原有中间介质层等方法可有效增强待测分析物与谐振磁场的耦合,提升了超材料吸波器的传感特性。与传统的超材料设计方法相比,基于粒子群算法的超材料吸波器逆设计方法降低了对设计人员的电磁学理论及仿真经验的要求,设计出的微腔结构超材料吸波器比使用连续介质层的超材料吸波器具有更好的传感性能。基于粒子群算法的超材料吸波器逆设计方法为超材料吸波体传感器的设计提供了新的思路,具有广阔的应用前景。

摘要：为了使超高层建筑结构在抗风性能设计中不但满足结构安全性要求,而且满足舒适度要求,采用优化准则法(OC)以及粒子群算法(PSO),建立了一个以降低结构设计造价为优化目标、同时考虑结构层间位移角和风振加速度等设计约束条件的结构抗风性能设计优化(OC-PSO)方法。在结构优化的过程中采用基于风洞试验的超高层建筑结构风振响应频域计算方法对结构设计的等效静力风荷载进行更新,使其与结构动力特性相匹配,在一定程度上增大了优化问题的寻优空间。某50层实际超高层建筑结构优化结果表明:OC-PSO方法能够在满足抗风性能设计条件的前提下,得到具有最优结构造价的超高层建筑优化设计方案,节省结构造价3.3%。

摘要：在现代农业生产中,常采用发光二极管(LED)作为植物照明光源对农业作物进行补光,为提高LED植物照明阵列光源的均匀度,本文在光量子体系下,提出一种新的基于粒子群算法的LED植物照明阵列光源设计方法。通过MATLAB对红蓝光LED植物光源阵列进行数学建模,运用粒子群算法寻找高均匀度条件下的红蓝光LED坐标,设计出二维情况下的红蓝光LED排布阵列;在三维情况下,为解决维度升高时可能会导致的求解陷入局部极小问题,采用改进的随机惯性权粒子群算法进行三维方案设计,并使用Tracepro对两种设计方案进行验证,与传统的红蓝光LED等间距逐行排列设计进行了对比。研究结果表明,与常见逐行排列LED阵列设计达到的光量子通量密度(PPFD)均匀度为79.6%相比,通过粒子群算法寻优的设计方法,二维设计方案的PPFD均匀度达到88.7%,较等间距逐行排列设计提高了9.1%;三维设计方案的PPFD均匀度达到92.6%,较二维设计方案提高了3.9%,较等间距逐行排列设计提高了13%。本实验证明了运用粒子群算法在二维和三维空间进行LED植物照明阵列光源设计的可行性,在简易设计流程的同时,提高了工作效率。

摘要：导航星座的设计涉及诸多优化变量的选取,优化设计的目的是选取合适的优化变量使导航星座最大程度地满足人们需求。提出了将导航性能和卫星生产成本作为目标对导航星座进行多目标优化设计的研究方案,导航星座基本构型为中轨道(MEO)与地球静止轨道(GEO)卫星组成的混合星座,MEO卫星用于全球导航,GEO卫星用于增强星座对中国及周边地区的导航性能。探讨了MEO和GEO的轨道设计思路。阐述了星座导航性能与卫星生产成本的计算方法,并选取定位精度因子(PDOP)作为导航性能指标。介绍了基本粒子群算法和多目标优化的概念,提出了改进的多目标粒子群算法(MOPSO),给出了该算法的计算步骤和测试结果。讨论了导航星座多目标优化设计的数学模型,列举了优化设计变量的定义域,采用MOPSO算法对导航星座进行了多目标优化设计,通过分析优化设计结果,说明了导航星座多目标优化设计方案的可行性。

摘要：为设计出符合球差要求的单个非球面透镜,把粒子群算法应用到单个非球面透镜的球差校正中,构造相应的数学模型,并编程实现算法.设计关于非球面高次多项式的顶点曲率半径,高次多项式各项系数,透镜面之间的距离和玻璃折射率等光学系统结构参数的适应度函数,用这个函数作为评价函数,实现对球差的自动校正.给出用粒子群算法进行单个非球面透镜设计的实例,结果证明:粒子群算法用于非球面透镜的球差校正简单有效,能同时校正不同入射高处的球差,且容易发现一系列好的设计结果.从实际光学设计角度呈现使用这种方法进行单个非球面透镜的自动设计分析.