基于v-SVR和MVPSO算法的边坡位移反分析方法及其应用

 针对传统粒子群算法存在搜索空间有限、容易陷入局部最优点的缺陷,通过引入迁徙算子和自适应变异算子,提出基于粒子迁徙和变异的粒子群优化(MVPSO)算法。基准测试函数结果表明,改进的MVPSO算法较传统的粒子群优化算法在收敛效率上有大幅度提高,在处理非线性、多峰值的复杂优化问题中能快速地搜索,得到全局最优解。应用改进的MVPSO算法搜索最佳的支持向量机(v-SVR)模型参数,建立岩体力学参数与岩体位移之间的非线性支持向量机模型,提高v-SVR的预测精度和推广泛化性。然后,利用v-SVR模型的外推预测替代耗时的FLAC正向计算,利用改进的MVPSO算法搜索岩体力学参数的最优组合,提出v-SVR和MVPSO相结合的边坡位移反分析方法(v-SVR-MVPSO算法),与传统的BP-GA算法和v-SVR-GA算法相比,该算法在反演精度和反演效率上均有较大幅度提高。最后,将本文发展的v-SVR-MVPSO算法应用到大岗山水电站右岸边坡岩体参数反演分析,并对边坡后续开挖位移和稳定性进行预测,取得较好的效果。     

位移反分析的APSO-WNN模型研究及应用

用改进粒子群优化算法对小波神经网络进行优化，从而提出改进粒子群算法优化小波神经网络模型（APSO-WNN）。该模型具有小波变换的良好时频局域化性质、良好时域和频域分辨能力及传统神经网络的自学习功能；同时用改进的粒子群优化法进行全局最优搜索，快速收敛到全局最优解，使其具有良好的逼近能力、容错能力和较强的鲁棒性。因此，该计算模型适合解决具有复杂非线性和模糊性特点的岩土工程问题。为证明该模型的优越性，同时将该计算模型与传统遗传算法神经网络用于三峡船闸高边坡4种介质弹性模量的位移反分析计算，结果表明不论是优化精度还是收敛时间，该算法都较遗传算法有明显提高。最后利用APSO-WNN反演的弹性模量参数进行测点位移预测，预测表明各个测点的计算位移值与监测值吻合较好，说明该模型在岩土工程位移反分析中具有良好的实际应用价值。     

基于改进粒子群算法的面板堆石坝流变反演分析

为提高粒子群算法在模型参数反演中的表现,提出一种改进的粒子群算法(FPSO)。利用线性分段函数和指数函数,对学习因子C₁和C₂采用异步策略调整,实现粒子群算法中的惯性权重w和C₁,C₂随迭代次数的动态调整;通过免疫变异算子保证粒子多样性,结合阵型搜索保证收敛速度,并应用于阿尔塔什面板坝的增量流变模型参数反演分析。结果表明：(1) FPSO算法由于更好地契合了粒子从前期高速全局搜索逐步减速到后期局部精细搜索的运动特点,全局搜索能力得到较大提升,可有效提高反演分析精度和效率;(2)利用停工期大坝实测沉降,基于FPSO反演堆石体的流变参数,计算结果与监测值吻合较好。     

岩土工程参数反演的一种新方法

介绍了新近提出的一种模拟进化算法——粒子群算法,相对于其他进化算法,粒子群算法的优势在于简单、易实现且收敛快。把该算法引入岩土工程参数反演领域,同时为了克服粒子群算法后期搜索效率降低的缺陷,把单纯形法嵌入到粒子群算法中,提出岩土工程参数反演的一种新方法——基于粒子群算法和单纯形法的混合算法。算例表明,混合算法在参数反演计算中体现出良好的优化性能和很快的收敛速度,是一种新颖可行的参数反演方法。     

太阳影子定位参数反演模型的混合粒子群算法

针对非线性太阳影子定位参数反演问题,给出一种基于单纯形算法的权重线性递减的粒子群混合算法,此混合算法融合了单纯形算法的精确局部搜索能力和粒子群算法全局搜索能力,且采用权重线性递减的粒子群算法加快了算法的收敛速度。在太阳影子定位参数反演的数值实验中,所提算法不仅成功反演参数,而且拥有较高的计算精度和更快的收敛速度。     

粒子群-鱼群混合算法在桁架结构优化设计中的应用

群智能算法由于其优异的搜索性能被广泛应用于结构优化设计,人工鱼群算法和粒子群算法都是基于动物群体行为的智能优化随机算法.本文介绍了人工鱼群算法和粒子群算法的基本原理,并提出了粒子群和鱼群杂交混合的一种新方法:粒子群-鱼群混合算法,将粒子群-鱼群混合算法应用到四个桁架结构的重量优化设计,包括平面桁架结构和空间桁架结构,通过比较粒子群-鱼群混合算法、人工鱼群算法、粒子群算法的优化结果,发现改进的粒子群-鱼群混合算法具有收敛精度高、收敛速度快等特点,同时具有较好的稳定性,可用于结构优化设计.     

基于粒子群支持向量机的高心墙堆石坝渗透系数反演

渗流场参数的获取是研究运行期高心墙堆石坝渗流特性的难点之一。针对糯扎渡高心墙堆石坝,利用饱和–非饱和渗流场有限元程序生成学习样本,借助支持向量机的高度非线性映射能力,建立了渗透系数与水头之间的映射关系。再以识别误差目标函数为适应值,采用粒子群优化算法反馈搜索以建立大坝渗透系数反演模型。以大坝最大横剖面典型渗压计测点为实测点,采用一维固结理论推导了大坝心墙超静孔隙水压力消散计算公式,并对心墙水头实测值进行修正。通过对运行期库水位稳定时段渗流场的反演得到大坝待反演分区的渗透系数,再利用水位上升期对应的渗流场进行验证。结果表明,渗透系数反演结果是合理的。     

改进的PSO算法在桁架结构形状优化设计中的应用

利用随机方向法初始化种群提高粒子群算法初始种群的质量．将模糊推理应用于粒子群算法的参数调整克服了人为经验设定参数的不足,种群搜索过程中嵌入Metropolis准则改善粒子群算法的鲁棒性能。将改进的粒子群算法应用于桁架结构形状优化设计中。实验仿真表明．改进后的算法具有较好的搜索性能和较高的计算精度,有望实现应用在复杂的桁架结构优化设计中．其具有重要的理论研究价值和广阔的工程应用前景.     

混合粒子群算法搜索土坡危险滑动面

基本粒子群优化算法存在着对惯性因子敏感、计算量大等缺点,通过借鉴和声搜索算法产生新解的策略和不连续飞行假定,构成了混合粒子群算法。首先,当粒子飞行超越边界时,采用和声搜索算法产生新解;此外还引入了不连续飞行假定,即在每次迭代步中,随机选择一些个体更新速度、位置向量,以利于减少计算量。随机给定10组参数,分别利用基本粒子群优化算法和混合粒子群优化算法对某复杂土坡的最危险滑动面进行了搜索。比较发现,混合粒子群算法能在较短的计算时间内得到更好的结果。     

全局最优位置变异粒子群优化算法

针对粒子群优化算法的早熟收敛,容易陷入局部最优且搜索精度不高等缺点,在现有的粒子群优化算法的基础上对其进行了若干改进,提出了避免微粒群陷入局部最优的全局最优位置变异的粒子群算法,并与其他算法做了比较,体现了其优越性.