保护区种群迁移动力学优化算法

为了求解一些复杂优化问题的全局最优解,基于保护区种群迁移动力学模型,提出了一种新的群智能优化算法,简称PZPMDO算法。在该算法中,假设有很多生物种群生活在某生态系统中,该生态系统被分成两个区域,即非保护区和保护区,对生活在保护区内的生物种群实施各种保护。在非保护区与保护区之间存在种群迁移通道,若某区域内的某生物种群的密度过高,该生物种群就会自发地迁移到低密度区域,从而导致低密度区域内的生物种群受到迁移过来的生物种群的影响;若某生物种群的占比越大,该生物种群的影响也就越大;若某生物种群越强壮,该生物种群就越会将其优势传播给其他生物种群。不同区域内的各生物种群因生存竞争而相互影响,这种影响会体现在种群部分特征间的相互作用上,且该影响是随时间变化的。文中采用ZGI指数描述一个生物种群的强弱程度,利用保护区种群迁移动力学模型、种群迁移和相互影响关系构造算子。PZPMDO算法拥有8个算子,且演化时每次仅处理总变量数的1/1000~1/100,具有搜索速度快和全局收敛性的特点,适用于求解维数较高的全局优化问题。     

基于记忆原理的人工鱼智能认知模型

将生物学的记忆原理引入到计算机动画中,提出了一种基于记忆原理的人工鱼智能认知模型。在该模型中,利用短时记忆元和长时记忆衰减和更新的特点及其与综合记忆的联系,建立了相应的数学模型,综合记忆值的大小决定了人工鱼对该事物的记忆强度,特征记忆库的更新清理功能有效的节省了系统的开销。实验结果证明,该模型在一定程度上提高了人工鱼的认知能力,具有很好的应用价值。     

垂直结构群落系统优化算法

为了求解一类复杂非线性优化问题的全局最优解,基于采用垂直结构群落动力学理论,提出了一种新的垂直结构群落系统优化算法,简称为VS-CSO算法。该算法将优化问题的搜索空间视为一个生态系统,该生态系统具有若干个垂直结构分叉营养水平,在各个营养水平中生活着不同种类的生物种群;在每个种群内,有若干生物个体在活动;生物个体不能跨种群迁移,但在同类种群中会相互影响。各种群以循环捕食-被食或资源-消耗连接在一起。运用垂直结构群落动力学模型开发出了通吃算子、择食算子、干扰算子、侵染算子、新生算子、死亡算子。其中,通吃算子和择食算子可实现个体跨种群的信息交换,而干扰算子和侵染算子可实现种群内部个体之间的信息交换,从而确保个体间信息的充分交换;新生算子可适时补充新个体到种群中,而死亡算子可将种群中的虚弱个体适时清除掉,从而大幅提升算法跳出局部陷阱的能力。在求解过程中,VS-CSO算法每次只对极少变量进行处理,因此可求解高维优化问题。测试结果表明,VS-CSO算法能求解一类非常复杂的单峰函数、多峰函数和复合函数优化问题,其求精能力、探索能力及两者的协调性均优良,且具有全局收敛性的特点。该算法为求解一些较高维复杂函数优化问题的全局最优解提供了可行方案。     

生态毒理动力学函数优化方法

基于生态毒理动力学模型构造出可全局收敛的函数优化算法。在该算法中,将优化问题的搜索空间看成一个存在污染现象的环境系统,将一个试探解看成一个种群,采用生态毒理动力学模型对种群生长特征的变化规律进行描述。种群在污染作用下不断发生变化,能够抵抗住污染的强壮种群能够获得生长,而无法抵抗住污染的虚弱种群则停止生长。用环境和种群以及种群与种群之间的相互作用关系构造进化算子,这些算子从多种角度实现了种群之间的信息交换。因环境污染影响的是种群的很少部分特征,当种群演化时,只涉及到很少一部分种群特征参与运算,故提高了算法的收敛速度。测试结果表明本算法的精度和性能优于已有的群智能优化算法。     

种群具有离散Leslie年龄结构的动力学优化算法

为了解决一些函数优化问题,采用种群具有Leslie年龄结构的动力学模型提出了一种新型群智能优化算法,简称PDO-DLAS算法.在该算法中,假设某种群由具有不同性别、不同年龄的生物个体组成,个体依据其性别和年龄被自动划分成若干类,增加了个体的多样性;每个算子具有明确功能,其中学习算子可实现性别不同但年龄相近个体之间的信息交换;影响算子可实现不同性别、不同年龄个体之间的信息交换;新生算子可增加强壮个体数,死亡算子可以减少虚弱个体数;进化算子可确保算法具有全局收敛性;依据Leslie模型确定该算法中的相关参数,提升了参数确定的科学性;该算法每次进化只处理个体特征数的1/250～1/10,从而使时间复杂度大幅降低.测试结果表明,该算法具有较优越的性能,适于求解维数较高的优化问题.     

露天边坡变形位移函数自动辨识的遗传规划方法

以时间序列实测数据为基础,提出了科学发展露天边坡变形位移函数的遗传规划方法。该方法具有极好的通用性,只需一次编程。即可确定任何条件下的边坡变形位移函数。     

巷道热流蔓延及阻滞的分块耦合LBM仿真

为了掌握地下矿火灾发生后遇到易燃物蔓延、障碍物阻滞的规律,提出用分块耦合格子Boltzmann方法(LBM)进行巷道热流蔓延与阻滞的仿真方法.该方法使用分块耦合算法将巷道分为若干相对规则的块,并应用速度-温度双分布LBM对巷道热流蔓延及阻滞过程进行仿真.仿真时,在巷道随机设置多处易燃物,当热流流经巷道时采用热流蔓延模型使得易燃物在一定条件下被引燃,产生热流与原有热流共同传播;在巷道随机设置障碍物,采用热流阻滞模型分析热流遇到障碍物后其方向和温度变化状况.仿真结果表明,该仿真方法可得到关于热流流动速度、热流温度和压力的详细数据,获得关于巷道热流流态的直观信息,从而为制定有效的规避热流的方案提供依据.     

矿井通风系统模拟平台

应用面向对象的高级语言Vsical C ，开发出了矿井通风系统模拟平台。该系统主包括以下子系统：矿井通风系统风网解算模拟子系统；矿井通风系统风量调节模拟子系统；方案评价子系统。本系统可以对任意的通风系统方案进行形象直观的风网解算模拟和风量调节模拟，对各种方案进行评价，并可以方便快捷的在模拟图上查询相关数据。     

具有脉冲毒素输入的生态毒理动力学的函数优化方法

为了解决某些函数优化问题,基于具有脉冲毒素输入的生态毒理动力学模型提出了可全局收敛的函数优化算法。在该算法中,令环境系统与优化问题的搜索空间相对应,该环境系统存在污染现象,污染源定期地向环境系统注入有毒污染物。有多种不同类型的种群生活在该环境系统中,不同类型的种群之间存在竞争关系和捕食-被捕食关系,每个种群对应着优化问题的一个试探解。将生态毒理动力学模型映射成对种群的特征的变化规律的描述,利用环境和种群以及种群与种群之间的相互作用构造种群的进化算子,这些算子从多种角度实现了种群与环境以及种群与种群之间的信息交换。结果表明:因环境污染影响的是种群的很少部分特征,当种群演化时,只涉及到很少一部分特征参与运算,故收敛速度可得到提升;环境系统脉冲式注入毒素,可以导致种群的特征状态值发生突然改变,这种特点有利于使搜索跳出局部最优解陷阱;使能够抵抗污染的强壮种群获得生长,而无法抵抗污染的虚弱种群则停止生长,此特点确保了该算法具有全局收敛性。测试结果表明:对某些函数优化问题的求解,本算法与已有的群智能优化算法相比,均具有较高的精度和性能。     

井下多点集中涌出矿尘就地消除最佳引导路径确定方法

为了确定井下多点集中涌出矿尘就地消除最佳引导路径,构建了一个矿尘产生点到每个矿尘收集站的最短距离及其路径发现的MDGS算法,利用MDGS算法可以快速确定出每个矿尘产生点所对应的最近矿尘收集站以及从该矿尘产生点到该矿尘收集站的路径,该路径就是矿尘产生点所产生矿尘被就地消除的最佳引导路径。为了能将井下多点集中涌出矿尘沿最佳引导路径快速引导至矿尘收集站,构建了矿尘引导优化模型。为了快速求解优化模型,采用种群动力学理论提出了PDO-PPI智能优化算法。应用结果表明,本文提出的方法可以快速确定井下多点集中涌出矿尘就地消除最佳引导路径及矿尘引导方法,为井下矿尘就地消除策略的制定提供了科学的方法。