智能优化平台在等效水深截断系统设计中应用

构建一个智能优化平台,包括粒子群算法、蚁群算法、遗传算法、模拟退火算法、混沌算法和复合形法。该平台包括四个模块,分别是优化问题选择,优化参数设置,优化过程显示以及优化结果输出。将该优化平台应用在等效水深截断系统的优化设计中,对截断系泊系统的构造参数进行优化,能在很短时间内给出符合海洋工程需要的等效水深截断系泊系统。     

一种用于认知无线电资源分配的并行免疫遗传算法

提出了用于认知无线电自适应调制和资源分配的并行免疫遗传算法,并对该算法、简单遗传算法和静态调制分配算法进行了仿真.仿真结果显示,该算法具有很强的全局搜索能力和较快的收敛速度,在误码率和功率受限条件下,该算法比简单遗传算法和静态调制方式的性能更好,同时明显降低了计算复杂度.     

基于改进遗传算法的无人水下航行器路径规划

针对无人水下航行器（Autonomous Underwater Vehicle,AUV）运动约束多,传统遗传算法的路径寻优效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进遗传算法的 AUV 路径规划方法。该算法选用栅格法构建环境,使用路径长度、平滑度和危险区域作为评价函数。改进遗传算法种群初始化过程,引入周围点栅格提高收敛速度,同时结合灾变思想避免群体陷入局部最优解。该算法根据 AUV 最大转角的约束条件,设计了 AUV 平滑过程和删除过程,避免了 AUV 航行出现急停急转。仿真及湖上试验结果表明：改进遗传算法相比传统遗传算法,路径长度减少 11.4%,收敛速度加快 20.0%,且收敛路径满足 AUV 航行约束要求。     

复杂多通道带乘性噪声系统的最优固定域平滑算法

研究 1种在更弱的乘性噪声限制条件下系统的状态最优估计算法。在最优滤波算法的基础上 ,进一步给出了在线性最小方差意义下最优的固定域平滑算法。针对该算法所进行的仿真研究已表明该算法的有效性     

复杂多通道带乘性噪声系统的逆向滤波及单向反褶积算法

针对石油地震勘探、水下目标探测和语音处理等许多实际应用领域,在乘性噪声为一般随机矩阵的情形下,给出了在线性最小方差意义下的逆向最优滤波及单向最优反褶积算法.并对该算法进行了仿真研究,仿真结果表明了该算法的有效性.     

遗传神经网络在海水水质综合评价的应用

在简要介绍BP神经网络和遗传算法基本理论的基础上,针对BP算法易陷入局部极小的缺点,将具有全局寻优的特点的遗传算法融入其中,以胶州湾东北部海域的海水水质评价为例,阐明了该方法在海水水质评价中的应用,并与其他水质评价算法进行的比较,结果表明该算法具有较好的客观性和实用性,丰富了海水水质评价的方法体系,为近岸海域的环境管理与决策的提供依据.     

多尺度带乘性噪声系统的最优状态平滑算法

针对多尺度带乘性噪声系统,在多尺度最优滤波融合的基础上,进行状态最优固定域平滑算法的研究.通过推广得到的平滑算法需要大量的局部传感器参数,而分布式多尺度滤波融合后不能保留这些信息.针对这一弊端对算法进行改进,推导出仅使用融合后的一步预测及滤波值的平滑算法.该算法在线性最小方差意义下是最优的.计算机仿真验证了算法的可行性.     

混沌系统的变结构同步控制

研究Lorenz混沌系统的同步控制问题,提出1种在多输入的情况下实现混沌同步的变结构控制算法.利用该算法设计的变结构同步控制律使得同步误差系统的运动在切换面上成为渐近稳定的滑动模态,从而较快的实现了混沌同步.通过对 Lorenz 混沌系统的理论分析和数值仿真,说明了该变结构同步控制策略的实用性和有效性.     

分布式节点海洋环境三维布局优化方法及仿真研究

现有的分布式定位系统节点布局研究主要集中在 2 个方面：1)基于理论推导,采取最佳战略布局一些特殊点,推导模型十分复杂,不具有普遍的实用性;2)按照一定的原则,将节点布局问题转化为最优化问题,借助智能优化算法寻优迭代逼近最佳布站策略,该方法具有普遍适用性。可采用智能优化算法进行计算。通过使用 BELLHOP 模型对水声信道进行仿真研究,模拟海洋环境,基于 TOA 算法进行加入海洋声线模型的自适应遗传算法节点最优布局仿真研究。由于声线弯曲造成的信号传递函数的改变,引起了信噪比的改变,最终导致了待优化函数系统误差的 CRLB 的改变,使此方法适用于分布式节点海洋环境优化布局。     

双整体式止屈器结构性能研究及优化设计

建立了双整体式止屈器结构的三维有限元模型,模拟其在外部静水压力作用下的屈曲穿越过程,总结不同穿越破坏模式的产生条件及机理。对影响穿越破坏压力的主要参数进行敏感性分析,结果表明止屈器布置间距、两个止屈器的几何尺寸均会对整体止屈性能产生影响。在拟合的双整体式止屈器效率公式的基础上,依据非线性有约束优化理论,分别采用经典算法和智能遗传算法确定模型最优解,提出了一种兼顾结构重量与止屈性能的最优双整体式止屈器结构型式;并经计算分析,验证了该方法的可靠性和适应性。     

A CPSO-SVM Model for Ultimate Bearing Capacity Determination

In this study, the CPSO-SVM models, which combine chaotic system, particle swarm optimization (PSO) and support vector machine (SVM), are presented and applied to predict the ultimate bearing capacity of shallow foundations. Chaotic mapping enjoys certainty, ergodicity and the stochastic property. Chaotic PSO (CPSO) increases the convergence rate of PSO and precision of the results through introducing chaos mapping into the particle swarm optimization algorithm. Since the selection of parameters for SVM is crucial to its performance of prediction, the CPSO is adopted to search for the optimal parameters. The proposed methods are used to predict the ultimate bearing capacity of shallow foundations based on data of load tests. Results indicate that the proposed methods can appropriately describe the relationship between ultimate bearing capacity and its affective factors, and make good predictions.     

Hull form reliability-based robust design optimization combining polynomial chaos expansion and maximum entropy method

In the ship design optimization process, the neglect of the unavoidable uncertainty of parameters in the actual navigation and experimental observations, may lead to a bad result with some hidden dangers in practical applications. Considering the influence of the uncertainty, a new and effective hull form reliability-based robust design optimization (RBRDO) framework, including the hull form modification module and RBRDO module, has been developed and tested in the present work. Radial basis function method is utilized as the parametric hull surface modification technique to generate a series of smooth hull forms while combining polynomial chaos expansions (PCE) method with maximum entropy method (MEM) to conduct the uncertainty analysis for the prediction of the mean and the standard deviation of the objective and the failure probability of constraints. To verify the validity of the method, hull form design optimization of the bow of KCS model is implemented under the influence of the uncertainty. Numerical results indicate that the proposed RBRDO framework is effective compared with traditional Monte Carlo method. Meanwhile, compared with traditional DO case, RBRDO case has higher adaptability to the environmental uncertainty with the lower failure probability, which ensure the robustness and reliability of the optimal hull form.     

最近邻耦合网络的时空混沌同步研究

本文进行了最近邻网络的时空混沌同步研究.以时空混沌系统作为网络的节点,基于Lyapunov稳定性定理,通过确定网络的最大Lyapunov指数,得到了实现网络完全同步的条件.采用Fisher-Kolmogorov时空混沌系统作为网络节点实例进行了仿真模拟,获得了理想的同步效果.进一步研究了有界噪声影响下网络的同步性能,结果显示它具有较强的抗干扰能力.     

混沌理论在水文系统中的应用分析及海浪预报探讨

混沌理论在水文系统中的应用主要集中在水文时间序列的混沌性识别和水文混沌预测的模型研究上。重点探讨了水文系统混沌分析应用领域的研究进展,并分析认为,提取海浪混沌特征,探索海浪预报的一种新方法,很值得尝试并深入研究。     

南沙群岛海域近海面大气湍流混沌特性

混沌概念的提出,有必要研究大气湍流是否具有混沌行为。根据1994年9月18—30日南沙群岛海域渚碧礁（10°52＇N,114°04＇E）的近海面大气水平风速及气温的观测资料,计算和分析了有关诊断系统是否是混沌运动的特征量：关联维数、Lyapunov指数和关联熵。结果表明,南沙群岛海域近海面大气湍流是一种混沌运动。同时给出并讨论了其它一些结论。     

大规模富社团网络的时空混沌同步

以Plankton时空混沌系统作为网络节点,通过非线性耦合构成富社团(rich-club,RC)网络,研究其时空混沌同步规律.首先给出了RC网络中连接节点之间的非线性耦合函数的一般性选取原则.进而基于Lyapunov稳定性定理,理论分析了实现网络同步的条件.最后,通过仿真模拟检验了网络的时空混沌同步效果.仿真研究表明,RC网络中各富节点之间以及这些富节点各自星形连接的子网络中的所有节点均实现了完全同步.     

周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统的单粒子相干和对纠缠

在周期脉冲撞击的两分量Bose-Einstein凝聚系统中,研究了量子混沌对单粒子相干和对纠缠性质的影响.研究表明,混沌促使单粒子相干发生强烈衰减并保持着较低的相干度,同时对纠缠出现最大值并在较短时间后消失.利用单粒子相干的这种性质可以直接测量量子混沌存在的相空间结构,有利于预防Bose-Einstein凝聚的瓦解和控制凝聚体的混沌行为.     

The maximum likelihood ensemble filter performances in chaotic systems

The performance of the maximum likelihood ensemble filter (MLEF), is investigated in the context of generic systems featuring the essential ingredients of unstable dynamics and on a spatially extended system displaying chaos. The main objective is to clarify the response of the filter to different regimes of motion and highlighting features which may help its optimization in more realistic applications. It is found that, in view of the minimization procedure involved in the filter analysis update, the algorithm provides accurate estimates even in the presence of prominent non-linearities. Most importantly, the filter ensemble size can be designed in connection to the properties of the system attractor (Kaplan–Yorke dimension), thus facilitating the filter setup and limiting the computational cost by using an optimal ensemble. As a corollary, this latter finding indicates that the ensemble perturbations in the MLEF reflect the intrinsic system error dynamics rather than a sampling of realizations of an unknown error covariance.     

波高时间序列的混沌特征提取

为了分析海浪混沌特征,在混沌动力系统相空间重构的基础上,利用关联维数法和最大Lyapunov指数法,对实验室波浪水池的实测波面高度时间序列进行混沌特性识别。结果表明,波高时间序列存在混沌现象,混沌理论可应用于海浪的研究。