删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

带静不平衡约束的矩形装填问题的启发式算法

本站小编 Free考研考试/2022-01-02

摘要:卫星舱布局问题不仅是一个复杂的耦合系统设计问题,也是一个特殊的优化问题,具有NP难度性.解决这类问题最大的挑战在于需要优化的目标函数具有大量被高能势垒分隔开的局部极小值点.Wang-Landau(WL)抽样算法是一种改进的蒙特卡罗方法,已被成功地运用于蛋白质结构预测等优化问题.以卫星舱布局优化问题为背景,将WL抽样算法引入矩形装填问题的求解.针对矩形装填物的特点,提出了启发式格局更新策略,以引导抽样算法在解空间中进行有效行走.为了加速搜索全局最优解,每次蒙特卡罗扫描生成新的布局时,就执行梯度法进行局部搜索.通过将局部搜索机制、启发式格局更新策略与WL抽样算法相结合,提出了一种用于解决带静不平衡约束的任意矩形装填问题的启发式布局算法.在布局优化过程中,通过在挤压弹性势能的基础上增加静不平衡量惩罚项并采用质心平移的方法,使布局系统的静不平衡量达到约束要求.为了改进算法的搜索效率,还提出了改进的有限圆族法,用于装填物之间的干涉性判断和干涉量计算.通过对文献中两组共10个有代表性的算例进行实算,计算结果表明,所提出的装填算法是一种求解带静不平衡性能约束的任意矩形装填问题的有效算法.



Abstract:Layout design of satellite module is not only a complex coupling system design problem but also a special optimization problem. It is considered to be NP-hard. The most challenge of solving this problem is that the objective function to be optimized is characterized by a multitude of local minima separated by high-energy barriers. The Wang-Landau (WL) sampling method is an improved Monte Carlo method, which has been successfully applied to solve the protein structure prediction and other optimization problems. Taking satellite layout design as case study, this paper introduces the WL sampling method to solve the rectangular packing problem. In order to guide the WL sampling algorithm to random walk effectively in solution space, rectangular objects-oriented heuristic layout update strategies are proposed. To accelerate the search for the global optimal layout, the gradient method is executed for local search once the Monte-Carlo sweep produces a new layout. By incorporating the local search mechanism and heuristic layout update strategies into the WL sampling algorithm, a heuristic Wang-Landau sampling algorithm is constructed to solve the arbitrary rectangular packing problem with the static non-equilibrium constraint. By adding a static non-equilibrium penalty term on the basis of the extrusive elastic energy, and adopting the translation of the center of mass, the static non-equilibrium constraints of the whole system can be satisfied. Furthermore, to improve the efficiency of the algorithm significantly, an improved finite-circle method is presented to judge and calculate the overlapping depth among objects. The computational results of two sets of benchmarks consisting of ten representative instances from the literature show that the proposed packing algorithm is effective.



PDF全文下载地址:

http://jos.org.cn/jos/article/pdf/5252
相关话题/优化 卫星 系统 计算 文献

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 经验研究中情景感知需求获取与建模系统文献综述
    摘要:情景感知(contextaware)的应用是当前的一个研究热点,但是,由于情景的复杂性和不确定性,如何获取这些应用的需求面临着巨大挑战,需求工程领域出现了大量的研究来解决这一挑战.使用系统文献综述(systematicliteraturereview)的方法首先分析了不同情景维度对需求获取与建 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 可扩展机器学习的并行与分布式优化算法综述
    摘要:机器学习问题通常会转换成一个目标函数去求解,优化算法是求解目标函数中参数的重要工具.在大数据环境下,需要设计并行与分布式的优化算法,通过多核计算和分布式计算技术来加速训练过程.近年来,该领域涌现了大量研究工作,部分算法也在各机器学习平台得到广泛应用.针对梯度下降算法、二阶优化算法、邻近梯度算法 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 多层城市冠层模型参数优化及对京津冀城市群的高温模拟
    摘要摘要:针对京津冀高温模拟,综合运用卫星和地面气象观测数据、参数敏感性试验等技术方法,确定了耦合了多层城市冠层模型的中尺度数值模式(WRF/BEP/BEM)的地表反照率、比辐射率和人为热等参数的本地化配置。数值对比试验表明,参照试验中优化地表反照率、比辐射率和人为热(通过本地优化BEM输入参数来实 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 多层城市冠层模型参数优化及对京津冀城市群的高温模拟
    摘要摘要:针对京津冀高温模拟,综合运用卫星和地面气象观测数据、参数敏感性试验等技术方法,确定了耦合了多层城市冠层模型的中尺度数值模式(WRF/BEP/BEM)的地表反照率、比辐射率和人为热等参数的本地化配置。数值对比试验表明,参照试验中优化地表反照率、比辐射率和人为热(通过本地优化BEM输入参数来实 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 冬季采暖优化对北京地区空气质量的影响
    摘要摘要:空气污染能够影响人体健康、交通运输、农业生产等,会对国家经济造成损失。多年来,北京一直是空气污染严重地区,而冬季燃煤采暖是一个重要的原因。2016~2017年,北京大力优化采暖的能源结构,旨在改善空气质量。本文通过分析5个位于北京不同区域的空气质量监测站的PM2.5、PM10、SO2、NO ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 冬季采暖优化对北京地区空气质量的影响
    摘要摘要:空气污染能够影响人体健康、交通运输、农业生产等,会对国家经济造成损失。多年来,北京一直是空气污染严重地区,而冬季燃煤采暖是一个重要的原因。2016~2017年,北京大力优化采暖的能源结构,旨在改善空气质量。本文通过分析5个位于北京不同区域的空气质量监测站的PM2.5、PM10、SO2、NO ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 近16年暖季青藏高原东部两类中尺度对流系统(MCS)的统计特征
    摘要摘要:利用日本高知大学提供的逐小时分辨率静止卫星云顶黑体亮温(TBB)资料,使用模式匹配算法对2000~2016年(2005年除外)暖季(5~9月)青藏高原东部的两类中尺度对流系统(MCS)进行了识别和追踪,并利用人工验证订正了结果。基于此,利用NOAA的CMORPH(ClimatePredic ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 上海市土地利用资料优化方案对WRF模式模拟高温过程的影响
    摘要摘要:在WRF模拟中,默认的土地利用数据与实际土地利用情况差异较大,因此会影响模式的模拟效果。为此,许多****提出了更新城市土地利用数据的方案。最简单的方法是仅就城市建成区面积进行修正。但因城市地表具有非均匀性,进而又提出了将建成区进一步精细化分类。然而,在研究土地利用资料对WRF模式影响的文 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 基于慢特征分析对连续系统的外强迫提取
    摘要摘要:外强迫随时间的变化对于非平稳系统的影响十分重要,如何从该系统中重构或提取外强迫信息则成为研究其中动力学特征的关键所在。本文基于慢特征分析方法(SlowFeatureAnalysis,SFA)以连续系统(改变的Lorenz系统)为参考模型,分别讨论在周期型强迫、减弱的周期型强迫、指数衰减型强 ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02
  • 一个适用于地球系统模式(<bold>CAS-ESM</bold>)的在线气溶胶与大气化学分量模式(<bold>IAP-AACM</bold>)的发展与评
    摘要摘要:地球系统模式是研究全球气候与生态环境变化问题的重要工具,气溶胶与大气化学模式负责为其中的大气环流模式提供与气候效应有关的气态化学物质和气溶胶成分。本文在全球嵌套网格空气质量预报模式系统的基础上发展了一个适用于中国科学院地球系统模式(CAS-ESM)耦合计算的气溶胶与大气化学分量模式(IAP ...
    本站小编 Free考研考试 2022-01-02