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关键词

可持续发展 35

人工智能 27

增材制造 25

神经网络 22

机器学习 21

遗传算法 21

优化 16

创新 16

发展 14

数值模拟 14

管理 14

智能制造 13

技术创新 12

肠道菌群 12

COVID-19 11

优化设计 11

工程 11

DX桩 10

三峡工程 9

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具有外部干扰和障碍物的无人机编队分布式博弈策略 Research Article

袁洋1,邓亦敏1,罗斯达2,段海滨1,3

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第7期页码 1020-1031 doi: 10.1631/FITEE.2100559

摘要：本文研究了具有外部干扰和障碍物的无人机编队分布式博弈策略，该策略基于分布式模型预测控制（MPC）框架和基于Levy飞行的鸽群优化算法（LFPIO）。首先，提出一种非奇异快速终端滑模观测器（NFTSMO）估计无人机受扰动的影响，并利用Lyapunov函数证明该观测器在固定时间内收敛。其次，设计一种基于拓扑重构的避障策略，使无人机能够以较小能量消耗安全通过障碍物。然后，建立一个分布式MPC框架，该框架中每架无人机仅与邻居交换消息，通过设计分布式MPC代价函数，将无人机编队问题转化为博弈问题，并利用基于Levy飞行的鸽群优化算法求解纳什均衡。最后，利用数值仿真对比实验验证所提策略的有效性。

关键词：分布式博弈策略；无人机；分布式模型预测控制；基于Levy飞行的鸽群优化算法；非奇异快速终端滑模观测器；避障策略

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基于多目标社会学习鸽群优化的多无人机避障控制 Research

阮婉莹1,段海滨1,2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.2000066

摘要：提出多目标社会学习鸽群优化（MSLPIO）方法，将其应用于无人机编队避障控制。该算法特点在于，每只鸽子在更新过程中并非向全局最优的鸽子学习，而是学习比自己占优的任何鸽子。此外，为避免参数设置的盲目性，采用维数相关的参数设置方法。本文模拟了5架飞机在复杂障碍环境下的飞行过程，实验结果验证了该方法的有效性。与改进的多目标鸽群优化算法和改进的非占优排序遗传算法相比，MSLPIO具有更好的收敛性。

关键词：无人机；避障；鸽群优化；多目标社会学习鸽群优化

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航母飞行甲板上飞机转运路径优化方法的设计与验证 Research Articles

司维超,孙涛,宋超,张杰

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第9期页码 1221-1233 doi: 10.1631/FITEE.2000251

摘要：研究了在能见度较低或夜间情况下，航母飞行甲板上飞机安全转运的路径规划问题。首先，分析了舰载机在飞行甲板上的转运路径规划问题，定义了优化目标和约束条件。其次，为解决这一问题，建立了飞行甲板、舰载机实体、实体扩展、实体姿态、实体冲突检测和路径平滑的数学支持模型，为航母上飞机的转运路径规划提供了必要基础。再次，为实现转运路径自动规划，设计了一种多生境并行混沌算法（KCMPSO），并将其作为转运路径规划的优化方法。最后，以库兹涅佐夫号航空母舰为例进行仿真模拟。仿真结果表明，与粒子群算法相比，该方法能较好解决航母飞行甲板上飞机的转运路径规划问题。

关键词：舰载机；飞行甲板；转运路径规划；KCMPSO算法；方法设计与验证

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基于大气阻力的立方星编队飞行非线性规划控制算法 Article

Sheng-chao DENG, Tao MENG, Zhong-he JIN

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 867-881 doi: 10.1631/FITEE.1500493

摘要：立方星由于体积和功率限制，难以配置传统的推进系统以实现编队飞行。而大气阻力是低轨卫星可以用于轨道调整的空间环境动力之一。本文提出一种通过大气阻力实现轨道面内沿迹跟飞编队的综合策略，并将用于浙江大学下一颗皮纳卫星（该卫星是国际QB50项目成员之一）。在这一轨道高度，大气阻力对卫星姿态和轨道的影响均不能忽略。本文通过空气动力学分析，同时考虑大气阻力对轨道半长轴和偏心率的影响，设计了一种多维非线性约束规划策略，以计算实现编队所需的卫星之间不同的目标面质比和相应的轨道调整保持时间。该算法策略无需卫星配置任何展开机构。基于ZJUCubeSat的数值仿真验证了这一设计的可行性和优势。

关键词： QB50；ZJUCubeSat；大气阻力；编队飞行

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基于随机鲁棒性分析的吸气式高超声速飞行器线性二次调节器设计 Article

Lin CAO, Shuo TANG, Dong ZHANG

《信息与电子工程前沿（英文）》 2017年第18卷第7期页码 882-897 doi: 10.1631/FITEE.1601363

摘要：吸气式高超声速飞行器（air-breathing hypersonic vehicle, AHV）的飞行动力学模型具有高度非线性与多变量耦合等特性，且受到内部不确定性与外部干扰的综合影响，因此需要具有强鲁棒性与高精度的控制器本文介绍了一种改进的基于随机鲁棒性分析的线性二次调节器（linear-quadratic regulator, LQR）设计方法，用于AHV的纵向飞行控制器设计。其次，基于系统参数的不确定性，将系统鲁棒性表征为满足稳定性与设计指标要求的概率，并构建系统鲁棒性与LQR参数之间的映射关系。为了实现系统鲁棒性最大化的目标，提出一种全新的混合粒子群优化算法对LQR的控制参数进行寻优计算。在优化迭代的过程中，使用切诺夫边界理论确定蒙特卡洛估计的随机样本量。最后，仿真结果表明该优化算法可以高效地获取满足设计要求的LQR控制参数最优解。

关键词：吸气式高超声速飞行器；随机鲁棒性分析；二次线性调节器；粒子群优化；改进混合粒子群算法

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改进的动态灰狼优化算法 Research Articles

张小青1,2,张玉叶1,明正峰2

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第6期页码 887-890 doi: 10.1631/FITEE.2000191

摘要：在标准灰狼优化算法（GWO）中，搜索狼必须等到其他搜索狼与3个领导狼之间的比较完成后才能更新其当前位置矢量。正因为有此等待时间，标准GWO被视为静态GWO。为消除这种等待时间，提出两种动态GWO算法：第一种动态灰狼优化算法（DGWO1）和第二种动态灰狼优化算法（DGWO2）。在动态GWO算法中，当前搜索狼不需要等待所有其他搜索狼与领导狼的比较，在完成自身或前一匹搜索狼与领导狼的比较后，即可更新其位置矢量。动态GWO算法及时更新搜索狼的位置，提高了算法迭代收敛速度。以动态GWO算法结构为基础，对其他改进GWO算法也进行了一定的性能测验。实验证明，对同一改进GWO算法，以动态GWO结构为基础时的性能总体上优于以静态GWO结构为基础时的性能。

关键词：群智能；灰狼优化算法；动态灰狼优化算法；优化实验

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基于竞争的二进制多目标灰狼算法的快速紧凑天线拓扑优化 Research Article

董健,袁霞,王蒙

《信息与电子工程前沿（英文）》 2022年第23卷第9期页码 1390-1406 doi: 10.1631/FITEE.2100420

摘要：为降低传统多目标天线拓扑优化问题的计算量，本文提出一种基于竞争的二进制多目标灰狼优化算法（CBMOGWO）。该方法引入种群竞争机制，以减轻电磁（EM）仿真的负担并获取适当的适应度值。此外，我们引入余弦振荡函数来改进原始二进制多目标灰狼优化算法（BMOGWO）的线性收敛因子，以在探索和开发之间达到良好平衡。然后，通过与原始BMOGWO和传统二进制多目标粒子群优化（BMOPSO）在12个多目标优化测试问题（MOTPs）和4个多目标背包问题（MOKPs）上比较，验证了CBMOGWO的性能。实验结果表明，与传统方法相比，CBMOGWO节省近一半的计算成本，这表明我们的方法对于复杂天线拓扑优化问题是高效的。它为基于多目标进化算法（MOEA）以灵活高效的方式探索新的和意想不到的天线结构提供了新思路。

关键词：天线拓扑优化；多目标灰狼算法；高维混合变量；快速设计

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基于TLBO算法的不确定性条件下复杂产品协同设计的可靠性拓扑优化

洪兆溪, 蒋翔宇, 冯毅雄, 田钦羽, 谭建荣

《工程（英文）》 2023年第22卷第3期页码 71-81 doi: 10.1016/j.eng.2021.06.027

摘要： text-align: justify;">复杂产品的拓扑优化设计可以显著改善材料和节能本研究选择了一种大吨位液压机作为典型的复杂产品，用以表述这种优化方法。基于可靠性和优化解耦模型与基于教与学优化（TLBO）算法，本文提出了一种可靠性拓扑优化方法。将由板系结构形成的支撑物作为拓扑优化对象，具有轻量化和稳定性好的特点。将某种不确定性下的可靠性优化和结构拓扑优化协同处理。首先，利用有限差分法将优化问题中的不确定性参数修正为确定性参数。然后，将不确定性可靠性分析和拓扑优化的复杂嵌套解耦。最后，利用TLBO算法求解解耦模型。该算法参数少，求解速度快。TLBO算法采用了自适应教学因子，在初始阶段实现了更快的收敛速度，并在后期阶段进行了更精细的搜索。本文给出了一个液压机基板结构的数值实例，验证了该方法的有效性。

关键词：板系结构可靠性协同拓扑优化教与学优化算法不确定性产品生命周期的协同设计

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基于遗传算法的单脉冲阵列天线优化

王宏建,高本庆,刘瑞祥

《中国工程科学》 2002年第4卷第5期页码 84-87

摘要：

采用遗传算法来优化单脉冲阵列天线的和、差方向图和方向性系数。在天线阵综合时，若不考虑差方向图和方向性系数的影响，所进行的方向图优化仅仅显示出和方向图的特性，对单脉冲阵列天线追踪目标的精度和作用距离没有保证。而在天线阵综合时兼顾和、差方向图以及方向性系数的优化，既可使得天线能发现目标，并使天线能准确对目标实施准确角跟踪，提髙雷达的跟踪和作战性能。

关键词：单脉冲阵列天线遗传算法方向图方向性系数

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基于带积分补偿近端策略优化算法的四旋翼控制 Research

胡欢,王庆领

《信息与电子工程前沿（英文）》 2020年第21卷第5期页码 649-808 doi: 10.1631/FITEE.1900641

摘要：使用先进的近端策略优化强化学习算法优化随机控制策略，实现对无模型四旋翼飞行器速度的稳定控制。飞行器模型由4个可以学习训练的子神经网络控制，神经网络以一种端到端的方式将模型状态映射为控制命令输送给飞行器执行。将积分补偿器引入行为评估算法框架，可大大提高模型速度跟踪的准确性和鲁棒性。此外，开发了包括离线学习和在线学习的两阶段学习方案，以供实际飞行之需。在在线学习阶段，不断优化模型的飞行策略。最后，对比提出的算法与传统PID算法的实验效果。

关键词：强化学习；近端策略优化；四旋翼控制；神经网络

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基于梯度跟踪和分布式重球加速的分布式随机优化算法 Research Articles

孙碧皓1,胡锦辉1,夏大文2,李华青1

《信息与电子工程前沿（英文）》 2021年第22卷第11期页码 1463-1476 doi: 10.1631/FITEE.2000615

摘要：由于在机器学习和信号处理中的广泛应用，近年来分布式优化得到良好发展。本文致力于研究分布式优化以求解目标函数全局最小值。该目标是分布在个节点的无向网络上的平滑且强凸的局部成本函数总和。与已有工作不同的是，我们使用分布式重球项以提高算法的收敛性能。为使现有分布式随机一阶梯度算法的收敛加速，将动量项与梯度跟踪技术结合。仿真结果表明，在不增加复杂度的情况下，所提算法具有比GT-SAGA更高收敛速率。在真实数据集上的数值实验证明了该算法的有效性和正确性。

关键词：分布式优化；高性能算法；多智能体系统；机器学习问题；随机梯度

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基于差异演化算法的网络计划多目标优化

李高扬,吴育华,刘明广

《中国工程科学》 2006年第8卷第6期页码 60-63

摘要：

为了提高施工企业的经济效益，在综合考虑成本、质量和进度的基础上，提出了工期－净收益－质量多目标优化模型，并采用一种新颖的进化算法即差异演化算法对该模型进行求解，最后通过工程实例验证模型和算法的有效性

关键词：网络计划多目标优化差异演化净收益质量

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基于遗传算法的工程项目投资综合优化探讨

陈耀明,钟登华,付金强

《中国工程科学》 2006年第8卷第7期页码 68-71

摘要：

利用多目标优化理论、多属性效用函数理论建立了工程建设项目工期、成本和质量的综合均衡优化模型，在网络计划技术的基础上，用遗传算法对模型进行求解，可以得到最满意的决策方案和多个近似满意的备选方案，作为工程建设项目投资综合控制的目标并应用实例对模型的可行性和实用性进行了验证。

关键词：工程项目投资多属性效用函数遗传算法

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基于多目标粒子群协同算法的状态参数优化

丁雷,吴敏,佘锦华,段平

《中国工程科学》 2010年第12卷第2期页码 101-107

摘要：

针对铅锌烧结过程综合透气性、烧结终点的优化具有强非线性、计算复杂等特点，提出了一种有效的多目标粒子群协同优化算法。首先，建立了有综合透气性、烧结终点两个目标的优化模型。接着，通过改进的约束比较方法、粒子极值选取方法，以及利用不同的粒子群来分别优化相应的变量，提出了一种改进的多目标粒子群协同优化算法。最后，利用提出的多目标优化算法进行综合透气性、烧结终点的优化。仿真结果表明，所提出的多目标优化算法能较好地解决综合透气性、烧结终点的优化问题。