基于FPGA的并行遗传算法硬件实现的研究

遗传算法具有天然的并行性。FPGA(Field programmable gate arrays)本质上的并行特性使其很适合用于实现并行的遗传算法。结合两者的并行特性，本文提出了一种基于FPGA的并行遗传算法。选用了适合硬件实现的选择、交叉、变异算子，并将它们设计成流水线结构。整个设计采用了XILINX公司的XC2V1000型号FPGA芯片。算法利用VHDL语言来描述。实现后的测试表明，这种硬件遗传算法有效减少了运行时间，使其在一些实时性要求较高的场合得到很好应用。     

一种基于TDLAS的高分辨率二维温度场重建算法及数值仿真

发展了一种基于TDLAS正交光路的二维燃烧场温度重建算法,为了评价该重建方法,数值仿真了2N (N≥3)条视线(Light-of-sight,LOS)测量路径呈N×N均匀排布时对两种不同的温度场的二维重建结果,并定义了最大偏差和平均偏差两个物理量来描述N值对重建结果的影响。结果表明,对于对称的单峰非均匀温度场,重建的温度场最大偏差在50K(2.5%)以内,最大偏差随N的奇偶而波动,其总体趋势随N增大而减小;平均偏差随着N的增大而减小,N≥9时最大偏差和平均偏差的改善均已不明显;对于双峰温度场,用该方法二维重建的结果最大偏差超过350K(15.2%),平均偏差大于0.03,并出现严重失真,此时可通过额外布置斜穿待测场的测量路径来改善测量结果。研究结果对实际的二维测量系统的搭建和应用有指导意义。     

基于等效刚度矩阵的复合材料机翼盒段优化设计

通过刚度矩阵转换,将复合材料层合板等效成正交各向异性材料板,并采用beam单元模拟加筋桁条。将机翼盒段的蒙皮厚度和加筋桁条面积作为设计变量,机翼盒段的质量作为目标函数,运用多岛遗传算法和序列二次规划算法相结合的优化方法,对多变量、多约束条件下的大展弦比复合材料机翼进行结构优化设计。通过算例分析,机翼的复合材料结构质量下降了9.55%,优化时间较短。     

基于神经网络的二维随机翼型优化设计方法(英文)

为避免翼型单点优化设计存在的非设计状态气动性能损失,改进对实际飞行环境中不确定性因素的适应能力,提出了基于神经网络的二维随机翼型优化设计方法。采用4个BP神经网络作为代理模型,用于预测翼型的气动系数与几何参数,以提供高效和可靠的分析。同时联合服从正态分布的概率密度函数和遗传算法构成了优化设计方法。采用该方法,对GA(W)-2翼型,在关于马赫数和迎角的二维飞行区域内进行了随机优化设计。通过与原始翼型和单点优化设计翼型的结果对比,表明该二维随机优化方法能够在指定飞行区域内改进翼型的整体性能,提高了翼型对多个飞行参数随机变化的适应能力。     

一种基于图像方式的二维条码快速识别的方法

基于图像方式的PDF417二维条码识别由于识别速度的原因,应用中受到限制,本文提出一种平行边距测量法,对符号中相邻元素的相似边之间的距离的测量来判别字符的逻辑值,可以免去占用大量时间的边缘检测,从而显著提高译码速度。实验表明该方法能显著提高PDF417二维条码的识别速度。     

改进的基于二维直方图的最大模糊熵分割方法

针对基于一维直方图的传统模糊熵算法对噪声敏感的问题,提出了一种新的基于二维直方图的最大模糊熵图像分割算法。新算法根据中心像素与邻域均值之间的关系划出二维灰度直方图中的有效区域,并考虑了图像的空间信息,将二维灰度直方图中像素的邻域均值的隶属度与中心像素隶属度相结合,得出新的隶属度计算方法,然后通过最大化模糊熵函数来确定图像的最优分割阈值。通过对实际图像的分割实验,表明了本文算法具有良好的去噪和图像细节保持能力。     

二维矢量基离散正弦变换─Ⅱ的快速算法

二维离散正弦变换（２ＤＤＳＴ）在数字图象处理中有重要应用。由于ＤＳＴ核的可分离性，２ＤＤＳＴ通常可用行列法由一维快速正弦变换（１ＤＦＳＴ）算法计算。将一维离散正弦变换－Ⅱ（１ＤＤＳＴ－Ⅱ）的快速递归算法推广到二维，提出了一种按频率抽取的２ｍ×２ｍ点矢量基二维离散正弦变换－Ⅱ的快速算法。该算法把Ｎ×Ｎ点ＤＳＴ－Ⅱ分解成四个×点ＤＳＴ－Ⅱ，重复进行这一过程直到最后分解成２×２点ＤＳＴ－Ⅱ。文中首先对１ＤＦＳＴ算法作了简单的代数推导；然后将该算法采用矢量基分解方式推广到二维，讨论了序列分解与Ｋｒｏｎｅｃｋｅｒ矩阵积两种表示方法，给出了信号流图；最后分析了计算复杂性，并与常用的行列法进行了比较。矢量基二维ＤＳＴ－Ⅱ的快速算法蝶形结构规则，数值稳定，与行列法相比，乘法运算量节省了２５％。     

基于优化设计方法的船体载荷计算

船体载荷计算对总纵强度分析起着非常重要的作用。本文以优化设计方法为基础来计算船体载荷，以船舯剖面弯矩为优化对象，以站位货物重量为设计变量，以求解部位的货物重量、船舶重量和重心纵向位置为约束，对船体剖面载荷进行了优化。优化结果可用于船舶配载和总纵强度分析。     

惯导平台支撑结构的多约束结构动态优化设计

本文运用多约束问题的最优化理论并结合结构设计方法,对三维空间中惯导平台支撑结构的优化问题进行了研究。针对惯导平台的高精度、空间约束特性以及对外界环境噪声敏感的特点,将支撑结构的自然频率范围、结构空间位移以及强度特性作为约束条件对结构的截面尺寸和整体支撑结构的重量进行了优化。优化结果表明采用多约束变量优化设计能够有效发挥材料性能,新的设计方案能够改善惯导平台支撑结构的动力特性、减轻重量以及提高系统可靠性,对惯导平台支撑结构的实际设计有较大参考价值。     

基于ANSYS的机架结构的优化设计

利用ANSYS有限元软件对某预研型号运载火箭上面级发动机用机架的结构进行了优化设计,建立了参数化模型,运用零阶和一阶优化方法得出最优解,并对最优解进行了结构强度和稳定性校核。经过优化设计,使得机架的结构质量大大减轻,优化效果明显。     

多道防线导弹优化部署

现代空袋一般为大规模空袋，单个防空导弹武器系统已不能满足需要，须部署多个导弹武器系统，如何优化部署是是防空作战部署中的重要问题。利用排队论理论和方法，建立了多道防线的导弹优化部署模型。对于两道防线且导弹数目较少时，可采用完全枚举方法；对于导弹数目很大且防线道数多时，可采用遗传算法。遗传算法是一种基于自然选择和遗传法则的优化方法，并给出了具体的例子，实例表明该算法具有较高的计算效率。最后讨论了实战中情况与基本假设不符合时的解决方法。该研究方法为导弹部署优化提供了基本思路。     

基于遗传算法的纤维增强复合材料层合板刚度设计方法

基于遗传算法,提出了一种带刚度要求的纤维增强复合材料层合板设计方法。以层合板的各层铺设角和厚度为设计变量、刚度为设计目标、制造工艺性为设计约束,将纤维增强复合材料层合板的刚度设计问题处理成一种离散的叠层顺序优化问题,采用遗传算法求出满足给定刚度要求的层合板设计。最后,通过算例验证了设计方法的有效性。     

基于FPGA的现场数据采集无线传感器设计

针对大型试验现场数据采集具体应用,采用FPGA器件Cyclone芯片作为核心处理器件,利用Cyclone控制A/D转换芯片AD1674执行采样控制,在QuartusⅡ平台下执行软件编程实现正确的A/D转换的工作时序控制流程,并在FPGA片内实现对AD采样后的数据实现串行结构FIR滤波处理。又设计了FPGA对nRF2401的逻辑接口,以通过射频链路向外传输数据。     

基因算法在喷管反设计中的应用

在气动优化设计中引进了基于达尔文的自然选择机制和生物遗传机制的基因算法,构造了相应的基因变异等算子。针对喷管气动外形的特点提出了与之相适应的Ｂéｚｉｅｒ曲线基因表达,把算法搜索空间缩小为由有限参数曲线控制点构成的子空间,从而加快了算法收敛速度。并与全位势方程求解程序相结合,提出了具体的供优化设计的适应函数,研制了二维气动反设计计算程序,进行了二维喷管反设计数值实验。结果表明,本文构造的方法是可行的,而且具有全局优化和鲁棒性强等特点     

基于改进遗传算法的微波吸收材料优化设计

针对标准遗传算法也称简单遗传算法(Simple genetic algorithm,SGA)在宽频带高吸收微波吸收材料优化过程中收敛速度十分缓慢且非全局收敛的不足,应用新的选择策略,并引入收敛因子和进程因子对种群进化的交叉概率和变异概率进行自适应调节,用Visual C 语言编写了可自适应调节参数的改进遗传算法的微波吸收材料优化设计软件,通过枚举法验证算法是全局收敛的。应用该软件对现有微波吸收材料电磁参数库进行微波吸收材料结构优化。结果表明：应用两层微波吸收材料,内层材料0．9mm,外层材料2．7mm,总厚度3．6mm,即可实现在8～18GHz全频段内反射率小于-15dB。     

急冷锅炉炉管结构优选分析

针对急冷锅炉采用ANSYS软件对急冷锅炉换热单元结构进行数值模拟,得到热负荷均匀情况下各炉管流量分配规律。根据辅助连接管的直径及位置提出6种结构方案,研究其流量分配规律,获得了最优结构。采用数值模拟研究得出最优结构入口联箱和扁圆管的速度场、压力场分布规律均较原结构均匀,从而验证这一结论的正确性。     

一种交通信号灯控制系统的设计与实现方案

介绍一种交通信号灯控制电路的原理图实现的设计方案,有效地解决城市道路交叉口各通行方向出现车辆分布不均场合的交通控制,实现对交通信号的控制和显示功能。试验证明系统工作性能良好。