郑州大学学报(工学版)

《群体智能优化算法》专题导语

2018年10月24 00:00

群体智能优化算法

程适,王锐,伍国华,郭一楠,马连博,史玉回 — 2018年10月24 00:00

GP算法在图像分析上的应用综述

毕莹,薛冰,张孟杰 — 2018年10月24 00:00

GP（Genetic Programming）算法，常被称为遗传规划、遗传编程或遗传程序设计，是一种进化计算算法能够利用计算机技术自动生成“程序”（模型）解决实际问题。介绍了GP算法基本原理、算法目前发展及其主要应用领域。对GP算法在图象分析领域和特征提取、图像分类、边缘检测、图像分割等的代表性研究工作进行了较为系统且全面的讨论和综述。最后，对GP算法在图像分析上的研究难点及热点如计算复杂、提高泛化能力、迁移学习等进行了总结和归纳，指出了未来主要研究方向。

改进鲸鱼群算法及其在炼钢连铸调度中的应用

曾冰,王梦雨,高亮,董昊臻 — 2018年10月24 00:00

研究了一种新的群体智能优化算法——鲸鱼群算法（Whale Swarm Algorithm，WSA）.系统介绍了鲸鱼群算法的原理、基本步骤及与其他典型群体智能优化算法相比的特点，并针对多峰优化问题的特点，改进了WSA的迭代规则，引入稳定性阈值和适应度阈值两个参数，提出带迭代计数器的WSA（WSA with Iterative Counter，WSA-IC）。实验证明，WSA-IC在最优解数量、最优解质量和收敛速度方面均有着优秀的表现，将WSA-IC应用于炼钢连铸调度问题，通过实验验证WSA-IC具有良好的寻优能力和稳定性，并提出从理论研究和实际应用两方面深化鲸鱼群算法的研究。

两阶段三存档集约束优化算法（TSDA）

李二超,李进 — 2018年10月24 00:00

针对约束优化算法采用相同的进化策略处理位于Pareto边缘的解与函数值较差的解，使得寻优结果较差，提出一种两阶段三存档集约束优化算法。该算法分为两个阶段。第一阶段：根据£（t）值将种群分为3个存档集，即非支配解存档集、支配解存档集以及非支配可行解存档集。非支配解存档集进行混合策略的双重寻优，既避免了算法陷入局部最优，又使得靠近前沿的解加速收敛；支配解存档集则注重于全局搜索，从而有利于算法搜索到更优可行解。非支配解存档集和支配解存档集使用不同的优化策略进行进化，提高了算法的寻优能力。第二阶段：在第一阶段达到设定的代数时，将各代保留到非支配可行解存档集中的个体进行快速非支配排序，选出的N个优秀个体则为最优解。最后，将提出的算法与其约束多目标进化算法在3种经典约束测试函数上进行对比。仿真结果表明，所提出算法在不同类约束条件下的寻优能力均具有优势。

一种应用于函数优化问题的多种群人工蜂群算法

王守娜,刘弘,高开周 — 2018年10月24 00:00

针对传统人工蜂群算法（ABC）收敛速度慢、易陷入局部最优等不足，提出一种基于种群分割的多种群人工蜂群算法（MABC)应用于函数优化问题．该算法利用K均值聚类算法中基于欧氏距离的方式对人工蜂群进行种群分割，在子种群中引入基于全局通信的蜜源位置更新方式加速算法收敛，同时引入基于局部通信的适应度函数扩展解方案的多样性．通过对6个标准测试函数的实验表明，MABC算法适应度高、收敛速度快，克服了ABC算法易陷入局部最优解等不足，在函数优化问题中表现出了更好的性能．

基于单纯形的改进精英人工蜂群算法

金叶,孙越泓,王加翠,王丹 — 2018年10月24 00:00

针对人工蜂群算法收敛速度慢, 求解精度不高, 易陷入局部最优等问题, 基于受粒子群启发的多精英人工蜂群优化算法, 引入了蜂群中的精英个体和全局最优个体增强开发全局最优解的能力。文章中，在雇佣蜂阶段借助精英个体引导蜜源搜索，并利用蜂群中蜜源的质量排序重新构造蜜源的选择概率公式；在跟随蜂阶段，选择种群最优蜜源引领蜂群，加强算法对全局最好解的局部开采能力，同时将随机选择邻居蜜源变为最优定向选择。最后利用单纯形算法对精英解集进行再次更新，进一步平衡蜂群的全局搜索和局部寻优能力。数值实验表明改进的新算法的寻优精度和收敛速度均有明显提高。

一种量子行为磷虾算法及其仿真分析

刘振,刘文彪,鲁华杰 — 2018年10月24 00:00

针对基本磷虾算法收敛效率低下，容易收敛到局部极值的缺点，基于协同进化和量子计算基本理论，提出一种量子行为磷虾算法，称为协同进化量子磷虾（cooperative evolution quantum krill herd algorithm, CEQKHA）算法。该算法将磷虾种群划分为主种群和辅种群，各种群能够独立进化，并实现优良个体的交换。利用量子进化行为方式更新磷虾个体位置，引进delta势阱，将粒子势阱中心设置为最优个体位置，获取磷虾进化后的位置，并分别将主种群和辅种群个体采用不同的位置更新方式，提高种群勘探和开采的能力.对所提出的算法进行了收敛性分析，证明了所提出算法的收敛性能。最后利用基准函数进行了仿真对比分析，经仿真验证，所提出的CEQKHA能得到更优解，具备良好的优化性能。

基于多目标蜂群进化优化的微电网能量调度方法

李佳华 ,马连博,王兴伟,程适,邵一川 — 2018年10月24 00:00

针对微电网能源调度优化问题，提出了使微电网系统运行的经济和环保的双重优化模型，根据调度系统的评估结果对调度方案进行优化。为求解该模型，提出了基于指标化拥堵距离的多目标蜂群算法（ICABC），通过建立外部档案（EA）来保存搜索过程中的非支配解；同时，为了保持解集的多样性，改进了NSGA-II的拥堵距离策略，基于指标计算拥堵距离能够避免删除密集区域的精英个体，有效地改善了Pareto前沿的分布特性。为验证所提算法的性能，将ICABC与经典的NSGA-II, MOCLPSO算法在ZDT测试集上进行了性能比较与分析。在验证实验中，将所提的模型和ICABC算法应用于解决含有多种分布式电源的微电网能量动态调度中。仿真结果表明，通过合理安排微电源的出力，所提的方法能够有效降低系统总成本。

基于广义粒子群优化模型的工艺规划方法研究

文笑雨,罗国富,李浩,肖艳秋,乔东平,李晓科 — 2018年10月24 00:00

在广义粒子群优化模型基础上，结合工艺规划问题的特性，设计了求解工艺规划问题的广义粒子群优化算法。该算法采用当前粒子与个体极值库、种群极值库进行交叉操作的方式，使粒子能够从个体极值和种群中获取更新信息，引入变邻域搜索算法作为粒子的局部搜索和随机搜索策略。实例测试结果显示，与其他算法相比，本文算法在求解工艺规划问题时具有更高的求解效率和更好的稳定性.。

响应面法优化脱硅稻壳基活性炭对恩诺沙星的吸附

张宾朋,韩秀丽,方书起,常春 — 2018年10月24 00:00

以脱硅稻壳残渣（DRH）为原料制备活性炭（AC），并用其处理含抗生素恩诺沙星（ENR）的废水．采用响应面分析方法（RSM）中的中心设计模型（CCD）优化吸附过程中的条件（吸附时间，吸附剂量，ENR浓度，pH）．最终得到吸附恩诺沙星的最佳条件是：吸附时间355.3 min，吸附剂量0.40 g·L-1，ENR浓度350 mg·L-1，pH 7.69，预测的最大吸附量是429.4 mg·g-1．吸附平衡数据符合Langmuir和Koble-Corrigan热力学模型，温度为298 K时的最大单层吸附量为444.2 mg·g-1．研究表明，脱硅稻壳基活性炭基于成本低和吸附量大的特点，是处理含恩诺沙星废水的理想材料．

高温吸附热泵中传质通道强化蒸汽生成的实验研究

刘周明,盛遵荣,叶松,姚志敏,薛冰,魏新利 — 2018年10月24 00:00

为了强化直接接触换热法高温吸附热泵生成过热蒸汽的效率，在反应器内分别设置了通道直径为反应器内径的10%和20%的传质通道。实验结果表明：与未加通道的实验结果作对比，加装10%内径的通道后，出口蒸汽温度的最高温度提高23℃，达236℃，蒸汽的生成量增加26%，蒸汽沸石质量比平均值增大14%，蒸汽生成的时间增加1.8%；加装20%内径的通道后，出口蒸汽温度的最高温度提高11℃，达202℃，蒸汽的生成量增加5.6%，蒸汽沸石质量比平均值几乎不变，蒸汽生成的时间增加25.3%，即大尺寸通道的蒸汽生成速率较快，小尺寸通道的蒸汽生成温度和质量较高。

折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能影响

谭国锋,王珂,王永庆,王丹 — 2018年10月24 00:00

利用CFD分析软件Fluent分别建立了安装角度为30°、45°、60°3种扇叶型折流板换热器周期性模型，对不同的流态进行数值模拟计算，研究了折流板安装角对扇叶型折流板换热器性能的影响。结果显示：壳程流体在折流板引导下呈斜向流动，斜向流动能够有效抑制流体诱导振动；筒体附近流体流速较高，中心区域流速较低；不同流态下，随着安装角增大，换热器壳程压降降低，综合性能增高。安装角30°时换热器传热系数大于另外两者。

改性柚皮对水体中盐酸环丙沙星的动态吸附研究

邹卫华,符艳真,刘鹏磊,刘晓,万怡贝 — 2018年10月24 00:00

以改性柚皮为吸附剂对水体中的盐酸环丙沙星（CIP）进行动态吸附性能。考察了吸附柱高度、CIP初始浓度和流速对穿透曲线的影响，分别用Thomas模型、The bed-service time (BDST)模型和传质模型对动态吸附实验数据拟合。结果表明，随着柱高的增加、初始浓度以及流速的减小，穿透时间延长；吸附量实验值q_e与Thomas模型预测值q₀较为接近，且R²＞0.9500，表明Thomas模型能够描述该动态吸附过程；BDST模型可以准确预测穿透时间和饱和时间，穿透时间的预测值和实验值间的最大误差为1.32%；传质模型预测的理论穿透曲线和实际穿透曲线的趋势一致。

聚乳酸立构复合晶体的表面形貌及其力学性能

刘艳萍,魏航航,李倩 — 2018年10月24 00:00

采用溶液共混法制备了相同质量比的左旋聚乳酸(PLLA)和右旋聚乳酸(PDLA)的立构复合物。采用差示扫描量热仪、偏光显微镜、原子力显微镜、共聚焦显微镜和纳米压痕仪研究了聚乳酸立构复合物晶体的表面形貌及其力学性能的变化。结果表明，样品质量比为1:1时能够形成立构复合程度较高的立构复合晶体；晶体表面形貌出现比较明显的凹陷现象，这是由于结晶后分子链的收缩导致的；样品晶区的硬度和模量相比非晶区有所提升。

基于电导增量法的太阳能光伏阵列MPPT仿真

梁亮,詹智民,邓小磊,叶磊,陈根永 — 2018年10月24 00:00

针对太阳能光伏阵列最大功率跟踪控制问题，利用PSCAD/EMTDC 软件测量了光照强度从0到1200W/M²和温度从0到100?C 条件下光伏阵列的短路电流及开路电压，结果表明：恒温条件下，随着光照强度的升高，开路电压及短路电流均逐渐增大；恒光强条件下，随着运行温度的升高，开路电压逐渐减小，而短路电流逐渐增大。然后采用滞环比较的方法产生控制脉冲，从跟踪速度和精度两方面对基于电导增量法的MPPT控制策略进行了改进，建立仿真模型并实验，完成最大功率跟踪控制，实验结果表明光伏阵列最大输出功率惠随着光照强度的增大而增大。

基于脑电图的三分类前臂运动方向解析

逯鹏,张利朋,胡玉霞,陈书立,李新建 — 2018年10月24 00:00

针对基于非侵入式脑机接口技术的右臂运动方向的判别问题，采用自主运动实验范式，将右臂自主运动脑电图（EEG）划分为规划和执行两阶段分别进行分析，并根据复杂神经活动的特点，采用WPD（小波包）与CSP（共空间模式）融合的方法进行EEG特征提取，进一步利用SVM（支持向量机）对多维持特征进行分类。实验得到三分类（左、右和静止）平均85%的分类正确率。实验结果表明，该组合方法能够较好分析右臂运动方向。