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PID Steering Control Method of Agricultural Robot Based on Fusion of Particle Swarm Optimization and Genetic Algorithm 被引量:1
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作者 ZHAO Longlian ZHANG Jiachuang +2 位作者 LI Mei DONG Zhicheng LI Junhui 《农业机械学报》 北大核心 2026年第1期358-367,共10页
Aiming to solve the steering instability and hysteresis of agricultural robots in the process of movement,a fusion PID control method of particle swarm optimization(PSO)and genetic algorithm(GA)was proposed.The fusion... Aiming to solve the steering instability and hysteresis of agricultural robots in the process of movement,a fusion PID control method of particle swarm optimization(PSO)and genetic algorithm(GA)was proposed.The fusion algorithm took advantage of the fast optimization ability of PSO to optimize the population screening link of GA.The Simulink simulation results showed that the convergence of the fitness function of the fusion algorithm was accelerated,the system response adjustment time was reduced,and the overshoot was almost zero.Then the algorithm was applied to the steering test of agricultural robot in various scenes.After modeling the steering system of agricultural robot,the steering test results in the unloaded suspended state showed that the PID control based on fusion algorithm reduced the rise time,response adjustment time and overshoot of the system,and improved the response speed and stability of the system,compared with the artificial trial and error PID control and the PID control based on GA.The actual road steering test results showed that the PID control response rise time based on the fusion algorithm was the shortest,about 4.43 s.When the target pulse number was set to 100,the actual mean value in the steady-state regulation stage was about 102.9,which was the closest to the target value among the three control methods,and the overshoot was reduced at the same time.The steering test results under various scene states showed that the PID control based on the proposed fusion algorithm had good anti-interference ability,it can adapt to the changes of environment and load and improve the performance of the control system.It was effective in the steering control of agricultural robot.This method can provide a reference for the precise steering control of other robots. 展开更多
关键词 agricultural robot steering PID control particle swarm optimization algorithm genetic algorithm
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RRT^(*)-GSQ:A hybrid sampling path planning algorithm for complex orchard scenarios
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作者 ZHU Qingzhen ZHAO Jiamuyang +1 位作者 DAI Xu YU Yang 《农业工程学报》 北大核心 2026年第3期13-25,共13页
Traditional sampling-based path planning algorithms,such as the rapidly-exploring random tree star(RRT^(*)),encounter critical limitations in unstructured orchard environments,including low sampling efficiency in narr... Traditional sampling-based path planning algorithms,such as the rapidly-exploring random tree star(RRT^(*)),encounter critical limitations in unstructured orchard environments,including low sampling efficiency in narrow passages,slow convergence,and high computational costs.To address these challenges,this paper proposes a novel hybrid global path planning algorithm integrating Gaussian sampling and quadtree optimization(RRT^(*)-GSQ).This methodology aims to enhance path planning by synergistically combining a Gaussian mixture sampling strategy to improve node generation in critical regions,an adaptive step-size and direction optimization mechanism for enhanced obstacle avoidance,a Quadtree-AABB collision detection framework to lower computational complexity,and a dynamic iteration control strategy for more efficient convergence.In obstacle-free and obstructed scenarios,compared with the conventional RRT^(*),the proposed algorithm reduced the number of node evaluations by 67.57%and 62.72%,and decreased the search time by 79.72%and 78.52%,respectively.In path tracking tests,the proposed algorithm achieved substantial reductions in RMSE of the final path compared to the conventional RRT^(*).Specifically,the lateral RMSE was reduced by 41.5%in obstacle-free environments and 59.3%in obstructed environments,while the longitudinal RMSE was reduced by 57.2%and 58.5%,respectively.Furthermore,the maximum absolute errors in both lateral and longitudinal directions were constrained within 0.75 m.Field validation experiments in an operational orchard confirmed the algorithm's practical effectiveness,showing reductions in the mean tracking error of 47.6%(obstacle-free)and 58.3%(with obstructed),alongside a 5.1%and 7.2%shortening of the path length compared to the baseline method.The proposed algorithm effectively enhances path planning efficiency and navigation accuracy for robots,presenting a superior solution for high-precision autonomous navigation of agricultural robots in orchard environments and holding significant value for engineering applications. 展开更多
关键词 ROBOT path planning ORCHaRD improved RRT^(*)algorithm Gaussian sampling autonomous navigation
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Path planning of unmanned surface vehicles based on improved particle swarm optimization algorithm with consideration of particle sight distance
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作者 WANG Cheng YANG Junnan +3 位作者 ZHANG Xinyang QIAN Zhong ZHU Ye LIU Hong 《上海海事大学学报》 北大核心 2026年第1期9-19,共11页
To enhance the accuracy of path planning of unmanned surface vehicles(USVs),the particle swarm optimization algorithm(PSO)is improved based on species migration strategies observed in ecology.By incorporating the conc... To enhance the accuracy of path planning of unmanned surface vehicles(USVs),the particle swarm optimization algorithm(PSO)is improved based on species migration strategies observed in ecology.By incorporating the concept of particle sight distance,an improved algorithm,called SD-IPSO,is proposed for the real-time autonomous navigation of USVs in marine environments.The algorithm refines the individual behavior pattern of particles in the population,effectively improving both local and global search capabilities while avoiding premature convergence.The effectiveness of the algorithm is validated using standard test functions from CEC-2017 function library,assessing it from multiple dimensions.Sensitivity analysis is conducted on key parameters in the algorithm,including particle sight distance and population size.Results indicate that compared with PSO,SD-IPSO demonstrates significant advantages in optimization accuracy and convergence speed.The application of SD-IPSO in path planning is further investigated through a 14-point traveling salesman problem(TSP)example and navigation autonomous tests of USVs in marine environments.Findings demonstrate that the proposed algorithm exhibits superior optimization capabilities and can effectively address the path planning challenges of USVs. 展开更多
关键词 particle swarm optimization algorithm(PSO) sight distance unmanned surface vehicle(USV)
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Millimeter wave imaging of Range Migration Algorithm with adaptive background filtering
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作者 CHENG Zhi-Hua ZHOU Ran +3 位作者 WANG Meng YU Tao WANG Yu-Lan YAO Jian-Quan 《红外与毫米波学报》 北大核心 2026年第2期279-284,共6页
This paper proposes a novel Range Migration Algorithm(RMA)integrated with an adaptive background filtering method specifically designed for near-field millimeter-wave imaging scenarios where targets are in close proxi... This paper proposes a novel Range Migration Algorithm(RMA)integrated with an adaptive background filtering method specifically designed for near-field millimeter-wave imaging scenarios where targets are in close proximity to background structures.This method simulates the attention distribution mode of the human visual system which is used in Artificial Intelligence(AI)and called the Attention Mechanism.Based on the concept of static clutter filtering,the frequency-domain signals of the scanning aperture are divided into grid cells.Background scattering functions are established by analyzing the motion processes within each cell,and the background interference is linearly filtered out.An analysis of the manifestation of background scattering interference within the algorithm is carried out,and the impact of the grid cell dimension on the imaging quality is investigated.Experimental results show that the proposed method exhibits the capability to enhance the signal-to-noise ratio of both the target and the background.It effectively suppresses the background interference,leading to a more prominent image,meanwhile without imposing the excessive computational load.The method offers a novel solution for improving the performance of millimeter-wave imaging technology in practical applications. 展开更多
关键词 information processing technology millimeter-wave imaging Range Migration algorithm(RMa) attention mechanism adaptive background filtering
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A game theoretic model and a double oracle algorithm for the heterogeneous weapon target assignment problem
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作者 MA Yingying LUO He +2 位作者 WANG Guoqiang ZHU Waiming HU Xiaoxuan 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 2026年第2期548-566,共19页
Weapon target assignment(WTA)problem is a critical problem in multiplatform confrontation.This paper studies a static WTA problem with heterogeneous weapons in multi-platform air combat scenarios,called heterogeneous ... Weapon target assignment(WTA)problem is a critical problem in multiplatform confrontation.This paper studies a static WTA problem with heterogeneous weapons in multi-platform air combat scenarios,called heterogeneous WTA(HWTA)problem.Heterogeneous indicates that the engagement platforms carry multiple kinds of weapons for different tactical purposes.The targets assigned and the weapons used by one side’s platforms will affect the survival probability and capability of the other side’s platforms.The goal of each side in HWTA is to find a solution to determine the kind of weapon used and the target assigned for each platform,so as to maximize their combat effectiveness.The problem is formulated as a two-player noncooperative game model with considering the conflicts between the engaged sides.The Nash equilibrium is an effective solution to the game in which no player has an incentive to deviate.However,the number of pure strategies in HWTA increases exponentially with the engagement platforms.To improve computing efficiency,a double oracle algorithm with constructive heuristic(DOCH)is developed,within which the constructive heuristic is embedded to solve the oracle subproblems efficiently.Numerical experiments are conducted to verify the effectiveness of the DOCH.The results show that the DOCH can find effective strategies for platforms to improve combat effectiveness.Moreover,the DOCH can find high-quality solutions in seconds,significantly outperforming the state-of-the-art algorithms in terms of computational efficiency,especially for large-scale problems. 展开更多
关键词 weapon target assignment noncooperative game double oracle algorithm constructive heuristic
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Optimization of the frequency offset increment of FDA-MIMO based on cuckoo search algorithm
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作者 WANG Bo ZHAO Yu +2 位作者 LI Yonglin YANG Rennong XUE Junjie 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 2026年第1期157-170,共14页
Frequency diverse array multiple-input multiple-output(FDA-MIMO)radar has gained considerable research attention due to its ability to effectively counter active repeater deception jamming in complex electromagnetic e... Frequency diverse array multiple-input multiple-output(FDA-MIMO)radar has gained considerable research attention due to its ability to effectively counter active repeater deception jamming in complex electromagnetic environments.The effectiveness of interference suppression by FDA-MIMO is limited by the inherent range-angle coupling issue in the FDA beampattern.Existing literature primarily focuses on control methods for FDA-MIMO radar beam direction under the assumption of static beampatterns,with insufficient exploration of techniques for managing nonstationary beam directions.To address this gap,this paper initially introduces the FDA-MIMO signal model and the calculation formula for the FDA-MIMO array output using the minimum variance distortionless response(MVDR)beamformer.Building on this,the problem of determining the optimal frequency offset for the FDA is rephrased as a convex optimization problem,which is then resolved using the cuckoo search(CS)algorithm.Simulations confirm the effectiveness of the proposed approach,showing that the frequency offsets obtained through the CS algorithm can create a dot-shaped beam direction at the target location while effectively suppressing interference signals within the mainlobe. 展开更多
关键词 frequency diverse array multiple-input multiple-output(FDa-MIMO) convex optimization cuckoo search algorithm beampattern
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Study on the destabilizing damage precursors of cemented tailings backfill based on critical slowing down theory combined with multiple denoising algorithms under consideration of initial defect conditions
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作者 ZHAO Kang ZHONG Jun-cheng +3 位作者 YAN Ya-jing LIU Yang WEN Dao-tan XIAO Wei-ling 《Journal of Central South University》 2026年第1期375-399,共25页
The cemented tailings backfill(CTB)with initial defects is more prone to destabilization damage under the influence of various unfavorable factors during the mining process.In order to investigate its influence on the... The cemented tailings backfill(CTB)with initial defects is more prone to destabilization damage under the influence of various unfavorable factors during the mining process.In order to investigate its influence on the stability of underground mining engineering,this paper simulates the generation of different degrees of initial defects inside the CTB by adding different contents of air-entraining agent(AEA),investigates the acoustic emission RA/AF eigenvalues of CTB with different contents of AEA under uniaxial compression,and adopts various denoising algorithms(e.g.,moving average smoothing,median filtering,and outlier detection)to improve the accuracy of the data.The variance and autocorrelation coefficients of RA/AF parameters were analyzed in conjunction with the critical slowing down(CSD)theory.The results show that the acoustic emission RA/AF values can be used to characterize the progressive damage evolution of CTB.The denoising algorithm processed the AE signals to reduce the effects of extraneous noise and anomalous spikes.Changes in the variance curves provide clear precursor information,while abrupt changes in the autocorrelation coefficient can be used as an auxiliary localization warning signal.The phenomenon of dramatic increase in the variance and autocorrelation coefficient curves during the compression-tightening stage,which is influenced by the initial defects,can lead to false warnings.As the initial defects of the CTB increase,its instability precursor time and instability time are prolonged,the peak stress decreases,and the time difference between the CTB and the instability damage is smaller.The results provide a new method for real-time monitoring and early warning of CTB instability damage. 展开更多
关键词 initial defects cemented tailings backfill critical slowing down acoustic emission Ra/aF values denoising algorithms
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融合自适应A^(*)算法与轨迹优化的果园移动机器人路径规划方法 被引量:1
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作者 李建平 鲍海波 +6 位作者 邓孝亮 田文斌 王玲 陈度 朱建新 李端 严瑞东 《农业机械学报》 北大核心 2026年第3期206-214,227,共10页
果园移动机器人自主安全作业的实现依赖于高效的路径规划技术。针对现有方法在复杂果园环境中普遍存在的规划效率低、路径折点多、平滑性差等问题,提出一种融合自适应A^(*)算法与轨迹优化的自主路径规划方法,以提升果园移动机器人的自... 果园移动机器人自主安全作业的实现依赖于高效的路径规划技术。针对现有方法在复杂果园环境中普遍存在的规划效率低、路径折点多、平滑性差等问题,提出一种融合自适应A^(*)算法与轨迹优化的自主路径规划方法,以提升果园移动机器人的自主导航与作业性能。首先,构建果园栅格地图模型作为全局规划基础;其次,采用实时优化的代价权重-中心线偏移双函数协同机制增强自适应A^(*)算法,并设计动态5邻域搜索策略进行全局路径搜索;随后,应用三阶贝塞尔曲线进行路径自适应平滑处理,生成满足果园机器人作业要求的曲率连续导航轨迹。基于典型果园环境的仿真试验结果表明,相较于改进A^(*)算法,本方法在无障碍与有障碍场景下,平均路径规划时间分别降低了23.8%(17.15 ms)和23.1%(16.09 ms),路径平均曲率分别降低了10.7%(0.011 m^(-1))和15.8%(0.028 m^(-1))。实地试验表明,平均搜索规划时间分别减少了26.4%(19.01 ms)和27.4%(21.28 ms),路径平均曲率分别降低了7.3%(0.009 m^(-1))和8.7%(0.013 m^(-1))。该方法显著提升了路径规划效率与平滑性,有效满足果园机器人实际作业需求,具备良好的实用价值。 展开更多
关键词 果园移动机器人 路径规划 a^(*)算法 贝塞尔曲线 轨迹优化
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基于改进Voronoi骨架图与DWA融合的移动机器人路径规划算法
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作者 曾宪阳 梁远生 +1 位作者 于浩 杨红莉 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2026年第3期14-26,共13页
在栅格地图环境中,基于Voronoi图的路径规划算法具有较好的全局性与完备性,但其生成的路径通常存在转折点过多、冗余路径显著、跟随性较差以及在动态障碍物环境下规划效率偏低等问题。针对上述不足,提出了一种基于改进Voronoi骨架图与... 在栅格地图环境中,基于Voronoi图的路径规划算法具有较好的全局性与完备性,但其生成的路径通常存在转折点过多、冗余路径显著、跟随性较差以及在动态障碍物环境下规划效率偏低等问题。针对上述不足,提出了一种基于改进Voronoi骨架图与动态窗口法(dynamic window approach,DWA)融合的路径规划算法(BV-R-GDWA)。该算法首先利用Voronoi骨架图的关键点提取与拓扑重构技术,结合障碍物膨胀模型和拐点筛选机制对初始路径进行重规划,从而获得一条在安全距离约束下更短且更平滑的全局优化路径。在局部规划阶段,创新性地设计了动态权重全局路径引导函数,使机器人能够根据当前位置与全局路径偏差自适应调整跟踪策略。实验结果表明,在简单环境中,与Voronoi骨架图方法相比,所提全局路径算法在规划时间、路径长度和转折点数量上分别减少了26.3%、12.9%和27.3%;在复杂动态环境中,BV-R-GDWA算法仍能保持较高的规划效率与路径质量,表现出良好的鲁棒性与适应性。主要创新点在于提出了关键点提取与动态权重引导机制,实现了全局路径安全性与局部避障实时性的有效平衡,对提升移动机器人在复杂场景下的导航性能具有重要理论意义和工程应用价值。 展开更多
关键词 路径规划 VORONOI图 DWa算法 DIJKSTRa算法
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一种改进的快速定位非Delaunay三角形的逐点插入算法
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作者 刘晓健 单广治 +4 位作者 裘乐淼 张树有 陈思诺 丁卓琛 丛添瑞 《计算机辅助设计与图形学学报》 北大核心 2026年第2期358-367,共10页
逐点插入算法是计算机图形学复杂表面构建时常用的Delaunay三角化方法,但节点插入时需要遍历全局三角网格,存在时间效率较低的问题。为了优化时间复杂度,提出快速定位非Delaunay三角形的逐点插入算法。根据Delaunay三角形的基础性质,提... 逐点插入算法是计算机图形学复杂表面构建时常用的Delaunay三角化方法,但节点插入时需要遍历全局三角网格,存在时间效率较低的问题。为了优化时间复杂度,提出快速定位非Delaunay三角形的逐点插入算法。根据Delaunay三角形的基础性质,提出并证明了非Delaunay三角形依次相邻定理和最近点为嫌疑点定理,并基于定理快速定位非Delaunay三角形;然后分析并解决节点规模庞大且分布密度不均匀时的局部坏死现象,提出改进的不需要更新遍历阈值的逐点插入算法,通过对不同分布特征和数量规模的二维点集进行测试,其时间复杂度在理想情况下可以达到O(Nlb N)。对于随机生成的点集,相较于传统优化算法,所提算法三角化100万点的时间效率提升达到了46.96%,且用时与点数更接近线性关系。实验结果表明,与Bowyer-Watson算法、传统优化算法相比,所提算法在三角化效果完全一致的情况下显著提高了时间效率,且对不同规模和分布特征的数据集均具有良好的适应性和鲁棒性。 展开更多
关键词 DELaUNaY三角化 逐点插入法 时间复杂度 算法改进 快速定位非Delaunay三角形
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基于RUN-VMD-DBSCAN的混凝土坝变形监测数据粗差识别方法
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作者 周兰庭 魏鑫 周炫言 《三峡大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第3期1-7,共7页
针对混凝土坝变形监测数据普遍存在的噪声干扰及粗差识别困难等问题,结合改进的变分模态分解(VMD)能够实现参数精准定位、密度聚类算法(DBSCAN)对噪声具备良好鲁棒性等优势,提出了一种基于RUN-VMD-DBSCAN的混凝土坝变形监测数据粗差识... 针对混凝土坝变形监测数据普遍存在的噪声干扰及粗差识别困难等问题,结合改进的变分模态分解(VMD)能够实现参数精准定位、密度聚类算法(DBSCAN)对噪声具备良好鲁棒性等优势,提出了一种基于RUN-VMD-DBSCAN的混凝土坝变形监测数据粗差识别方法.该方法首先通过龙格库塔算法(RUN)对VMD的关键参数进行自适应优化,进而结合方差贡献率(VCR)有效剥离高频噪声,获得光滑且保留真实物理意义的变形分量;最后运用DBSCAN进行粗差识别,提高识别精度.与单一DBSCAN、VMD及LOF算法的工程实例处理结果对比表明:该方法粗差识别率更高,误判率显著降低. 展开更多
关键词 混凝土坝变形监测数据 粗差 RUN算法 VMD算法 DBSCaN算法
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AI技术在隧道火灾监测和预警系统的应用研究 被引量:1
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作者 李炎锋 任永生 +1 位作者 邱明轩 李俊梅 《实验技术与管理》 北大核心 2026年第1期1-10,共10页
在隧道火灾安全防控领域,人工智能(artificial intelligence,AI)技术因其能解决传统监测响应延迟长、预测耗时久的问题而逐步成为隧道火灾精准监测与智能预警的关键手段。目前,该技术已成为隧道火灾的研究热点并得到广泛应用。文章从AI... 在隧道火灾安全防控领域,人工智能(artificial intelligence,AI)技术因其能解决传统监测响应延迟长、预测耗时久的问题而逐步成为隧道火灾精准监测与智能预警的关键手段。目前,该技术已成为隧道火灾的研究热点并得到广泛应用。文章从AI技术在隧道火灾监测预警中的应用现状出发,综述了多传感器融合、视频监测、边缘计算等数据采集手段的优化,平台联动与智能预警技术的突破,以及小样本学习、数字孪生(digital twin,DT)等方法的应用,并讨论了未来聚焦数据生成、设备协同优化、3D可视化平台开发及多模态融合的发展方向。该研究有助于提升隧道火灾预警与应急响应的智能化水平,推进AI技术在隧道消防工程领域的实践应用。 展开更多
关键词 隧道火灾 人工智能 智能监测预警技术 智能算法 预测
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基于BKA优化多算法模型的铁路危岩落石风险评估研究
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作者 靳春玲 陆浩伟 +2 位作者 贡力 党丹丹 郭芮 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2026年第2期902-912,共11页
在复杂地质与环境条件下,山区铁路沿线危岩落石灾害对线路运行安全与稳定构成显著威胁。为提升灾害识别精度与防控能力,本文构建了一种基于黑翅鸢算法(black kite algorithm,BKA)优化的多算法融合模型,用于铁路沿线危岩落石灾害风险的... 在复杂地质与环境条件下,山区铁路沿线危岩落石灾害对线路运行安全与稳定构成显著威胁。为提升灾害识别精度与防控能力,本文构建了一种基于黑翅鸢算法(black kite algorithm,BKA)优化的多算法融合模型,用于铁路沿线危岩落石灾害风险的定量化评估。该模型以反向传播神经网络(back propagation neural network,BPNN)为核心,融合主成分分析(principal component analysis,PCA)降维与Elastic Net特征选择技术,并利用BKA优化BPNN的初始权重与偏置参数,从而加快收敛速度并提升预测稳定性。构建了涵盖地形、岩性、荷载、防护等12项指标的多层次风险评估指标体系,系统表征危岩致灾机理。以焦柳铁路与黔桂铁路沿线典型高风险边坡为研究对象,采用K折交叉验证(K=10)验证模型在复杂地质条件下的鲁棒性与泛化能力。实验结果表明,所提模型的预测准确率达到90.0%、决定系数R2为0.899、AUC值为0.909,均优于WOA(whale optimization algorithm)优化模型(80.0%、0.797、0.818)、PSO优化模型(77.5%、0.723、0.786)及传统BPNN(75.0%、0.646、0.737)。尤其在Ⅲ级和Ⅳ级高风险等级识别中,模型召回率达100%,F1-score为1.0,分类边界清晰且稳定性强。基于预测结果提出了分级防控策略,并从施工可达性与推广潜力等方面验证了其工程适用性。研究成果为山区铁路危岩落石灾害的精细化管理与防控提供了实用决策支持工具,并为更广泛的地质灾害风险评估方法研究提供了参考。 展开更多
关键词 黑翅鸢算法 多算法融合模型 危岩落石灾害 山区铁路 风险评估
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基于多机制融合PGSA的弦支穹顶结构预应力优化
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作者 姜正荣 苏昌旺 +1 位作者 石开荣 周梓杰 《西南交通大学学报》 北大核心 2026年第1期127-135,共9页
针对模拟植物生长算法(PGSA)以固定步长搜索难以收敛于全局最优解、对初始生长点选取依赖性强和生长空间巨大的局限性,提出自适应变步长搜索、高斯扰动变异和生长空间筛选3种机制的新策略,建立基于多机制融合的模拟植物生长算法(多机制... 针对模拟植物生长算法(PGSA)以固定步长搜索难以收敛于全局最优解、对初始生长点选取依赖性强和生长空间巨大的局限性,提出自适应变步长搜索、高斯扰动变异和生长空间筛选3种机制的新策略,建立基于多机制融合的模拟植物生长算法(多机制融合PGSA),进一步采用多机制融合PGSA对弦支穹顶结构进行预应力优化,并与其他优化算法进行对比.结果表明:与原PGSA相比,引入自适应变步长搜索机制,可避免算法陷入局部最优解,引入高斯扰动变异机制,可解决由于初始生长点的选取不当而造成优化结果不佳的问题,引入生长空间筛选机制,可在算法收敛后有效终止生长,显著缩小生长空间(降幅最大达97.64%);与其他优化算法相比,多机制融合PGSA的迭代次数最少(仅为45次),且优化得到的支座平均水平径向反力绝对值最小(仅为0.004 kN),验证了该算法的适用性. 展开更多
关键词 弦支穹顶结构 模拟植物生长算法 预应力优化 多机制融合 算法新策略
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基于改进粒子群K-means的道路状态识别聚类算法
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作者 徐韬 任其亮 +1 位作者 李金宴 林伟 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第2期47-56,共10页
针对传统K均值聚类算法(K-means)受到初始聚类中心影响导致聚类精度波动问题,提出了基于改进粒子群(PSO)的组合聚类算法。在道路运行速度一维原始数据上,增加相对速度比αt、速度波动率βt这2个特征,建立新的三维数据集;在分布式延迟粒... 针对传统K均值聚类算法(K-means)受到初始聚类中心影响导致聚类精度波动问题,提出了基于改进粒子群(PSO)的组合聚类算法。在道路运行速度一维原始数据上,增加相对速度比αt、速度波动率βt这2个特征,建立新的三维数据集;在分布式延迟粒子群算法(RODDPSO)基础上,提出改进RODDPSO算法(IRODDPSO算法),引入了粒子最大速度非线性约束函数,随着迭代次数增加,粒子最大更新速度逐步非线性衰减,根据每轮迭代的进化特征值ξ确定不同的粒子更新策略;利用IRODDPSO算法产生K-means初始化聚类中心,利用PSO算法全局搜索能力,寻找出最优初始化聚类中心。研究结果表明:IRODDPSO算法可成功应用在城市道路运行状态聚类分析中,组合算法的准确率、召回率分别为0.935、0.957,较RODDPSO算法分别提升了4.8%、3.6%,较基准PSO算法提升13.2%、11.1%,运行时耗分别下降了6.7%、16.3%;所提出的最大速度非线性约束策略提升了算法收敛能力,并且在快速路、主干路等不同等级道路中表现出良好的稳健性。 展开更多
关键词 交通工程 粒子群算法 K均值聚类算法 非线性速度约束 分布式延迟 道路状态识别
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基于集成学习Stacking算法的南极热流预测模型
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作者 蔡轶珩 张晓晴 +3 位作者 稂时楠 崔祥斌 何彦良 张恒 《大地测量与地球动力学》 北大核心 2026年第1期55-62,85,共9页
大地热流(heat flow,HF)是指地球内部传递至地表的热能,它能够揭示地球深部的各种作用过程及能量平衡信息。在南极洲地区,掌握热流情况对于模拟冰盖动态变化具有极其重要的意义。本研究运用机器学习中的Stacking堆叠算法,构建一个南极... 大地热流(heat flow,HF)是指地球内部传递至地表的热能,它能够揭示地球深部的各种作用过程及能量平衡信息。在南极洲地区,掌握热流情况对于模拟冰盖动态变化具有极其重要的意义。本研究运用机器学习中的Stacking堆叠算法,构建一个南极洲热流预测模型。该模型整合13种与热流相关的地质及地球物理特征的观测输入数据,并集成GBDT、XGBoost、RF、LightGBM、ET和MLP等6种常用于解决回归预测问题的机器学习算法,对热流的分布特征进行预测。实验结果表明,采用Stacking模型的预测精度优于多种基准模型。通过该模型得到的新的南极热流分布预测图,与其他传统方法所绘制的大规模估计热流分布图相比,更加契合南极洲热流的实际分布情况,展现出更为卓越的性能。 展开更多
关键词 集成学习 Stacking算法 大地热流 南极洲
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两阶层体系蚁群算法的AGV路径规划 被引量:1
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作者 孟文俊 程文龙 +1 位作者 王艺锦 席超群 《机械设计与制造》 北大核心 2026年第2期368-373,共6页
传统蚁群算法通常收敛速度缓慢、搜索结果非最优结果,为此,提出了一种两阶层寻路的思想来对传统蚁群算法进行优化设计。第一阶段,按照基础算法跑出初始的蚁群粒子,为第二阶段的改进提供前提条件。第二阶段,在第一阶段的基础上,选择优质... 传统蚁群算法通常收敛速度缓慢、搜索结果非最优结果,为此,提出了一种两阶层寻路的思想来对传统蚁群算法进行优化设计。第一阶段,按照基础算法跑出初始的蚁群粒子,为第二阶段的改进提供前提条件。第二阶段,在第一阶段的基础上,选择优质粒子,对粒子进行一定的处理,扩大优劣粒子间的差异,增强优质粒子对之后迭代的权重系数,提高收敛速度,缩短收敛时间在寻路过程中,还对信息素进行了改进,加入转弯因子和路径因子,减少了AGV转弯次数,使得路径更加简单;路径因子赋予蚂蚁全局的感官,使其在寻路中不断通过全局环境调整方向,能够更快地找到目标点。仿真实验结果证明,该方法可以明显提高算法的收敛速度,节省路径规划时间,降低路径复杂程度,节约了AGV运行成本。 展开更多
关键词 路径规划 蚁群算法 信息素 平滑路径 收敛速度
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一种基于基准图高斯逼近和多初始位置搜索的SITAN算法
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作者 童余德 查峰 +3 位作者 陈永冰 李文魁 刘强 嵇斗 《中国惯性技术学报》 北大核心 2026年第4期373-378,388,共7页
SITAN算法作为重要的匹配定位算法之一,广泛应用于地形、重力、地磁匹配定位等领域。首先,针对传统SITAN算法无法及时修正航向误差的局限,提出了多初始位置点扇形搜索方法;其次,针对传统SITAN平行滤波器离散搜索的缺点,构建了连续解析的... SITAN算法作为重要的匹配定位算法之一,广泛应用于地形、重力、地磁匹配定位等领域。首先,针对传统SITAN算法无法及时修正航向误差的局限,提出了多初始位置点扇形搜索方法;其次,针对传统SITAN平行滤波器离散搜索的缺点,构建了连续解析的SWRS模型。最后,采用拟牛顿BFGS非线性寻优方法对新构建的SWRS模型进行寻优解算,设计了基于连续解析形式重力基准图的SITAN算法。在2′×2′卫星测高反演重力异常数据库的基础上设计了对比仿真实验。仿真实验结果表明,在INS指示航迹定位误差为9.764 n mile、航向误差为3°及重力量测均方根误差为3 mGal实验条件下,所设计的SITAN算法匹配定位精度为1.695 n mile,优于传统SITAN算法的定位精度2.827 n mile。 展开更多
关键词 基准图 SITaN算法 重力匹配 扇形搜索
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基于改进NARXNN神经网络的动车组车轮磨耗预测 被引量:1
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作者 张霞 邓银强 +2 位作者 杨岳 段华东 陈峰 《铁道科学与工程学报》 北大核心 2026年第2期833-845,共13页
预测车轮的磨耗状态对合理制定维护计划、保障动车组列车安全运行具有重要意义。动车组车轮磨耗属复杂非线性问题,引入机器学习和大数据技术对准确预测车轮磨耗具有显著作用。为预测动车组车轮磨耗,提出了一种改进的带外源输入的非线性... 预测车轮的磨耗状态对合理制定维护计划、保障动车组列车安全运行具有重要意义。动车组车轮磨耗属复杂非线性问题,引入机器学习和大数据技术对准确预测车轮磨耗具有显著作用。为预测动车组车轮磨耗,提出了一种改进的带外源输入的非线性自回归神经网络(nonlinear auto-regressive model with eXogenous inputs neural network,NARXNN)模型。首先,依据采集的动车组车轮磨耗3年连续实测数据,运用快速查找密度峰值聚类算法剔除异常数据,并利用二阶拉格朗日多项式插值处理缺失值,进行数据集预处理。然后,通过相空间重构将一维时间序列车轮直径测量数据扩展至多维,挖掘车轮磨耗参数的演变规律,采用主成分分析法提取影响动车组车轮直径参数指标变化的主要成分,构建了车轮磨耗预测模型的数据集样本。在此基础上,设计了一种带外源输入的非线性自回归神经网络NARXNN模型,采用列文伯格−马夸尔特算法(levenberg-marquardt,LM)优化NARXNN模型的权重和阈值,引入正交匹配追踪算法(orthogonal matching pursuit,OMP),以贪婪迭代的方式优化网络模型结构,在保证性能可靠性的同时删除冗余神经元,最终实现预测网络结构的精简。实验结果表明,LM-OMP算法优化的NARXNN神经网络模型结构简单、性能优越,能够快速稳定收敛。建立了未来2至6个月的车轮轮径磨耗预测模型,与其他经典预测模型对比结果表明,运用LM-OMP算法优化的NARXNN神经网络模型在动车组车轮磨耗预测方面具有更高的准确率和稳定性。运用该方法能够较精准地预测车轮磨耗的发展规律,可为动车组车轮的精准维修和科学使用提供参考。 展开更多
关键词 动车组车轮 车轮磨耗预测 NaRXNN神经网络 LM-OMP算法 相空间重构
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基于A*和水母复合算法的无人机三维路径规划
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作者 张勰 何福锋 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第9期3994-4005,共12页
针对无人机在复杂三维地形中的路径规划效率不高及可行性不足等问题,聚焦复杂自然地形场景的路径规划问题,以城市环境与动态障碍物场景作为未来研究方向,提出了一种结合A*算法与水母搜索算法的自适应混合优化方法。该方法引入自适应参... 针对无人机在复杂三维地形中的路径规划效率不高及可行性不足等问题,聚焦复杂自然地形场景的路径规划问题,以城市环境与动态障碍物场景作为未来研究方向,提出了一种结合A*算法与水母搜索算法的自适应混合优化方法。该方法引入自适应参数调整机制,有效提升了路径规划的效率和结果的可行性。利用航天飞机雷达地形测绘使命(shuttle radar topography mission, SRTM)实测地形数据及典型仿真环境开展实验,对比A*算法、粒子群优化算法、蚁群优化算法和鲸鱼优化算法等常用优化算法。实验结果表明,该方法在路径长度、计算时间及内存占用等多项指标上均取得显著优势。具体表现为路径整体更优化,规划速度更快,资源消耗更低,且在复杂地形环境下能够保证较高的路径可行性和安全性。此外,所采用的多约束动态协同策略及高效混合规划器架构进一步增强了算法对于不同地形和复杂约束情境的适应能力。研究结果为无人机在复杂环境下的自主路径规划提供了新的工程实现思路,具有重要的应用价值和推广前景。 展开更多
关键词 无人机 三维路径规划 水母搜索算法 a*算法 SRTM地形数据
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