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A Particle Swarm Optimization Algorithm with Variable Random Functions and Mutation 被引量:7
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作者 ZHOU Xiao-Jun YANG Chun-Hua +1 位作者 GUI Wei-Hua DONG Tian-Xue 《自动化学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第7期1339-1347,共9页
关键词 粒子群优化算法 随机变量函数 突变 PSO算法 随机函数 收敛性分析 算法性能 人口密度
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基于粒子群优化后随机森林模型的管道内腐蚀风险预测
2
作者 肖雯雯 葛鹏莉 +6 位作者 胡广强 吕瑶 龙武 刘青山 郜双武 曲志豪 张雷 《腐蚀与防护》 北大核心 2025年第2期59-65,共7页
基于塔河油田历史失效数据,使用Pearson相关性分析和灰色关联度分析确定管道内腐蚀主控因素,并将其作为模型输入变量,腐蚀速率作为输出变量,建立随机森林(RF)腐蚀预测模型。为提高预测精度,使用粒子群优化(PSO)算法对RF模型的超参数进... 基于塔河油田历史失效数据,使用Pearson相关性分析和灰色关联度分析确定管道内腐蚀主控因素,并将其作为模型输入变量,腐蚀速率作为输出变量,建立随机森林(RF)腐蚀预测模型。为提高预测精度,使用粒子群优化(PSO)算法对RF模型的超参数进行优化。结果表明:塔河油田输油管道内腐蚀主控因素为CO_(2)分压、温度、Cl^(-)含量和H_(2)S分压;经PSO优化后RF模型的决定系数R~2为0.97,均方根误差为0.161,平均绝对误差为0.027,均优于其他3种模型。因此,PSO优化后RF模型能够准确预测管道的腐蚀速率,为油气田管道的腐蚀预警和防护提供依据和支持。 展开更多
关键词 CO_(2)-H_(2)S腐蚀 机器学习 随机森林(RF) 粒子群优化(PSO) 腐蚀速率
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基于随机森林和MOPSO-CD的盾构隧道掘进沉降预测与施工参数优化
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作者 傅蕾 吴惠明 +3 位作者 黄宏伟 张东明 陈刚 李章林 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第S1期318-329,共12页
在城市建(构)筑物密集区域,准确预测和调控土压平衡盾构施工引起的地面沉降,对保障施工安全、降低环境影响至关重要。为此,提出结合随机森林、遗传算法以及基于拥挤距离的多目标粒子群优化算法,实现盾构施工引起地表沉降预测以及施工参... 在城市建(构)筑物密集区域,准确预测和调控土压平衡盾构施工引起的地面沉降,对保障施工安全、降低环境影响至关重要。为此,提出结合随机森林、遗传算法以及基于拥挤距离的多目标粒子群优化算法,实现盾构施工引起地表沉降预测以及施工参数多目标优化研究。首先,对搜集的盾构工程施工数据进行预处理和相关性分析,建立土压平衡盾构工程施工数据库;在该数据库的基础上训练随机森林回归模型,采用遗传算法确定最佳超参数组合,获得地表沉降以及推进速度2个智能预测模型。然后,基于对模型输入参数的特征重要度分析,确定8个关键可调施工参数作为待优化参数并建立适应度函数,确定各施工参数约束范围,以最小化沉降及最大化推进速度为目标,采用多目标粒子群算法对土压平衡盾构施工参数进行优化取值。结果表明:1)建立的地表沉降预测模型R2值为0.937,均方根误差(ERMS)为11.7 mm,能够得到较为准确的实时预测结果;2)建立的多目标施工参数优化模型给出了各参数的优化取值范围,优化取值后的地表沉降平均值为-4.28 mm,大幅减小为原参数组合下地表沉降平均值的3.5%左右,且推进速度平均值保持在原推进速度58%的水平。 展开更多
关键词 盾构隧道 施工参数 地表沉降 推进速度 随机森林 多目标粒子群优化
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基于三种群粒子群优化策略的移动机器人路径规划
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作者 王珂 姜春艳 +1 位作者 黄黎 张新海 《深圳大学学报(理工版)》 北大核心 2025年第4期447-454,I0006-I0008,共11页
针对移动机器人在复杂环境路径规划中存在的全局搜索能力不足、易陷入局部最优及路径质量欠佳等问题,提出一种基于三种群粒子群优化(three-population particle swarm optimization,TPPSO)策略的移动机器人路径规划算法.该算法通过探索... 针对移动机器人在复杂环境路径规划中存在的全局搜索能力不足、易陷入局部最优及路径质量欠佳等问题,提出一种基于三种群粒子群优化(three-population particle swarm optimization,TPPSO)策略的移动机器人路径规划算法.该算法通过探索群、开发群和增强群的协同进化机制,增强了全局搜索与局部开发能力.探索群利用粒子质量评估和随机选择策略更新速度;开发群采用线性认知系数动态调整机制;增强群引入较大随机分量以减少局部最优影响.算法引入随机扰动策略,当搜索性能停滞时对粒子群施加扰动,以增强多样性.在单峰函数(F_(1))、带噪声单峰函数(F_(4))和多峰函数(F_(9))3类基准函数测试中,TPPSO算法的平均值和标准差均优于传统PSO算法、SAVPSO算法和RRT*算法,验证了其优异的优化性能和稳定性.在4个10 m×10 m的二维标准环境中生成的路径能有效规避障碍物并减少不必要的迂回,路径质量最优.复杂环境验证实验进一步发现,在动态多障碍物环境中的规划成功率达91.5%;三维环境中的平均爬升率为10.7%.TPPSO算法能有效解决移动机器人在复杂环境下的路径规划问题. 展开更多
关键词 计算机应用 路径规划 粒子群优化 进化算法 线性认知系数 随机扰动
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基于随机森林的空间目标行为意图识别方法
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作者 汪一凡 白雪 +1 位作者 徐明 孙秀聪 《指挥与控制学报》 北大核心 2025年第3期339-350,共12页
针对空间目标真实异动行为数据少和目标行为特征描述与意图识别困难等问题,利用考虑高轨摄动和常见机动行为的动力学模型,提出了一套空间目标异动行为数据库生成算法,实现拟真异动行为数据生成。并采用基于粒子群优化的随机森林算法,构... 针对空间目标真实异动行为数据少和目标行为特征描述与意图识别困难等问题,利用考虑高轨摄动和常见机动行为的动力学模型,提出了一套空间目标异动行为数据库生成算法,实现拟真异动行为数据生成。并采用基于粒子群优化的随机森林算法,构建目标轨道行为与意图之间的映射模型。仿真结果显示经过特征选取优化和参数优化的模型对5种意图的识别准确率和标准差较未优化模型大幅提升,识别准确率均在99.5%以上,同时准确率标准差均小于0.01。 展开更多
关键词 意图识别 随机森林 粒子群优化 行为数据库 行为特征描述
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粒子群优化随机森林机床热误差建模与补偿
6
作者 苏哲 郭世杰 +3 位作者 丁强强 唐术锋 邹云鹤 吕贺 《机床与液压》 北大核心 2025年第12期8-16,共9页
为了提高机床热误差预测精度,提出一种自适应粒子群(APSO)优化随机森林(RF)模型的机床直线轴热误差预测方法。采用浣熊优化算法(COA)对K-Means算法进行优化,并结合相关性分析筛选出温度敏感点;提出动态惯性权重与学习因子的线性调整策... 为了提高机床热误差预测精度,提出一种自适应粒子群(APSO)优化随机森林(RF)模型的机床直线轴热误差预测方法。采用浣熊优化算法(COA)对K-Means算法进行优化,并结合相关性分析筛选出温度敏感点;提出动态惯性权重与学习因子的线性调整策略来避免粒子群算法陷入局部最优解,构建了基于APSO-RF的直线轴热误差预测模型。为了验证模型的准确性与实用性,在VDL-600A型加工中心上以X轴为例进行热误差测量与建模验证,基于FANUC系统坐标原点偏移(EMZPS)功能结合自主搭建的热误差辅助补偿系统,实现了计算机与系统间的通信连接。结果表明:APSO-RF热误差模型的均方根误差相比PSO-SVM、RF及BP模型分别降低了18.3%、45.2%及47.2%,有效提高了建模精度。根据构建的模型与补偿系统功能模块,补偿后热误差最大值由71.15μm降至13.4μm,精度提升81.2%,所构建的热误差补偿方法可有效提高机床的加工精度及稳定性。 展开更多
关键词 数控机床 热误差补偿 自适应粒子群优化随机森林(APSO-RF)模型 浣熊优化算法(COA)
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基于网格算法和粒子群算法的随机森林参数优化 被引量:1
7
作者 周古辛 胡桂开 《安徽大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期27-34,共8页
随机森林是一种高效且被广泛应用的集成机器学习算法,主要应用于回归、分类、特征选择等方面.为提高预测的准确度和稳定性,算法中的重要参数需要进一步优化.论文主要对该问题进行研究,并提出了一种基于网格算法和粒子群算法的参数优化方... 随机森林是一种高效且被广泛应用的集成机器学习算法,主要应用于回归、分类、特征选择等方面.为提高预测的准确度和稳定性,算法中的重要参数需要进一步优化.论文主要对该问题进行研究,并提出了一种基于网格算法和粒子群算法的参数优化方法.首先,利用网格算法对参数进行优化,得到参数的合理区间范围;其次,在该区间范围内利用粒子群算法对决策树数量和选择特征数量两个参数进一步优化;最后,利用经典案例将论文的方法与现有方法进行模拟比较.结果表明:该方法能够更好地减少袋外误差,提高预测的准确度. 展开更多
关键词 随机森林 参数优化 袋外误差 网格搜索 粒子群算法
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基于替代模型的旋转磁耦合器磁心结构优化
8
作者 丰宇宸 孙跃 +2 位作者 邓德强 胡宏晟 胡韩 《电工技术学报》 北大核心 2025年第4期997-1008,共12页
旋转磁耦合器作为一种适用于各类旋转应用场景的无线电能传输系统电磁耦合机构,与传统接触式集电环相比,具有使用寿命长、无磨损、安全可靠等优点。其中,磁心的结构设计与旋转磁耦合器的性能、成本和可靠性息息相关。针对旋转磁耦合器... 旋转磁耦合器作为一种适用于各类旋转应用场景的无线电能传输系统电磁耦合机构,与传统接触式集电环相比,具有使用寿命长、无磨损、安全可靠等优点。其中,磁心的结构设计与旋转磁耦合器的性能、成本和可靠性息息相关。针对旋转磁耦合器的磁心结构优化问题,该文提出了一种基于替代模型的磁心结构优化方法,该方法能够在确保耦合系数稳定的同时减少磁心的使用量。首先确定了旋转磁耦合器的结构参数,并采用拉丁超立方抽样方法对不同结构参数进行随机抽样,并根据结果创建了数据集。在此数据集的基础上,利用极端随机森林算法构建了替代模型,用于预测不同磁心结构下的系统耦合系数,并通过测试数据集验证了该替代模型的预测精度。最后,结合替代模型和多目标粒子群优化算法,给出了旋转磁耦合器的磁心结构优化方法,通过该方法可以得到在考虑磁心使用量和保证耦合系数稳定前提下的最优磁心结构设计方案。搭建了实验样机以验证该优化方法的正确性和可行性,系统的传输功率为3.2 kW,传输效率为97%,磁心用量得到大幅下降。 展开更多
关键词 无线电能传输 旋转磁耦合器 磁心结构优化 极端随机森林 多目标粒子群优化
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基于GRU-IPSO算法的双馈风机控制参数辨识
9
作者 徐恒山 朱士豪 +2 位作者 黄永章 薛飞 张旭军 《华北电力大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期70-80,共11页
针对特定风速下双馈风机(double fed induction generator,DFIG)控制参数辨识结果难以精确刻画随机风速下输出特性的问题,提出一种基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)-改进粒子群优化(improved particle swarm optimization,IP... 针对特定风速下双馈风机(double fed induction generator,DFIG)控制参数辨识结果难以精确刻画随机风速下输出特性的问题,提出一种基于门控循环单元(gated recurrent unit,GRU)-改进粒子群优化(improved particle swarm optimization,IPSO)算法的双馈风机控制参数辨识方法。首先,将双馈风机运行状态分为MPPT、恒速和恒功率三种,并利用斯皮尔曼秩相关系数法分析控制参数与待选观测量的相关性,筛选出交/直轴电流和有功/无功功率作为观测量;然后,在三种运行状态下训练GRU神经网络,在不设寻优范围情况下初步获得控制参数值,以简化辨识流程,并利用IPSO算法对控制参数进一步寻优,以提高辨识精度;最后,根据各参数的相对误差提取三种状态辨识结果中的最优值作为最终控制参数,结合测试案例对GRU-IPSO控制参数辨识方法的有效性和可行性进行验证。测试结果表明:GRU-IPSO辨识算法的加权平均总偏差约为3%,相比于GRU辨识算法,GRU-IPSO辨识算法可将误差缩小5倍。 展开更多
关键词 双馈风机 参数辨识 随机特性 斯皮尔曼秩相关系数 门控循环单元 粒子群算法
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基于机器学习的构造蚀变花岗岩强度预测
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作者 胡芮晟 沈军辉 +3 位作者 燕俊松 田雄 罗晓红 陈涛 《人民长江》 北大核心 2025年第7期132-139,共8页
岩石强度的弱化可能导致隧洞掘进过程掌子面塌方及围岩大变形等工程问题,故构造蚀变花岗岩强度预测对实际工程具有重要意义。以具有典型构造蚀变特征的硬梁包水电站蚀变花岗岩为研究对象,在工程地质分类基础上测试了岩石物理力学性质,... 岩石强度的弱化可能导致隧洞掘进过程掌子面塌方及围岩大变形等工程问题,故构造蚀变花岗岩强度预测对实际工程具有重要意义。以具有典型构造蚀变特征的硬梁包水电站蚀变花岗岩为研究对象,在工程地质分类基础上测试了岩石物理力学性质,采用多元非线性回归、粒子群优化的随机森林算法(PSO-RF)、粒子群优化的BP神经网络算法(PSO-BP)3种方法分别建立了构造蚀变花岗岩饱和单轴抗压强度预测模型,用决定系数等指标评价了模型的精度,最后将模型应用于龙羊峡储能工程以进一步验证其适用性。研究表明:硬梁包水电站花岗岩的蚀变以微观结构变化为主,而矿物成分变化相对较少,因微裂隙扩张与晶间接触方式变化导致强度弱化;经各自变量间的共线性诊断后,选定干密度、吸水率、点荷载强度、纵波速、饱和单轴抗压强度为变量建立预测模型;三种预测模型均具有较高预测精度,其中PSO-RF模型表现最优。 展开更多
关键词 构造蚀变花岗岩 蚀变分类 抗压强度预测 非线性回归 粒子群优化 随机森林 BP神经网络 硬梁包水电站
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基于改进分数阶粒子群算法的多无人车取送货任务调度方法
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作者 陈玉全 冯丽曼 +2 位作者 孙克璇 张楠杰 王冰 《农业机械学报》 北大核心 2025年第6期109-118,共10页
针对农产品运输场景下产地与销地配送环节中的多无人车协同任务分配问题,首先构建涵盖行程成本、时间违反成本、负载违反成本和启动成本的多无人车取送货任务调度组合优化模型。提出一种改进分数阶粒子群算法(Improved fractional order... 针对农产品运输场景下产地与销地配送环节中的多无人车协同任务分配问题,首先构建涵盖行程成本、时间违反成本、负载违反成本和启动成本的多无人车取送货任务调度组合优化模型。提出一种改进分数阶粒子群算法(Improved fractional order particle swarm optimization,IFOPSO)。通过在粒子群算法(PSO)中引入分数阶列维随机步长,提高PSO的全局搜索能力,进一步设计列维阶次的自适应调整机制,提高IFOPSO的收敛精度和寻优性能。基于10个基准函数的对比实验结果表明,提出的IFOPSO算法在收敛速度、精度以及全局搜索能力等方面,相较于现有算法表现出显著优势。最后将IFOPSO算法应用于多无人车任务分配问题的求解中,并与传统PSO、改进PSO和分数阶PSO算法进行对比实验,结果表明该算法能够有效降低调度成本,并快速找到合理的取送货方案。 展开更多
关键词 农产品运输 任务分配 多车协同 分数阶粒子群算法 列维随机步长 自适应列维阶次
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基于改进RRT与GA的多目标路径规划——以无人机林区巡检为例
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作者 张彪 康峰 许舒婷 《北京林业大学学报》 北大核心 2025年第4期129-141,共13页
【目的】为解决无人机在人工林区巡检任务(如病虫害监测、火灾预防等)中的路径规划问题,即求解巡检点的最优遍历序列以及生成避障飞行轨迹,本文通过融合改进快速随机扩展树(RRT)算法和遗传算法(GA),提出一种多目标路径规划算法。【方法... 【目的】为解决无人机在人工林区巡检任务(如病虫害监测、火灾预防等)中的路径规划问题,即求解巡检点的最优遍历序列以及生成避障飞行轨迹,本文通过融合改进快速随机扩展树(RRT)算法和遗传算法(GA),提出一种多目标路径规划算法。【方法】首先改进传统GA,使其能够在三维空间中遍历所有巡检点并求解最优序列。其次,依据该序列进行路径搜索,改进RRT算法的随机采样原理,通过靶心和绕树策略实现避障效果,并采用连续选择父节点策略,取消因避障产生的多余转折点。最后,通过3次B样条曲线优化,生成最终路径。【结果】仿真结果表明,本算法能够在复杂林区环境中遍历所有巡检点,并在短时间内规划出高质量、无碰撞的路径。与粒子群算法(PSO)、蚁群算法(ACO)和RRT算法相比,当巡检点从3个增加到9个时,PSO、ACO、RRT算法搜索时间分别增加了221.77%、332.42%、184.78%,而本算法仅增加了102.35%。在9个巡检点的复杂环境中,本算法的路径耗散分别比PSO、ACO和RRT算法降低了14.46%、30.28%、24.76%,且路径质量显著提高,消除了路径交叉重合现象。此外,通过ROS平台,利用无人机在林区点云上进行模拟飞行并验证成功,证明本算法适用于林区巡检的多目标路径规划。【结论】针对人工林区无人机巡检任务中的飞行路线规划问题,本文通过改进RRT与GA,成功规划出一条遍历所有巡检点且避开林区障碍物的无碰撞路径。相较于PSO、ACO和RRT算法,本算法在路径质量、路径耗散和搜索时间上均表现出显著优势。 展开更多
关键词 多目标优化 路径规划 快速随机扩展树(RRT) 遗传算法(GA) 无人机 粒子群算法(PSO) 蚁群算法(ACO)
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基于BO-RF回归预测的海水柱塞泵配流阀结构参数优化研究
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作者 周广金 国凯 +1 位作者 孙杰 黄晓明 《机电工程》 北大核心 2025年第4期618-627,共10页
海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方... 海水柱塞泵采用阀配流方式可以提高其密封性能,保证其具有较高的输出压力。针对配流阀结构参数设计不合理,导致阀芯运动滞后和容积效率降低的问题,提出了一种贝叶斯优化(BO)与随机森林算法(RF)相结合的海水柱塞泵配流阀结构参数优化方法。首先,利用AMESim软件搭建了海水泵液压系统仿真模型,利用试验验证了仿真模型的准确性,分别分析了吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力、阀芯质量对阀芯滞后以及容积效率的影响;然后,基于仿真获得的配流阀结构参数与对应输出流量的数据,对比分析了贝叶斯优化随机森林(BO-RF)模型、粒子群优化随机森林(PSO-RF)模型、反向传播神经网络(BPNN)模型和随机森林(RF)模型的回归预测结果,以BO-RF模型为回归预测模型,利用遗传算法优化了配流阀结构参数,并获得了结构参数最优解;最后,对优化后的配流阀结构参数进行了仿真分析。研究结果表明:吸、排液阀的弹簧刚度、弹簧预紧力增大能够减小阀芯滞后,提高容积效率,参数增大到临界值后,容积效率会随参数增大而降低;吸、排液阀的阀芯质量增大会增大阀芯滞后,减小容积效率;BO-RF模型的均方根误差(RMSE)、平均绝对百分比误差(MAPE)、决定系数(R^(2))均优于RF、PSO-RF和BPNN模型,其回归预测准确度更高;对于优化后的结果进行仿真可得:容积效率较原结构提高了4.7%。该模型适用于配流阀结构参数预测和优化问题,可为提高柱塞泵容积效率提供参考。 展开更多
关键词 三柱塞曲柄连杆式高压海水柱塞泵 容积效率降低 阀芯运动滞后 贝叶斯优化随机森林回归预测模型 粒子群优化随机森林 弹簧刚度和预紧力 阀芯质量
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大型原油储罐底板腐蚀速率预测方法研究
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作者 程伟 陈炜 +3 位作者 袁文彬 李志远 巫红军 吴祥 《压力容器》 北大核心 2025年第2期80-86,共7页
针对大型原油储罐在未开罐情形下定量预测罐底板腐蚀速率难的问题,通过收集国内大量5~15万m^(3)大型原油储罐的设计建造、检验检测和运行采样数据,筛选影响或表征底板腐蚀的主要因素,建立了基于随机森林(RF)结合粒子群优化算法(PSO)的... 针对大型原油储罐在未开罐情形下定量预测罐底板腐蚀速率难的问题,通过收集国内大量5~15万m^(3)大型原油储罐的设计建造、检验检测和运行采样数据,筛选影响或表征底板腐蚀的主要因素,建立了基于随机森林(RF)结合粒子群优化算法(PSO)的原油储罐底板腐蚀速率预测模型。结果表明,该模型预测罐底板腐蚀速率与实测罐底板腐蚀速率误差较小,93.3%的预测值与实测值误差不超过0.1mm/a,且具有较高的精确度:平均绝对误差(MAE)为0.021mm/a,均方根误差(RMSE)为0.038mm/a,相关性(R^(2))为0.942。研究结果可为大型原油储罐检修周期制定及腐蚀防护决策提供技术支撑。 展开更多
关键词 原油储罐 随机森林 粒子群优化 机器学习
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基于随机森林的管道漏磁缺陷检测与量化
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作者 石晴 张国山 +3 位作者 刚蓓 李志华 胡家铖 刘思娇 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第3期199-207,共9页
油气管道的缺陷尺寸量化是管道检测的关键问题和最终目标。传统的缺陷检测方法往往停留在缺陷分类的阶段,数据处理不具体给后续结果分析增加了难度;智能识别方法又对漏磁数据的质量有更高要求。因此提出一种粒子群优化算法结合随机森林(... 油气管道的缺陷尺寸量化是管道检测的关键问题和最终目标。传统的缺陷检测方法往往停留在缺陷分类的阶段,数据处理不具体给后续结果分析增加了难度;智能识别方法又对漏磁数据的质量有更高要求。因此提出一种粒子群优化算法结合随机森林(PSO-RF),实现管道缺陷长、宽、深的自动量化。首先对一组缺陷漏磁数据进行多维度的特征提取,然后利用随机森林算法进行回归预测;针对随机森林算法最佳参数不宜获得的难点,使用粒子群优化算法进行超参数调优,最终获得比较准确的缺陷长、宽、深预测数据。将PSO-RF算法与经典的卷积神经网络和粒子群算法-支持向量回归(PSO-SVR)训练算法进行对比,对长、宽、深的量化精度分别提高了28%、32%、68%,验证了PSO-RF算法的有效性与优越性。最后使用一组带标签的管道缺陷数据对算法进行验证,长、宽、深量化误差在20%以内的数据分别达到80.3%、88.5%和95.9%。 展开更多
关键词 漏磁检测 特征提取 随机森林 粒子群优化 缺陷量化
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基于机器学习的煤层气井产能预测与压裂参数优化
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作者 胡秋嘉 刘春春 +5 位作者 张建国 崔新瑞 王千 王琪 李俊 何珊 《油气藏评价与开发》 北大核心 2025年第2期266-273,299,共9页
沁水盆地南部煤层气区块储层非均质性强,气井产能预测难度大,且压裂施工缺乏针对性设计,导致压裂后井间生产效果差异显著。为此,基于沁水盆地南部187口煤层气直井的地质、测井、压裂和生产数据,构建了基于多任务学习策略的随机森林算法... 沁水盆地南部煤层气区块储层非均质性强,气井产能预测难度大,且压裂施工缺乏针对性设计,导致压裂后井间生产效果差异显著。为此,基于沁水盆地南部187口煤层气直井的地质、测井、压裂和生产数据,构建了基于多任务学习策略的随机森林算法的气井产能预测模型,并通过粒子群优化算法优化压裂参数。研究使用深度卷积自动编码-解码器处理测井曲线等非结构化数据,采用随机森林算法结合多任务学习策略,有效缓解了样本数据有限和泛化性能低的问题,使得模型在小样本数据下仍能保持较高的预测精度。分析结果表明:深度、施工液量和小粒径支撑剂用量是影响产能的主要因素;地质条件是决定气井长期产能的关键因素;压裂参数则主要影响气井的峰值产能。多任务学习的随机森林算法在小样本数据上表现出高预测精度,测试集中峰值30d和5a累产气量的决定系数(R^(2))分别为0.883和0.887。对6口新井的5a累产气量预测R^(2)达0.901,显示出模型在实际应用中的高准确性和稳定性。通过粒子群优化算法对压裂参数进行优化后的方案,能够显著提高气井的产能分类等级或提升气井的产能水平。优化后的预测单井产能比原实际方案提高了约153%至188%,显示出优化方案在实际应用中的显著效果。通过结合多任务学习和粒子群优化算法,成功解决了小样本数据下的产能预测及压裂参数优化问题。构建的产能预测模型和压裂参数优化算法为沁水盆地南部煤层气高效开发提供了理论支持和实践参考。 展开更多
关键词 煤层气 随机森林算法 多任务学习 粒子群优化算法 产能预测 压裂参数优化
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基于IBK-IPS的电驱车间空调系统节能优化方法
17
作者 龚小容 王鑫 +2 位作者 熊维清 王溏靓 张洪铭 《华南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期80-92,共13页
针对电驱车间空调系统运行能耗高和工作效率低的问题,基于IBK-IPS算法提出了一种考虑空调系统各设备相互约束的动态节能优化方法。首先,分析空调系统各设备之间的影响机理,建立各设备的能耗和约束条件数学模型,构建系统运行能耗优化目... 针对电驱车间空调系统运行能耗高和工作效率低的问题,基于IBK-IPS算法提出了一种考虑空调系统各设备相互约束的动态节能优化方法。首先,分析空调系统各设备之间的影响机理,建立各设备的能耗和约束条件数学模型,构建系统运行能耗优化目标函数;接着,提出了一种基于改进黑翅鸢与粒子群(IBK-IPS)的算法,对空调系统各设备的水温、流量和风量等运行参数进行优化,以提高空调系统运行参数控制的精度和效果;然后,利用Simulink平台建立空调系统冷却水系统、冷冻水系统的能耗仿真模型,并通过仿真实验来验证运行参数优化的效果和准确性;最后,将该方法在某电驱车间进行实际应用,以验证所提方法的实际效果和可行性。仿真实验及实际应用测试结果表明:系统的运行能耗得到有效降低,节能率达到11.23%~34.68%;系统的运行能效得到有效优化,运行能效提升了11.53%~41.75%;相较于PS、BK、BK-PS算法,IBK-IPS算法的节能效果最优,且收敛速度分别提升了27.27%、61.90%、69.23%;在实际应用测试中,优化后系统在5种不同负荷下的节能率分别为22.61%、17.24%、7.48%、14.97%、12.64%。综上所述,该文提出的节能优化方法能够有效地解决电驱车间空调系统运行能耗高和工作效率低的问题,具有良好的节能效果和实用性,可为空调系统节能优化研究提供新的思路。 展开更多
关键词 电驱车间 空调系统 相互约束 改进的黑翅鸢与粒子群算法 动态节能优化方法
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基于天气特征的高速公路交通流预测方法研究
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作者 袁辉 谢庆 +3 位作者 计明军 吴炜昌 曾斌 姬生忠 《现代电子技术》 北大核心 2025年第8期164-172,共9页
随着高速公路网络的规模扩展和智能交通系统的不断完善,交通流预测在提高道路资源利用效率和缓解交通拥堵方面起着至关重要的作用。现有的预测方法往往忽视了天气特征动态变化对交通流的影响,故文中旨在运用集成深度学习模型来探索天气... 随着高速公路网络的规模扩展和智能交通系统的不断完善,交通流预测在提高道路资源利用效率和缓解交通拥堵方面起着至关重要的作用。现有的预测方法往往忽视了天气特征动态变化对交通流的影响,故文中旨在运用集成深度学习模型来探索天气特征对高速公路交通流的影响。利用随机森林算法从历史交通流量和天气数据中提取出相关性较高的天气特征,采用粒子群优化算法对长短期记忆神经网络模型的超参数进行优化,构建一个融合天气特征数据的深度学习预测框架,将经过筛选的天气特征序列输入至预测框架模型中进行训练和预测。通过真实数据集上的实验验证了所提方法的有效性和泛化能力。实验结果表明,所提的集成深度学习方法相比现有的深度学习方法具有更好的拟合度、预测精度和稳定性,能够更准确地捕捉天气特征动态变化对交通流的影响。 展开更多
关键词 智能交通系统 高速公路交通流预测 天气特征 集成深度学习 随机森林算法 粒子群优化算法 长短期记忆神经网络 超参数优化
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Stochastic focusing search:a novel optimization algorithm for real-parameter optimization 被引量:3
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作者 Zheng Yongkang Chen Weirong +1 位作者 Dai Chaohua Wang Weibo 《Journal of Systems Engineering and Electronics》 SCIE EI CSCD 2009年第4期869-876,共8页
A novel optimization algorithm called stochastic focusing search (SFS) for the real-parameter optimization is proposed. The new algorithm is a swarm intelligence algorithm, which is based on simulating the act of hu... A novel optimization algorithm called stochastic focusing search (SFS) for the real-parameter optimization is proposed. The new algorithm is a swarm intelligence algorithm, which is based on simulating the act of human randomized searching, and the human searching behaviors. The algorithm's performance is studied using a challenging set of typically complex functions with comparison of differential evolution (DE) and three modified particle swarm optimization (PSO) algorithms, and the simulation results show that SFS is competitive to solve most parts of the benchmark problems and will become a promising candidate of search algorithms especially when the existing algorithms have some difficulties in solving certain problems. 展开更多
关键词 swarm intelligence stochastic focusing search real-parameter optimization human randomized searching particle swarm optimization.
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RandWPSO-LSSVM optimization feedback method for large underground cavern and its engineering applications 被引量:2
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作者 聂卫平 徐卫亚 刘兴宁 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS 2012年第8期2354-2364,共11页
According to the characteristics of large underground caverns, by using the safety factor of surrounding rock mass point as the control standard of cavern stability, RandWPSO-LSSVM optimization feedback method and flo... According to the characteristics of large underground caverns, by using the safety factor of surrounding rock mass point as the control standard of cavern stability, RandWPSO-LSSVM optimization feedback method and flow process of large underground cavern anchor parameters were established. By applying the optimization feedback method to actual project, the best anchor parameters of large surge shaft five-tunnel area underground cavern of the Nuozhadu hydropower station were obtained through optimization. The results show that the predicted effect of LSSVM prediction model obtained through RandWPSO optimization is good, reasonable and reliable. Combination of the best anchor parameters obtained is 114131312, that is, the locked anchor bar spacing is 1 m x 1 m, pre-stress is 100 kN, elevation 580.45-586.50 m section anchor bar diameter is 36.00 mm, length is 4.50 m, spacing is 1.5 m × 2.5 m; anchor bar diameter at the five-tunnel area side wall is 25.00 mm, length is 7.50 m, spacing is 1 m× 1.5 m, and the shotcrete thickness is 0.15 m. The feedback analyses show that the optimization feedback method of large underground cavern anchor parameters is reasonable and reliable, which has important guiding significance for ensuring the stability of large underground caverns and for saving project investment. 展开更多
关键词 random weight particle swarm optimization least squares support vector machine large undergrotmd cavern anchor oarameters optimization feedback rock-ooint safety factor
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