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新方法生成帕累托最优拓扑:附带MATLAB代码的实现- MATLAB开发

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简介:
本项目提供了一种新颖算法用于生成帕累托最优网络拓扑,并包含了详细的MATLAB代码以供研究与实践。适用于复杂系统优化设计及性能评估。 工程师通常对获得最佳拓扑结构感兴趣,即针对各种结构问题的最佳概念设计。附带的Matlab代码在大约199行中生成了这样的最优解。作为示例,该代码解决了两个预设的结构性问题,并通过直接跟踪帕累托最优曲线为不同体积分数生成最佳拓扑结构。详情请参阅随附的pdf文档。

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  • MATLAB- MATLAB
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    本项目提供了一种新颖算法用于生成帕累托最优网络拓扑,并包含了详细的MATLAB代码以供研究与实践。适用于复杂系统优化设计及性能评估。 工程师通常对获得最佳拓扑结构感兴趣,即针对各种结构问题的最佳概念设计。附带的Matlab代码在大约199行中生成了这样的最优解。作为示例,该代码解决了两个预设的结构性问题,并通过直接跟踪帕累托最优曲线为不同体积分数生成最佳拓扑结构。详情请参阅随附的pdf文档。
  • 追踪_ParetoOptimalTracing_化_matlab_
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    本项目介绍了一种基于MATLAB实现的帕累托最优追踪算法(Pareto Optimal Tracing),用于执行高效的拓扑优化,适用于工程设计中的多目标优化问题。 在IT行业中,特别是在计算科学与工程领域内,帕累托最优(Pareto Optimality)是一个重要的概念,在解决多目标优化问题上被广泛应用。拓扑优化是结构设计的一个分支,它使用数值方法来确定材料分布以实现特定性能指标的最佳配置。本主题将深入探讨帕累托最优在拓扑优化中的应用,并介绍如何利用MATLAB这一强大的编程工具来实施该过程。 帕累托最优点源于经济学理论,在多目标优化问题中指的是一个解决方案不能通过改善某一目标而使其他所有目标恶化的情况,这样的方案即为帕累托最优。在工程设计领域内,这通常意味着我们无法在不牺牲某些性能指标的前提下提升其他方面。例如,在结构设计过程中,我们需要同时考虑减轻重量和保持强度的问题,帕累托最优点就是在这种权衡中找到的理想状态。 拓扑优化是通过计算机模拟来寻找材料分布的最佳配置的过程,目标是在满足特定负载及约束条件的情况下最小化成本、重量或者增加刚度等。MATLAB作为一款强大的数学与计算环境提供了多种工具箱如优化工具箱和Simulink用于实现拓扑优化的算法。 在MATLAB中实施帕累托最优的拓扑优化首先需要定义问题的目标函数以及约束条件,目标通常包括相互冲突的因素比如结构重量和刚度。而约束可能包含最大应力、位移或其它物理限制等。接着可以使用MATLAB中的多目标优化算法如非支配排序遗传算法(NSGA-II)或者帕累托前沿追踪法来寻找最优解集。 文件license.txt通常是确保用户合法使用的许可文档,ParetoOptimalTopologies这个名字可能指的是通过帕累托最优拓扑优化得到的多种结构布局方案。这些结果可以以图像、数据文件或MATLAB特有的.mat格式存储,并用于进一步分析与比较中。 实际应用过程中工程师和科研人员会利用MATLAB设定参数如网格大小、材料特性以及算法设置等,运行程序后生成一系列帕累托最优解集。这些解决方案可以在帕累托图上展示出来,以帮助决策者根据具体需求选择最合适的方案。 综上所述,在拓扑优化中应用帕累托最优涉及到多目标的权衡问题,它允许我们在各种性能指标之间找到平衡点。MATLAB提供了一系列工具和算法来高效解决这些问题,并通过分析多个帕累托最优解集为实际设计工作提供了有力支持。
  • RandP.m: 随机数 - MATLAB
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    该MATLAB脚本用于生成遵循帕累托分布的随机数,适用于统计分析、经济学模型及风险评估等领域。 此函数生成帕累托随机变量(类型 I)。参考《统计分布》一书由Evans、Hastings 和 Peacock编写,Wiley出版社于1993年出版或查阅相关权威资料了解更多信息。 帕累托分布是一种经典的“重尾”或“幂律”分布。其分布函数为F(x) = 1 - (b/x)^alpha,适用于x>=b的情况;密度函数f(x) = (alpha/b) * (b/x)^(alpha+1),同样适用x>=b的条件。 这意味着期望值E[X]等于 b* alpha/(alpha-1),前提是 alpha>1。但是需要注意的是,在 alpha<=1 的情况下,均值是无限大的。此外,方差为Var(X)=b^2 * alpha/[(alph...(此处原文省略了方差表达式的完整形式)。
  • 超体积近似:评估边界-MATLAB
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    本项目为MATLAB工具箱,提供了一种用于评估多目标优化问题中帕累托前沿的有效方法——超体积近似。通过该工具箱,用户可以便捷地计算和分析各类复杂系统中的最优解集。 近似帕累托边界的超体积计算方法如下:首先生成一个由乌托邦点和反乌托邦点定义的超长方体内的随机样本点;其次统计这些样本中处于前沿优势的数量。由此,超体积被估计为“支配点数与总点数的比例”。值得注意的是,选择乌托邦和反乌托邦的方式至关重要:如果选取的两点距离帕累托边界过远,则会导致即使面对截然不同的边界情况时结果也相近(例如,若乌托邦选得太远则超体积会很低;而反乌托邦太远离边界也会导致类似问题)。此外,位于参考点之外的前沿上的点将不被考虑在内进行近似计算(比如如果反乌托邦高于帕累托边界或乌托邦低于该边界,那么超体积将为0)。 输入参数包括: - F:需要评估的帕累托前沿; - AU:反乌托邦点; - U :乌托邦点; - N : 近似样本的数量。 输出结果是hv(超音量)。
  • MATLAB-GAMULTIOBJ.zip_前沿_GAMULTIOBJ函数_PARETO解集
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    本资源包提供了使用MATLAB中的GAMULTIOBJ函数进行多目标优化的代码和示例,用于生成帕累托最优前沿及解集。 同时优化两个目标函数,并获得帕累托最优前沿。
  • 与分段分布探讨
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    本文深入探讨了帕累托定律及其在不同数据集中的应用,并详细分析了分段帕累托分布在经济学、社会学等领域的理论基础和实际意义。 帕累托(Pareto)是一个R软件包,提供了处理帕累托、分段帕累托以及广义帕累托分布的方法与工具。这些方法适用于再保险合约的定价工作: - 分布函数、密度及分位数功能; - 帕累托和分段帕累托分布中的层均值和方差计算; - 仿真模拟,包括两层级的预期损失之间的帕累托外推法; - 确定多余的频率与期望的图层损失间的帕累托阿尔法(对于分段Pareto分布); - 分段Pareto分布alpha的最大似然估计; - 计算正态、对数正态及伽玛分布下的局部帕累托参数; - 将任意数量参考层级预期损益与给定阈值处的多余频率拟合到分段Pareto模型。 此外,该包还为集体模型提供一些功能。这些模型具有Panjer类(如二项式、泊松及负二项式)索赔计数分布以及分段帕累托严重性分布: - 集体模型中的层均值、方差和标准偏差计算; - 利用该包模拟损失。 所有上述方法在处理分段Pareto分布时同样适用。
  • MATLAB-GCMMA-MMA-Python: 移动渐近线
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    本项目提供基于移动渐近线法(MMA)的MATLAB拓扑优化代码及Python版本,适用于结构设计中的优化问题求解。 MATLAB模拟优化代码GCMMA-MMA-Python是基于Krister Svanberg为MATLAB编写的GCMMA-MMA代码开发的。原始作品遵循GNU通用公共许可证发布。如果下载并使用该代码,建议向Krister Svanberg发送电子邮件告知您的身份及用途(他的联系方式可以在其网站上找到)。在出版时,请引用Krister Svanberg的相关学术著作。 此软件为免费软件;您可根据自由软件基金会发布的GNU通用公共许可证条款重新分发和/或修改它。许可的版本3,或是任意更高版本均可使用。我们提供该程序是希望对用户有所帮助,但不作任何保证;连适销性和特定用途适用性都不做暗示保证。 关于更多详细信息,请参阅GNU通用公共许可证。您应已随文件一起收到了GNU通用公共许可证(即LICENSE文件)。如未收到,则请查阅相关资料获取更多信息。
  • MATLAB-应力约束化:基于99行
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    本项目提供了一个简练高效的MATLAB程序(约99行代码),用于执行应力约束下的结构拓扑优化。通过有限元分析,该算法能够寻找在给定设计空间内满足特定机械性能要求的最佳材料分布方案。适合于工程设计和科研学习中的应用探索。 基于99行代码的MBB梁优化MATLAB应力约束拓扑优化程序采用了Svanberg的MMA(运动渐近线方法)进行优化计算。材料属性参考了Ole Sigmund的相关作品,而P范数方法则被用来加速应力优化过程。
  • MOPSO与多目标粒子群
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    本文介绍了基于多目标粒子群优化(MOPSO)算法及其在实现帕累托最优解集方面的应用和优势,探讨了该算法在解决复杂多目标问题中的潜力。 多目标粒子群优化涉及三个目标函数,并生成帕累托非支配解集。
  • MATLAB路径-TOBS:适用于二元结构(Matlab)
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    本项目提供了一种基于MATLAB的路径优化解决方案——TOBS算法,专门针对二元结构进行高效的拓扑优化。通过精简设计空间并寻找最优布局,该工具显著提升了工程设计效率和创新性。 Matlab代码用于通过TOBS方法进行路径优化的二元结构拓扑优化。该方法使用二进制设计变量和顺序整数线性编程实现。作者为Raghavendra Sivapuram(加利福尼亚大学)与Renato Picelli(圣保罗大学)。数值特征包括问题线性化、移动限制(即限制放松)、灵敏度过滤以及整数规划。 此代码使用Matlab的混合整数线性规划求解器“intlinprog”。为了提高性能,推荐采用CPLEX库。安装CPLEX后,请设置路径如下:%AddCPLEXlibrary.addpath(/opt/ibm/ILOG/CPLEX_Studio1271/cplex/matlab/x86-64_linux);addpath(/opt/ibm/ILOG/CPLEX_Studio1271/cplex/examples/src/)。此外,需要设置选项:options.Optimizer=cplex;以及默认的options.Optimizer=intlinprog。