研究了一个基于高斯模型和双高斯模型的温度变化光谱模型，并基于脉冲宽度调制（PWM）调光的红/绿/蓝/暖白（R/G/B/WW）4色LED混合白光进行了实验验证。结果表明，在20~90 ℃温度范围内，当相关色温为3000、5000、6500 K时，光源参数（照度、显色指数、相关色温、蓝光危害因子和节律因子）的最大相对误差为3.79%。基于该模型，采用自适应差分进化（JADE）算法获取R/G/B/WW 发光二极管在不同温度下的补偿占空比，并建立光谱优化模型以消除温度对光源光谱及其光源参数的影响。结果表明，优化补偿后的光谱与初始温度光谱基本一致，光源参数最大相对误差为2.62%。

电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析法是一种常用的溶液元素浓度分析方法, 但在ICP-AES测量过程中, 由于温度漂移、 杂散光和仪器暗电流等原因, 光谱往往会存在一定程度的基线漂移, 导致元素光谱强度值的测量结果存在误差, 进而影响元素浓度的定量分析结果, 因此基线校正是ICP-AES分析法中的必要环节之一。 对传统光谱基线校正方法进行简要分析, 在此基础上设计了一种基于非均匀B样条曲线和差分进化算法的ICP-AES光谱基线漂移校正方法; 首先验证了光谱信号中噪声的概率密度分布服从高斯分布, 然后对原始光谱进行预处理, 通过高斯滤波对光谱信号去噪; 然后以光谱基线校正过程中极小值序列的标准偏差作为评价指标, 以非均匀B样条曲线作为基线模型, 以曲线的控制点序列C和内接点序列T作为评价函数特征参数, 建立ICP-AES光谱基线校正评价函数, 将光谱基线校正问题转换为求解评价函数特征参数全局最优解的问题; 最后简要介绍了差分进化算法的流程, 通过差分进化算法求解使得评价函数取得最小值时的特征参数的全局最优解, 即非均匀B样条曲线的控制点序列C与内接点序列T的取值, 并以此拟合相应的非均匀B样条曲线作为光谱基线, 实现对ICP-AES光谱的基线校正。 利用一组实测的ICP-AES光谱数据对本文提出的基线漂移校正方法进行验证, 实验结果表明, 提出的基于差分进化算法和非均匀B样条曲线的ICP-AES光谱基线校正方法能够准确地计算出非均匀B样条曲线的控制点序列C与内接点序列T, 并拟合出理想的光谱基线, 从而实现ICP-AES光谱的基线校正, 该方法能够克服非均匀B样条曲线在光谱基线校正领域应用的局限性, 为后续的元素含量定量分析提供了技术基础。

相位光栅（PG）标记是微位移测量系统的关键部件，提出了一种严格耦合波（RCWA）法与差分进化算法相结合的共振域PG标记设计方法，解决了标量衍射理论计算精度不足和参数遍历设计方法耗时太久的问题。基于自参考干涉位移测量模型，确定以测量光信噪比（SNR）之和最大为光栅标记设计的评价函数，并研究了不同入射光波长、偏振态和光栅周期下，RCWA法中空间谐波数与计算精度的关系。针对多波长照明微位移测量需求，利用所提方法进行了标记设计，并与常规设计方法进行了比对分析。结果表明：对于3.2 μm周期的PG，横磁（TM）光照射时光栅占空比取0.484，槽深取161.5 nm，此时SNR之和可达到最大值586.63；较常规设计方法，所提方法设计PG标记的时间缩短到了其的0.2%，SNR之和最大提升比例可达到24.4%。

基本差分进化算法存在搜索精度不够和提前收敛的问题, 致使三维路径规划效果不佳, 因此设计了一种基于正弦余弦算法的改进差分进化算法。首先, 基于正弦余弦算法的搜索机制和种群重心改进变异策略, 融入扰动策略改进交叉策略, 提高了算法的搜索能力和收敛性能; 接着, 基于Logistic函数设计一种新的缩放因子, 以平衡算法在全局开发和局部搜索中存在的矛盾。通过函数优化实验验证了改进算法具有良好的搜索精度和收敛速度。最后, 应用改进算法研究无人机三维路径规划问题, 利用改进算法搜索的优势, 在每代搜索中能更好地对自身周围空间环境进行判别, 使路径选择更加合理。仿真结果表明, 与基本差分进化算法相比, 改进算法生成的无人机三维路径更短。

为实现用单色发光二极管(LED)合成所需要的各种目标光谱,提出将自适应差分进化算法作为光谱匹配算法。以高斯修正模型表征单色LED的分布,基于均匀分布的LED,模拟了标准AM1.5太阳光谱和植被光谱,并采用相关指数和均方根误差作为评价标准。在此基础上,利用实验室现有的LED进行了实验验证,所提算法的拟合效果均比模拟退火算法和遗传算法好。实验结果表明,提出的自适应差分进化算法可自动设置参数,拟合效果好,可以被广泛应用于各种LED光谱匹配仿真实验和工程实践中。

针对压电陶瓷作动器自身存在的迟滞特性, 且在高频信号下迟滞现象更严重的问题, 该文提出了一种基于单输入单输出关系建立的改进Duhem模型。根据实验测得压电陶瓷作动器输入输出数据, 采用差分进化算法辨识得到作动器的参数化模型, 并通过与经典Duhem模型进行对比, 验证了该模型的有效性。实验结果表明, 与经典Duhem模型相比, 改进Duhem模型在输入频率为1 Hz、20 Hz、60 Hz和100 Hz时, 相对误差下降了0.012 1~0.031 5, 均方根误差下降了0.377 7~1.224 8 μm, 证明了该文所提出模型的有效性。

针对传统射频识别(RFID)定位过程繁琐，系统定位精确度低以及计算较为复杂的问题，提出一种利用差分进化(DE)算法优化RFID定位精确度的方法。该方法首先随机初始参考标签的位置坐标，通过接收信号强度(RSS)值计算出阅读器与标签之间的测量距离，再通过优化阅读器与参考标签和待测标签之间的距离误差，估计出离待测标签最近的位置坐标，最后与经典LANDMARC定位系统做比较。仿真结果表明，经典LANDMARC定位系统的平均定位误差为1.115 8 m，而利用差分进化算法优化后的系统平均定位误差为0.001 2 m，从而证明利用差分进化算法优化RFID定位的方法是有效的。

温度是影响光源稳定性的重要因素,温度变化会引起光源参数的改变,进而影响光源视觉与非视觉效应。基于三种光谱模型确定单通道光源的光谱参数与热沉温度的关系,建立多LED混光光源的温度光谱模型,并对RGBY四色LED混光光源(本文采用D50光源和D65光源)进行温度实验,结果表明,温度光谱模型中不同热沉温度下光源光谱与实测光谱基本一致,两者光源参数最大相对误差不超过6.15%,验证了该模型的可靠性。针对温度引起的光源参数(照度、色温、生理节律因子)变化问题,基于温度光谱模型采用差分进化算法实时确定脉宽调制控制系统中各通道的补偿权重,根据热沉温度对权重的反馈实现光源参数补偿。本研究可应用到多LED混光光源的动态设计及光源温度稳定性控制当中。