基于混合并行遗传算法的多目标约束优化技术研究

多目标约束优化问题属于NP问题。并行遗传算法是解决该类问题的常用算法,它具有较强的全局搜索能力和并行性,但局部搜索能力差,禁忌搜索算法则比较适合于局部搜索。提出了一种基于混合并行遗传算法的多目标约束优化方法,该方法综合了并行遗传算法和禁忌搜索算法的优势,改进了并行遗传算法的性能,能有效避免局部最优解。     

基于改进遗传算法-偏最小二乘回归的大坝变形监测模型

【目的】针对常规大坝变形监测回归模型中存在的因子多重相关性干扰和模型拟合效果欠佳问题,进行偏回归模型优化方法研究。【方法】将改进的遗传算法引入大坝变形监测偏回归模型,利用遗传算法强大的自适应全局优化搜索功能,对偏最小二乘回归模型进行优化,建立了基于改进遗传算法-偏最小二乘回归的大坝变形监测模型。【结果】工程实例研究与对比分析表明,改进遗传算法-偏最小二乘回归模型在一定程度上改善了原偏回归模型存在的拟合效果不佳的问题。【结论】改进遗传算法-偏最小二乘回归模型具有较好的拟合与预测能力,有较强的工程实用性。     

基于动态规划法和遗传算法的配电网无功优化

对配电网无功优化规划问题进行研究,针对配电网的辐射型结构,在无功二次精确矩选择补偿点方法的基础上,提出了配电网无功优化分区的方法,并在选点时考虑已选补偿点对后续优化选点的影响,运用动态规划法来确定最优补偿位置;用改进遗传算法求解补偿点的最优补偿量,对选择、交叉、变异等算子进行改进,每一代群体进行分组进化,并采用自适应罚因子、交叉率和变异率,以提高收敛速度和解的质量.采用IEEE 33节点系统验证了本算法的有效性和实用性.本研究提出的算法能使配电网各分区得到合理的无功补偿,从而提高配电系统经济性和电压质量.     

基于改进人工鱼群算法的低压输水管网优化设计

低压管道输水可以减少渗漏和蒸发损失,提高水资源利用率,节约耕地,但管道输水投资较高,如何通过合理设计降低投资已成为低压输水管网可持续发展的重要研究课题。为减少投资总费用、满足灌溉节点流量需求,提出一种改进人工鱼群算法的低压输水管网优化模型。以管网年投资为目标函数,然后引入罚函数将其转化为无约束问题,并对硬聚氯乙烯(unplasticized polyvinyl chloride,简称UPVC)管管道工程造价拟合优化,建立满足节点需水量的数学模型,采用自适应步长和视野范围的改进人工鱼群算法进行求解。实例结果表明,改进人工鱼群算法的年费用为4.68万元,比原投资年费用(6.12万元)减少23.53%,有效优化了管网布置,降低了投资成本。     

基于混合编码遗传算法的机压微灌干管管网优化

【目的】根据微灌干管管网的布置及运行特性,提出一种方便、简捷,适用于大规模机压微灌管网优化设计的算法模型与方法。【方法】以年费用为目标函数,以标准管径和水泵扬程为决策变量,建立优化模型,采用模拟退火方法处理约束条件,设计一种混合编码方式,应用遗传算法进行优化计算。【结果】建立的模型和算法在求解机压微灌管网优化问题上,具有良好的优化性能和较高的求解效率。【结论】提出的模型和算法优化变量少,简单易用,求解效率高,程序的通用性强,计算精度能够满足微灌管网设计的要求。     

基于模拟退火遗传算法的水资源优化配置研究

【目的】通过模拟模型描述水资源系统的复杂关系,解决水资源配置难题,为区域水资源合理开发利用提供决策依据。【方法】建立以经济、社会、生态环境综合效益为最优的水资源优化配置模型,并采用模拟退火遗传算法对模型进行求解,最后以咸阳市为例进行水资源优化配置。【结果】基于所建立的水资源优化配置模型对咸阳市的水资源进行优化配置,在50%保证率情况下,咸阳市2020年地表水、地下水、外调水、中水的供水量分别为69 020万、53 433万、23 435万和7 900万m~3,2030年供水量分别为88 825万、46 533万、46 310万和12 100万m~3,分别较原始供水量节水322.09万和432.46万m~3,除农业用水稍有欠缺外,其他用水户的用水要求均可以得到满足。【结论】基于模拟退火遗传算法的水资源优化配置模型配水结果合理可行,可以作为研究区水资源配置的决策依据。模拟退火遗传算法收敛速度快,寻优能力强,可以应用于水资源优化配置领域。     

微分进化算法在水电站水库优化调度中的应用

【目的】针对传统优化算法的不足,将微分进化算法应用到水电站水库优化调度问题中,建立新的优化算法模型。【方法】建立基于微分进化算法的水电站水库优化调度模型,并给出具体求解步骤。为验证算法的有效性,将其应用于具体水电站水库的优化调度计算中,最后将该方法与遗传算法的计算结果进行了对比。【结果】实例计算结果表明,与遗传算法相比,微分进化算法收敛速度快,可调参数少,计算精度高,稳定性好,且该算法简单、容易实现,具有较强的全局搜索能力。【结论】微分进化算法在解决水电站水库优化调度问题时具有很强的适用性,为求解水电站水库优化调度问题提供了新思路。     

12个鲜食大豆数量性状的主成分和遗传距离分析

【研究目的】探讨鲜食大豆的分类方法,分析鲜食大豆品种数量性状间的遗传距离;【方法】对近年育成的12个鲜食大豆品种进行了主成分分析,计算了彼此间的遗传距离,并通过离差平方和法进行了聚类分析;【结果】16个数量性状可简化为4个主成分因子,即株型因子、产量因子、结荚因子和粒型因子,且这4个主成分因子可保留91.54%的信息量,测算了各品种间的遗传距离为0.94%￣8.38%,平均为4.63,12个品种被分为4类,地理远缘品种在遗传上不一定远缘,而近缘品种由于选择方向不同可能成为遗传远缘;【结论】在选育鲜食大豆品种时应根据育种目标确定各主成分值大小;在评价资源间遗传差异时,不能仅以地理来源和亲缘关系为依据。     

基于灵敏度分析的病死猪搬运车转盘结构多目标优化设计

【目的】改善病死猪搬运车的工作性能,降低成本,对其转盘结构进行多目标优化设计。【方法】采用Creo Simulate三维设计软件,对病死猪搬运车的转盘结构进行了静力学有限元分析以及灵敏度分析,建立多目标优化设计模型。采用模糊物元分析法和加权平均法对设计方案进行优选。【结果】建立了优化设计数学模型,得到了6组非劣解;通过评估优选,获得了病死猪搬运车转盘结构的最优化设计方案。优化设计前后的参数对比分析结果表明,优化后的病死猪搬运车转盘质量为20.90 kg,比原始方案(25.94 kg)减小了19.43%;最大等效应力为1.44 MPa,比原始方案(1.50 MPa)减少了4.00%。【结论】基于灵敏度分析的病死猪搬运车转盘结构多目标优化设计是可行的,可以为转盘结构的改进提供理论指导。     

基于系统动力学的闭环反馈水资源优化配置研究

【目的】建立水资源优化配置模型,在刻画水资源配置过程复杂性的同时,探讨盈余水量回收再配置机制对区域水资源的影响,使有限的水资源得到合理利用。【方法】构建基于系统动力学的闭环反馈水资源优化配置模型,采用系统动力学软件Vensim,将水资源供需系统及与水资源有关的经济、社会、人口、环境等影响因素以图形化的方式表达出来,用变量记号和方程式表述变量之间的因果关系;同时在模型中增加盈余水量的回收再配置环节,通过设置盈余水量回收比例和回收延迟参数,探讨其对区域水资源配置结果的影响,最后对此模型进行实例应用,并与基于多目标遗传算法的水资源配置方案进行比较。【结果】基于系统动力学的闭环反馈水资源优化配置模型,充分展现了区域供水量、需水量、用水量、回收水量之间的关系,以及其与区域经济、社会、人口、环境之间复杂的因果关系。通过改变盈余水量回收比例和回收延迟参数对模型进行验证,表明盈余水量回收机制设置合理,且盈余水量全部回收可明显增加区域的总供水量;与基于多目标遗传算法的水资源配置方案的配置结果相比,利用基于系统动力学的闭环反馈水资源优化配置模型的配置结果,使实例研究区域2015,2020和2030年的缺水量分别减少1 719,1 388和2 307万m3。【结论】所建立的基于系统动力学的闭环反馈水资源优化配置模型合理、可靠,为地区水资源的优化配置提供了一条有效途径。     

基于NSGA-Ⅱ农业多水源复合系统多目标配置模型应用

基于多目标非支配排序遗传算法原理,建立佳木斯地区农业多水源灌溉系统多目标供水优化配置模型。运用非支配排序遗传算法求解,结果表明,模型可达到经济目标较大时环境目标较小效果。选取三个方案权衡分析经济和环境目标,高来水情景中方案一经济目标是88.88×10~8元,环境目标588.12×10~4kg,方案二分别是88.00×10~8元,580.55×10~4kg,方案三分别是85.56×10~8元,574.50×10~4kg。在三个不同最优解中,决策者可根据偏好或实际情况选择决策方案,为当地农业水资源规划提供依据。     

模糊时间窗多目标冷链物流路径规划

针对近几年冷链物流行业高额的配送成本和能源消耗等问题,以冷链物流配送路径为研究对象,建立基于碳排放量、配送总成本和客户满意度的多目标配送路径优化模型。采用贴近实际的模糊时间窗配送方式和自适应灾变遗传算法,对冷链物流运输车辆路径规划和在实际配送中复杂路径问题下的多目标路径优化进行研究。算例分析表明:1)在冷链物流路径配送中,目标函数考虑碳排放时的碳排放量相比不考虑碳排放降低了56%;2)该模型能够在考虑碳排放量和客户满意度的基础上有效地降低配送成本,使多个目标进行有机统一,全局优化;3)该算法对于多目标冷链物流路径优化问题在寻优效率和计算时间上均优于标准遗传算法。     

新疆吐鲁番市土地利用结构优化研究

【目的】促进新疆吐鲁番市土地资源的合理利用,选取该市2009年土地利用结构和经济控制指标的相关数据,对2020年的土地利用结构进行优化。【方法】以最优化理论为指导思想,运用灰色线性规划方法,得到三个备选方案,再通过BP神经网络从中择出最优方案。【结果】三个方案中,方案二的网络输出值最大,其次是方案三和方案一,即方案二的综合效益最高,方案三次之,方案一最低。【结论】通过对三个方案的比较,确定方案二为最优方案,该方案与吐鲁番市的现状和规划远期的发展趋势相符,有一定的科学性。     

基于改进多目标遗传算法的农村低碳物流配送路径优化

针对我国县、乡、村物流配送成本居高不下，需求覆盖率严重不足以及碳排放量较高的现实问题，构建考虑需求不确定和碳排放约束的农村物流配送路径优化模型，并提出了适用于多车型的改进多目标遗传算法。结合农村物流配送数据，运用MatlabR2014a软件进行仿真试验，最终得出在需求不确定和碳排放约束下农村物流的最优配送路径方案。仿真试验结果表明:设计的改进多目标遗传算法对于求解农村物流配送路径优化问题具有较好的有效性和适用性；在需求不确定和碳排放约束下，改进多目标遗传算法能够有效降低农村物流配送成本，提高需求覆盖率；与单车型配送方案相比，多车型配送方案在农村物流配送中更具优越性。     

一种融合聚类和分类算法的树木图像多目标优化分割方法

目的结合树木图像颜色和纹理特征,融合聚类和分类算法对树木图像进行多目标优化分割,从而提高自然背景下树木图像分割的准确性。方法首先,利用MSCC框架理论,解决聚类和分类目标函数同时依赖于聚类中心的问题。然后,分别选定聚类性能评价指标函数和分类性能评价指标函数。最后,采用多目标进化优化方法——NSGA-II算法进行优化,得到Pareto前端最优解集,并通过计算聚类有效性指数I的最大值,寻找最优解决方案。选择具有代表性的法国梧桐、侧柏、松树和杏树等自然背景下拍摄的4幅图像作为样本。分别采用K-means、Fuzzy C-means、对聚类目标函数进行单目标优化,采用MOPSO方法进行多目标优化,以及NSGA-II方法进行多目标优化等5种方法对样本图像进行分割比较。结果在聚类中心数量相同、种群大小相同、遗传代数相同的条件下,指数I的值表明本文提出的分割方法优势显著。对于4类不同样本图像分割的指数I值进行对比可知,以HF指数为单目标函数进行遗传优化的结果优于单一使用K-means和FCM算法;MOPSO多目标优化方法分割结果优于单目标优化结果;基于NSGA-II优化的多目标函数分割结果又优于MOPSO多目标优化结果。结论融合聚类和分类算法构建聚类性能评价指标函数和分类评价性能指标函数,并采用非支配排序遗传算法对多目标函数进行优化,能更好地保留树木图像的颜色和纹理特征,分割准确率显著提高。      

基于地理信息系统的农村电网规划

针对目前农村电网规划难以满足规划人员实用要求的现状，提出应用地理信息系统（GIS）技术改进农村电网规划的设想，并结合珠海斗门县电网进行了试验性的研究。利用VB5．0和GIS软件进行了农村电网规划应用程序的开发，实现了农村电网的变电站选址以及路径优化。研究结果表明，借助GIS无需复杂的计算便可实现农村电网的规划，且规划过程更具交互性，规划结果更具直观性，方案调整更具灵活性。GIS可作为农村电网规划人员的得力工具。     

基于神经网络PID算法的优化饲料配制系统

【目的】设计饲料配制控制系统,并采用神经网络PID优化算法实现对配料精度的提高。【方法】以西门子S-200 smart型PLC为主控设计饲料配制控制系统,针对现有常规PID算法的控制策略存在超调大、收敛慢等缺陷和BP神经网络梯度下降过程容易出现局部最小化问题,提出以附加动量项的BP神经网络PID算法实现称重误差的降低。【结果】基于动量项的梯度下降法建立的BP神经网络PID算法模型解决了参数自学习整定问题,在响应速度上该算法与PID算法对比为3∶1,试验后平均精度99.6%。并在收敛速度和改善超调现象具有更高效的表现。【结论】配料系统经算法优化后误差得到有效控制。     

基于多目标规划的盐城市土地利用结构优化研究

以盐城市为例,综合考虑经济效益、生态效益和社会效益,采用多目标规划方法,通过构建土地利用结构多目标优化体系,设置土地利用结构利用优化约束条件和目标函数,提出土地利用结构多目标优化方案和决策选择,对盐城市土地利用结构进行优化研究.结果表明:运用灰色多目标方程,利用WIN-QSB中的GOAL Programming模块进行优化,共得到6个方案,方案3是土地利用结构熵与综合利用效益分析优化选择方法下最合理的优化方案,方案1是序参量指标体系灰关联分析优化选择方法下最合理的优化方案.利用序参量指标体系进行灰色关联分析,对方案1和方案3进行对比分析得出,方案1是6种方案中的最优方案.     

区域经济规划的多目标最优化问题探讨

木文在区域经济规划的基本概念和多目标最优化问题的基本定义基础上，对运用多目标最优化方法解决区域经济规划问题的思路、建模步骤和原则等进行了讨论，并结合一些具体的应用实例做了分析。