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混洗蛙跳算法的研究及应用

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摘要

图目录

表目录

术语表

1 绪论

1.1 引言

1.2 遗传算法概述

1.2.1 遗传算法的发展

1.2.2 遗传算法的基本概念

1.2.3 基本遗传算法的实现步骤

1.2.4 遗传算法的特点

1.2.5 遗传算法的发展方向

1.3 混洗蛙跳算法概述

1.3.1 混洗蛙跳算法的基本概念

1.3.2 混洗蛙跳算法的理论基础

1.3.3 混洗蛙跳算法的研究现状

1.3.4 混洗蛙跳算法的发展方向

1.4 化工过程参数估计问题概述

1.4.1 质子交换膜燃料电池模型参数估计

1.4.2 重油热裂解模型参数估计

1.5 本文主要研究内容

2 具有遗传算子的混洗蛙跳算法

2.1 引言

2.2 混洗蛙跳算法

2.2.1 混洗蛙跳全局搜索

2.2.2 混洗蛙跳局部搜索

2.3 具有遗传算子的混洗蛙跳算法

2.3.1 在混洗蛙跳算法的局部搜索中引入变异操作

2.3.2 在混洗蛙跳算法的全局搜索中引入交叉和自然选择操作

2.3.3 具有遗传算子的混洗蛙跳算法的实现

2.4 寻优实验与结果

2.4.1 测试函数

2.4.2 寻优结果分析

2.5 用GSFLA算法估计质子交换膜燃料电池模型参数

2.5.1 燃料电池模型参数估计问题描述

2.5.2 用GSFLA算法估计燃料电池模型参数

2.5 小结

3 混合混洗蛙跳算法

3.1 引言

3.2 基于DNA编码的多种群循环遗传算法

3.2.1 编码与解码

3.2.2 自然选择操作

3.2.3 遗传操作

3.2.4 多种群循环策略

3.2.5 MCGA算法实现步骤

3.3 混合混洗蛙跳算法

3.3.1 用MCGA改进SFLA

3.3.2 MCGA-SFLA算法实现步骤

3.4 寻优实验与结果

3.4.1 测试函数

3.4.2 测试结果分析

3.5 用MCGA-SFLA算法估计重油热裂解模型参数

3.5.1 重油热裂解三集总模型参数辨识问题描述

3.5.2 用MCGA-SFLA算法估计重油热裂解模型参数

3.6 小结

4 总结与展望

4.1 全文总结

4.2 研究展望

参考文献

作者在攻读硕士期间取得的科研成果

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摘要

混洗蛙跳算法是模拟自然界青蛙群觅食过程的后启发式优化算法,是一类新兴的智能优化算法。虽然具有较强的全局搜索能力,然而在求解复杂优化问题时,仍存在早熟收敛、陷入局部最优的缺陷。
  作为随机智能优化算法的典型代表,遗传算法具有并行性、全局搜索能力强、鲁棒性强等优点。因此,本文在分析了混洗蛙跳算法的优点与缺陷的基础上,借鉴遗传算法的思想对混洗蛙跳算法进行了改进。本文的主要工作如下:
  (1)借鉴遗传算法的思想,在混洗蛙跳算法的全局搜索中引入自然选择和交叉操作,在其局部搜索中引入变异操作,提出了具有遗传算子的混洗蛙跳算法。用典型测试函数构成测试环境进行寻优实验,所得到的结果比基本混洗蛙跳算法的结果更为优越,说明了引入遗传操作使得算法性能有较大提升。将所提算法用于质子交换膜燃料电池模型的参数估计,实验结果验证了其有效性。
  (2)使用DNA编码方式对遗传算法中的染色体编码,设计了移位重构交叉算子,并采用颈环变异算子。借鉴自然界物种的多样性思想,提出了多种群循环策略,以扩大算法解空间的搜索范围。提出了一种多种群循环遗传算法,将其用于生成混洗蛙跳算法的初始解,构成了一种基于多种群循环遗传结构的混合混洗蛙跳算法。通过对典型无约束测试函数进行寻优测试,并与其他算法的实验结果作对比,验证了所提算法的有效性。将该算法用于重油热裂解过程模型参数估计,所得结果与文献中的算法进行了比较,显示了所提算法的优越性。

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