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对于基于免疫算法化工过程优化要求

收藏本文 2024-04-14 点赞:31341 浏览:144321 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:化工历程中有着着许多规划不足,然而通常的化工历程都比较复杂,随着化工生产规模的扩张,描述被优化对象的数学模型自变量变多、目标函数更为复杂,约束条件的数目也随之增加,传统的优化算法已不能解决复杂的化工生产优化不足。人工免疫系统是人工智能算法新的探讨方向,为人工智能开辟了新的算法论述和探讨方向,同时也为化工历程优化提供了新的策略。本论文首先大致介绍了作为人工免疫系统源泉的生物免疫系统,简单地阐述了免疫学中的相关基本概念,对人工免疫系统做了简要的说明。然后在Matlab中实现了免疫克隆选择算法,通过对几个经典的非线性函数寻优进行了与传统优化算法中的共轭梯度算法和遗传算法的比较,显示出免疫克隆选择算法有很好的全局搜索能力,并且具有良好的种群多样性。随后通过对算法性质的探讨,提出了算法中的不足,并对算法进行了一定的改善,提升了其计算效率和收敛速度。然后用免疫克隆选择算法与混合罚函数法相结合,形成用来求解约束规划不足的惩罚免疫克隆选择算法。对惩罚免疫克隆选择算法利用VS2005进行编程,通过利用正则表达式来读取和检查用户输入字符串格式的数学表达式,实现了算法的人机交互。使算法利用起来更加方便。最后用将惩罚免疫克隆选择算法运用于实际化工历程优化。对化工生产中的锅炉涡轮发电系统和烷基化反应进行了模型简化、建立数学模型。成功地对锅炉涡轮发电系统的操作费和烷基化反应的最大利润用进行了优化,提升了工厂的效益。关键词:免疫算法论文免疫克隆选择算法论文惩罚免疫克隆选择算法论文正则表达式论文化工历程优化论文

    学位论文数据集3-4

    摘要4-6

    ABSTRACT6-8

    目录8-12

    Contents12-16

    第一章 绪论16-26

    1.1 课题探讨的背景和作用16-17

    1.2 优化算法进展综述17-23

    1.2.1 传统优化算法17-20

    1.2.2 遗传算法20-23

    1.3 人工免疫的探讨近况23-24

    1.4 本课题的主要内容24-26

    第二章 生物免疫与人工免疫系统26-36

    2.1 生物免疫系统26-28

    2.1.1 生物免疫基本概念及进展26

    2.1.2 生物免疫系统组成26-28

    2.1.3 免疫分类28

    2.2 免疫系统功能28-30

    2.2.1 免疫识别28-29

    2.2.2 免疫应答29

    2.2.3 免疫记忆29-30

    2.3 克隆选择学说30-31

    2.4 人工免疫系统31-35

    2.4.1 生物免疫系统的启迪31-32

    2.4.2 人工免疫模型及算法32-35

    2.4.3 人工免疫系统的运用35

    2.5 小结35-36

    第三章 免疫克隆选择算法浅析及改善36-64

    3.1 免疫克隆选择算法的生物机理36-37

    3.2 免疫克隆选择算法(ICSA,Immune Clone Selection Algorithm)37-41

    3.2.1 抗体编码方式37-38

    3.2.2 克隆选择算子操作38-40

    3.2.3 免疫克隆算法基本流程40-41

    3.2.4 克隆选择算法的性质41

    3.3 免疫克隆选择算法与其他优化算法的比较41-50

    3.3.1 测试函数特性42-44

    3.3.2 各算法参数设定44-45

    3.3.3 算法比较结果45-50

    3.4 免疫克隆选择算法的改善50-54

    3.4.1 克隆选择算子参数对算法的影响50-52

    3.4.2 传统免疫克隆选择算法的不足之处52-53

    3.4.3 对免疫克隆算法的改善53-54

    3.5 改善免疫克隆算法在 Matlab 中的实现与比较54-58

    3.5.1 算法的编码方式54-55

    3.5.2 种群初始化55

    3.5.3 种群的克隆55

    3.5.4 抗体的变异55-56

    3.5.5 抗体选择56

    3.5.6 运算结束条件56-57

    3.5.7 改善免疫克隆算法与传统免疫克隆算法的比较57-58

    3.6 免疫克隆选择算法求解有约束规划不足58-62

    3.6.1 混合罚函数法58-59

    3.6.2 惩罚免疫克隆选择算法59-62

    3.7 小结62-64

    第四章 惩罚免疫克隆选择算法在 VS2005 中的实现64-76

    4.1 优化程序结构64-65

    4.2 正则表达式运用于函数表达式的计算65-71

    4.2.1 自变量的替换66-67

    4.2.2 只含数字项表达式的计算67-69

    4.2.3 运算优先级不足69-70

    4.2.4 匹配子算式的正则表达式70-71

    4.2.5 对含有括号项的处理71

    4.3 正则表达式用于表达式的错误检查71-72

    4.4 惩罚免疫克隆选择算法的实现72-75

    4.5 小结75-76

    第五章 PICSA 运用于化工历程优化76-88

    5.1 锅炉发电系统优化76-83

    5.1.1 锅炉发电系统76-79

    5.1.2 建立优化不足模型79-81

    5.1.3 求解锅炉涡轮规划不足81-83

    5.2 烷基化反应历程优化83-87

    5.2.1 烷基化反应历程83-84

    5.2.2 建立优化不足模型84-86

    5.2.3 求解烷基化反应历程规划不足86-87

    5.3 小结87-88

    第六章 结论与展望88-90

    6.1 结论88-89

    6.2 展望89-90

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