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基于快速遗传算法的速度反演研究及应用

基于快速遗传算法的速度反演研究及应用

作者：徐姣成都理工大学

学位级别：硕士

遗传算法是近些年来一种发展比较迅速的新颖的非线性反演方法,它具有很强的普遍适应性和数值计算稳定性,与现有的其它一些反演方法有着很大的区别。遗传算法是一种比较健全的实用性反演方法,具备直接反演的全部优点。遗传算法用一个模... 详细信息

遗传算法是近些年来一种发展比较迅速的新颖的非线性反演方法,它具有很强的普遍适应性和数值计算稳定性,与现有的其它一些反演方法有着很大的区别。遗传算法是一种比较健全的实用性反演方法,具备直接反演的全部优点。遗传算法用一个模型群体对模型空间进行并行地搜索,代替使用一个模型值,使其具有较好的全局搜索能力,减少了陷入局部最优解的风险;利用最普通的目标函数值的信息,不需要计算目标函数的导数或者其他比较特殊的辅助信息,对搜索空间也没有苛刻的假设和限制;并使用随机的概率的转移规则来进行,不是使用确定性的转移规则。这些优点使得遗传算法成为健全的全局优化非线性反演方法。遗传算法的三个基本步骤是:选择和再生、基因交换、基因变异。每一个步骤都发挥各自的优势,使得遗传算法得以正常运行。选择和再生是根据目标函数值来衡量个体的适应度,并根据适应度值的大小决定模型参数被复制的几率。基因交换是对参数空间进行全局搜索的一种方式,产生了结构式的信息交换的效果。基因变异使群体中保持一定程度的差异和随机性,引入新的遗传物质和信息。三个运算步骤在遗传算法中起着不同的作用,十分重要。本文在介绍标准遗传算法的结构步骤的基础上,根据它的优缺点、局限性,着重介绍了一种改进的快速遗传算法,该算法通过提高计算效率改善了标准遗传算法,使得快速遗传算法在速度反演应用中具有更高的实用价值。快速遗传算法保留标准遗传算法的基本结构和运算步骤,不同的是它在每次加速循环中进行一次或者两次迭代,然后提取部分优秀个体,用这些优秀个体的边界值优化搜索范围,压缩寻值空间,从而大大地提高计算效率。在演化迭代中计算概率密度来代替传统意义的适应度值线性计算方法,更利于选择优秀的个体,还引入了更新概率,比较交叉和变异后的个体同变前个体的目标函数值大小,再次选择决定出真正子代个体,这些举措使得无论是计算速度还是收敛速度都有所提高。迭代完成后认为当前最佳值已经很接近真值,在当前最优值的一个小范围内进行混沌扰动,这样就提高反演精度,改善反演效果。本文最后两章进行测试函数实例仿真、简单和复杂理论模型速度反演、二维理论模型速度反演、实际地震资料反演应用,通过标准遗传算法和快速遗传算法的运行时间分析和效果比较,说明快速遗传算法性能更优于标准遗传算法,不仅节省了计算时间,提高反演效率,还改善了反演精度和效果,是一种适应性和实用性较强的反演方法。

关键词：快速遗传算法基因交换基因变异更新概率混沌扰动

考虑业务冲突的煤炭多周期库存-运输联合优化问题研究

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工业工程 2024年

作者：刘志江杜刚张海龙徐陆飞白志军耿桦国家能源投资集团有限责任公司南瑞集团有限公司(国网电力科学研究院有限公司)

研究大型能源企业在制定运营计划时面临的产业链产运销储一体化全局优化问题。针对现有模型通常只涵盖单一时间周期、忽略业务冲突，以及将运输和库存分开处理的不足，构建以企业计划时间范围内多周期总利润最大和业务冲突影响最小为目... 详细信息

研究大型能源企业在制定运营计划时面临的产业链产运销储一体化全局优化问题。针对现有模型通常只涵盖单一时间周期、忽略业务冲突，以及将运输和库存分开处理的不足，构建以企业计划时间范围内多周期总利润最大和业务冲突影响最小为目标，以不同周期的库存平衡关系以及产运销业务等为约束，同时考虑业务冲突的多周期库存-运输联合优化模型。针对该模型结构复杂、约束条件多和求解计算量较大的特点，本文提出一种软约束渐进增强的快速遗传算法。相比传统的遗传算法，该算法的运算速度可以提升5～10倍，显著提高了此类模型的求解效率。最后，将模型和算法应用在实际案例中，并对案例进行详细分析，验证了模型的可靠性和算法的高效性。本文提出的模型和算法有助于为大型能源企业的产业链一体化最佳运营提供科学、合理、高效、精确的决策支持。

关键词：多周期库存-运输联合优化业务冲突快速遗传算法

基于参数化恒导纳方法的多逆变器仿真建模与优化

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电力系统自动化 2023年第1期47卷 162-171页

作者：楼冠男蒋啸宇顾伟张靖曹阳李珂东南大学电气工程学院江苏省南京市210096

电磁暂态仿真中,恒导纳模型因仿真效率高而被广泛应用,其衍生的参数化恒导纳模型可通过参数配置提升暂态性能,在单逆变器仿真中具有良好的效果。但参数化恒导纳模型在应用于多逆变器系统时,由于耦合,仿真参数的可行域会发生变化,进而影... 详细信息

电磁暂态仿真中,恒导纳模型因仿真效率高而被广泛应用,其衍生的参数化恒导纳模型可通过参数配置提升暂态性能,在单逆变器仿真中具有良好的效果。但参数化恒导纳模型在应用于多逆变器系统时,由于耦合,仿真参数的可行域会发生变化,进而影响系统的暂态性能甚至导致失稳。针对上述问题,从系统稳定性与暂态性能两方面出发,提出了基于快速遗传算法的参数调节策略,以收敛速度、波动大小、耦合程度的多目标对逆变器进行参数优化,并运用交叉初始化方法进行结构优化,避免了仿真系统的失稳问题并进一步改善了暂态性能。最后,通过算例验证了该多逆变器系统仿真模型在高效率的前提下,具有自适应的参数调节能力,且仿真精度优于传统恒导纳方法。

关键词：电磁暂态仿真恒导纳模型多逆变器系统稳定性暂态性能快速遗传算法交叉初始化

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基于IFI与FUA的Pareto遗传算法

计算机工程 2007年第15期33卷 187-189,192页

作者：李少波杨观赐贵州大学CAD/CIMS工程技术中心贵阳550003

在适应值快速辨识算法和基于聚类排挤的外部种群快速替换算法的基础上,提出了搜索Pareto最优解集的快速遗传算法。在该算法中,IFI算法实现个体适应值的快速辨识,FUA维持种群多样度和Pareto最优解集的均匀分布性。采用FPGA算法对多种多目... 详细信息

在适应值快速辨识算法和基于聚类排挤的外部种群快速替换算法的基础上,提出了搜索Pareto最优解集的快速遗传算法。在该算法中,IFI算法实现个体适应值的快速辨识,FUA维持种群多样度和Pareto最优解集的均匀分布性。采用FPGA算法对多种多目标0/1背包问题进行仿真优化,FPGA算法能够以较少的计算成本搜索到高精度、分布均匀、高质量的Pareto非劣解集,收敛速度和收敛准确性均优于强度Pareto进化算法(SPEA)。

关键词：快速遗传算法 Pareto最优性适应值快速辨识算法快速替换算法

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遗传算法在大数据预测的应用研究

电气应用 2013年第S2期32卷 285-290页

作者：高超国网天津市电力公司信息通信公司

数据由风险环境和决策人等多方面因素影响,决定了它的不确定性,它是一个由多重因素影响的混沌模型。这些因素包括企业状况、天气状况和突发状况等。如果能够根据一定期限内的数据,去提前判断某些产品数据,就能够做出相应的决策。我们希... 详细信息

数据由风险环境和决策人等多方面因素影响,决定了它的不确定性,它是一个由多重因素影响的混沌模型。这些因素包括企业状况、天气状况和突发状况等。如果能够根据一定期限内的数据,去提前判断某些产品数据,就能够做出相应的决策。我们希望能将它的误差降到最低。所以还需要我们去研究如何去准确预测,通过数据挖掘去发现和数据有关的关键参数。之前也有一些人去研究遗传算法对于数据的预测,但是,一都是通过改变遗传的种群数和一些其他变量去预测,希望得到一个好的结果,然而在目标数据微小变动情况下,结果并不理想。二是最后都借助MATLAB这一成熟的建模工具输出图形化结果。而我们这次所要做的是运用一个新的遗传算法——快速遗传算法(GP-QUICK)去做为预测的基础理论,二是利用C++语言将图形化结果输出,去查看误差。

关键词：快速遗传算法遗传算法大数据预测

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复合左右手传输线结构漏波天线优化设计

电波科学学报 2015年第1期30卷 97-103页

作者：关闯王平平毕军建军械工程学院电磁环境效应重点实验室河北石家庄050003

针对目前复合左右手(Composite Right/Left Handed,CRLH)结构漏波天线设计上的难题,提出了一种共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)CRLH结构漏波天线的优化设计方法.为了妥善处理元件尺寸带来的寄生效应,基于Matlab软件,开发了一款天线结... 详细信息

针对目前复合左右手(Composite Right/Left Handed,CRLH)结构漏波天线设计上的难题,提出了一种共面波导(Coplanar Waveguide,CPW)CRLH结构漏波天线的优化设计方法.为了妥善处理元件尺寸带来的寄生效应,基于Matlab软件,开发了一款天线结构参数优化计算机辅助设计(Computer Aided Design,CAD)软件,减少了CRLH结构设计过程中反复调试的次数,加快了开发速率.利用该软件和快速遗传算法(Accelerated Genetic Algorithm,AGA),设计了一个小型化CPW-CRLH结构宽带漏波天线,通过仿真计算、制作加工和实验测量,验证了该文设计方法的正确性,为CRLH结构的广泛应用提供了技术支持.

关键词：漏波天线优化设计复合左右手传输线快速遗传算法

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岩土工程可靠度的快速遗传衡量与计算

粉煤灰综合利用 2023年第3期37卷 119-125页

作者：张磊雷雨张璐西安欧亚学院陕西西安710065

为了准确地计算出岩土工程可靠度目标函数达到最值时的任意一种可行解,本研究分析如何通过快速遗传算法来衡量与计算岩土工程的可靠度。在明确快速遗传算法原理与步骤基础上,利用一次二阶矩方法得到岩土工程可靠度数值衡量模型,并通过... 详细信息

为了准确地计算出岩土工程可靠度目标函数达到最值时的任意一种可行解,本研究分析如何通过快速遗传算法来衡量与计算岩土工程的可靠度。在明确快速遗传算法原理与步骤基础上,利用一次二阶矩方法得到岩土工程可靠度数值衡量模型,并通过快速遗传算法升级优化可靠度衡量模型,以使模型中的变量一直处于正态分布状态且问题架构呈线性状态,再对可靠度值进行快速遗传计算。通过算法对比分析与实例列举验证此种算法的有效性,证明了此算法的计算精度与稳定性更优,并能实际应用于山坡挖掘工程的施工方案可靠度分析。

关键词：快速遗传算法岩土工程岩土工程分析可靠度可靠度指标

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基于均分法的小生境遗传算法

南京信息工程大学学报（自然科学版） 2013年第6期5卷 553-556页

作者：赵远东汪怡南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044 南京信息工程大学信息与控制学院南京210044

为了避免遗传算法种群中个体过早陷入局部最小,在以往随机初始种群的基础上提出一种均分法,使得初始种群随机平均地分为若干个子种群,形成小生境,这样既维持了种群的多样性,也使得种群中的个体不会过早出现早熟现象,更提高了算法的收敛... 详细信息

为了避免遗传算法种群中个体过早陷入局部最小,在以往随机初始种群的基础上提出一种均分法,使得初始种群随机平均地分为若干个子种群,形成小生境,这样既维持了种群的多样性,也使得种群中的个体不会过早出现早熟现象,更提高了算法的收敛速度.同时采用了自适应技术控制交叉和变异的概率,使得算法能更快速地找到最优解.仿真结果表明,与传统的遗传算法优化RBF网络相比较,新算法的迭代次数更少,精度更高,大大提高了收敛速度.

关键词：小生境技术快速遗传算法自适应技术

Optimization of band gaps of 2D photonic crystals by the rapid generic algorithm

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Optoelectronics Letters 2011年第1期7卷 41-44页

作者：孙运涛 Physics Department Jiaying College

Based on the rapid genetic algorithm(RGA),the band gap structures of square lattices with square scatters are *** the optimizing process,gene codes are used to express square scatters and the fitting function adopts the relative values of the largest absolute photonic band gaps(PBGs).By changing the value of filling factor,three cell forms with large photonic band gaps are *** addition,the comparison between the rapid genetic algorithm and the general genetic algorithm(GGA) is analyzed.

关键词：快速遗传算法优化过程带隙结构二维光子晶体光子带隙填充因子细胞形态 RGA