免疫思維進(jìn)化算法及其工程應(yīng)用.pdf

1、本文的研究工作屬于進(jìn)化計(jì)算與人工免疫系統(tǒng)理論及其在自動(dòng)化工程技術(shù)領(lǐng)域中的應(yīng)用研究，是目前信息科學(xué)、自動(dòng)化科學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)的交叉和前沿研究領(lǐng)域。本文研究成果對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜對(duì)象的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和性能優(yōu)化等方面有較大的應(yīng)用價(jià)值和理論意義。 本文主要內(nèi)容分為兩大部分，一是多參數(shù)合成思維進(jìn)化算法及其工程應(yīng)用，二是免疫思維進(jìn)化算法及其工程應(yīng)用。具體包括以下幾部分： (1)在深入分析基本思維進(jìn)化算法的缺陷及原因的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出多參數(shù)

2、合成思維進(jìn)化算法(Multi-parameterCombinationMindEvolutionaryAlgorithm，MPCMEA)。首先提出關(guān)系度、個(gè)體趨同、群體趨同和死區(qū)空間的定義；然后選取DeJong函數(shù)Fl作為測(cè)試函數(shù)驗(yàn)證算法的優(yōu)化性能；最后利用泛函分析理論中的不動(dòng)點(diǎn)原理，證明了MPCMEA是一個(gè)壓縮映射過程，能夠收斂到唯一不動(dòng)點(diǎn)，即全局最優(yōu)。 (2)研究和討論了MPCMEA在模糊控制中的應(yīng)用。一是采用MPCMEA設(shè)

3、計(jì)過熱汽溫控制系統(tǒng)的模糊PID控制器，控制效果優(yōu)于常規(guī)的PID控制器；二是利用MPCMEA全局尋優(yōu)的特點(diǎn)，搜索所有條件屬性進(jìn)行離散歸一化時(shí)的分割點(diǎn)位置，建立更完備的水泥回轉(zhuǎn)窯的粗糙—模糊模型。 (3)借鑒生物體免疫系統(tǒng)功能，提出了免疫思維進(jìn)化算法(ImmuneMindEvolutionaryAlgorithms，IMEA)。在其所需要的概率空間中分析各算子特性，構(gòu)建了IMEA的數(shù)學(xué)模型；利用馬爾可夫鏈狀態(tài)轉(zhuǎn)移理論，證明了算法的全

4、局收斂性；挑選優(yōu)化理論界公認(rèn)的四個(gè)不同的特殊函數(shù)，測(cè)試IMEA的優(yōu)化性能。 (4)探索IMEA在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用。將IMEA用于在水泥生料配比計(jì)算和數(shù)字雷達(dá)料位計(jì)非線性校正中的優(yōu)化問題。 本文的創(chuàng)新性成果如下： (1)提出了IMEA，并給出了算法中各算子的構(gòu)造及收斂性證明。 (2)將IMEA用于水泥生產(chǎn)過程中的生料配比計(jì)算，可進(jìn)一步推廣到其它生產(chǎn)行業(yè)的配比計(jì)算中。 (3)將IMEA應(yīng)用于雷達(dá)料位計(jì)

5、的測(cè)量特性優(yōu)化，能夠顯著提高壓控振蕩器的調(diào)頻線性度，降低頻譜展寬和相位噪聲對(duì)距離分辨率的影響，有效提高測(cè)量信號(hào)的信噪比。這一應(yīng)用已申報(bào)國家發(fā)明專利“數(shù)字雷達(dá)料位計(jì)”(申請(qǐng)?zhí)枺?00410092449.1)，并經(jīng)國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局初審?fù)ㄟ^。 (4)提出了一種新的進(jìn)化計(jì)算方MPCMEA，有效地解決了多維參數(shù)空間中算法的收斂性下降的問題，提高了算法的計(jì)算性能； (5)設(shè)計(jì)了一種新型的模糊PID控制器，該控制器利用PID控制規(guī)