基于細(xì)胞通訊機(jī)制的群智能優(yōu)化算法及其應(yīng)用.pdf

1、優(yōu)化問題在各個(gè)工程領(lǐng)域中都存在著廣泛的應(yīng)用。隨著科技的日益完善與發(fā)展，人們急希望合理地運(yùn)用優(yōu)化方法去解決生活中問題。然而現(xiàn)實(shí)中的問題是比較復(fù)雜的，不但有約束條件，而且并非數(shù)學(xué)中理想的線性情況，還有可能存在多個(gè)局部值，傳統(tǒng)的優(yōu)化計(jì)算已經(jīng)無法應(yīng)付，但智能算法的提出與完善為這類問題的解決帶來了希望。本文基于細(xì)胞的特性及其胞間通訊策略，且融入人工智能優(yōu)化算法的核心思想提出了細(xì)胞通訊優(yōu)化（Cell Communication Optimizati

2、on, CCO）算法。算法的詳細(xì)步驟在接下來的章節(jié)中給出，同時(shí)采用 Sphere和 Schaffer函數(shù)測(cè)試了算法的效果，并分析了參數(shù)對(duì)算法性能的影響，以及分析了算法的收斂性。
　　為了更深入了解 CCO算法的優(yōu)化效果，本文分別采用六個(gè)標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)進(jìn)行數(shù)值試驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明：CCO算法能較好地處理不同維數(shù)的函數(shù)，同時(shí)能收斂到最優(yōu)值附近，然后將細(xì)胞通訊機(jī)制分別應(yīng)用于聚丙烯腈基（PAN）碳纖維水浴牽伸優(yōu)化控制、預(yù)氧化工藝過程優(yōu)化控制、碳纖

3、維紡絲過程雙向優(yōu)化，以上三個(gè)實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果都達(dá)到預(yù)期效果。運(yùn)用細(xì)胞通訊機(jī)制解決了PAN碳纖維生產(chǎn)的優(yōu)化控制問題，說明本文算法能有效解決實(shí)際問題，有一定的推廣可行性。本論文的主要貢獻(xiàn)歸納如下：
　　(1)本文基于細(xì)胞的特性及其通訊方式，并結(jié)合人工智能優(yōu)化算法的核心思想，提出了細(xì)胞通訊優(yōu)化算法。本文提出的算法為使用優(yōu)化算法增加了一個(gè)選擇，同時(shí)也促進(jìn)了智能算法的發(fā)展。
　　(2)以 PAN碳纖維的水浴牽伸過程為例，基于細(xì)胞分化調(diào)控機(jī)

4、制，提出了一種改進(jìn)的混合蛙跳算法，將其應(yīng)用于碳纖維生產(chǎn)過程水浴牽伸控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了水浴牽伸槽的液位和溶液濃度控制。結(jié)果表明，我們所提出的優(yōu)化控制器在控制效果方面具有更好的精度，并且能夠快速達(dá)到目標(biāo)值。
　　(3)以 PAN碳纖維的原絲預(yù)氧化過程為例，提出一種改進(jìn)的果蠅優(yōu)化算法，將其應(yīng)用于碳纖維預(yù)氧化爐的工業(yè)控制中，給出了具體的智能溫度控制算法。該算法充分考慮了預(yù)氧化爐時(shí)滯特性，實(shí)現(xiàn)了預(yù)氧化爐的溫度控制。
　　(4)提出了一種