基于MHC調(diào)控原理免疫算法研究及其在隧道工程中的應(yīng)用.pdf

1、免疫理論研究的深入和智能技術(shù)的發(fā)展，為產(chǎn)生新的智能算法提供了良好的研究基礎(chǔ)；而隨著地下空間的開(kāi)發(fā)新技術(shù)不斷出現(xiàn)帶來(lái)的新的挑戰(zhàn)，又為智能計(jì)算提供了廣闊的應(yīng)用舞臺(tái)。本文借鑒免疫系統(tǒng)中MHC(主要組織相容復(fù)合體)調(diào)控原理，從工程需求出發(fā)，進(jìn)行了多角度的深入研究，提出了相關(guān)的智能算法，成功地在盾構(gòu)法隧道工程的實(shí)際施工中得到應(yīng)用。 本文回顧了有關(guān)免疫系統(tǒng)的主要研究成果以及人工免疫系統(tǒng)理論的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，深入理解了MHC的免疫調(diào)控原理。在

2、分析了目前盾構(gòu)法隧道施工中主要遇到的問(wèn)題與原因以后，提出了學(xué)術(shù)研究與工程研究相互結(jié)合和滲透的新設(shè)計(jì)理念，開(kāi)展了組合優(yōu)化、數(shù)值優(yōu)化、公式發(fā)現(xiàn)和自動(dòng)控制等多方面的研究。 第二章基于MHC免疫調(diào)控原理，提出了一個(gè)基于MHC調(diào)控的免疫組合優(yōu)化的新算法IOAMHC。而第三章將MHC調(diào)控的思想應(yīng)用到了數(shù)值優(yōu)化算法的設(shè)計(jì)中，并結(jié)合均勻設(shè)計(jì)理念，提出了一種基于MHC調(diào)節(jié)的免疫進(jìn)化新算法MHCIEA。這兩個(gè)算法利用了MHC的自調(diào)節(jié)特性，指導(dǎo)抗體進(jìn)

3、化。與其他的優(yōu)化算法相比，由于優(yōu)化搜索思想不同，優(yōu)化速度得到了提高，優(yōu)化能力得到了加強(qiáng)。通過(guò)對(duì)基準(zhǔn)問(wèn)題的計(jì)算，充分驗(yàn)證了算法在性能上的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)算法也通過(guò)了實(shí)際隧道施工的檢驗(yàn)，取得了良好的指導(dǎo)作用。 第四章提出了基于MHC調(diào)控公式發(fā)現(xiàn)算法IFDA，擴(kuò)大了免疫算法的應(yīng)用領(lǐng)域，為免疫算法的發(fā)展提供了新的途徑。IFDA成功地運(yùn)用在雙圓盾構(gòu)地面沉降的橫向和縱向公式發(fā)現(xiàn)方面，通過(guò)與歷史的工程數(shù)據(jù)比對(duì)，證明通過(guò)該算法得到的地面沉降公式對(duì)工程

4、數(shù)據(jù)具有很好的擬合度，充分反映了雙圓盾構(gòu)的地面沉降規(guī)律。 第五章針對(duì)隧道和軟土地基多種物理對(duì)象和施工過(guò)程控制問(wèn)題，借鑒生物免疫系統(tǒng)面臨不確定的外來(lái)抗原呈現(xiàn)出的超強(qiáng)識(shí)別能力，創(chuàng)造性地提出了一種基于免疫系統(tǒng)模型的多模型控制新算法IMMC。該算法解決了非線性、不確定復(fù)雜系統(tǒng)控制困難的問(wèn)題。通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，表明算法在系統(tǒng)發(fā)生突變時(shí)具有良好的適應(yīng)性能。同時(shí)，該算法在雙圓盾構(gòu)法隧道施工對(duì)地面沉降控制中，取得了良好的控制效果。IMMC算法