免疫思維進化算法及其工程應用.pdf

1、本文的研究工作屬于進化計算與人工免疫系統(tǒng)理論及其在自動化工程技術領域中的應用研究，是目前信息科學、自動化科學、計算機科學的交叉和前沿研究領域。本文研究成果對于實際生產中復雜對象的控制系統(tǒng)設計和性能優(yōu)化等方面有較大的應用價值和理論意義。 本文主要內容分為兩大部分，一是多參數(shù)合成思維進化算法及其工程應用，二是免疫思維進化算法及其工程應用。具體包括以下幾部分： (1)在深入分析基本思維進化算法的缺陷及原因的基礎上，設計出多參數(shù)

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

3、計過熱汽溫控制系統(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，搜索所有條件屬性進行離散歸一化時的分割點位置，建立更完備的水泥回轉窯的粗糙—模糊模型。 (3)借鑒生物體免疫系統(tǒng)功能，提出了免疫思維進化算法(ImmuneMindEvolutionaryAlgorithms，IMEA)。在其所需要的概率空間中分析各算子特性，構建了IMEA的數(shù)學模型；利用馬爾可夫鏈狀態(tài)轉移理論，證明了算法的全

4、局收斂性；挑選優(yōu)化理論界公認的四個不同的特殊函數(shù)，測試IMEA的優(yōu)化性能。 (4)探索IMEA在工程領域中的應用。將IMEA用于在水泥生料配比計算和數(shù)字雷達料位計非線性校正中的優(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造及收斂性證明。 (2)將IMEA用于水泥生產過程中的生料配比計算，可進一步推廣到其它生產行業(yè)的配比計算中。 (3)將IMEA應用于雷達料位計

5、的測量特性優(yōu)化，能夠顯著提高壓控振蕩器的調頻線性度，降低頻譜展寬和相位噪聲對距離分辨率的影響，有效提高測量信號的信噪比。這一應用已申報國家發(fā)明專利“數(shù)字雷達料位計”(申請?zhí)枺?00410092449.1)，并經國家知識產權局專利局初審通過。 (4)提出了一種新的進化計算方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，提高了算法的計算性能； (5)設計了一種新型的模糊PID控制器，該控制器利用PID控制規(guī)