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《浙江大学》 2010年
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受膜计算启发的优化算法研究

付杰  
【摘要】: 膜计算是从生物细胞以及由细胞组成的组织和器官的功能与结构中抽象出来的计算模型。在膜计算理论研究基础上,受进化交流与拓扑结构启发,本文研究了基于膜计算的优化方法及其应用问题。通过典型测试函数对所提出的算法进行了性能测试与对比,并针对化工过程的参数估计和船舶柴油机控制器设计进行了仿真实验。本文主要的研究成果如下: (1)基于标准膜计算的基本框架,受进化交流拓扑结构启发,提出了一种具有星形拓扑结构的膜计算优化方法——ST-MC(star topology-membrane computing)算法。该算法具有三个并行的子系统,使用了膜计算的改写、粘贴、换位、交流进化规则。采用了6个具有搜索空间大、局部极小点多、欺骗性强等特点的测试函数来构建测试环境,进行寻优并与受DNA结构启发的膜计算优化算法(DNA-MC),具有DNA双链结构的膜计算优化方法(dsDNA-MC)算法进行对比,显示了该算法具有求解质量高,稳定性强等特点。 (2)针对ST-MC算法中进化规则的操作概率具有模糊、不确定性的特点,将模糊逻辑和ST-MC算法结合,提出一种模糊星形拓扑结构的膜计算优化方法——FST-MC(fuzzy star topology-membrane computing)算法。该算法设计了一个双输入单输出的模糊控制器对换位概率进行模糊求解。算法进化次数的变化使得换位概率得到及时更新,从而体现了自适应性。通过典型测试函数进行验证,显示了FST-MC算法的有效性。 (3)将所提出的ST-MC算法用于化工过程的参数估计,以生物酶分解和重油热裂解为背景进行了应用研究。所得结果与文献中的方法、SGA等进行比较,显示了该算法的优越性。将FST-MC算法用于控制器优化研究,以具有多个性能指标的船舶柴油机控制器设计为例子,从实验数据中得到了使控制器性能稳定的参数,并与文献中的方法进行了比较。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP301.6

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【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 杨世品;P系统优化算法及应用研究[D];浙江大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 韩峰涛;受内质网启发的膜计算优化算法研究[D];浙江大学;2011年
2 周芬;粒子群膜算法及其应用研究[D];西南交通大学;2011年
3 冯芳琼;受核糖体RNA启发的DNA遗传算法研究[D];浙江大学;2011年
4 戴侃;DNA遗传算法及在化工过程中的应用[D];浙江大学;2012年
5 刘沙沙;动态P系统及其在自组织网络中的应用[D];山东师范大学;2012年
6 刘斌;基于拓扑分析的配电网络重构算法研究[D];西华大学;2012年
7 王涛;基于膜计算优化算法的控制器研究与设计[D];西华大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘杨;李国岫;;增压柴油机配气相位的优化研究[J];北京汽车;2009年03期
2 宋晓峰,陈德钊,胡上序,肖家治,刘福洲;基于优进策略的遗传算法对重油热解模型参数的估计[J];高校化学工程学报;2003年04期
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10 李晓磊,邵之江,钱积新;一种基于动物自治体的寻优模式:鱼群算法[J];系统工程理论与实践;2002年11期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 洪伟荣;大规模动态过程优化的拟序贯算法研究[D];浙江大学;2005年
2 陶吉利;基于DNA计算的遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2007年
3 黄亮;膜计算优化方法研究[D];浙江大学;2007年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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9 马友平;;生长模型McDill-Amateis的遗传算法拟合研究[J];安徽农业科学;2007年33期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 齐继阳;竺长安;曾议;;基于遗传禁忌混合搜索算法的设备布局研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
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3 王雷;朱熀秋;陈艳;;二自由度交流磁轴承参数自整定模糊PID控制器研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 程远林;李茂军;;基于小生境遗传算法的配电网电容器优化配置[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 姜明辉;袁绪川;;基于GA优化的个人信用评估SVM模型[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 赵瑞艳;李树荣;张晓东;苗荣;;基于混合遗传算法的热传导系统最优控制问题求解[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
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9 王清;宋年年;王佳庆;姚菁;;优化自抗扰控制器在主汽温控制系统中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 康忠健;徐丽;勾松波;金华蓉;李瑞生;;考虑分布电容的神经网络单相接地故障测距算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 张亚娟;适应性企业战略协同机制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陆满君;通信辐射源个体识别与参数估计[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 董慧群;代建制项目风险预警管理研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
8 许爱德;开关磁阻电机在船舶电力推进中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
9 吴德烽;计算智能在三维表面扫描机器人系统中的应用研究[D];大连海事大学;2010年
10 张进;地震叠前数据的弹性阻抗非线性反演方法研究[D];中国海洋大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯小冬;基于模糊PID控制的呼吸机压力控制研究[D];南京医科大学;2010年
2 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
3 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
5 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
6 马水松;多目标遗传算法与非支配集的构造研究[D];山东科技大学;2010年
7 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
8 朱国凯;泰安市农村公路典型路面结构研究[D];山东科技大学;2010年
9 纪二云;基于改进遗传算法的电力系统无功优化的研究[D];山东科技大学;2010年
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【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 万春红;邵超;;一种新的基于自组织映射的流形学习算法[J];北京交通大学学报;2009年06期
2 葛延峰;金文静;高立群;冯达;;多种群并行的自适应差分进化算法[J];东北大学学报(自然科学版);2011年04期
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5 盛四清,梁志瑞,张文勤,杨以涵;基于遗传算法的地区电网停电恢复[J];电力系统自动化;2001年08期
6 毕鹏翔,刘健,张文元;配电网络重构的研究[J];电力系统自动化;2001年14期
7 梁勇,张焰,候志俭;遗传算法在配电网重构中的应用[J];电力系统及其自动化学报;1998年04期
8 刘莉,袁博,宛力;基于关联矩阵自乘的配电网潮流计算[J];电力自动化设备;2005年08期
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10 余贻鑫,邱炜,刘若沁;基于启发式算法与遗传算法的配电网重构[J];电网技术;2001年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈霄;DNA遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
2 赵进慧;膜计算仿生优化算法及应用研究[D];浙江大学;2010年
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4 宋晓峰;优生演进优化和统计学习建模[D];浙江大学;2003年
5 刘西奎;DNA计算和遗传算法的编码与几个优化模型的研究[D];华中科技大学;2004年
6 赵小强;炼厂生产调度问题研究[D];浙江大学;2005年
7 洪伟荣;大规模动态过程优化的拟序贯算法研究[D];浙江大学;2005年
8 李育超;基于实际应力状态的土质边坡稳定分析研究[D];浙江大学;2006年
9 陶吉利;基于DNA计算的遗传算法及应用研究[D];浙江大学;2007年
10 黄亮;膜计算优化方法研究[D];浙江大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 艾淼;膜计算模型中若干运算的研究及仿真实现[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 徐志成;基于微粒群优化的控制系统设计研究[D];浙江大学;2006年
3 付秀云;基于菌群优化的PID控制器整定研究[D];浙江大学;2007年
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9 李怀远;基于分子计算的图像智能恢复技术研究[D];北方民族大学;2008年
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【二级引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张伟;人工蜂群混合优化算法及应用研究[D];浙江大学;2014年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 韩峰涛;受内质网启发的膜计算优化算法研究[D];浙江大学;2011年
2 黄小丽;细胞型膜系统设计方法研究[D];西南交通大学;2012年
3 欧柱;细胞型膜计算模型遗传优化设计研究[D];西南交通大学;2013年
4 王富罗;基于FPGA的膜计算研究[D];安徽理工大学;2013年
5 李秀婷;基于分子计算的中小企业演化机制研究[D];山东师范大学;2014年
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中国期刊全文数据库 前10条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 吴维敏;离散事件系统的Petri网控制器综合[D];浙江大学;2002年
2 赵小强;炼厂生产调度问题研究[D];浙江大学;2005年
3 洪伟荣;大规模动态过程优化的拟序贯算法研究[D];浙江大学;2005年
4 邵之江;连续工业过程的在线优化[D];浙江大学;1997年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 李翔;基于自动微分算法的过程系统优化[D];浙江大学;2003年
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