收藏本站
《国防科学技术大学》 2008年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

集成神经网络和多目标进化算法的卷烟产品参数优化设计方法及应用研究

唐云岚  
【摘要】: 随着烟草行业卷烟工艺水平的发展,计算机辅助卷烟产品设计系统越来越受到卷烟企业的重视。该系统在综合分析历史数据和经验知识的基础上,建立符合卷烟生产实际的各类模型,并以此为指导进行产品优化设计。本文以国内某大型卷烟企业在该领域的课题研究为背景,重点研究该企业计算机辅助产品设计系统中的核心模块——卷烟产品参数优化设计模块。在研究过程中发现,卷烟产品参数优化设计是一个十分复杂的黑盒多目标优化问题,主要反映在: (1)优化对象“工艺参数”与优化目标“质量指标”之间的映射关系十分复杂,难以建立常规的数学优化模型,对于给定的一组工艺参数取值,只能通过现场实验才能获得准确的质量指标评价; (2)优化目标由相互冲突的多个目标组成,这些目标在大多数情况下不能直接进行优劣关系的比较,目标之间相互冲突,在不降低某一目标性能的情况下不能通过参数优化任意提高其他目标的性能。 针对上述问题,本文提出了一种基于神经网络和多目标进化算法混合策略的集成计算智能方法:首先,利用人工神经网络对历史数据进行训练,获得能反应参数优化过程中参数向量空间到目标向量空间非线性映射关系的神经网络模型;其次,将训练好的神经网络模型嵌入到多目标进化算法中,以此作为进化过程中个体的适应度评价函数,使得多目标进化算法可以直接应用于产品参数优化设计过程。具体地,本文的主要研究内容和创新成果概括如下: 1、提出了一种集成神经网络和多目标进化算法的产品参数优化设计方法现实世界中,很多产品参数优化设计问题均可归纳为黑盒多目标优化问题。 黑盒多目标优化问题具有系统建模困难和多个目标必须协调优化的特点。本文通过结合跨越BP神经网络和改进的非劣解排序遗传算法(NSGA-II),借助不同智能计算方法的优点,互补不足:(1)可以充分利用跨越BP神经网络建模的优点,解决复杂系统建模困难的问题,并为NSGA-II的进化个体提供适应度评价函数;(2)采用NSGA-II解决复杂系统中的多目标优化问题。 2、提出了基于跨越BP算法的人工神经网络建模方法 复杂系统建模是成功解决产品设计参数优化问题的关键,然而传统BP算法具有收敛速度慢、网络结构选择困难、容易陷入局部极小等缺点。本文从连接方式、结构优化以及优化策略三个方面,对传统BP算法进行了改进: (1)采用基于跨越连接的误差反向传播算法对网络进行训练。有跨越连接的神经网络摒弃了传统神经网络只有前后层相连的拓扑结构,能以更加简洁的结构逼近神经网络的理想状态,加快网络收敛速度。国防科学技术大学研究生院博士学位论文 (2)提出了一种BP神经网络结构优化算法。该算法通过引入有方向的均方误差,在有跨越连接的多层前馈人工神经网络结构方程式的基础上,分别导出隐层层数和隐层神经元数判别式。 (3)采用基于MOEA和BP混合算法的神经网络建模方法。由于要维持具有一定规模的群体,多目标进化算法必须同时处理搜索空间中的若干点而不像梯度下降法那样只处理单点,从而有助于搜索全局最优点,免予陷入局部最小。这样就可以避免传统BP人工神经网络采用梯度下降法所带来的缺点,同时也确保了良好的收敛速度。 3、提出了基于NN和MOEA的卷烟工艺参数优化设计方法 卷烟工艺设计主要分为打叶复烤工艺设计、制丝工艺设计和辅料配套工艺设计,它们的本质都是基于各类参数指标关系模型的多目标参数优化过程,且属于黑盒多目标优化范畴。因此,可采用集成神经网络和多目标进化算法的产品参数优化设计方法(ICIA–NN MOEA)优化求解。在具体应用过程中,结合工艺设计实际提出了基于NN和MOEA的卷烟工艺参数优化设计方法,并将其应用于二次润叶工序工艺参数多目标优化问题,取得了令人满意的效果。 4、提出了基于NN和MOEA的卷烟配方参数优化设计方法 卷烟配方设计主要分为叶组配方设计和糖香料配方设计,它们的本质都是基于感官质量评价模型的多目标参数优化过程,且属于黑盒多目标优化范畴。与工艺参数优化设计不同的是,配方参数优化设计涉及到感官质量评价问题,这是一个主观性较强的评价过程,难以直接建立类似于工艺参数指标关系模型的单料烟比例与感官质量指标关系模型。针对上述问题,本文提出了基于NN和MOEA的卷烟配方参数优化设计方法,该方法与工艺参数多目标优化设计方法相比,主要有两点不同:(1)借鉴卷烟配方实践中的感官质量评分标准,将感官质量评价结果转换为感官质量得分,实现了非数值型指标向数值型指标的转变;(2)以烟叶化学成分为中间环节,分别建立单料烟比例与烟叶化学成分关系式和烟叶化学成分与感官质量得分关系模型,成功实现了由单料烟比例到感官质量评价的非线性映射。最后,将基于NN和MOEA的卷烟配方参数优化设计方法应用于配方创新和配方维护,取得了令人满意的效果。
【学位授予单位】:国防科学技术大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:TS43;TP391.72;TP183

手机知网App
【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 刘晓路;对地观测卫星系统顶层设计参数优化方法研究[D];国防科学技术大学;2011年
2 张成梁;棉花加工过程智能化关键技术研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 田艳青;中密度纤维板热压控制参数优化系统的研究[D];东北林业大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 何琴,高建华,刘伟;广义回归神经网络在烤烟内在质量分析中的应用[J];安徽农业大学学报;2005年03期
2 宋锐,张静,夏胜平,郁文贤;一种基于BP神经网络群的自适应分类方法及其应用[J];电子学报;2001年S1期
3 叶健松,李勇军,潘健生,胡明娟;大型支承辊热处理过程的数值模拟[J];机械工程材料;2002年06期
4 张克进,徐敏,俞金寿;GA-ANN算法在产品质量估计中的应用[J];华东理工大学学报;2000年05期
5 刘耦耕,李圣清,肖强晖;多层前馈人工神经网络结构研究[J];湖南师范大学自然科学学报;2004年01期
6 张丽萍;均匀设计和最优化方法在热处理中的应用[J];航天工艺;1994年04期
7 吴佑寿,赵明生;激活函数可调的神经元模型及其有监督学习与应用[J];中国科学E辑:技术科学;2001年03期
8 郑光勇,李斌,叶为全,庄镇泉;基于RBF神经网络的制丝生产线仿真模型[J];计算机工程与应用;2005年21期
9 李桂琴;袁庆丰;王克胜;方明伦;;制造过程多目标优化的集成计算智能方法[J];计算机集成制造系统;2006年12期
10 费洪晓;黄勤径;戴弋;肖新华;;基于SVM与遗传算法的燃煤锅炉燃烧多目标优化系统[J];计算机应用研究;2008年03期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 任迪峰;中药材干燥过程中质量退化及优化干燥工艺的研究[D];中国农业大学;2002年
2 彭黔荣;烟叶的化学成分与烟叶质量的人工神经网络预测[D];四川大学;2004年
3 李清;虚拟数控铣床加工过程仿真系统及相关技术的研究[D];天津大学;2004年
4 喻云水;湿状态下竹胶合板模板力学性能与数值模拟研究[D];中南林业科技大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 孟冬玲;烟草和烟气中酚类物质的分析方法研究及应用[D];昆明理工大学;2004年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘青峰;尹久仁;;神经网络智能诊断技术在混凝土结构中的理论实现与展望[J];四川建筑科学研究;2007年01期
2 罗志华;;以原型演进为特征的建筑策划操作模式分析——以基层医院为例[J];四川建筑科学研究;2012年01期
3 罗志华;杨宏烈;杨希文;;工业建筑遗产再利用设计策划操作模式研究[J];四川建筑科学研究;2012年03期
4 苏发慧;;模糊支持向量机在粮食安全预警中的应用[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2009年02期
5 何金华;李亚;张超;;叶丝气流干燥机过程控制参数优化设计[J];安徽科技;2009年01期
6 武丽;徐晓燕;李章海;黄雅丽;宁井铭;;不同浓度组合生长调节物质对烤烟生长和品质的影响[J];安徽农学通报;2008年21期
7 张文;徐秀峰;;烟支重量、圆周与硬度关系的二元回归分析[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年09期
8 刘春奎;朱杰;郭松;刘艳芳;毛福利;刘彦岭;;烤烟质量评价研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年19期
9 唐珂;毛多斌;王荣梅;蒋惠智;杜文;;烤烟两糖差与感官品质之间的相关性研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年01期
10 毕淑峰;烤烟主要化学成分的因子分析[J];安徽农业科学;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈小飞;吉莉;刘昆;;基于自适应线性神经网络的磁悬浮飞轮控制[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 韩露;高英杰;;液压挖掘机神经网络控制的研究[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年
3 王彦磊;滕军;张韧;万齐林;董兆俊;白志鹏;;自组织网络与广义回归网络耦合的副热带高压指数预测[A];“2010年北京气象学会中青年优秀论文评选”学术研讨会论文集[C];2011年
4 李琼;李正文;钱一雄;王咸彬;;塔中围斜区东河砂岩地震速度分布特征与储层预测[A];中国西部复杂油气藏地质与勘探技术研讨会论文集[C];2006年
5 杨吉会;;模糊关系规划概述[A];中国运筹学会第九届学术交流会论文集[C];2008年
6 宫会丽;丁香乾;杨宁;;烟叶有害成分风险评估模型研究与应用[A];中国灾害防御协会风险分析专业委员会第二届年会论文集(一)[C];2006年
7 刘炳军;;SH93叶丝干燥与烟丝质量的关系研究[A];第三届广西青年学术年会论文集(自然科学篇)[C];2004年
8 申峰;陈建中;;BP网络在矿车动态轨道衡数据处理中的应用[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
9 曾昭振;;打叶复烤线润叶机监控系统的设计与应用[A];2010年西南三省一市自动化与仪器仪表学术年会论文集[C];2010年
10 王向;;遗传算法综述[A];2007年河北省电子学会、河北省计算机学会、河北省自动化学会、河北省人工智能学会、河北省计算机辅助设计研究会、河北省软件行业协会联合学术年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 杨宁;计算机辅助卷烟配方设计关键技术研究[D];中国海洋大学;2010年
2 郑大腾;柔性坐标测量机空间误差模型及最佳测量区研究[D];合肥工业大学;2010年
3 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
4 宋清昆;自适应结构优化神经网络控制研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
5 孔令启;基于内外圈协同优化策略的间歇化工过程不确定性调度研究[D];华南理工大学;2010年
6 陈文正;保险公司债券投资研究[D];南开大学;2010年
7 李艳红;综合运输通道客运结构优化理论与方法研究[D];北京交通大学;2010年
8 张会红;基于XNOR/OR的FPRM极性优化研究[D];华东理工大学;2011年
9 包健;有限精度权值神经网络优化的研究与应用[D];华东理工大学;2011年
10 郑立刚;煤粉射流的高温空气燃烧特性与燃煤锅炉低NO_x燃烧优化研究[D];浙江大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗婷婷;飞机钣金叠板数控套裁下料软件系统的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 滕景忠;智能瓦斯传感器的研制[D];山东科技大学;2010年
3 李娜;基于神经网络的非线性系统H_∞控制[D];广西师范学院;2010年
4 王利明;一种基于PMIPv6的智能辅助高效切换方案[D];郑州大学;2010年
5 王岩;混凝土受氯离子侵蚀劣化的ANFIS分析[D];郑州大学;2010年
6 吴珺;数据挖掘技术在彩票销售数据分析中的应用研究[D];郑州大学;2010年
7 刘鹏;直流蒸汽发生器压力控制方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 王东阳;多智能体调度优化算法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
9 李魁星;基于信息熵遗传算法的舰船导航路径规划技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
10 赵晓平;低分辨雷达目标识别研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王保吉;赵建周;;单片机与数字式温湿度传感器SHT11虚拟I~2C总线设计[J];安阳工学院学报;2005年06期
2 谭春林;庞宝君;张凌燕;黄海;;对地观测卫星总体参数多学科优化[J];北京航空航天大学学报;2008年05期
3 朱华光;刘莉;马继楠;;长航时高燃油质量系数小型无人飞行器总体参数优化设计[J];北京理工大学学报;2009年05期
4 杜官本;王思群;雷洪;;薄型中密度纤维板过压缩工艺研究[J];北京林业大学学报;2010年01期
5 李德仁;;对地观测与抗震救灾[J];测绘科学;2009年01期
6 庞鸿锋;罗诗途;陈棣湘;潘孟春;张琦;;基于BP神经网络的磁通门传感器温度误差补偿[J];测试技术学报;2011年03期
7 白瑞林,李军;大纯滞后系统的Smith—NN预估控制[J];电子测量与仪器学报;2000年04期
8 史奎凡,董吉文,李金屏,曲守宁,杨波;正交遗传算法[J];电子学报;2002年10期
9 戴奉周;刘宏伟;吴顺君;;最大相关系数准则下的子带域宽带雷达杂波抑制与距离像增强[J];电子与信息学报;2009年07期
10 郑芝奖;我国棉花品级与棉花色征指标的关系[J];纺织学报;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任迪峰;中药材干燥过程中质量退化及优化干燥工艺的研究[D];中国农业大学;2002年
2 陈琪锋;飞行器分布式协同进化多学科设计优化方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
3 庞善起;正交表的构造方法及其应用[D];西安电子科技大学;2003年
4 韩晓微;彩色图像处理关键技术研究[D];东北大学;2005年
5 贺勇军;面向效能优化的复杂多卫星系统综合建模与仿真方法研究[D];国防科学技术大学;2004年
6 李清;虚拟数控铣床加工过程仿真系统及相关技术的研究[D];天津大学;2004年
7 王艳秋;先进控制技术的集成及应用研究[D];东北大学;2006年
8 喻云水;湿状态下竹胶合板模板力学性能与数值模拟研究[D];中南林业科技大学;2006年
9 刘志新;高速铣削过程动力学建模及其物理仿真研究[D];天津大学;2006年
10 胡超芳;基于决策者满意度的多目标模糊优化算法研究[D];上海交通大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 荆显荣;面向对地观测卫星系统顶层设计的试验设计方法研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 熊宗伟;我国棉花纤维质量及颜色等级划分研究[D];中国农业大学;2005年
3 周艳红;基于BP神经网络的测力轮对受力分析[D];西南交通大学;2005年
4 王婷婷;彩色图像分割方法的研究与实现[D];山东科技大学;2005年
5 王刚;数据库入侵检测系统的研究与实现[D];东北大学;2005年
6 谢金华;遥感卫星轨道设计[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年
7 何田中;神经网络分类器及其规则抽取技术的研究[D];南昌大学;2005年
8 宫爱红;汽车模具高速切削工艺参数数据库系统的设计[D];华中科技大学;2006年
9 黄玥;复杂背景下的灰度图像分割算法研究[D];太原理工大学;2008年
10 李爱平;基于多目标优化模型的炼焦生产过程优化方法研究与应用[D];中南大学;2008年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 彭黎;谈群;邱涤珊;;基于Meta图的卫星应用信息链服务路径选择[J];计算机工程与应用;2012年24期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 汤军,黄琦,徐志瑛,蔡宛如,钱华,宋康;麦冬多糖的提取分离与初步分析[J];浙江中医学院学报;1999年01期
2 曹金珍,赵广杰,鹿振友;木材的机械吸湿蠕变[J];北京林业大学学报;1998年05期
3 杜刚,曾竟成,王春齐,张长安,刘均,肖加余;竹片的预处理对竹/UP复合材料力学性能影响及分析[J];玻璃钢/复合材料;2001年05期
4 李平,刘炯,杨华民;前馈神经网络的结构与泛化[J];长春光学精密机械学院学报;1997年02期
5 赵仁杰;竹帘胶合板的科技创新与发展方向[J];人造板通讯;2003年05期
6 侯祥林,张春晖,徐心和;多层神经网络共轭梯度优化算法及其在模式识别中的应用[J];东北大学学报;2002年01期
7 唐立新;旅行商问题(TSP)的改进遗传算法[J];东北大学学报;1999年01期
8 肖伟杰,张为民,周继烈;基于RBF神经网络的电火花线切割加工工艺建模方法研究[J];电加工与模具;2004年02期
9 王爱军;基于数据库查询过程优化设计[J];电子科技大学学报;2003年02期
10 孔亮;张毅;丁艳军;吴占松;;电站锅炉燃烧优化控制技术综述[J];电力设备;2006年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 舒朝晖;油水分离水力旋流器分离特性及其软件设计的研究[D];四川大学;2001年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 陈颀;烟叶复烤机智能控制系统的研究[D];昆明理工大学;2001年
2 王睿;虚拟制造技术中数控加工仿真的研究及实现[D];西北工业大学;2002年
3 王晓斌;基于三维实体的数控加工仿真系统的研究[D];天津大学;2004年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 贺凤云;崔淑红;;地面注水系统管网参数优化设计[J];油气田地面工程;2007年04期
2 王振武;李世明;刘书胜;;深部软岩巷道的加固与支护技术研究[J];煤;2009年04期
3 廖铭;;数控机床伺服进给系统的参数最佳设计方法——MEPOD软件[J];安徽工学院学报;1988年01期
4 张伟杰;赵喜敬;安书星;刘宓;;矿用气动水泵涡轮系统参数优化设计[J];矿山机械;2010年01期
5 刘少玉;曹衍龙;梁学裕;汪琛琛;;注塑机前模板的拓扑与参数优化设计[J];机械设计与制造;2010年10期
6 刘艳杰;夏丹;;大过载精密离心机负载盘的优化设计[J];煤炭学报;2008年01期
7 廖代辉;沈阳;成艾国;钟志华;谢慧超;龚英菊;;基于进化算法的冲压模具型面参数优化[J];汽车工程;2008年03期
8 张建梅;云介平;;复合树脂基材料的SLS工艺参数优化设计研究[J];常州工学院学报;2008年01期
9 陈小峰;林放;黄文超;熊丹枫;薛家祥;;基于正交试验的脉冲MIG焊参数优化试验[J];焊接技术;2010年12期
10 孙忠池;;气动冲击机构结构参数优化设计[J];矿山机械;1987年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 安峰岩;孙红灵;李晓东;田静;;分散自适应主动控制参数优化设计[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
2 李枚毅;;并发定位与建图的多目标免疫进化算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
3 崔逊学;;多目标进化算法的研究现状与群体多样性研究[A];Complexity Problems--Proceedings of CCAST (World Laboratory) Workshop[C];2001年
4 王旭东;陈国瑞;李峥;;由S参数优化设计MESFET的一种方法[A];1993年全国微波会议论文集(下册)[C];1993年
5 王珩;张景瑞;;基于微粒群算法的航天器大角度姿态快速机动控制器参数优化设计[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年
6 姜伟;胡新华;;伺服螺旋机构建模与参数优化设计[A];第二届全国流体传动及控制工程学术会议论文集(第四卷)[C];2002年
7 叶红玲;魏旭豪;郑小龙;刘赵淼;;基于理想点法的液体静压支承系统多目标参数优化设计[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
8 刘正坤;付绍军;楼俊;;一种变间距光栅的参数优化设计[A];中国光学学会2006年学术大会论文摘要集[C];2006年
9 冯虎田;施祖康;殷爱华;韩军;;基于MAX-PR系统动作可靠性优化设计[A];面向制造业的自动化与信息化技术创新设计的基础技术——2001年中国机械工程学会年会暨第九届全国特种加工学术年会论文集[C];2001年
10 李雪;吴俊勇;杨媛;严翔;刘晓民;;高速铁路接触网悬挂系统维修计划的优化研究[A];高速铁路接触网系统新技术研讨会论文集[C];2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 刘娟 陈零生;中钢衡重新型柴油铲运机获奖[N];中国矿业报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 唐云岚;集成神经网络和多目标进化算法的卷烟产品参数优化设计方法及应用研究[D];国防科学技术大学;2008年
2 黄林峰;多目标进化算法研究[D];中国科学技术大学;2009年
3 刘立衡;多目标进化算法的研究及其在负荷分配中的应用[D];华北电力大学(北京);2010年
4 李勇;多目标进化算法及其在轧制规程优化中的应用研究[D];东北大学;2010年
5 张明明;面向量子可逆逻辑自动综合的多目标进化算法研究[D];东华大学;2010年
6 王钧;成像卫星综合任务调度模型与优化方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
7 马天义;低功耗软硬件划分算法研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
8 马铭;基于数据驱动的模糊系统建模方法研究[D];吉林大学;2006年
9 姜振强;多分支水平井产能评价与参数优化研究[D];中国地质大学(北京);2009年
10 孟红云;多目标进化算法及其应用研究[D];西安电子科技大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 左婷婷;基于擂台赛法则和聚集密度的多目标进化算法的研究与应用[D];安徽理工大学;2012年
2 孙艳平;带约束的多目标进化算法及其营养膳食模型的研究[D];河南工业大学;2010年
3 马楠;一种基于稳态的多目标进化算法的研究[D];天津大学;2010年
4 金焕杰;混合多目标进化算法的研究与应用[D];安徽理工大学;2012年
5 张丽丽;约束多目标进化算法的研究与应用[D];安徽理工大学;2010年
6 龚正;多目标进化算法改进策略的研究[D];湘潭大学;2010年
7 辜方清;多目标进化算法中多样性与均匀性策略研究[D];广东工业大学;2011年
8 朱命昊;量子克隆多目标进化算法研究[D];西安科技大学;2011年
9 任亚峰;一种求解多目标进化算法鲁棒最优解方法研究[D];湘潭大学;2011年
10 袁琦钊;网格机制多目标进化算法研究[D];湘潭大学;2011年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026