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模拟退火算法的研究及其应用

冯玉蓉  
【摘要】:能源的日益匮乏,成为人类继续发展的障碍。为了缓解能源短缺危机,又为了人类与自然的和谐发展,节能已经成为当今世界一个刻不容缓的主流。 近几年来,我国已经开始频频告急“电荒”,处在水资源丰富的云南省也一样开始拉闸限电,尤其是制定了“先生活,后生产”的用电计划,同时制定了新的电费收费标准,主要跟用电时段有关,这对电能需求量大的企业来说是雪上加霜。本文正是基于这种现状,为了降低企业的电费支出而进行的研究。 根据新制定的电费表,如果企业还采用恒电流供电进行电解,必然会增加电费支出。考虑使用变电流供电,这就存在一个寻找组合最优电流供给问题。 为了解决这个问题,本文研究并利用了模拟退火算法来解决该问题。该算法是一种新的随机搜索方法,它是近年来提出的一种适合解大规模组合优化问题通用而有效的近似算法。它与以往的近似算法相比,具有描述简单、使用灵活、运用广泛、运行效率高和较少受初始条件约束等优点,而且特别适合并行计算。该算法的优化性能主要涉及状态产生函数、状态接受函数和温度更新函数,以及内循环准则和外循环准则,这些环节的设计将决定模拟退火算法的快速性、收敛性、鲁棒性等。本文第二章介绍了经典的模拟退火算法,包括该算法的算法结构、数学模型以及其有限时间实现。第三章对经典模拟退火算法的不足之处加以讨论,提出可行的改进方向。第四章主要针对某锌厂的生产任务和工艺要求进行建模,运用线性规划方法建立了产量分配的数学模型,以及为了降低企业的电费支出建立的日电费支出最小的线性规划模型,主要目的是利用模拟退火算法来寻找最佳的电流组合,达到降低电费的目的。 本论文重点研究了模拟退火算法的原理,参考了近期关于模拟退火算法的研究,针对锌电解的工艺要求,运用了线性规划知识与最优化的相关理论建立了产量分配数学模型和多目标的日电流密度数学模型,用改进的模拟退火算法进行产量分配和日电流密度的组合寻优,达到降低厂家生产成本的目的。


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