Разработка и исследование вероятностных эволюционных алгоритмов для моделирования и оптимизации сложных систем
Диссертация - Менеджмент
Другие диссертации по предмету Менеджмент
астройки (также сохраняются в файле GP.ini).
Кнопки управления работой приложения 4 включают Start, Stop, Exit.
Параметры, контролирующие работу алгоритма 5, включают номер текущего поколения, сложность лучшего решения и его ошибку.
При достижении заданной точности (по умолчанию равной 0.001) программа выдает сообщение (рис. 28) и продолжает работу. При равенстве ошибки нулю во всех точках выборки программа выдает сообщение в окне 2 и прекращает работу.
Рис. 28. Сообщение
По окончании работы алгоритма, программа создает (либо переписывает) файлы Fitness.dat, содержащий изменение значений функции пригодности и GentnBest.dat, содержащий решения последнего поколения и их пригодности.
3.2.2Программная система ProbGP: Symbolic Regression
Программная система ProbGP: Symbolic Regression реализует работу алгоритма решения задачи символьной регрессии с использованием метода вероятностного ГП.
Приложение разработано в среде визуального программирования Borland Builder C++ 5.0. Системные требования: IBM PC Pentium совместимый, 1Мб дискового пространства, 32 Мб ОЗУ, ОС Windows 9x, Me, 2000, NT, XP.
Главное окно приложения показано на рис. 29:
Рис. 29. Главное окно приложения ProbGP: Symbolic Regression.
В окне отображаются: лучшее решение на текущей итерации (рис. 30), график найденного решения для функции одной переменной (рис. 31) и график изменения пригодности (рис. 32).
Рис. 30. Просмотр текущего лучшего решения.
Рис. 31. График лучшего решения.
Рис. 32. График изменения пригодности.
В меню настроек алгоритма (рис. 33) имеется возможность выбора следующих параметров:
-Размер популяции;
-Глубина полного дерева;
-Схема селекции: ранговая, пропорциональная, элитарная, турнирная с выбором размера турнира;
-Вероятность мутации: низкая, равномерная, высокая или задается в ручную;
-Схема мутации: новая, старая или новая и старая популяции;
-Схема формирования новой популяции: селекция по объединению новой и старой популяции, 50% из старой и 50% из новой;
-Стандартное бинарное кодирование или код Грея;
-Критерий остановки: вручную, заданное число итераций.
Рис. 33. Окно настроек алгоритма.
В окне выбора функций и термов (рис. 34) пользователь может определить базовый набор элементов функционального и терминального множеств, которые будут использоваться при построении деревьев, среди них:
-Арифметические операции: сложение, вычитание, умножение и защищенное деление (возвращает 1, если знаменатель равен нулю);
-Математические функции: , , (модуль), , , ;
-Переменные: , константы: 0.1, 0.2, …, 0.9, 1.0;
-Предопределенные функции: функция, обнуляющая поддерево, вершиной которого она является.
Рис. 34. Окно выбора функций и термов.
3.3Постановка задачи оптимизации работы электростанции на топливных элементах в стационарном режиме
Эффект Fuel Cell (топливный элемент) был открыт в 1839 году Уильямом Грувом. Топливные элементы относятся к химическим источникам тока. Они осуществляют прямое превращение энергии топлива в электричество, минуя малоэффективные, идущие с большими потерями, процессы горения. Это электрохимическое устройство в результате высокоэффективного окисления топлива непосредственно вырабатывает электроэнергию.
Топливные элементы являются наиболее перспективным источником электрической энергии. Их преимущества:
-Топливные элементы имеют высокий КПД при очень низких температурах, достигающий 80% (у обычных энергоустановок - 35%);
-Цена одного киловатта энергии, вырабатываемой одним топливным элементом, ниже, чем у его конкурентов;
-Энергия вырабатывается непрерывно при наличии в элементе топлива (в отличие от аккумуляторов, которые требуют периодической замены электролита);
-Топливный элемент и продукты его работы экологически чисты;
-Топливный элемент работает бесшумно;
-Топливный элемент практически всеяден, т.е. в качестве топлива может использоваться практически любое водородосодержащее топливо;
-Топливные элементы могут использоваться практически в любых условиях, включая загрязненную среду, низкие температуры и т.д.
Области применения топливных элементов различны: от элементов питания сотовых телефонов и ноутбуков до мощных электростанций. Последние, очевидно, имеют значительные преимущества перед обычными ТЭЦ. Однако существующие электростанции на топливных элементах до сих пор не достигают высокого расчетного КПД. Поэтому проблема оптимизации процесса получения электроэнергии на подобных электростанциях является актуальной.
3.3.1Водородные топливные элементы - основные принципы
Конструктивно топливный элемент состоит из двух электродов - анода и катода - и разделяющего их электролита (рис. 35). На аноде окисляется, т.е. отдает электроны, восстановитель (топливо или ), свободные электроны с анода поступают во внешнюю цепь, а положительные ионы удерживаются на границе анод-электролит (,). С другого конца цепи электроны подходят к катоду, на котором идет реакция восстановления (присоединение электронов окислителем ). Затем ионы окислителя переносятся электролитом к катоду (рис. 36) [55].
Рис. 35. Простейшая конструкция топливного элемента.
Рис. 36. Схема реакций в топливном элементе.
Для повышения выходного напряжения топливные элементы объединяютс?/p>