改進差分進化算法辨識加藥凝絮過程參數
唐德翠,鄧曉燕,朱學峰,鄒振裕,羅永恒,李展峰,徐廷國
華南理工大學自動化學院 廣東 廣州
廣東技術師范學院自動化學院 廣東 廣州
廣東佛山市水業集團有限公司沙口水廠 廣東 佛山
摘要:針對標準差分進化算法收斂速度慢,容易陷入局部較優從而導致收斂精度不高的缺點,提出將DE/rand/1和DE/best/1線性加權相結合以及自適應重構交叉概率因子的改進差分進化算法。該算法中變異策略采用將DE/rand/1和DE/best/1通過線性模擬退火加權策略相結合,交叉因子則根據進化代數自適應重構,使得算法在初期重視全局搜索能力以找到全局較優可能解,后期重視局部收斂速度,以提高算法尋優能力和收斂速度。較后將該算法和其它改進差分進化算法用于城市供水水處理過程的加藥凝絮參數辨識中,仿真結果表明,該算法相對于其它三種算法具有更快的收斂速度和更好的收斂精度,所得模型對檢驗數據的誤差平方和很小,表明該模型準確可靠,為投藥過程的前饋反饋控制和水廠的優化運行打下了良好基礎,具有很好的實際意義。
關鍵詞:改進差分進化算法;城市供水;加藥凝絮;參數辨識
1引言
差分進化(DE)是一種基于種群并行隨機搜索的新型進化算法,近年來在函數優化、參數辨識、化工控制等領域得到廣泛應用[1][2]。針對標準差分進化算法收斂速度緩慢,收斂精度不高,參數對算法結果影響大的不足,國內外出現很多改進DE,主要表現在參數的自適應性、變異策略的改進以及將DE和其它智能算法相結合等 [3]。凝絮是水廠制水過程中較重要的環節,凝絮過程凈水劑投加量不僅決定出水水質是否安全,還是構成制水成本的第二關鍵因素,因此,根據原水水質和沉淀池出水濁度建立凝絮過程凈水劑投加量的數學模型,從而實現制水過程凈水劑投加量的精確控制,具有很好的實際意義。本文在綜合分析DE算法的多種變異方案基礎上,提出一種新的改進差分進化算法,并將該算法應用于城市供水加藥凝絮過程參數辨識中,從而建立城市供水凝絮加藥過程數學模型,具有很好的實際意義。
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