基于等位基因的实数编码量子进化算法

为改善量子进化算法的早熟问题,提高算法搜索精度和收敛速度,提出了一种基于等位基因的实数编码量子进化算法。该算法以概率叠加的方式将实数变量按照等位基因进行编码,采用混合更新策略根据基因的"相对优良性"对等位基因进行变尺度变异,在全局搜索与局部搜索平衡的前提下提高搜索速度,之后引入Hε门更新等位基因对应的概率幅度。最后利用Markov链证明了其全局收敛性。数值算例将所提及算法与量子进化算法和基于双链编码的量子遗传算法进行比较,验证了算法的收敛速度和求解精度,并将该算法应用于纺织浆纱工艺参数的优化问题,获得了良好的优化效果。     

基于动态特征矩阵的k近邻风电机组故障检测方法

受风的间歇性和随机性影响风电机组运行状态频繁切换,导致设备状态异常检测误报和漏报情况严重,风电企业运维成本居高不下。为此,提出了基于动态特征矩阵的k近邻故障检测方法,该方法采用基于互信息的动态特征矩阵描述风电机组的动态特性,通过加权k近邻同时考虑动态特征矩阵中的特征贡献率与累计互信息的影响,利用动态阈值计算降低运行状态突变造成的误报。分别以美国可再生能源实验室5 MW海上风机基准模型的常见传感器和执行器故障以及SCADA数据中记录的变桨系统故障为例,将所提方法的故障检测结果分别与PCA、KPCA、FD-kNN以及PC-kNN故障检测方法进行对比,结果表明所提方法能够准确进行故障信息的检测,所提方法优于其他对比故障检测方法。     

基于量子位实数编码的优化算法及轧制规程多目标优化

针对热连轧轧制规程优化问题,以等功率裕量和轧制能耗为优化目标函数建立热连轧轧制规程多目标优化模型,提出基于量子位实数编码的热连轧轧制规程多目标优化算法。该算法将免疫遗传算法框架与量子计算思想相结合,采用量子位实数编码,利用量子态干涉进行遗传算子的交叉和变异,同时保证非支配解按拥挤距离选择优势免疫抗体种群,得到 Pareto 全局最优解集。以某轧钢厂热连轧精轧机组为例,验证本文所提及算法的有效性。实例分析表明,所提及的算法在寻优能力和收敛速度上均优于传统的NSGA-II算法,能够获得更好的Pareto解集,有效地解决热连轧轧制规程多目标优化问题,改善了轧制能耗。     

基于异构值差度量的SOM混合属性数据聚类算法

针对传统聚类算法处理混合属性数据聚类质量不高且聚类结果可视化差的问题,提出了基于异构值差度量的自组织映射混合属性数据聚类算法。该算法以自组织映射神经网络为框架,采用基于样本概率的异构值差度量混合属性数据的相异性。利用分类特征项在Voronoi集合中出现频率作为分类属性数据参考向量更新规则的基础,通过混合更新规则实现数值属性和分类属性数据规则的更新。利用UCI公共数据库中的分类属性和混合属性数据集来测试所提出的聚类算法,并与SOM算法和kprototypes、SBAC、KL-FCM-GM算法进行比较。最后将所提出的聚类算法应用于轮式移动机器人的运动状态分析,获得了较好的聚类效果。     

具有执行器饱和特性的不确定系统预测控制器设计

针对具有执行器饱和特征的不确定系统,提出了一种带有状态观测器的新型预测控制器设计方法.该方法在滚动优化的每一步,采用带有饱和特性的反馈控制结构得到一个最优控制律.使无穷时域性能指标最小.考虑在状态不完全已知的情况下,设计了带有状态观测器的预测控制器,并通过观测器参数调整使闭环系统渐近稳定.通过仿真实验验证了所设计控制器的有效性.     

基于多种群量子进化的区间二型模糊规则挖掘算法

利用智能优化算法挖掘模糊分类规则能够解决模糊前件参数和无关项的组合优化问题,但也存在依赖初始规则以及更新过程无指导等缺陷,导致分类精度难以保证.为此,本文以二型模糊规则分类系统为框架,采用模糊聚类得到代表性样本并启发式的产生初始规则,以量子等位基因形式对规则进行编码生成多初始种群,根据基因的优良性,以变尺度变异操作实现等位基因的指导性进化.在此基础上,利用矛盾规则重构机制,提高模糊规则分类系统的精度.将所提出算法与FH–GBML–IVFS–Amp算法和GAGRAD算法进行了分类精度对比,并在不同噪声水平下,与C4.5算法、朴素贝叶斯分类器和BP神经网络进行分类鲁棒性比较,实验结果表明所提出算法具有较好分类精度与鲁棒性.     

基于量子进化在线序贯极限学习机的变桨系统故障检测

针对复杂工况下风电机组变桨系统故障检测问题,采用在线序贯极限学习机建立变桨系统状态监测模型,利用ReliefF算法进行模型的特征选择,通过量子进化算法优化在线序贯极限学习机的超参数集,并引入马氏距离函数计算变桨系统状态监测模型的残差,判断风电机组变桨系统的异常。以辽宁某风电场1.5 MW双馈风电机组变桨系统为例,将所提出的模型分别与粒子群优化极限学习机、粒子群优化支持向量机、随机权神经网络、极限学习机和反向传播神经网络模型进行对比,结果表明所提出的模型精度优于其他模型,所提方法的故障检测正确率高于3σ阈值法和核主成分分析方法。     

基于最优窗宽核密度估计的短期负荷区间预测

针对确定性短期负荷预测难以满足电力需求中可变性决策问题,提出一种基于最优窗宽高斯核密度估计的短期负荷区间预测方法。该方法利用最小二乘支持向量机对负荷进行确定性预测,根据对历史负荷相对误差特征的统计分析,采用核密度估计方法及最优窗宽选择,对各区域内的相对误差建立密度函数,实现短期负荷的区间预测。以浙江某地区的负荷数据为例,给出了不同置信度下的负荷区间预测,将所提出的方法与固定窗宽的负荷区间预测效果做比对,在相同置信度下所提出方法的区间覆盖率有明显提高并且区间宽度有所降低。     

基于改进划分系数的模糊聚类有效性函数

针对典型模糊聚类算法难以准确获取最佳聚类数的问题,提出了一种基于改进划分系数的模糊聚类有效性函数.在划分系数方法基础上,将类与类之间的分离性和类内的紧致性相结合,引入指数函数有效抑制噪声和孤立点数据对聚类有效性的影响.仿真实验将所提及的聚类有效性函数应用于模糊C均值聚类中,分别对两组自定义数据集和IRIS数据集进行了有效性验证,实验结果表明,本文提出的模糊聚类有效性函数能够准确划分最佳聚类数.     

基于双链量子遗传优化的分类规则挖掘算法

针对采用传统智能优化算法挖掘分类规则时易出现分类精度不理想、噪声容忍度差等情况,提出一种基于双链量子遗传优化分类规则挖掘算法.采用双链量子位对分类规则进行实数编码,通过解空间变换将量子位概率幅映射到相应实数集,根据目标函数梯度变化确定量子旋转门转角,并利用量子非门进行个体变异.选取UCI数据库中9组分类数据集对所提出算法分类性能进行测试,结果表明,所提出算法具有较好的分类精度和噪声容忍度.