一種遺傳算法的優(yōu)化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種遺傳算法的優(yōu)化方法，包括：⑴規(guī)定算術(shù)雜交；⑵邊界算子適用于約束優(yōu)化問(wèn)題，球雜交；⑶根據(jù)進(jìn)化策略得到高斯變異，高斯變異中一個(gè)子代含有兩個(gè)向量即，與的意義分別是代表空間搜索里某個(gè)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)差。本發(fā)明所述遺傳算法的優(yōu)化方法，可以克服現(xiàn)有技術(shù)中可靠性低、操作過(guò)程復(fù)雜和成本高等缺陷，以實(shí)現(xiàn)可靠性高、操作過(guò)程簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種遺傳算法的優(yōu)化方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及土木工程【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地，涉及一種遺傳算法的優(yōu)化方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前基于振動(dòng)信號(hào)的土木工程損傷識(shí)別技術(shù)受到國(guó)內(nèi)外廣大科研者的認(rèn)可，由于 信號(hào)的獲取較容易，通常只需要簡(jiǎn)單儀器就能獲取，并且處理起來(lái)比較方便，因此受到了廣 泛應(yīng)用。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面，損傷識(shí)別技術(shù)一直都是困擾世界各國(guó)工程師的一個(gè)難題，而 且是一個(gè)必須攻克的核心問(wèn)題，損傷識(shí)別技術(shù)直接影響結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的發(fā)展。當(dāng)前損傷診 斷技術(shù)還不太完善，一些識(shí)別技術(shù)無(wú)法很好地識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷，也無(wú)法很好地評(píng)估結(jié)構(gòu)的 運(yùn)營(yíng)狀態(tài)，離實(shí)用性還有很長(zhǎng)的一段路要走?；谡駝?dòng)信號(hào)的損傷識(shí)別技術(shù)具有廣泛的研 宄前景，其現(xiàn)實(shí)價(jià)值不可估量，它涉及到了很多的理論知識(shí)，包括結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)理論、隨機(jī)振 動(dòng)理論、遺傳算法理論、頻響函數(shù)理論、殘余力向量法理論、信息科學(xué)理論等一系列科學(xué)知 識(shí)，同時(shí)控制科學(xué)與工程、計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、系統(tǒng)論在損傷識(shí)別中都有廣泛的應(yīng)用，因此 結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)擁有強(qiáng)大的理論背景。
[0003] 判斷土木工程結(jié)構(gòu)是否存在損壞，這是健康監(jiān)測(cè)的第一步，也決定了接下來(lái)工作 的方向。確定結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷后，接下來(lái)是要找到損傷發(fā)生的具體位置，這是損傷識(shí)別技術(shù)中 重點(diǎn)要研宄的問(wèn)題之一，也是研宄的關(guān)鍵和難點(diǎn)問(wèn)題。知道了具體的損傷位置，然后評(píng)估結(jié) 構(gòu)的損傷嚴(yán)重程度，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行健康診斷的目的就是要知道結(jié)構(gòu)損傷的嚴(yán)重程度，它為結(jié) 構(gòu)加固，維修和使用提供了依據(jù)，最后對(duì)工程結(jié)構(gòu)剩余使用年限進(jìn)行預(yù)測(cè)。近100年來(lái)結(jié)構(gòu) 健康診斷技術(shù)取得了一些重大成績(jī)，20世紀(jì)中葉主要以目測(cè)來(lái)檢查識(shí)別結(jié)構(gòu)的損傷，剛開(kāi) 始主要應(yīng)用于檢測(cè)橋梁工程的安全。對(duì)于海洋平臺(tái)而言，其損傷監(jiān)測(cè)研宄開(kāi)始于70年代， 目前國(guó)內(nèi)外取得了一些重要的研宄成果，70年代至今，結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)逐漸趨于完善，知 識(shí)工程的應(yīng)用等把結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)推向了智能化和信息化。雖然結(jié)構(gòu)健康診斷技術(shù)逐 漸趨向了信息化和智能化，但人工檢測(cè)仍然是當(dāng)前主要的診斷方法，如局部法、目測(cè)法等方 法，此類方法不能第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的損傷，具有諸多缺點(diǎn)，因此應(yīng)用起來(lái)具有較大局限。 例如美國(guó)姥島大橋裂紋被發(fā)現(xiàn)時(shí)已經(jīng)發(fā)展了 3天，因未第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)裂紋而造成了重大經(jīng) 濟(jì)損失，而且對(duì)于結(jié)構(gòu)的一些隱蔽部位和一些無(wú)法接近的部位，人工檢測(cè)尚無(wú)法識(shí)別，這也 是其缺陷之一。
[0004] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中至少存在可靠性低、操作過(guò)程復(fù) 雜和成本高等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述問(wèn)題，提出一種遺傳算法的優(yōu)化方法，以實(shí)現(xiàn)可靠性 高、操作過(guò)程簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種遺傳算法的優(yōu)化方法，包括：
[0007] ⑴規(guī)定算術(shù)雜交為
[0008]xr!=λJX1+λ2χ2 (4-4)
[0009] χ'2=λιΧ2+λ2Χι (4-5)其中Vι、χ'2為子染色體，χρΧ2為父代，根據(jù) 入^λ2的限制條件，得到不同的組合類型；
[0010] ⑵邊界算子主要適用于約束優(yōu)化問(wèn)題，其中球雜交就是邊界算子一個(gè)主要應(yīng)用， 通過(guò)不同父代（X^Xy·"，χη)與…上）得到子代為（ζι，ζ2，…，zJ

【權(quán)利要求】
1. 一種遺傳算法的優(yōu)化方法，其特征在于，包括： ⑴規(guī)定算術(shù)雜交為
其中X'i、X'2為子染色體，Xl、x2為父代，根據(jù)入i、入2的限制條件，得到不同的組合類 型； ⑵邊界算子主要適用于約束優(yōu)化問(wèn)題，其中球雜交就是邊界算子一個(gè)主要應(yīng)用，通過(guò) 不同父代（Xi，x2，……）與（yi，y2，…，yn)得到子代為（Zi，z2，…，zn)
式中a為規(guī)定范圍里一個(gè)隨機(jī)數(shù)； 非均勾變異最早是Janilow與Michalewicz設(shè)計(jì)的，其微調(diào)能力使精確度更準(zhǔn)確，設(shè)x是一已知父代，其內(nèi)有一基因xk被選中，讓其變異操作，那么x的子代X' = (Xl，…，x'k，… ，xn)且X' k的選擇為
式中t為遺傳代數(shù)，對(duì)于函數(shù)取值區(qū)間是[0,y]，A(t，y)隨著t不斷變大而逐漸變小， 最后收斂于〇 ;A(t,y)表達(dá)A(t,y)式為
式里r是個(gè)隨機(jī)數(shù)，范圍為[0, 1]，T為t的最大值，b主要反映非均勻程度；對(duì)于式 (4-8)得到的子代如果不理想，采取降低r來(lái)解決； ⑶根據(jù)進(jìn)化策略得到高斯變異，高斯變異中一個(gè)子代含有兩個(gè)向量即（X，〇)，1與〇 的意義分別是代表空間搜索里某個(gè)點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)差；對(duì)于子代（X'，〇 '）表示為
式（4-10)中N(0,A〇 '）是獨(dú)立高斯隨機(jī)數(shù)向量。
【文檔編號(hào)】G06N3/12GK104484705SQ201410769186
【公開(kāi)日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月12日
【發(fā)明者】鄒萬(wàn)杰, 陸國(guó)東 申請(qǐng)人:廣西科技大學(xué)