改进差分进化算法辨识加药凝絮过程参数
唐德翠,邓晓燕,朱学峰,邹振裕,罗永恒,李展峰,徐廷国
华南理工大学自动化学院 广东 广州
广东技术师范学院自动化学院 广东 广州
广东佛山市水业集团有限公司沙口水厂 广东 佛山
摘要:针对标准差分进化算法收敛速度慢,容易陷入局部较优从而导致收敛精度不高的缺点,提出将DE/rand/1和DE/best/1线性加权相结合以及自适应重构交叉概率因子的改进差分进化算法。该算法中变异策略采用将DE/rand/1和DE/best/1通过线性模拟退火加权策略相结合,交叉因子则根据进化代数自适应重构,使得算法在初期重视全局搜索能力以找到全局较优可能解,后期重视局部收敛速度,以提高算法寻优能力和收敛速度。较后将该算法和其它改进差分进化算法用于城市供水水处理过程的加药凝絮参数辨识中,仿真结果表明,该算法相对于其它三种算法具有更快的收敛速度和更好的收敛精度,所得模型对检验数据的误差平方和很小,表明该模型准确可靠,为投药过程的前馈反馈控制和水厂的优化运行打下了良好基础,具有很好的实际意义。
关键词:改进差分进化算法;城市供水;加药凝絮;参数辨识
1引言
差分进化(DE)是一种基于种群并行随机搜索的新型进化算法,近年来在函数优化、参数辨识、化工控制等领域得到广泛应用[1][2]。针对标准差分进化算法收敛速度缓慢,收敛精度不高,参数对算法结果影响大的不足,国内外出现很多改进DE,主要表现在参数的自适应性、变异策略的改进以及将DE和其它智能算法相结合等 [3]。凝絮是水厂制水过程中较重要的环节,凝絮过程净水剂投加量不仅决定出水水质是否安全,还是构成制水成本的第二关键因素,因此,根据原水水质和沉淀池出水浊度建立凝絮过程净水剂投加量的数学模型,从而实现制水过程净水剂投加量的精确控制,具有很好的实际意义。本文在综合分析DE算法的多种变异方案基础上,提出一种新的改进差分进化算法,并将该算法应用于城市供水加药凝絮过程参数辨识中,从而建立城市供水凝絮加药过程数学模型,具有很好的实际意义。
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