计算物理 ›› 2023, Vol. 40 ›› Issue (3): 376-388.DOI: 10.19596/j.cnki.1001-246x.8576
马秀宝(), 崔国民*(
), 周志强, 肖媛, 徐玥, 杨其国
收稿日期:
2022-06-13
出版日期:
2023-05-25
发布日期:
2023-07-22
通讯作者:
崔国民
作者简介:
马秀宝(1998-), 男, 硕士研究生, E-mail: maxiubao98@163.com
基金资助:
Xiubao MA(), Guomin CUI*(
), Zhiqiang ZHOU, Yuan XIAO, Yue XU, Qiguo YANG
Received:
2022-06-13
Online:
2023-05-25
Published:
2023-07-22
Contact:
Guomin CUI
摘要:
针对强制进化随机游走算法(RWCE)在优化质量交换网络进程中, 存在部分个体在竞争中长期处于劣势状态以及个体结构高度相似的现象, 提出带有个体淘汰的RWCE算法优化质量交换网络。即在一定的周期内, 通过对种群中个体优化状态的实时监控, 首先对个体的网络结构进行标准化处理, 以此识别出结构中相似的质量交换器, 再根据其数目评价个体的结构相似度, 将种群中的个体划分为若干个集团, 并以年度总费用作为评价个体优化性能的指标, 淘汰种群中的劣势和相似个体, 以此加强种群间个体的信息交流, 提升个体优化活力和种群多样性, 同时有效增强算法优化质量交换网络的全局搜索能力。将该方法应用于2个质量交换网络实例中, 优化结果均优于文献最优结果, 说明该方法能改变结构的进化方向, 激励种群间个体的差异性进化和保持个体的优化活力, 且有效提升算法的全局寻优性能。
马秀宝, 崔国民, 周志强, 肖媛, 徐玥, 杨其国. 带有个体淘汰的强制进化随机游走算法优化质量交换网络[J]. 计算物理, 2023, 40(3): 376-388.
Xiubao MA, Guomin CUI, Zhiqiang ZHOU, Yuan XIAO, Yue XU, Qiguo YANG. Optimizing Mass Exchange Network Using RWCE Algorithm with Individual Elimination[J]. Chinese Journal of Computational Physics, 2023, 40(3): 376-388.
图7 网络结构标准化处理示意图 (a)随机生成的网络结构;(b)分流组位置调整后的结构;(c)标准化的网络结构
Fig.7 Schematic diagram of network structure standardization processing (a) randomly generated network structure; (b) adjusted structure of the split group position; (c) standardized network structure
图10 相似个体结构改变对比 (a)改变前的网络结构;(b)改变后的网络结构
Fig.10 Comparison of structural changes of similar individuals (a) the network structure before the change; (b) the network structure after the change
富流股 | Gi/(kg·s-1) | Yiin/(kg·kg-1) | Yiout/(kg·kg-1) | 贫流股 | Ljc/(kg·s-1) | Xjin/(kg·kg-1) | Xjout/(kg·kg-1) | CjL/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 0.9 | 0.07 | 0.000 3 | S1 | 2.3 | 0.000 6 | 0.031 | 117 360 | |
R2 | 0.1 | 0.051 | 0.000 1 | S2 | ∞ | 0.000 2 | 0.003 5 | 176 040 |
表1 算例1的流股数据
Table 1 Streams data in Case 1
富流股 | Gi/(kg·s-1) | Yiin/(kg·kg-1) | Yiout/(kg·kg-1) | 贫流股 | Ljc/(kg·s-1) | Xjin/(kg·kg-1) | Xjout/(kg·kg-1) | CjL/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 0.9 | 0.07 | 0.000 3 | S1 | 2.3 | 0.000 6 | 0.031 | 117 360 | |
R2 | 0.1 | 0.051 | 0.000 1 | S2 | ∞ | 0.000 2 | 0.003 5 | 176 040 |
参考文献 | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | No. of units | TAC/($·a-1) |
Ref. [ | 2.205 | 0.236 62 | 6 | 469 968 |
Ref. [ | 2.23 | 0.46 | 4 | 433 730 |
Ref. [ | 2.192 | 0.37 | 4 | 413 450 |
Ref. [ | 2.190 9 | 0.369 2 | 4 | 413 160 |
Ref. [ | 2.192 | 0.357 | 4 | 411 166 |
Ref. [ | 2.189 3 | 0.383 7 | 6 | 410 971 |
Ref. [ | 2.189 54 | 0.381 24 | 6 | 410 565 |
2.196 22 | 0.319 6 | 4 | 409 603 |
表2 算例1优化结果的对比
Table 2 Comparison results of Case 1
参考文献 | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | No. of units | TAC/($·a-1) |
Ref. [ | 2.205 | 0.236 62 | 6 | 469 968 |
Ref. [ | 2.23 | 0.46 | 4 | 433 730 |
Ref. [ | 2.192 | 0.37 | 4 | 413 450 |
Ref. [ | 2.190 9 | 0.369 2 | 4 | 413 160 |
Ref. [ | 2.192 | 0.357 | 4 | 411 166 |
Ref. [ | 2.189 3 | 0.383 7 | 6 | 410 971 |
Ref. [ | 2.189 54 | 0.381 24 | 6 | 410 565 |
2.196 22 | 0.319 6 | 4 | 409 603 |
富流股 | Gi/(kg·s-1) | Yiin/(kg·kg-1) | Yiout/(kg·kg-1) | 贫流股 | Ljc/(kg·s-1) | Xjin/(kg·kg-1) | Xjout/(kg·kg-1) | CjL/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 3.3 | 0.05 | 0.001 5 | S1 | 10 | 0.001 3 | 0.025 | 58 680 | |
R2 | 0.6 | 0.07 | 0.003 | S2 | 10 | 417 060 | |||
R3 | 1.4 | 0.02 | 0.003 | 再生流股 | M1c/(kg·s-1) | Z1in/(kg·kg-1) | Z1out/(kg·kg-1) | C1M/($·s·kg-1·a-1) | |
R4 | 0.2 | 0.03 | 0.002 | H1 | 10 | 0 | 0.005 | 88 020 |
表3 算例2的流股数据
Table 3 Streams data in Case 2
富流股 | Gi/(kg·s-1) | Yiin/(kg·kg-1) | Yiout/(kg·kg-1) | 贫流股 | Ljc/(kg·s-1) | Xjin/(kg·kg-1) | Xjout/(kg·kg-1) | CjL/($·s·kg-1·a-1) | |
R1 | 3.3 | 0.05 | 0.001 5 | S1 | 10 | 0.001 3 | 0.025 | 58 680 | |
R2 | 0.6 | 0.07 | 0.003 | S2 | 10 | 417 060 | |||
R3 | 1.4 | 0.02 | 0.003 | 再生流股 | M1c/(kg·s-1) | Z1in/(kg·kg-1) | Z1out/(kg·kg-1) | C1M/($·s·kg-1·a-1) | |
R4 | 0.2 | 0.03 | 0.002 | H1 | 10 | 0 | 0.005 | 88 020 |
参考文献 | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | No. of units | TAC/($·a-1) |
Ref.[ | 720 000 | |||
Ref.[ | 9.6 | 0.319 | 8 | 706 000 |
Ref.[ | 9.602 | 0.349 | 7 | 694 000 |
Ref.[ | 9.594 | 0.373 | 8 | 693 976 |
Ref.[ | 9.576 | 0.442 | 8 | 689 300 |
9.572 17 | 0.346 33 | 7 | 688 932 |
表4 算例2优化结果的对比
Table 4 Comparison results of Case 2
参考文献 | L1/(kg·s-1) | L2/(kg·s-1) | No. of units | TAC/($·a-1) |
Ref.[ | 720 000 | |||
Ref.[ | 9.6 | 0.319 | 8 | 706 000 |
Ref.[ | 9.602 | 0.349 | 7 | 694 000 |
Ref.[ | 9.594 | 0.373 | 8 | 693 976 |
Ref.[ | 9.576 | 0.442 | 8 | 689 300 |
9.572 17 | 0.346 33 | 7 | 688 932 |
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