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多目标炼钢-连铸计划编制问题研究

作　者: 高昆
导　师: 张健欣
学　校: 内蒙古工业大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 炼钢-连铸调度 多目标优化 炉次计划 多目标进化算法 重组算子
分类号: TF777
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 21次
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内容摘要


钢铁工业是国民经济的支柱产业，在国民经济的发展中发挥着重要的作用。炼钢-连铸生产是钢铁厂生产流程中的关键工序，合理的进行订单管理、制定可行的生产计划，对于加快工艺节奏、提高企业经济效益有重要意义。本文主要对炼钢-连铸的批量计划的编制方法以及相关的多目标进化算法进行研究，具体内容如下：综述了钢铁企业一体化生产的特点以及多目标进化算法的研究现状。在此基础上将炉次计划问题界定为多目标优化问题，建立了炼钢炉次编制计划的多目标优化模型。为了解决多约束情形直接编码较为困难的问题，提出一种约束满足的可行解产生方法，同时为了解决帕累托支配法容易丢失有用信息的不足，重新设计了种群和最优档案的维护策略，引入改进的自适应网格法。通过实验对提出的多目标炉次计划模型进行求解，得到了多组最优解，验证了模型和算法的有效性，为后续调度提供了多种选择方案。建立了浇次计划的整数规划模型，采用改进的进化算法求解，实验结果表明模型和算法是可行的。针对多目标优化算法，通过一组实验，从趋近最优前沿的速度和程度方面比较了模拟二进制重组算子，自适应模拟二进制重组算子以及组合差分进化算子在多目标进化算法中的性能，实验表明当前在多目标进化算法中被广泛使用的SBX算子不如其他算子优越。同时提出一种组合进化算子CSDO (Composite SA-SBXand Differential Evolutionary Operator)，该算子结合了具有方向性的改进的模拟二进制交叉算子和跳跃性较强的差分算子，有效保障子代个体的多样性和搜索最优个体的快速性。并对应的提出了一种具有“贪婪”思想的变个数子代存档方法，该方法能加快种群进化速度，并从整个种群的角度来考虑最优个体的保留价值，提高了生成解的利用率。应用CSDO和改进的存档方法对多个基准测试函数进行了求解，求解结果与其他智能重组算子的对比表明CSDO可以提高最优解的求解精度和搜索速度。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
第一章 绪论  7-14
  1.1 研究背景  7
  1.2 炼钢-连铸工艺流程及特点  7-9
  1.3 国内外研究现状  9-12
    1.3.1 国内外应用现状  9-10
    1.3.2 炼钢-连铸批量计划研究现状  10
    1.3.3 多目标进化算法研究现状  10-12
  1.4 本文主要研究工作  12-14
    1.4.1 课题的研究意义  12
    1.4.2 课题的研究方法  12-13
    1.4.3 课题的主要内容和结构  13-14
第二章 多目标进化算法研究  14-37
  2.1 多目标进化算法  15-20
    2.1.1 多目标优化相关概念  15-16
    2.1.2 MOEA 的基本框架  16-17
    2.1.3 典型多目标算法  17-20
  2.2 重组算子的研究  20-25
    2.2.1 重组算子研究现状  21-22
    2.2.2 模拟二进制交叉算子 SBX  22-23
    2.2.3 改进的模拟二进制交叉 SA-SBX  23-24
    2.2.4 差分进化算子  24-25
  2.3 多目标组合进化算子  25-28
    2.3.1 多目标进化算法的组合算子 CSDO  26-27
    2.3.2 变个数子代存档方法  27-28
  2.4 实验与讨论  28-35
    2.4.1 评价函数  28
    2.4.2 测试函数  28-29
    2.4.3 实验参数设置  29-30
    2.4.4 实验结果  30-35
  2.5 结论  35-37
第三章 炼钢-连铸批量计划编制方法研究  37-52
  3.1 炼钢-连铸炉次计划的多目标优化模型  38-39
  3.2 炉次计划求解算法设计  39-46
    3.2.1 求解算法步骤  39-41
    3.2.2 初始化及可行解产生方法  41-42
    3.2.3 种群多样性保持和维护策略  42-43
    3.2.4 外部最优档案存档和维护策略  43-44
    3.2.5 多目标炉次计划实验验证  44-46
  3.3 炼钢-连铸浇次计划编制问题研究  46-48
    3.3.1 浇次计划模型  46-48
  3.4 浇次计划求解算法设计  48-51
    3.4.1 求解算法步骤  48
    3.4.2 编码方法  48
    3.4.3 交叉算子设计  48-49
    3.4.4 浇次计划实验验证  49-51
  3.5 结论  51-52
第四章 总结与展望  52-53
参考文献  53-59
致谢  59-60
在读期间取得的科研成果  60

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 炼钢 > 铸锭 > 连续铸钢、近终形铸造
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