膜計(jì)算優(yōu)化方法研究.pdf

1、膜計(jì)算(P系統(tǒng))是從生物細(xì)胞以及由細(xì)胞組成的組織和器官的功能與結(jié)構(gòu)中抽象出來(lái)的計(jì)算模型，它是一種分布式的、并行的、非確定性的理想計(jì)算機(jī)器。在理論上，許多簡(jiǎn)單的膜計(jì)算理論模型具有與圖靈機(jī)同等的計(jì)算能力，甚至還有超越圖靈機(jī)局限性的可能。但是鮮有膜計(jì)算在實(shí)際生產(chǎn)工程中應(yīng)用的研究成果。本文的主要目的是：在綜述膜計(jì)算理論的基礎(chǔ)上，立足于“實(shí)用性”，深入膜計(jì)算理論和方法的研究，建立一類(lèi)膜計(jì)算優(yōu)化模型、算法和策略，促進(jìn)膜計(jì)算應(yīng)用的發(fā)展。 本文

2、提出了膜計(jì)算優(yōu)化方法的基本思想；研究了膜計(jì)算優(yōu)化方法的體系結(jié)構(gòu)、規(guī)則；提出了單目標(biāo)、多目標(biāo)和動(dòng)態(tài)多目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化算法；在膜計(jì)算理論研究的基礎(chǔ)上，將膜計(jì)算應(yīng)用到了控制系統(tǒng)、過(guò)程控制等領(lǐng)域。本文的研究?jī)?nèi)容和主要貢獻(xiàn)概括為以下幾個(gè)方面： (1)將膜計(jì)算的研究方向擴(kuò)展到了優(yōu)化計(jì)算領(lǐng)域，提出了一類(lèi)求解優(yōu)化問(wèn)題的膜計(jì)算優(yōu)化方法的基本思路；受生物細(xì)胞不同結(jié)構(gòu)或機(jī)理的啟發(fā)，提出了三種具有不同功能和特點(diǎn)的單目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化算法：細(xì)胞狀的膜計(jì)算優(yōu)化算

3、法、信息冗余的膜計(jì)算優(yōu)化算法和基于收縮與舒展規(guī)則的膜計(jì)算優(yōu)化算法。通過(guò)仿真計(jì)算與其它優(yōu)化算法進(jìn)行了對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了所提出的膜計(jì)算優(yōu)化算法可靠性高、收斂速度快和求解的質(zhì)量好。 (2)提出了兩種多目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化算法：基于P系統(tǒng)的多目標(biāo)優(yōu)化算法(PMOA)和組織型P系統(tǒng)多目標(biāo)優(yōu)化算法(TPS)。這兩個(gè)算法的結(jié)構(gòu)特殊，將整個(gè)系統(tǒng)劃分為幾個(gè)子系統(tǒng)，包括單目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)和多目標(biāo)優(yōu)化子系統(tǒng)。進(jìn)行了多個(gè)多目標(biāo)優(yōu)化算法的對(duì)比仿真實(shí)驗(yàn)，研究

4、結(jié)果顯示所提出的多目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化算法收斂快，其解更接近真實(shí)的Pareto前沿，而且分布均勻，很好地刻畫(huà)出了真實(shí)的Pareto前沿。 (3)提出了一種動(dòng)態(tài)多目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化方法。在此基礎(chǔ)上，研究了一種能用于控制時(shí)變對(duì)象的“膜控制策略”。 (4)將多目標(biāo)膜計(jì)算優(yōu)化算法用于模擬移動(dòng)床分離聯(lián)萘酚對(duì)映體過(guò)程的操作參數(shù)的優(yōu)化，在大幅提高生產(chǎn)率的同時(shí)提高了產(chǎn)品質(zhì)量。研究了控制器的單目標(biāo)、多目標(biāo)和動(dòng)態(tài)多目標(biāo)膜優(yōu)化設(shè)計(jì)問(wèn)題。分析了設(shè)計(jì)指標(biāo)的