[发明专利]一种具有重构操作的RNA遗传算法的化工过程建模方法

权利要求书

1.一种具有重构操作的RNA遗传算法的对复杂化工过程建模方法，其特征 是方法的步骤如下：

1)通过现场操作或实验获得实际输入输出采样数据，对于同一组采样输入 数据，化工过程模型的估计输出与实际输出的误差绝对值之和作为RNA遗传算 法寻优搜索时的目标函数；

2)设定算法运行的最大代数为1000，每个参数编码长度为20，个体编码 长度为每个参数编码长度乘参数个数，种群数N为个体编码长度的1.2倍，变 异概率为0.02，重构概率为1，重构操作控制参数λ为10以及算法的终止准则；

3)运行具有重构操作的RNA遗传算法对化工过程模型中的未知参数进行 估计，通过最小化目标函数，得到化工过程模型中未知参数的估计值，将未知 参数的估计值代入化工过程模型中，形成化工过程的数学模型；

所述的运行具有重构操作的RNA遗传算法对化工过程模型中的未知参数进 行估计步骤：

(a)随机生成包含N个RNA序列的初始种群，每一个RNA序列代表化工过 程模型的一组未知参数的可能解，其中每一个未知参数均由字符集{0，1，2，3}编码 为一个长度为20的RNA子序列，若有n个未知参数，则一个RNA序列的编码 长度为20n，并设置记录种群连续代数的变量β＝0；

(b)将种群中每一个RNA序列解码为化工过程模型的一组未知参数，计算这 组参数所对应的目标函数值，并将目标函数值转化为对应的适应度值，适应度 值最大的个体定义为最优个体，并根据适应度值的大小将种群分为两类，适应 度值最大的一半个体组成SuG集合，另一半组成InG集合，同时将最优个体与 上一代的最优个体进行比较，如果二者相同，将记录种群连续代数的变量β加1， 否则，记录种群连续代数的变量β为0；

(c)记录种群连续代数的变量β与重构操作控制参数λ进行比较，当β＜λ， 进行选择操作、交叉操作和变异操作，生成下一代种群；当β≥λ，进行重构操 作，生成下一代种群；

(d)重复步骤(b)和步骤(c)进行算法迭代，直至满足算法的终止准则；

(e)将最终种群的最优个体解码为化工过程模型未知参数的估计值，将未知 参数的估计值代入化工过程模型中，形成化工过程的数学模型。

2.根据权利要求1所述的一种具有重构操作的RNA遗传算法的化工过程的 建模方法，其特征在于所述的算法的终止准则为：算法的运行代数达到最大代 数或者算法得到的目标函数值小于0.0001。

3.根据权利要求1所述的一种具有重构操作的RNA遗传算法的化工过程的 建模方法，其特征在于所述进行交叉操作步骤：

(f)以概率1执行置换操作，在当前RNA序列中随机选取一段子序列，将这 段子序列用SuG中另外一个序列中长度相同的一段子序列代替，生成一个新的 序列；

(g)以概率0.5执行转位操作，在当前RNA序列中随机选择一段子序列，将这 段子序列插入到当前序列的其他位置，生成一个新的序列；

(h)若转位操作未执行，执行换位操作，在当前RNA序列的前半段和后半段 中各随机选取一段子序列，并交换两个子序列的位置，生成一个新的序列；

(i)对SuG的每一个个体重复步骤(f)至步骤(g)。

4.根据权利要求1所述的一种具有重构操作的RNA遗传算法的化工过程的 建模方法，所述进行选择操作步骤：是在执行完变异操作的序列中，选择适应 度值最大的N/2个序列和适应度值最小的N/2个序列按照比例选择操作复制种 群，产生了含有N个RNA序列的新种群。

5.根据权利要求1所述的一种具有重构操作的RNA遗传算法的化工过程的 建模方法，其特征在于所述进行重构操作步骤：

(j)在SuG中随机选取一个RNA序列作为重构操作的一个父体，在整个种群 中随机选择另外2个序列，分别计算这两个序列与父体的距离，距离最近的序 列成为重构操作的另一个父体；

(k)用删除算子将适应度值较大的父体末端的部分子序列切除，并通过延长 算子将其粘贴在另一个父体的前端，生成两个新的中间序列，在长度较短的中 间序列的末端随机生成一段与切除子序列长度相同的新子序列，在长度较短的 另一中间序列的末端切除长度相同的子序列，从而生成两个新的RNA序列，删 除算子切除的子序列的长度必须小于总长度的一半；

(l)重复步骤(j)和(k)，直至所有SuG中的序列均完成重构操作，产生N个新 RNA序列，并设置记录种群连续代数的变量β＝0。