[发明专利]一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法

权利要求书

1.一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：

步骤一、初始化改进遗传模拟退火算法的各个参数，包括种群规模、自适应交叉、变异算子、初始温度、降温系数、马尔科夫链长和截止温度；

步骤二、根据问题解的特性，进行染色体编码操作，设置适应度值函数；

步骤三、将所有染色体解码，并计算所有个体的适应度值，选择当前适应度最高的个体为最优个体；

步骤四、判断当前种群是否满足收敛条件，若满足收敛条件，则算法结束，输出当前最优个体；若不满足条件，则进入进化阶段，执行选择，交叉，变异操作；

步骤五、将进化后的新一代种群得到的最优值作为模拟退火算法的初始解，执行步骤六；

所述最优值为当前适应度最高的个体；

步骤六、在步骤五中的新一代种群得到的最优值的邻域内产生一个随机扰动，得到一个更新解；判断更新解与最优解的能量变化；

若更新解的能量小于最优解的能量，则更新解替换最优解，得到当前的最新解；

若更新解的能量大于等于最优解的能量，则按概率保留更新解，保留的更新解为当前的最新解；

式中ΔE_k为能量的变化值，T为当前温度；

步骤七、判断当前的最新解是否达到模拟退火算法的收敛条件，若没有达到，则重复步骤六；若达到，则将当前的最新解返回步骤三替换步骤三中的当前适应度最高的个体，重复执行步骤四至步骤七，直到满足遗传算法收敛条件。

2.根据权利要求1所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中自适应交叉为：

式中k_c为自适应系数，f_avg为当前种群平均适应度值，f_max为当前种族最大适应度值，对应着当前种群分散的情况。

3.根据权利要求1或2所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中变异算子为：

式中k_m为自适应系数。

4.根据权利要求3所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中初始温度为：

根据求解精度要求，当进一步的升高初始温度时，解的精度并没有获得提高时，就选择第一次达到该精度时的较低的温度作为初始温度。

5.根据权利要求4所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中降温系数为：

采用降温系数来实现温度成比例的下降，温度下降的速度由降温系数来控制；

自适应降温加速系数如下式所示：

式中C为自适应降温加速系数，T₁为当前温度，T_min为截止温度；

带入到降温函数T_i+1＝αT_i中，得自适应降温函数：

T_i+1＝CαT_i

式中α为增益系数，T_i为i时刻温度。

6.根据权利要求5所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中马尔可夫链长取值范围为[10,30]。

7.根据权利要求6所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤一中截止温度为0.001。

8.根据权利要求7所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤二中编码方式为二进制编码法、浮点编码法或符号编码法。

9.根据权利要求8所述一种用于海上风电场巡检的水面无人艇改进GA-SA路径规划方法，其特征在于：所述步骤四中选择规则为轮盘赌规则、随机竞争规则、最佳保留法或排挤选择；

交叉方法为单点交叉、两点交叉、多点交叉或均匀交叉；

变异方法为基本位变异或边界变异。