[发明专利]太阳能海水淡化问题的区间支持向量机模型及优化设计

摘要

本发明涉及一种太阳能海水淡化问题的不确定回归和优化设计技术。首先，对原始数据输出进行区间化处理，使其输出结果具有区间性，以解决实际工程中输出结果的不确定性；然后，对具有区间性的离散数据采用支持向量机进行回归，建立输入与输出的区间支持向量机模型，以解决传统数学建模建立的不易性；最后，基于区间占优关系对热空气温度等输入变量利用IP-MOEA算法寻找其最优解集，获得太阳能淡化系统的最佳运行工况。为了便于修改输入数据，且直观显示输出结果，本发明设计了基于Matlab GUI的太阳能海水淡化问题不确定回归和优化平台，主要实现回归过程中参数寻优的结果显示、回归曲线等图像的结果显示、最优解集的EXCEL表格输出、优化过程中有关进化代数等参数的设置，以及打开文件等按钮的设计。

主权项

一种太阳能海水淡化问题的区间支持向量机模型，以及对输入数据优化设计方法，其特征在于：基于LibSVM工具箱，建立海水淡化与成本的区间回归模型，并对产率和成本两目标区间优化问题，采用IP‑MOEA区间多目标进化优化方法进行优化，寻找热空气温度等输入变量的最优解集，最后建立可视化的海水淡化回归、优化平台，该方法包括：(1)建立基于LibSVM工具箱的太阳能海水淡化区间回归模型太阳能海水淡化问题主要涉及以下参数：热空气温度、热空气流速、干空气流量、蒸发器出口温度、蒸发器出口含湿量、冷凝器出口温度，以及冷凝器出口含湿量。由于内部关系复杂，不容易利用已有的数学模型去构建其映射关系，利用LibSVM工具箱可以方便、快捷的建立淡化率与其他变量的区间回归模型。(2)基于IP‑MOEA的海水淡化优化设计对于太阳能海水淡化问题，在维持干空气流量、热空气流速，以及环境热空气温度不变的情况下，装置的淡水产率主要取决于湿空气通过冷凝器前后的含湿量差值。产水成本主要由冷凝器的功率产生，因此，采用蒸汽通过冷凝器前后的温度表示成本，更为直观、且易于测量。在太阳能海水淡化问题中，由于环境等不确定性因素的影响，使得淡水产率和产水成本具有一定的不确定性，由此，建立太阳能海水淡化问题的区间两目标优化模型，并采用一种有效解决区间多目标优化问题的进化优化方法算法IP‑MOEA进行求解。(3)构建基于Matlab GUI的海水淡化区间回归和优化设计平台在区间回归环节中，需要显示LibSVM工具箱的寻优参数，并且输出区间回归曲线与原始数据点的对比图；在优化设计的环节中，需要设置有关进化代数等参数，并且输出优化后的热空气温度等决策变量取值与对应目标函数值的EXCEL表格。最终构建太阳能海水淡化区间回归和优化设计的GUI平台。