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专利号: 2015108630634
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于混合智能优化的光谱消光粒径分布反演方法,其特征在于:所述方法包括如下步骤:步骤1:设置适合于消光法粒径分布测量的ABC算法的控制参数,所述控制参数包括种群数SN、最大循环次数Rmax和限定数Limit;定义光谱消光法粒径测量范围的上下限Dmax和Dmin,定义粒径体积频度分布函数f(D)的上下限;

步骤2:ABC算法的寻优过程模拟蜜蜂寻找优质花蜜源的行为,根据分工的不同将蜂群分为雇佣蜂、跟随蜂和侦察蜂;首先在搜索空间初始化蜜源位置即初始化解空间,根据公式(1)评估解的目标函数并根据目标函数计算适应度值式中,[ln(I/I0)]mea,[ln(I/I0)]ret分别为测量和重建的消光值;L为光程;ND为待测颗粒系颗粒总数;cj为数值积分系数;N为整个待测粒径范围内划分的粒径分档数;Dj为各分档的等效粒径;Qext(λi,m,D)为颗粒消光系数,表征单颗粒对入射光的散射量和吸收量之和,是颗粒粒径D,波长λi以及颗粒相对折射率m的函数,其精确值可由经典Mie理论计算得到;f(D)为颗粒系体积频度分布函数,是粒径测量中待求的未知量;

步骤3:种群中适应度值较小的一半个体构成雇佣蜂,另一半个体构成跟随蜂种群,雇佣蜂对相应蜜源位置xij邻域搜索,根据公式(2)随机生成新候选个体vij,并对新个体依据公式(1)进行适应度评价,依据贪婪选择法则,选择适应度值较优的个体进行雇佣蜂种群的更新:vij=xij+φij(xij-xkj)  (2)

式中,φij是[-1,1]范围内的随机数,xkj为蜜源位置xij的邻域位置;

步骤4:由新个体的适应度值根据公式(3)计算其选择概率,跟随蜂依据概率,选择质量较为优秀的个体进行局部搜索,每次搜索均采用轮盘赌选择方式;并在该蜜源位置的邻域继续按公式(2)产生新个体,评价新个体的适应度,依据贪婪选择法则选择较优的新个体进行跟随蜂种群的更新:式中,Prob表示概率值,SN为种群数;Fit为适应度;

步骤5:结合步骤3和步骤4中个体迭代构成迭代种群,判断是否存在需要放弃的解,即是否发生侦察蜂行为,如果满足条件,则使对应的雇佣蜂成为侦察蜂,并按照公式(4)重新随机搜索蜜源:式中, 与 分别为蜜源位置的预设上下限;

步骤6:判断是否达到ABC算法的迭代次数和Limit设定次数,如果未达到则转入步骤3执行;否则执行步骤7;

步骤7:记录下步骤6中最优解并选择其作为PS算法的初始值y(1)=f(1)=f0,进行PS算法初始化,定义网孔尺寸δ,扩张因子α,收缩因子β以及容限误差ε,定义N维坐标轴e1,e2,…,eN;

步骤8:将当前点沿轴向的单位正交向量做变步长探索移动,产生新位置(y(k)±δei),评估新坐标点的目标函数 并与原位置函数 进行比较,如果则模式探测成功,更新新坐标点y(k+1)=y(k)±δei,否则将原位置点

保留y(k+1)=y(k);

步骤9:根据步骤8结果更新网孔尺寸和搜索模式,如果搜索成功则扩展步长尺寸,否则缩减步长尺寸,转至步骤8以(y(k+1))为新初始点重复计算直到满足PS算法的停止条件;

步骤10:判断ABC算法是否满足多次循环终止条件,如果达到ABC算法的循环次数Rmax,则停止全部重建过程,计算多次循环的粒径分布平均反演结果f(D)并进行显示输出,否则,增加运行次数,转至步骤2执行。