基于遺傳算法的系統(tǒng)可靠性優(yōu)化研究.pdf

1、為了滿足用戶對(duì)產(chǎn)品可靠性日益增長(zhǎng)的要求，設(shè)計(jì)者通常在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段使用可靠性優(yōu)化手段，為系統(tǒng)選擇合理的部件及并聯(lián)冗余的數(shù)目，從而優(yōu)化系統(tǒng)的配置，提高系統(tǒng)的壽命。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，可靠性優(yōu)化在理論和實(shí)際應(yīng)用中取得很大的成功，其在工程中的應(yīng)用價(jià)值也逐漸增大。 本文主要對(duì)遺傳算法在系統(tǒng)可靠性多目標(biāo)優(yōu)化以及多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化的應(yīng)用進(jìn)行了研究。提出了基于無(wú)罰系數(shù)約束處理方法的NPMOGA算法，解決了系統(tǒng)可靠性多目標(biāo)優(yōu)化中，在獲得Pareto解

2、和保持種群多樣性方面遇到的困難；另外，將通用生成函數(shù)引入多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化中，給出了基于通用生成函數(shù)的多態(tài)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)，解決了多態(tài)系統(tǒng)可靠度函數(shù)獲得困難的問(wèn)題。 基于無(wú)罰系數(shù)約束處理方法的NPMOGA算法，由基于Pareto競(jìng)爭(zhēng)和等價(jià)類共享的小生境Pareto遺傳算法和無(wú)罰系數(shù)的約束處理方法組成。小生境Pareto遺傳算法提出通過(guò)單個(gè)個(gè)體與比較集進(jìn)行支配性比較的方法來(lái)選擇最優(yōu)個(gè)體組成Pareto解集。無(wú)罰系數(shù)約束處理方法則通過(guò)

3、個(gè)體的二元競(jìng)爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)搜索可行解的過(guò)程，其無(wú)需設(shè)置罰參數(shù)，避免了罰參數(shù)設(shè)置不當(dāng)帶來(lái)的影響。本文將二者進(jìn)行改進(jìn)并融合到一起，給出了新算法的判據(jù)和參數(shù)設(shè)置方案，判據(jù)中嵌套了等價(jià)類共享方法，用來(lái)維持Pareto解的多樣性。 多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化問(wèn)題通常維數(shù)較高，傳統(tǒng)的方法難以解決。通用生成函數(shù)(u函數(shù))能夠表達(dá)系統(tǒng)性能水平和狀態(tài)概率之間的關(guān)系，并且可以方便地由元件的u函數(shù)獲得系統(tǒng)的u函數(shù)。本文利用u函數(shù)定義了多態(tài)系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，給出了針對(duì)

4、不同系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及不同性能度量指標(biāo)情況下的系統(tǒng)u函數(shù)的求解方法，以及多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化問(wèn)題的一般求解過(guò)程。 本文將基于無(wú)罰系數(shù)約束處理方法的NPMOGA算法應(yīng)用于燃?xì)鉁u輪超速保護(hù)系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設(shè)計(jì)中，以最大化系統(tǒng)可靠度和最小化系統(tǒng)成本為目標(biāo)，以系統(tǒng)重量和體積為約束條件，得到了一組具有良好種群多樣性的Pareto解；將基于通用生成函數(shù)的多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化方法應(yīng)用于電力供煤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，并應(yīng)用遺傳算法求解，獲得了系統(tǒng)的最優(yōu)配置。