基于遺傳算法的系統(tǒng)可靠性優(yōu)化研究.pdf

1、為了滿足用戶對產(chǎn)品可靠性日益增長的要求，設計者通常在產(chǎn)品設計階段使用可靠性優(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)過多年的發(fā)展，可靠性優(yōu)化在理論和實際應用中取得很大的成功，其在工程中的應用價值也逐漸增大。 本文主要對遺傳算法在系統(tǒng)可靠性多目標優(yōu)化以及多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化的應用進行了研究。提出了基于無罰系數(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，解決了多態(tài)系統(tǒng)可靠度函數(shù)獲得困難的問題。 基于無罰系數(shù)約束處理方法的NPMOGA算法，由基于Pareto競爭和等價類共享的小生境Pareto遺傳算法和無罰系數(shù)的約束處理方法組成。小生境Pareto遺傳算法提出通過單個個體與比較集進行支配性比較的方法來選擇最優(yōu)個體組成Pareto解集。無罰系數(shù)約束處理方法則通過

3、個體的二元競爭實現(xiàn)搜索可行解的過程，其無需設置罰參數(shù)，避免了罰參數(shù)設置不當帶來的影響。本文將二者進行改進并融合到一起，給出了新算法的判據(jù)和參數(shù)設置方案，判據(jù)中嵌套了等價類共享方法，用來維持Pareto解的多樣性。 多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化問題通常維數(shù)較高，傳統(tǒng)的方法難以解決。通用生成函數(shù)(u函數(shù))能夠表達系統(tǒng)性能水平和狀態(tài)概率之間的關系，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，給出了針對

4、不同系統(tǒng)結構以及不同性能度量指標情況下的系統(tǒng)u函數(shù)的求解方法，以及多態(tài)系統(tǒng)可靠性優(yōu)化問題的一般求解過程。 本文將基于無罰系數(shù)約束處理方法的NPMOGA算法應用于燃氣渦輪超速保護系統(tǒng)的可靠性優(yōu)化設計中，以最大化系統(tǒng)可靠度和最小化系統(tǒng)成本為目標，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)化方法應用于電力供煤系統(tǒng)的設計中，并應用遺傳算法求解，獲得了系統(tǒng)的最優(yōu)配置。