膜計算優(yōu)化方法研究.pdf

1、膜計算(P系統(tǒng))是從生物細胞以及由細胞組成的組織和器官的功能與結(jié)構(gòu)中抽象出來的計算模型，它是一種分布式的、并行的、非確定性的理想計算機器。在理論上，許多簡單的膜計算理論模型具有與圖靈機同等的計算能力，甚至還有超越圖靈機局限性的可能。但是鮮有膜計算在實際生產(chǎn)工程中應用的研究成果。本文的主要目的是：在綜述膜計算理論的基礎(chǔ)上，立足于“實用性”，深入膜計算理論和方法的研究，建立一類膜計算優(yōu)化模型、算法和策略，促進膜計算應用的發(fā)展。 本文

2、提出了膜計算優(yōu)化方法的基本思想；研究了膜計算優(yōu)化方法的體系結(jié)構(gòu)、規(guī)則；提出了單目標、多目標和動態(tài)多目標膜計算優(yōu)化算法；在膜計算理論研究的基礎(chǔ)上，將膜計算應用到了控制系統(tǒng)、過程控制等領(lǐng)域。本文的研究內(nèi)容和主要貢獻概括為以下幾個方面： (1)將膜計算的研究方向擴展到了優(yōu)化計算領(lǐng)域，提出了一類求解優(yōu)化問題的膜計算優(yōu)化方法的基本思路；受生物細胞不同結(jié)構(gòu)或機理的啟發(fā)，提出了三種具有不同功能和特點的單目標膜計算優(yōu)化算法：細胞狀的膜計算優(yōu)化算

3、法、信息冗余的膜計算優(yōu)化算法和基于收縮與舒展規(guī)則的膜計算優(yōu)化算法。通過仿真計算與其它優(yōu)化算法進行了對比研究。實驗結(jié)果證明了所提出的膜計算優(yōu)化算法可靠性高、收斂速度快和求解的質(zhì)量好。 (2)提出了兩種多目標膜計算優(yōu)化算法：基于P系統(tǒng)的多目標優(yōu)化算法(PMOA)和組織型P系統(tǒng)多目標優(yōu)化算法(TPS)。這兩個算法的結(jié)構(gòu)特殊，將整個系統(tǒng)劃分為幾個子系統(tǒng)，包括單目標優(yōu)化子系統(tǒng)和多目標優(yōu)化子系統(tǒng)。進行了多個多目標優(yōu)化算法的對比仿真實驗，研究

4、結(jié)果顯示所提出的多目標膜計算優(yōu)化算法收斂快，其解更接近真實的Pareto前沿，而且分布均勻，很好地刻畫出了真實的Pareto前沿。 (3)提出了一種動態(tài)多目標膜計算優(yōu)化方法。在此基礎(chǔ)上，研究了一種能用于控制時變對象的“膜控制策略”。 (4)將多目標膜計算優(yōu)化算法用于模擬移動床分離聯(lián)萘酚對映體過程的操作參數(shù)的優(yōu)化，在大幅提高生產(chǎn)率的同時提高了產(chǎn)品質(zhì)量。研究了控制器的單目標、多目標和動態(tài)多目標膜優(yōu)化設(shè)計問題。分析了設(shè)計指標的