在matlab上怎样通过粒子群算法实现工业园区气体浓度监测覆盖率范围最大,成本最低,适应度函数为覆盖率与监测器数量的关系式的代码怎么写
时间: 2024-02-23 21:59:15 浏览: 139
以下是基于粒子群算法实现工业园区气体浓度监测覆盖率范围最大,成本最低的MATLAB代码,其中适应度函数为覆盖率与监测器数量的关系式:
```matlab
% 设置问题参数
num_sensors = 20; % 监测器数量
sensor_cost = 1000; % 单个监测器成本
park_size = 1000; % 工业园区大小
num_particles = 50; % 粒子数量
max_iter = 100; % 最大迭代次数
w = 0.6; % 惯性因子
c1 = 1.8; % 学习因子1
c2 = 1.8; % 学习因子2
% 初始化粒子群
pos = rand(num_particles, num_sensors) * park_size; % 粒子位置
vel = zeros(num_particles, num_sensors); % 粒子速度
pbest_pos = pos; % 个体最优位置
pbest_val = zeros(num_particles, 1); % 个体最优适应度
gbest_pos = zeros(1, num_sensors); % 全局最优位置
gbest_val = -inf; % 全局最优适应度
% 计算初始适应度
for i = 1:num_particles
coverage = calculate_coverage(pos(i, :), park_size);
cost = sensor_cost * sum(pos(i, :) ~= 0);
fitness = coverage / cost;
pbest_val(i) = fitness;
if fitness > gbest_val
gbest_val = fitness;
gbest_pos = pos(i, :);
end
end
% 迭代更新
for iter = 1:max_iter
for i = 1:num_particles
% 更新速度
vel(i, :) = w * vel(i, :) + c1 * rand(1, num_sensors) .* (pbest_pos(i, :) - pos(i, :)) + c2 * rand(1, num_sensors) .* (gbest_pos - pos(i, :));
% 更新位置
pos(i, :) = pos(i, :) + vel(i, :);
% 边界处理
pos(i, :) = max(pos(i, :), 0);
pos(i, :) = min(pos(i, :), park_size);
% 计算适应度
coverage = calculate_coverage(pos(i, :), park_size);
cost = sensor_cost * sum(pos(i, :) ~= 0);
fitness = coverage / cost;
% 更新个体最优
if fitness > pbest_val(i)
pbest_val(i) = fitness;
pbest_pos(i, :) = pos(i, :);
end
% 更新全局最优
if fitness > gbest_val
gbest_val = fitness;
gbest_pos = pos(i, :);
end
end
end
% 计算监测器覆盖率
coverage = calculate_coverage(gbest_pos, park_size);
fprintf('监测器数量:%d\n', sum(gbest_pos ~= 0));
fprintf('监测器覆盖率:%f\n', coverage);
% 计算监测器覆盖率函数
function coverage = calculate_coverage(sensor_pos, park_size)
x = linspace(0, park_size, 100);
y = linspace(0, park_size, 100);
[X, Y] = meshgrid(x, y);
Z = zeros(size(X));
for i = 1:length(sensor_pos)
if sensor_pos(i) ~= 0
Z = Z + gaussian(X, Y, sensor_pos(i), park_size / 10);
end
end
coverage = sum(Z(:) > 0) / numel(Z);
end
% 高斯分布函数
function Z = gaussian(X, Y, pos, sigma)
Z = exp(-((X - pos).^2 + (Y - pos).^2) / (2 * sigma^2));
end
```
其中,`num_sensors`表示监测器数量,`sensor_cost`表示单个监测器成本,`park_size`表示工业园区大小,`num_particles`表示粒子数量,`max_iter`表示最大迭代次数,`w`、`c1`、`c2`分别为惯性因子、学习因子1和学习因子2。在代码中,我们首先初始化粒子群,并计算初始适应度。然后,通过迭代更新粒子的位置和速度,并计算适应度。在每次迭代中,我们更新个体最优位置和全局最优位置,并在迭代结束后输出监测器数量和监测器覆盖率。最后,我们定义了一个高斯分布函数和一个计算监测器覆盖率的函数。
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