matlab基于遗传算法的高斯烟雨气体扩散模型代码

时间: 2023-06-14 11:06:55 浏览: 130
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气动学基于matlab改进的遗传和粒子群算法高斯烟羽模型模拟气体扩散【含Matlab源码 1061期】.zip

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遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)是一种基于生物进化过程的搜索优化算法,主要用于优化问题的求解。高斯烟雨气体扩散模型是大气环境学中的一个经典问题,通过该模型可以模拟气体在大气中的扩散和传播过程。下面是基于遗传算法的高斯烟雨气体扩散模型的Matlab代码: ```matlab % GA algorithm for Gaussian plume model % problem definition fobj = @(x) gaussian_plume_model(x(1), x(2), x(3), x(4), x(5), x(6), x(7), x(8), x(9)); nvar = 9; % number of variables lb = [0.01 1 10 0.01 1 10 0 0 0]; % lower bound of variables ub = [10 100 1000 10 100 1000 360 360 360]; % upper bound of variables % GA parameters pop_size = 100; % population size max_gen = 100; % maximum number of generations pc = 0.8; % crossover probability nc = 2*round(pc*pop_size/2); % number of offsprings (even) pm = 0.1; % mutation probability nm = round(pm*pop_size*nvar); % number of mutations elitism = true; % elitism flag min_fit = 0; % minimum fitness value for termination % initialization pop = repmat(lb, pop_size, 1) + repmat(ub-lb, pop_size, 1).*rand(pop_size, nvar); fit = zeros(pop_size, 1); % GA main loop for gen = 1:max_gen % evaluation for i = 1:pop_size fit(i) = fobj(pop(i, :)); end % termination if min(fit) <= min_fit break; end % elitism if elitism [best_fit, best_idx] = min(fit); best_sol = pop(best_idx, :); end % selection fit_scaled = fit - min(fit); fit_scaled = fit_scaled/sum(fit_scaled); idx = randsample(1:pop_size, pop_size, true, fit_scaled); parents = pop(idx, :); % crossover offsprings = zeros(nc, nvar); for k = 1:2:nc i1 = k; i2 = k + 1; if rand() < pc [offsprings(i1, :), offsprings(i2, :)] = crossover(parents(i1, :), parents(i2, :)); else offsprings(i1, :) = parents(i1, :); offsprings(i2, :) = parents(i2, :); end end % mutation idx = randsample(1:pop_size, nm); offsprings(idx, :) = mutation(offsprings(idx, :), lb, ub); % new population pop = [best_sol; offsprings]; end % display result disp(['Best solution: ' num2str(best_sol)]); disp(['Best fitness: ' num2str(best_fit)]); % crossover operator function [c1, c2] = crossover(p1, p2) nvar = length(p1); pos = randi(nvar-1) + 1; c1 = [p1(1:pos) p2(pos+1:end)]; c2 = [p2(1:pos) p1(pos+1:end)]; end % mutation operator function offsprings = mutation(offsprings, lb, ub) nvar = size(offsprings, 2); for i = 1:nvar if rand() < 0.5 offsprings(:, i) = offsprings(:, i) + (ub(i) - offsprings(:, i)).*rand(size(offsprings, 1), 1); else offsprings(:, i) = offsprings(:, i) - (offsprings(:, i) - lb(i)).*rand(size(offsprings, 1), 1); end end end % Gaussian plume model function fval = gaussian_plume_model(x0, y0, z0, u, H, sigY, sigZ, theta, phi) % constants k = 0.4; % von Karman constant g = 9.81; % gravitational acceleration T = 288; % temperature rho0 = 1.225; % air density at sea level p0 = 101325; % atmospheric pressure at sea level R = 287; % gas constant alpha = 1.4; % heat capacity ratio beta = 1/T; % temperature coefficient % wind speed and direction uY = u*cosd(theta)*cosd(phi); uZ = u*sind(theta); uX = u*cosd(theta)*sind(phi); % atmospheric stability parameter L = -H/k; % effective wind speed and direction if L > 0 % unstable uE = u; thetaE = theta; phiE = phi; elseif L < 0 % stable uStar = k*u/(log(z0/z0)); uE = uStar/log(z0/z0); thetaE = atan2d(uY, uE); phiE = atan2d(uX, uE); else % neutral uE = u; thetaE = theta; phiE = phi; end % plume model f = @(x, y, z) (1/(2*pi*sigY*sigZ))*exp(-(y-y0)^2/(2*sigY^2)-(z-z0)^2/(2*sigZ^2)); integrand = @(x, y, z) f(x, y, z)*uE; Q = integral3(integrand, -Inf, Inf, -Inf, Inf, 0, H); C = Q/(2*pi*uE*sigY*sigZ); rho = rho0*(1-beta*z0)^alpha; p = p0*(1-beta*z0)^(alpha/(alpha-1)); sigma = sqrt(C/(rho*uE)); fval = 1 - normcdf((x0-uX*z0/uZ)/sigma); end ``` 需要注意的是,以上代码中的`gaussian_plume_model`函数是高斯烟雨气体扩散模型的实现,需要根据具体问题进行修改。另外,遗传算法的参数也需要根据实际情况进行调整,以获得最佳的优化结果。
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