粒子群算法matlab,怎么写氨水吸收式制冷循环的优化,并且绘制出初始粒子位置图、最终状态位置图的三维图,其中,冷凝温度和蒸发温度是变量,制冷量是目标函数
时间: 2024-05-08 16:21:11 浏览: 15
首先,需要确定粒子群算法的参数,包括粒子数、迭代次数、惯性权重、个体学习因子和社会学习因子等。一般来说,这些参数需要通过实验或者经验来确定。
其次,需要确定目标函数。在这个问题中,制冷量是我们的目标函数,因此需要根据氨水吸收式制冷循环的原理和公式,编写计算制冷量的函数。
然后,需要编写粒子群算法的主程序。主程序需要包括初始化粒子位置、计算目标函数、更新粒子速度和位置等步骤。其中,更新粒子速度和位置的公式如下:
$$
v_{i,j}^{t+1} = wv_{i,j}^t + c_1r_{1,j}(pbest_{i,j} - x_{i,j}^t) + c_2r_{2,j}(gbest_j - x_{i,j}^t)
$$
$$
x_{i,j}^{t+1} = x_{i,j}^t + v_{i,j}^{t+1}
$$
其中,$v_{i,j}^{t+1}$ 表示粒子 $i$ 在第 $t+1$ 次迭代时的速度,$x_{i,j}^{t+1}$ 表示粒子 $i$ 在第 $t+1$ 次迭代时的位置,$w$ 是惯性权重,$c_1$ 和 $c_2$ 分别是个体学习因子和社会学习因子,$r_{1,j}$ 和 $r_{2,j}$ 是随机数,$pbest_{i,j}$ 表示粒子 $i$ 在历史迭代中的最佳位置,$gbest_j$ 表示全局最佳位置。
最后,需要编写绘制初始粒子位置图和最终状态位置图的程序。可以使用 MATLAB 中的 plot3 函数绘制三维图。
以下是一个简单的 MATLAB 代码示例:
```matlab
% 粒子群算法求解氨水吸收式制冷循环的优化问题
% 初始化粒子位置
n = 50; % 粒子数
x = zeros(n, 2); % 每个粒子有两个维度,即蒸发温度和冷凝温度
for i = 1:n
x(i, 1) = rand() * 30 + 250; % 蒸发温度范围为 250 ~ 280 K
x(i, 2) = rand() * 20 + 280; % 冷凝温度范围为 280 ~ 300 K
end
% 计算目标函数
f = zeros(n, 1); % 每个粒子的目标函数值
for i = 1:n
f(i) = calculate_cooling_capacity(x(i, 1), x(i, 2)); % 计算制冷量
end
% 初始化个体历史最佳位置和全局历史最佳位置
pbest = x; % 初始时个体历史最佳位置就是初始位置
gbest = x(1, :); % 初始时全局历史最佳位置为第一个粒子的位置
for i = 2:n
if f(i) > calculate_cooling_capacity(gbest(1), gbest(2))
gbest = x(i, :);
end
end
% 粒子群算法迭代
max_iter = 100; % 迭代次数
w = 0.8; % 惯性权重
c1 = 2; % 个体学习因子
c2 = 2; % 社会学习因子
for t = 1:max_iter
% 更新粒子速度和位置
for i = 1:n
r1 = rand();
r2 = rand();
v(i, 1) = w * v(i, 1) + c1 * r1 * (pbest(i, 1) - x(i, 1)) + c2 * r2 * (gbest(1) - x(i, 1));
v(i, 2) = w * v(i, 2) + c1 * r1 * (pbest(i, 2) - x(i, 2)) + c2 * r2 * (gbest(2) - x(i, 2));
x(i, :) = x(i, :) + v(i, :);
end
% 计算目标函数
for i = 1:n
f(i) = calculate_cooling_capacity(x(i, 1), x(i, 2));
end
% 更新个体历史最佳位置和全局历史最佳位置
for i = 1:n
if f(i) > calculate_cooling_capacity(pbest(i, 1), pbest(i, 2))
pbest(i, :) = x(i, :);
end
if f(i) > calculate_cooling_capacity(gbest(1), gbest(2))
gbest = x(i, :);
end
end
% 绘制初始粒子位置图和最终状态位置图的三维图
if t == 1
figure;
scatter3(x(:, 1), x(:, 2), f, 'r.');
xlabel('蒸发温度');
ylabel('冷凝温度');
zlabel('制冷量');
title('初始粒子位置');
end
if t == max_iter
figure;
scatter3(x(:, 1), x(:, 2), f, 'b.');
hold on;
scatter3(gbest(1), gbest(2), calculate_cooling_capacity(gbest(1), gbest(2)), 'r', 'filled');
xlabel('蒸发温度');
ylabel('冷凝温度');
zlabel('制冷量');
title('最终状态位置');
end
end
% 计算制冷量的函数
function [Q] = calculate_cooling_capacity(T1, T2)
% T1:蒸发温度,T2:冷凝温度
% 根据氨水吸收式制冷循环的公式计算制冷量
% 这里只是一个简单的示例,具体公式需要根据实际情况编写
Q = (T1 - T2) * 100;
end
```