多目标粒子群优化算法实现电采暖变温限控制中,采暖舒适度目标u_1=t_(T_in ),采暖经济性目标 u_2=∫▒P_heat G_t DT 约束条件 1.0T_PMV≤T_max≤1.2T_PMV Python 代码
时间: 2023-10-07 12:07:48 浏览: 42
以下是使用Python实现多目标粒子群优化算法进行电采暖变温限控制的代码,其中包括目标函数、约束条件、粒子群初始化、粒子状态和速度更新等函数:
```python
import numpy as np
import math
# 目标函数,包括采暖舒适度目标和采暖经济性目标
def objective(x):
T_in = x[0] # 室内温度
P_heat = x[1] # 采暖功率
G_t = x[2] # 采暖时间
u1 = T_in # 采暖舒适度目标
u2 = P_heat * G_t # 采暖经济性目标
return [u1, u2]
# 约束条件,限制室内温度在一定范围内
def constraint(x):
T_in = x[0] # 室内温度
T_max = x[3] # 最高室内温度
T_PMV = x[4] # PMV(Predicted Mean Vote,预测平均评价)指数
return 1.0 * T_PMV <= T_max <= 1.2 * T_PMV
# 初始化粒子群
def initialize_swarm(n_particles, n_variables, bounds):
swarm = np.zeros((n_particles, n_variables))
for i in range(n_particles):
for j in range(n_variables):
swarm[i, j] = np.random.uniform(bounds[j][0], bounds[j][1])
return swarm
# 更新粒子状态和速度
def update_particle(particle, pbest, gbest, w, c1, c2, r1, r2, bounds):
n_variables = len(particle)
v = np.zeros(n_variables)
for i in range(n_variables):
v[i] = w * particle[2][i] + c1 * r1 * (pbest[1][i] - particle[1][i]) + c2 * r2 * (gbest[1][i] - particle[1][i])
particle[2][i] = v[i]
particle[1][i] += v[i]
# 判断粒子状态是否越界
if particle[1][i] < bounds[i][0]:
particle[1][i] = bounds[i][0]
elif particle[1][i] > bounds[i][1]:
particle[1][i] = bounds[i][1]
# 更新粒子历史最优解和全局最优解
def update_bests(swarm, pbest, gbest):
n_particles = swarm.shape[0]
for i in range(n_particles):
# 计算粒子的目标函数值
f = objective(swarm[i])
# 更新粒子历史最优解
if f[0] < pbest[i][0]:
pbest[i] = (swarm[i].copy(), f[0], f[1])
# 更新全局最优解
if f[0] < gbest[1][0]:
gbest = (swarm[i].copy(), f[0], f[1])
return pbest, gbest
# 多目标粒子群优化算法主函数
def mopso(objective, constraint, bounds, n_particles, n_iterations):
n_variables = len(bounds)
# 初始化粒子群
swarm = initialize_swarm(n_particles, n_variables, bounds)
# 初始化粒子历史最优解和全局最优解
pbest = [(swarm[i].copy(), math.inf, math.inf) for i in range(n_particles)]
gbest = (np.zeros(n_variables), math.inf, math.inf)
# 设置算法参数
w = 0.5 # 惯性权重
c1 = 1.5 # 自我学习因子
c2 = 1.5 # 社会学习因子
r1 = np.random.uniform(0, 1, n_variables)
r2 = np.random.uniform(0, 1, n_variables)
# 迭代优化
for i in range(n_iterations):
# 更新粒子状态和速度
for j in range(n_particles):
update_particle(swarm[j], pbest[j], gbest, w, c1, c2, r1, r2, bounds)
# 更新粒子历史最优解和全局最优解
pbest, gbest = update_bests(swarm, pbest, gbest)
# 调整算法参数
w = 0.9 - i / n_iterations * 0.5 # 惯性权重逐渐减小
c1 = 1.5 - i / n_iterations * 0.5 # 自我学习因子逐渐减小
c2 = 1.5 - i / n_iterations * 0.5 # 社会学习因子逐渐减小
r1 = np.random.uniform(0, 1, n_variables)
r2 = np.random.uniform(0, 1, n_variables)
return gbest[0], gbest[1], gbest[2]
# 测试
bounds = [(15, 25), (0, 5), (0, 24), (15, 30), (20, 25)]
x, u1, u2 = mopso(objective, constraint, bounds, n_particles=10, n_iterations=100)
print("最优解:", x)
print("采暖舒适度目标值:", u1)
print("采暖经济性目标值:", u2)
```
需要注意的是,以上代码中的目标函数和约束条件都是针对本问题的,需要根据实际情况进行修改和调整。另外,算法参数的设置也需要根据实际问题进行调整,以得到最优的优化结果。