一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置方法技术

本发明专利技术公开了一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置的方法，包括以下步骤：(1)依照供电路段功率覆盖率构建了多目标模型，将供电路径配置问题转化为组合优化的数学模型；(2)基于混合整数、0‑1编码的染色体编码方式；(3)根据实际情况随机初始化一组符合特定经验要求的种群，作为自适应遗传算法迭代运算的初始种群；(4)采用自适应遗传算法根据迭代进度自适应调整两个子目标函数权重值，求解目标函数较优解。

【技术实现步骤摘要】
一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置方法
本专利技术涉及一种无线供电路径配置方法，具体涉及一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置方法，同时包括对供电路径功率覆盖率的简化数学建模过程。
技术介绍
工业自动化运输车的应用掌握了自动化物料运输的命脉，随着智能制造转型进程的推进，工业自动化运输车将成为现代工厂的标配，对工业自动化运输车的需求也会越来越大。现如今工业自动化运输车的充电方式主要是离线式充电和定时更换电池等方式，存在充电不安全，充电效率低，会影响工作效率，以及增加不必要的维护成本等问题。无线供电方法应用在工业自动化运输车中将有效地解决以上问题。无线供电技术在动力系统供电中的应用也越来越多，主要有长导轨式和连续分段式，然而长导轨式动态充电方式会产生较大的电磁泄露，会极大降低充电效率。还有不论长导轨式还是分段式动态充电，随着工业自动化运输车运行总功率的提升，供电系统的成本也将大幅上涨。供电路径分布式配置问题是一种典型的配置问题，随着总路径长度的增加和系统总功率的提升，配置问题的优化目标主要是使用最少的供电路径配置来满足系统总功率。此类问题属于NP-Hard问题，一般都采用启发式算法如一般遗传算法等来求解问题，但都很难求得问题的最优解，且算法收敛速度较慢，易于陷入局部最优等缺点。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有技术存在的缺陷提供了一种基于自适应遗传算法的供电路径配置方法，该方法可针对不同的工业自动化运输车工作环境下的供电系统进行特定配置，以达到功率最大利用率，实现经济效益最大化，减少资源浪费。为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于自适应遗传算法的供电路径配置方法，该方法采用如下步骤：(1)依照供电路段功率覆盖率构建多目标数学模型，将供电路径配置问题转化为组合优化的数学模型；(2)根据实际情况随机初始化一组符合特定经验要求的种群，作为自适应遗传算法迭代运算的初始种群；(3)基于混合整数、0-1编码的染色体编码方式对初始种群进行编码；(4)采用自适应遗传算法根据迭代进度自适应调整两个子目标函数权重值，求解目标函数较优解。进一步的，所述的步骤(1)具体包括：(11)为实现更好的供电路径配置，确定多目标优化问题的两个子目标分别为总路径功率完全覆盖率和整体系统经济效益；(12)确定系统各项已知参数，包括：总路径长度、运输车的运行功率PA、类型为S的供电路段的供电功率PS、类型为S的供电路段的经济成本es，根据已知项建立简化的功率覆盖模型；(13)根据模型，建立简化的经济效益模型：式中，N为路径总长度L分割后小路段的总数，i为小路段编号，s为供电路段类型编号，es为类型为s的供电路段的经济效益值，Mis表示在第i段小路段上铺设了类型为s的供电路段；(14)采用加权法将上述两个优化目标构造为一个整体木匾评价函数，用于遗传算法计算最优值。进一步的，所述的步骤(12)包括：(121)设供电路径系统总长度为L，将总长度L离散分割成N个长度为1的小路段。(122)类型为S的供电路段的功率覆盖距离RS可按如下公式计算：RS＝PS/PA；(123)假设在位置Lis铺设S类型的供电路段Mis，任意离散分割后的小路段(Lj)与供电路段的距离可用表示如下式：d(Mis，n)＝Lj-Lis(j＞i＞0)；(124)此供电路段Mis对总路径中任意小路段的功率覆盖概率为：即当任意小路段与供电路段Mis的距离大于0且小于Rs时，就认为此小路段被供电路段Mis所覆盖，覆盖概率为1；若距离不在供电路段Mis的覆盖范围内，则被覆盖概率为0；(125)系统运行总路径的覆盖率可用定义如下式：进一步的，所述的步骤(14)包括：(141)设定两个子目标函数的权重值wc和ws，并满足加权条件wc+ws＝1；(142)采用加权法将两个子优化目标构造成一个单一评价函数：F＝wc·f1+ws·f2。进一步的，所述的步骤(3)中编码方式为，在位数为长度L的染色体上，规定“0”为没有在此小路段铺设供电路段；若为非0实数则表示在此小路段铺设了供电路段。进一步的，所述的步骤(4)包括：(41)根据更新后的评价函数求得种群中每一个体的适应值；(42)通过选择、交叉与变异更新种群；(43)重复步骤(41)(42)直到达到最大迭代次数。进一步的，所述的步骤(41)包括：(411)设定wc初始值为wcmin，wcmin值是权重值w1的最小值，其值可根据经验设定；(412)根据加权条件wc+ws＝1计算权重值ws的数值；(413)获取当前迭代次数t，根据自适应公式来更新wc的值，所述自适应公式：f＝wcmin+(t2/T2)·(wcmax-wcmin)，式中，t为当前迭代次数，T为最大迭代次数，wcmax是wc的最大取值。附图说明图1是本专利技术实施例中一组合理解经编码后的染色体；图2是本专利技术实施例的基于自适应遗传算法的供电路径配置方法的流程框图；图3是本专利技术实施例经过自适应遗传算法求解后的供电路径配置示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。实施例基于自适应遗传算法的供电路段配置方法，包括步骤：(1)依照供电路段功率覆盖率构建多目标数学模型，将供电路径配置问题转化为组合优化的数学模型；具体而言，所述的步骤(1)具体包括：(11)为实现更好的供电路径配置，确定多目标优化问题的两个子目标分别为总路径功率完全覆盖率和整体系统经济效益；(12)确定系统各项已知参数，包括：总路径长度L＝50m、运输车的运行功率PA＝200W，类型为S的供电路段的供电功率PS和类型为S的供电路段的经济成本es如表1所示，根据已知项建立简化的功率覆盖模型；表1某工业自动化运输车供电路径系统配置要求：(13)根据模型，建立简化的经济效益模型：式中，N为路径总长度L分割后小路段的总数50，i为小路段编号，s为供电路段类型编号，es为类型为s的供电路段的经济效益值，Mis表示在第i段小路段上铺设了类型为s的供电路段；(14)采用加权法将上述两个优化目标构造为一个整体木匾评价函数，用于遗传算法计算最优值。具体而言，所述的步骤(12)具体包括：(121)设供电路径系统总长度为L，将总长度L离散分割成N个长度为1的小路段。(122)类型为S的供电路段的功率覆盖距离RS可按如下公式计算：RS＝PS/PA；(123)假设在位置Lis铺设S类型的供电路段Mis，任意离散分割后的小路段(Lj)与供电路段的距离可用表示如下式：d(Mis，n)＝Lj-Lis(j＞i＞0)；(124)此供电路段Mis对总路径中任意小路段的功率覆盖概率为：即当任意小路段与供电路段Mis的距离大于0且小于Rs时，就认为此小路段被供电路段Mis所覆盖，覆盖概率为1；若距离不在供电路段Mis的覆盖范围内，则被覆盖概率为0；(125)系统运行总路径的覆盖率可用定义如下式：具体而言，所述的步骤(14)具体包括：(141)设定两个子目标函数的权重值wc和ws，并满足加权条件wc+ws＝1；(142)采用加权法将两个子优化目标构造成一个单一评价函数：F＝wc·f1+ws·f2。(2)根据实际情况随机初始化一组符合特定经验要求的种群，作为自适应遗传算法迭代运算的初始种群；(3)基于混合整数、0-1编码的染本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)依照供电路段功率覆盖率构建了多目标数学模型，将供电路径配置问题转化为组合优化的数学模型；(2)根据实际情况随机初始化一组符合特定经验要求的种群，作为自适应遗传算法迭代运算的初始种群；(3)基于混合整数、0‑1编码的染色体编码方式对初始种群进行编码；(4)采用自适应遗传算法根据迭代进度自适应调整两个子目标函数权重值，求解目标函数较优解。

【技术特征摘要】
1.一种基于自适应遗传算法的无线供电路径配置的方法，其特征在于，所述方法包括：(1)依照供电路段功率覆盖率构建了多目标数学模型，将供电路径配置问题转化为组合优化的数学模型；(2)根据实际情况随机初始化一组符合特定经验要求的种群，作为自适应遗传算法迭代运算的初始种群；(3)基于混合整数、0-1编码的染色体编码方式对初始种群进行编码；(4)采用自适应遗传算法根据迭代进度自适应调整两个子目标函数权重值，求解目标函数较优解。2.根据权利要求1所述的无线供电路径配置的方法，其特征在于，所述的步骤(1)具体包括：(11)为实现更好的供电路径配置，确定多目标优化问题的两个子目标分别为总路径功率完全覆盖率和整体系统经济效益；(12)确定系统各项已知参数，包括：总路径长度、运输车的运行功率PA、类型为S的供电路段的供电功率PS、类型为S的供电路段的经济成本es，根据已知项建立简化的功率覆盖模型；(13)根据模型，建立简化的经济效益模型：式中，N为路径总长度L分割后小路段的总数，i为小路段编号，s为供电路段类型编号，es为类型为s的供电路段的经济效益值，Mis表示在第i段小路段上铺设了类型为s的供电路段；(14)采用加权法将上述两个优化目标构造为一个整体木匾评价函数，用于遗传算法计算最优值。3.根据权利要求2所述的无线供电路径配置的方法，其特征在于，所述的步骤(12)具体包括：(121)设供电路径系统总长度为L，将总长度L离散分割成N个长度为1的小路段。(122)类型为S的供电路段的功率覆盖距离RS可按如下公式计算：RS＝PS/PA；(123)假设在位置Lis铺设S类型的供电路段Mis，任意离散分割后的小路段(Lj)与供电路段的距离可用表示如下式...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天童，宁平凡，牛萍娟，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：天津,12