基于黏菌算法的再捕获区域覆盖优化策略研究

针对面向再捕获区域高覆盖率的传感器节点部署问题进行研究,提出了一种基于黏菌算法(SMA)的覆盖优化方法。首先,设置监视区域边界,根据传感器节点数、目标节点坐标、区域内离散点计算区域覆盖率;然后,将区域覆盖率作为适应度函数,将初始随机节点集作为输入,通过黏菌的扩散、振荡、收缩改变黏菌位置,利用适应度和权重更新黏菌位置;最后,选择适应度值最高的黏菌个体作为传感器节点部署的最优解,迭代更新直到达到阈值输出最优解。仿真实验将SMA与差分进化(DE)算法、粒子群(PSO)算法及改进鲸鱼优化算法(IWOA)进行比较,结果表明,在覆盖率方面,SMA优化后覆盖率最高,平均覆盖率达到91.1%,验证了该算法的有效性。在收敛速度方面,DE算法收敛最快,SMA次之。

考虑气象特征波动划分阈值的双目标短期风功率预测

为解决不同气象波动过程中风速和功率的映射关系存在差异性的问题,以及提高预测模型精度和鲁棒性,提出了一种基于波动过程划分模型的双目标预测方法。首先,考虑不同季节波动过程划分阈值的选取对预测精度的影响,改进了波动过程划分模型;其次,将预测系统的均方根误差和训练误差标准差分别作为预测模型精度和鲁棒性的优化目标,利用改进的多目标黏菌算法优化极限学习机参数,选取可以同时满足预测精度和鲁棒性的Pareto前沿解;最后,通过试验验证了所提方法能有效提高功率预测的精确度和鲁棒性,表明所构建的预测模型具有优越的性能。

基于MOSMA-SVR的油气管道腐蚀深度预测模型研究

为提高埋地油气管道腐蚀深度预测精度,使用支持向量回归(SVR)对各腐蚀影响因素与最大腐蚀深度进行仿真建模。采用一种新型元启发式算法——多目标黏菌优化算法(MOSMA)对SVR的损失函数进行优化,构建了一种高效智能混合模型MOSMA-SVR来预测埋地油气管道最大点腐蚀深度。将模型预测结果与WOA-SVR、GWO-SVR、AOA-SVR 3种混合模型预测结果进行对比。结果表明:构建的基于MOSMA-SVR的腐蚀深度预测模型在测试集得到均方误差仅为0.002,平均绝对百分比误差为3.659%,模型的决定系数R2达到0.999,各评估指标均优于其他混合模型,具有较高的精度和较好的泛化性,可为管道腐蚀控制提供决策参考。

基于DWT-MOSMA-SVM的多目标优化短期母线负荷预测

母线负荷基数小,波动性和不确定性大,随着光伏、风电等可再生能源的接入,母线负荷受天气等随机性因素的影响增加,母线负荷的高精度预测受到很大影响。针对小样本场景下母线负荷预测问题,提出了一种基于离散小波变换-多目标黏菌算法-支持向量机(discrete wavelet transformation-multiple objective slime mould algorithm-support vector machine, DWT-MOSMA-SVM)的多目标优化短期母线负荷预测方法。首先采用离散小波变换对母线负荷数据进行处理;然后兼顾预测的精度和稳定性两个目标函数,采用多目标黏菌算法对支持向量机的惩罚因子和核函数参数进行优化;最后在优化所得的Pareto前沿面上选择Pareto最优解,以此搭建支持向量机(support vector machine, SVM)预测模型进行训练,并将预测结果与长短期记忆网络(long short-term memory, LSTM)、未优化的SVM以及多目标黏菌算法(multi-objective slime mold algorithm, MOSSA)优化的SVM模型预测结果进行对比。实验结果表明,提出的MOSMA-SVM模型的预测精度和稳定性更佳。

基于多主体投资的双储能系统分层优化配置方案

储能电站的建设可缓解中国“三北”地区的“弃风限电”问题,提升当地电网消纳弃风的能力,但单主体投资储能的高昂成本限制了储能的推广与应用。针对此问题,构建了一种基于多主体投资的双储能系统分层优化配置模型。首先,提出了考虑循环寿命的双储能协调运行策略,以减小频繁充放电切换导致的寿命损耗;然后,为实现多投资主体的利益最大化,提出了双层优化经济性模型,上层优化以风电场和电网运营商年收益最大为目标,下层优化以双储能充放电能力指标值之和最小为目标,并采用改进多目标黏菌算法和模糊隶属度函数对模型进行求解;最后,以中国新疆哈密某风电场实时运行数据为例,验证了所提方法的有效性。

能耗均衡和节能的分层无线传感器网络汇聚层优化部署

分层无线传感器网络中,汇聚节点的部署位置,对感知节点的能耗大小以及均衡起着至关重要的作用,最终影响传感器网络使用寿命。因此,在保证所有传感节点均能有效连接的前提下,对汇聚节点的位置进行优化,延长网络生存时长。同时考虑两个优化目标,即最小化感知节点的总传输功率,以及尽可能均衡感知节点的能耗。这是一个非凸的NP-hard的多目标优化问题。为了求解该问题,首先提出了一种多目标黏菌算法,然后基于此,设计了一种分层无线传感器网络汇聚层优化部署机制。充分的实验结果表明,基于多目标黏菌算法的优化部署机制可以显著降低感知节点的总功率,平衡感知节点之间的能量消耗。