精英策略遗传算法改进及在作物模型参数优化的应用

精英策略遗传算法改进及在作物模型参数优化的应用

作者:师大云端图书馆 时间:2018-07-13 分类:硕士论文 喜欢:2499
师大云端图书馆

【摘要】遗传算法(Geneticalgorithm,GA)是一类借鉴生物进化论和遗传学原理的自适应全局随机搜索算法,具有简单易行、鲁棒性强等优点。目前GA研究还存在局部搜索能力弱、早熟收敛和收敛速度慢等问题。精英策略是利用种群精英个体信息来改进算法性能,已有改进算法有效解决了收敛速度慢的问题,但是仍存在进化后期局部搜索能力弱的问题,求解病态测试函数时会出现早熟收敛现象。作物生长模型是以作物生长发育内在规律为基础,对作物生理过程与环境和技术的关系加以理论概括和量化分析的数学模型。当模型在不同环境条件或考虑品种差异时,模型品种参数需要重新优化,属于多变量、非线性的复杂优化问题。遗传算法作为一种启发式的全局优化方法,非常适合求解此类优化问题,但传统遗传算法在应用过程中存在早熟收敛现象。已有改进遗传算法虽然可获得更准确的模型参数,但存在着结构复杂且参数较多、求解效率不高等问题。针对上述问题,本研究提出了一种基于精英策略的改进遗传算法,提升了算法搜索性能;并将其应用到作物生长模型品种参数估算中,为解决作物模型参数优化问题提供了一种新方法;在此基础上开发了基于改进遗传算法的水稻生育期模型参数优化系统。论文的主要贡献包括:(1)提出个体优势遗传算法(IndividualAdvantagesGeneticAlgorithm,IAGA),提高了算法的收敛速度和收敛精度。基于精英策略思想,在种群进化过程中引入了一个精英子种群,保持算法全局收敛性的同时,增强算法在最优解区域的局部搜索能力。引入半粒子群变异算子(Semi-ParticleSwarmMutationOperator,SPSMO),利用精英个体信息引导个体变异,提高了算法前期向全局最优解靠拢的速度;精英子种群更新中引入个体优势算子(IndividualAdvantagesOperator,IAO),提高种群优势个体的多样性。理论分析证明,IAGA具有全局收敛性。14个测试函数试验结果表明:算法收敛速度快,寻优能力强。与已有同类算法相比,平衡了收敛速度和全局收敛性之间矛盾的同时,进一步提高了收敛速度和精度。(2)提出基于IAGA的水稻生育期模型参数优化方法,实现品种参数自动率定。以IAGA为基础,RiceGrow和ORYZA2000水稻生育期模型为应用对象,设计了IAGA和水稻生育期模型耦合框架、目标函数及适应度函数。针对汕优63、盐粳2号、芦丝占、雪花粘和两优培九等5个水稻品种多年实测数据的试验结果表明:1)IAGA可获得较准确的模型品种参数,试验验证结果的RMSE<3.05d,R2>0.9885.2)调参数据量大小对IAGA拟合结果影响不大。由3年数据增加到6年数据,试验结果的最大NRMSE值由2.58%增大到3.08%,增加了0.5%。3)选择隔年并包含全生育期天数最大值与最小值的调参数据,可以获得较准确的模型品种参数。4)IAGA应用效果优于复合形混合演化算法、遗传模拟退火算法以及标准粒子群算法,可获得更准确的模型品种参数。(3)研制基于IAGA的水稻生育期模型参数优化系统(CDSMPOS-IAGA),提供模型自动调参软件工具.以基于IAGA的水稻生育期模型参数优化方法为基础,采用构件化软件开发方法,研制了CDSMPOS-IAGA系统。RiceGrow和ORYZA2000水稻生育期模型品种参数优化应用案例表明:CDSMPOS-IAGA可快速准确估算水稻生育期模型参数。
【作者】庄嘉祥;
【导师】姜海燕;
【作者基本信息】南京农业大学,计算机应用技术,2013,硕士
【关键词】遗传算法;精英策略;作物模型;生育期模型;参数优化;

【参考文献】
[1]李凯.基于嵌入式平台的多摄像机目标跟踪系统研究[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[2]王莹.非法占有封缄物的刑法认定[D].吉林大学,法律,2014,硕士.
[3]薛美丽.我国高等职业教育发展研究[D].中南民族大学,公共管理,2013,硕士.
[4]翟哲.我国银行信贷资产证券化研究[D].云南财经大学,金融(专业学位),2014,硕士.
[5]谢劼.中小学班集体民主生活的构建[D].湖南师范大学,教育学原理,2014,硕士.
[6]胡东升.帝王形象的文学“复辟”[D].华中科技大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[7]吴华,王利杰,孙希鹏,黄森鹏,孙信华,陆东梅.SiC表面高温改性法生成石墨烯研究[J].科技创新导报,2012,02:8-9.
[8]刘银花.湘江关西涂料公司职业安全健康管理体系研究[D].湖南大学,工商管理,2014,硕士.
[9]张小雯.论法定违约解除时的损害赔偿[D].中国社会科学院研究生院,民法(专业学位),2014,硕士.
[10]蒋兰芳,刘红,林伟明,鲁聪达,郭超.注射成型工艺与塑件流动残余应力的函数关系研究[J].塑料工业,2013,08:59-62.
[11]吴萍.电针改善致衰模型大鼠术后认知功能障碍的海马炎症反应调控机制[D].浙江中医药大学,针灸推拿学,2013,硕士.
[12]李坤鹏.电气化铁路功率调节器的研究[D].哈尔滨工业大学,电气工程,2013,硕士.
[13]黄山江.西北地区春季和夏季降水异常及其与赤道中东太平洋海温异常的关系[D].南京气象学院,气象学,2004,硕士.
[14]刘飞霞.Linux内核中Netfilter/Iptables防火墙设置分析[D].西安电子科技大学,电子与通信工程,2012,硕士.
[15]张雪璨.鼠疫疫苗引起的小鼠记忆B细胞动态变化及其分子发育机制研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,军事预防医学,2013,硕士.
[16]李光琛.某喷水推进柴油主机冷却系统设计与优化[D].江苏科技大学,轮机工程,2013,硕士.
[17]汪晋宽,刘志刚,薛延波,刘福来.一种实用的空间平滑ESPRIT算法[J].控制与决策,2004,01:96-98+101.
[18]叶瑾.胰岛素通过Akt/FoxO/SVV信号通路抑制缺血/再灌注损伤诱导的心肌微血管内皮细胞凋亡的研究[D].第四军医大学,内科学,2014,硕士.
[19]范阳.Dicer在肾透明细胞癌中的表达及其功能学研究[D].中国人民解放军医学院,外科学,2013,硕士.
[20]邹德金.SiCp/Al复合材料二维切削状态下的棱边缺陷及形成机理研究[D].沈阳理工大学,机械制造及其自动化,2013,硕士.
[21]严培.供应链视角下的新产品研发项目管理研究[D].华东理工大学,工商管理(专业学位),2014,硕士.
[22]黄志波.无限级Dirichlet数的增长性与整函数的因子分解[D].华南师范大学,应用数学,2004,硕士.
[23]吴永强.基于ADAMS/CAR的某汽车麦弗逊悬架和整车操纵稳定性仿真试验研究[D].长安大学,车辆工程(专业学位),2014,硕士.
[24]徐升.黑曲霉B_1降解有机磷农药氧乐果的特性研究[D].福州大学,环境工程,2004,硕士.
[25]李刚.路井凹陷的构造特征与油气远景分析[J].石油地球物理勘探,2004,04:443-449+500-367.
[26]王长安.网络遥操作通讯平台设计与实现[D].华中科技大学,机械设计及论,2013,硕士.
[27]华旻.广达电脑市场竞争战略研究[D].苏州大学,工商管理(专业学位),2013,硕士.
[28]林霞.Shh与Gli2在喉鳞状细胞癌组织中的表达及相关性研究[D].福建医科大学,耳鼻咽喉科学,2014,硕士.
[29]王小波.“过劳死”法律规制探析[D].西南政法大学,民商法,2012,硕士.
[30]杨韬.基于改进人工蜂群算法的神经网络非线性系统辨识研究[D].西南交通大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[31]李凤娥.直升机旋翼加载系统的研究[D].西北工业大学,机械电子工程,2004,硕士.
[32]秦莹.基于“三权分立”思想的风景名胜区管理体制创新研究[D].华中科技大学,工程景观学,2013,硕士.
[33]梁融.高炉煤气余热锅炉内的传热计算及分析[D].江苏科技大学,轮机工程,2014,硕士.
[34]徐清.语文阅读教学中问题教学的探究[D].辽宁师范大学,语文课程与教学论,2011,硕士.
[35]李景学,陈春雨,李玉平.高速线材轧机的飞剪控制系统[J].冶金自动化,1990,04:17-20.
[36]安琴友.V_2O_5电化学性能优化及新型钒酸盐正极材料探索[D].武汉理工大学,2014.
[37]宋媛.异种冻干骨及其与PRF复合物对骨缺损修复与骨整合作用的实验研究[D].河北医科大学,口腔临床医学(专业学位),2014,硕士.
[38]程娜娜.He-Ne激光和增强UV-B辐射对拟南芥叶片微管结合蛋白MAP65-1的影响[D].山西师范大学,植物学,2014,硕士.
[39]徐怀.保费收入是复合泊松过程风险模型的破产概率估计[D].合肥工业大学,计算数学,2004,硕士.
[40]徐增梅.喷射流式采集器流化域特性的实验研究与数值模拟[D].东北大学,化工过程机械,2010,硕士.
[41]张丛丛.村民委员会换届选举问题研究[D].曲阜师范大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[42]潘涛.移动多智能体网络的分散式Markov跳变路由控制策略[D].郑州大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[43]王新,赵强.不完全数据库中的关联规则挖掘[J].云南民族大学学报(自然科学版),2005,03:252-254+258.
[44]高丽.MSTN RNAI和FSTN过表达基因转移体的构建[D].内蒙古大学,动物学,2014,硕士.
[45]廖俊.湘桂铁路站后工程项目管理信息系统应用研究[D].西南交通大学,项目管理(专业学位),2013,硕士.
[46]刘效东,乔玉娜,周国逸.土壤有机质对土壤水分保持及其有效性的控制作用[J].植物生态学报,2011,12:1209-1218.
[47]袁英红.武汉市建设区域物流中心策略研究[D].武汉理工大学,2003.
[48]刘成峰.试论职务犯罪的初查[D].山东大学,法律(专业学位),2012,硕士.
[49]谢明明.新型农村合作医疗制度“郑州模式”研究[D].郑州大学,保险(专业学位),2013,硕士.
[50]王烨.辣椒游离小孢子培养及其显微观察[D].中国农业科学院,蔬菜学,2004,硕士.

相关推荐
更多