[发明专利]基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法及相关装置

权利要求书

1.基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，包括：

获取高磁纳米节能控制的优化变量，以碳排放量f₁和经济成本f₂为目标，建立多目标优化问题模型；

f₂＝N_mC_m+P_fV_f/η_m

和V_CO是燃烧时产生的二氧化碳和一氧化碳的体积，和γ_CO是每立方米二氧化碳和一氧化碳的含碳量；N_m和C_m是装配高磁纳米管的数量和单价成本，P_f和V_f是天然气的单价和燃烧体积，η_m是装配高磁纳米管后天然气的燃烧效率；

基于多目标优化问题模型，对父代种群个体初始化，测量出种群每个个体的目标函数，并计算虚拟适应度；

生成子代种群，并测出该种群个体的目标函数和虚拟适应度，将父代与子代合并，并采用精英保留策略，获得新种群；

将新种群与存档合并，并采用精英保留策略，获得外部存档；

对新种群执行快速非支配排序，获取个体Pareto等级，计算相同等级的拥挤距离，进而获得新种群，开始迭代；

迭代完成输出外部存档内的Pareto最优解集。

2.根据权利要求1所述的基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，高磁纳米节能控制的优化变量包括磁通量的密度、燃料流动速率和燃料与氧气的耦合度。

3.根据权利要求1所述的基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，采用上述目标向量f₁和f₂的模作为虚拟适应度函数f以主导种群的进化方向；

式中，f_i为第i个目标函数，k₁和k₂为f₁和f₂的目标权重，f是系统各类成本整体最小化目标，即经过高磁纳米管道的天然气利用率最大化。

4.根据权利要求1所述的基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，精英保留策略：

精英保留策略步骤为先将父代和子代种群合并，然后优先选取Pareto等级低个体，同层个体依据拥挤度从大到小选取。

5.根据权利要求1所述的基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，快速非支配排序：

快速非支配排序是依据支配关系将解集划分为不同等级的Pareto前沿面的过程，其内容为：先将一个个体放进构造集F′，依次将剩余个体放进F′，同时将当前个体p与F′中其余个体对比，去除F′中所有p可支配个体，若p可被F′中任意某个体支配，则去除p。

6.根据权利要求1所述的基于多目标量子遗传的高磁纳米节能控制方法，其特征在于，拥挤距离CD[i]用于判断同等级个体之间的优先级，计算如下所示:

式中，f_k[i]为个体i在k目标上的函数值，且两端个体的拥挤距离取值无穷大，i+1和i-1为个体i在相同Pareto等级的左右相邻个体。