圖表處理+試驗(yàn)+遺傳算法(第3,4講)

1、中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院圖表處理方法 產(chǎn)品資料輸入產(chǎn)品資料輸入變壓器設(shè)計(jì)變壓器設(shè)計(jì) 電磁計(jì)算電磁計(jì)算（鐵芯和繞組數(shù)據(jù)等）（鐵芯和繞組數(shù)據(jù)等） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方案輸出方案輸出 其中，在電磁計(jì)算過程中一些數(shù)據(jù)曲線和圖表，其中，在電磁計(jì)算過程中一些數(shù)據(jù)曲線和圖表，需要編程進(jìn)行處理，故本節(jié)要介紹的幾種常見的需要編程進(jìn)行處理，故本節(jié)要介紹的幾種常見的圖表處理方法。圖表處理方法。中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院 常用的圖表處理方法有三種：常用的圖表處理方法有三種： 1）公式還原法）公式還原法 2）插值法（查表法）插值法（查表法） 3）曲線擬合法）曲線擬合法 公式還原法采

2、用原始精確的數(shù)學(xué)公式。如表公式還原法采用原始精確的數(shù)學(xué)公式。如表2-11. 在變壓器電磁計(jì)算中，對圖表數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，在變壓器電磁計(jì)算中，對圖表數(shù)據(jù)進(jìn)行處理時，常用插值法和曲線擬合法。常用插值法和曲線擬合法。中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院插值法 插值法將曲線插值法將曲線“離散化離散化”，輸入有限個對應(yīng)數(shù)據(jù)，輸入有限個對應(yīng)數(shù)據(jù)，它們分別與曲線上有限個離散點(diǎn)對應(yīng)，相鄰兩離它們分別與曲線上有限個離散點(diǎn)對應(yīng)，相鄰兩離散點(diǎn)間的數(shù)據(jù)依人為選定的函數(shù)關(guān)系來表示。散點(diǎn)間的數(shù)據(jù)依人為選定的函數(shù)關(guān)系來表示。 當(dāng)以兩點(diǎn)間的直線代替原函數(shù)關(guān)系時，就稱之為當(dāng)以兩點(diǎn)間的直線代替原函數(shù)關(guān)系時，就稱之為線性插值

3、。線性插值。 下面以下面以變壓器的空載損耗變壓器的空載損耗計(jì)算為例子，采用插值計(jì)算為例子，采用插值法對數(shù)據(jù)表進(jìn)行處理。法對數(shù)據(jù)表進(jìn)行處理。中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院y2y1x1x2xxyy1212xxyyk）（11xxkyy插值法中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院function y=pt(x)bb= 1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.7 1.71 1.72 1.73 ;ptb=1.209 1.232 1.256 1.280 1.305 1.330 1.356 1.382 1.408 ; for kk= 2:9 if xbb(kk) bb1=bb

4、(kk-1); bb2=bb(kk); pt1=ptb(kk-1); pt2=ptb(kk); pt=pt1+(x-bb1)*(pt2-pt1)/(bb2-bb1); break; end end 1212xxyykxkyy 1y2y1x1x2xxyy插值法中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院曲線擬合法 曲線擬合法是從一些離散的數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出兩者之曲線擬合法是從一些離散的數(shù)據(jù)中推導(dǎo)出兩者之間的數(shù)據(jù)函數(shù)關(guān)系，曲線擬合的結(jié)果一般為一個間的數(shù)據(jù)函數(shù)關(guān)系，曲線擬合的結(jié)果一般為一個或多個數(shù)學(xué)解析式?；蚨鄠€數(shù)學(xué)解析式。 下面以下面以變壓器的空載損耗變壓器的空載損耗計(jì)算為例子，采用曲線計(jì)算為例子，采用

5、曲線法對數(shù)據(jù)表進(jìn)行處理。法對數(shù)據(jù)表進(jìn)行處理。中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院bb=1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.7 1.71 1.72 1.73 ;ptb=1.209 1.232 1.256 1.280 1.305 1.330 1.356 1.382 1.408; a=polyfit(bb,ptb,3); pt= a3B3 + a2B2+ a1B + a0 function y=pp(x) a = -11.7845 61.9986 -106.0747 60.3786 y=a(1)*x3+a(2)*x2+a(3)*x+a(4)曲線擬合法中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中

6、原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院bb=1.65 1.66 1.67 1.68 1.69 1.7 1.71 1.72 1.73ptb=1.209 1.232 1.256 1.280 1.305 1.330 1.356 1.382 1.408;x=1.65:0.001:1.73;a = -11.7845 61.9986 -106.0747 60.3786;y=a(1)*x.3+a(2)*x.2+a(3)*x+a(4);plot(bb,ptb,o,x,y,-)驗(yàn)證驗(yàn)證曲線擬合法中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)一、約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)一、約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康囊?、?shí)驗(yàn)?zāi)康?通過編程了解

7、和掌握約束遍通過編程了解和掌握約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算的基本原理和數(shù)法優(yōu)化計(jì)算的基本原理和方法。方法。 三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 鐵心直徑鐵心直徑100mm100mm，由三級硅，由三級硅鋼片疊制而成，求截面最大鋼片疊制而成，求截面最大時的各級片寬和疊厚尺寸時的各級片寬和疊厚尺寸（如有多種方案，應(yīng)全部保（如有多種方案，應(yīng)全部保留）。利用約束遍數(shù)法編程留）。利用約束遍數(shù)法編程解決上述工程問題。解決上述工程問題。 要求：鐵心片寬為要求：鐵心片寬為5 5的倍數(shù)，的倍數(shù)， 末級片寬末級片寬30mm30mm。B3B2B1A2A3A1中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)一、約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)一、約

8、束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算 for A1=30:5:95 B1 D1計(jì)算 for A2=30:5:95 if A2A1 B2 D2計(jì)算 for A3=30:5:95 if A3smax smax=sB3B2B1A2A3A1D1D2D3)(2121ADroundB)3*32*21*1(2DADADAs中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院實(shí)驗(yàn)一、約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算實(shí)驗(yàn)一、約束遍數(shù)法優(yōu)化計(jì)算clc;clear all;d=100;smax=0;for a1= 30:5: 95 b1=round(d2-a12).5); d1=b1/2; for a2=30:5:95 if a2a1 b2=round(d

9、2-a22).5); d2=b2/2-d1; for a3=30:5:95 if a3smax smax=s; jg=a1,b1,a2,b2,a3,b3,smax; end end end end endendjg B3B2B1A2A3A1 90 44 70 71 40 92 6690中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院遺傳算法原理 二進(jìn)制編碼二進(jìn)制編碼二進(jìn)制二進(jìn)制 0 1 0 10 1 0 1實(shí)碼實(shí)碼 基數(shù)基數(shù)+ +二進(jìn)制值二進(jìn)制值* *級差級差9090，9595，100100，105105編碼編碼 0000 0001 0010 00110000 0001 0010 0011 染色體

10、與基因染色體與基因單個二進(jìn)制碼單個二進(jìn)制碼各個變量的編碼連接各個變量的編碼連接 初始種群初始種群隨機(jī)隨機(jī) 產(chǎn)生產(chǎn)生編碼生成初始群體評價(jià)遺傳操作（選擇,交叉,變異）結(jié)束YN終止？中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院遺傳算法原理 評價(jià)評價(jià)適應(yīng)度適應(yīng)度=1/=1/目標(biāo)函數(shù)（最小值）目標(biāo)函數(shù)（最小值） 選擇選擇計(jì)算個體適應(yīng)度計(jì)算個體適應(yīng)度總適應(yīng)度計(jì)算總適應(yīng)度計(jì)算總選擇概率總選擇概率=1=1個體選擇概率段個體選擇概率段產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個隨機(jī)數(shù)看該隨機(jī)數(shù)落在哪個概率段看該隨機(jī)數(shù)落在哪個概率段該個體即被選中該個體即被選中編碼生成初始群體評價(jià)遺傳操作（選擇,交叉,變異）結(jié)束YN終止？中原工學(xué)院信息

11、商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院遺傳算法原理0fitvpfitvp1fitvfitvfitv.fitvpfitvp.fitvp12i-1ihang-112ihang01fitvp2fitvpi-1fitvpifitvphang-1fitvp(1)fitvfitvi.a 條形概率帶b 輪盤形概率帶fitv1中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院遺傳算法原理 交叉交叉對相鄰兩個個體對相鄰兩個個體隨機(jī)產(chǎn)生隨機(jī)產(chǎn)生3-53-5個節(jié)點(diǎn)個節(jié)點(diǎn)以節(jié)點(diǎn)為限進(jìn)行基因交換以節(jié)點(diǎn)為限進(jìn)行基因交換01110 01100 0101001110 01100 0101010001 10010 0100110001 10010 01001交換后交換后01110 10010 0101001110 10010 0101010001 01100 0100110001 01100 01001編碼生成初始群體評價(jià)遺傳操作（選擇,交叉,變異）結(jié)束YN終止？中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院中原工學(xué)院信息商務(wù)學(xué)院遺傳算法原理 變異變異對單個個體中每個染色體對單個個體中每個