]然后按照抗體選擇概率,對(duì)當(dāng)前種群中的所有抗體進(jìn)行篩選;
[0161 ]所述交叉變異單元用于:在篩選出的抗體中,隨機(jī)選擇交叉父代抗體,交叉父代抗 體以線性交叉的方式產(chǎn)生交叉后的子代抗體。線性交叉的方式為:
[0162]
[0163] 其中:χι和X2為兩個(gè)不同的交叉父代抗體,x/和X2'為交叉后的子代抗體,r為[0, 1]區(qū)間內(nèi)的一個(gè)隨機(jī)數(shù)。
[0164] 根據(jù)變異概率Pm,隨機(jī)選擇變異父代抗體,Pm為正數(shù),且取值接近于0,例如,Pm可以 為0.01 < pm < 0.1;基于變異父代抗體的適應(yīng)度確定變異子代抗體的變異幅度,得到變異子 代抗體。
[0165]變異子代抗體記為x\,
[0166]
[0167] 兵甲,Xv73父并乂代沉懷,的適應(yīng)度;a為比較系數(shù),-1 1。
[0168] 變異可以引入初始種群中沒有出現(xiàn)的新抗體,并可能恢復(fù)種群丟失的優(yōu)良基因。
[0169] 所述接種檢測(cè)單元用于:從交叉變異后的種群中選擇適應(yīng)性和一致性最好的抗體 分量作為疫苗,提取疫苗。具體操作如下:計(jì)算種群中各抗體的適應(yīng)度f(wàn)( Xl),從初始種群中 選取適應(yīng)度最大的3個(gè)不同抗體xb、X。、xd,b、c、d均為正整數(shù),且b、c、d互不相等,xb的適應(yīng)度 為f(Xb),x。的適應(yīng)度為f (X。),Xd的適應(yīng)度為f (Xd),且f (Xb) 2 f (X。)2 f(Xd),取滿足下式的抗 體分量組成的序列為所提取的疫苗:
[0170]
[0171] xbk、xck、xdk分另ll為抗體xb、xc、xd的第k個(gè)分量,Μ為正整數(shù),表示抗體分向量的個(gè)數(shù), 且1 <ΚΜ;ε為疫苗提取的界限值,〇.〇1 < ε <〇.1,ε為正數(shù)。
[0172] 按照接種概率,對(duì)當(dāng)前種群中所有抗體進(jìn)行疫苗接種,接種概率的計(jì)算過程如下:
[0173] Pi(xi) = 1-f (Xi)/fmax
[0174] 其中,Pi(Xi)為抗體Xi的接種概率,f(Xi)為抗體JCi的適應(yīng)度;fmi?為當(dāng)代種群中抗體 的最大適應(yīng)度。
[0175] 對(duì)接種了疫苗的抗體進(jìn)行檢測(cè),若接種疫苗的抗體的適應(yīng)度低于父代,則該抗體 將被父代中相應(yīng)的抗體所替代;若其適應(yīng)度高于父代,則該抗體將進(jìn)入下一代種群。
[0176] 所述判斷單元用于:判斷新一代種群是否收斂:計(jì)算新一代種群的最大適應(yīng)度 f、ax,將f、ax與前代種群的最大適應(yīng)度f(wàn)max?行比較,如滿足f、 ax-fmax < ξ,ξ為收斂閾值,ξ >〇且無(wú)限趨近于〇,則判定為收斂,指示輸出單元輸出分配結(jié)果;否則判定為不收斂,指示 抗體篩選單元進(jìn)行下一輪抗體篩選。
[0177] 所述輸出單元用于:將新一代種群中最大適應(yīng)度的抗體作為系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配 的分配結(jié)果,輸出該分配結(jié)果。
[0178]本發(fā)明實(shí)施例的原理詳細(xì)闡述如下:
[0179] 系統(tǒng)通常具有多種任務(wù)工況,在不同的工況下,設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間與備用關(guān)系各不 相同。分別建立系統(tǒng)在各工況下的任務(wù)可靠性模型,各任務(wù)工況依一定的概率執(zhí)行,系統(tǒng)總 的任務(wù)可靠性模型為各工況任務(wù)可靠性模型構(gòu)成的和聯(lián)模型,系統(tǒng)可靠性指標(biāo)與設(shè)備可靠 性指標(biāo)之間是復(fù)雜的非線性關(guān)系。因此,需要確定系統(tǒng)典型任務(wù)剖面,分析各設(shè)備在系統(tǒng)任 務(wù)剖面中的運(yùn)行工況、運(yùn)行時(shí)間、及備用關(guān)系,建立系統(tǒng)的可靠性模型。
[0180] 為減少可靠性分配的復(fù)雜程度,在進(jìn)行分配前對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)處理,先把選型的設(shè) 備和可靠度指標(biāo)能夠確定的設(shè)備排除開,再對(duì)剩下的設(shè)備進(jìn)行可靠性指標(biāo)優(yōu)化分配。
[0181] 本發(fā)明首次提出了全壽期成本函數(shù)的概念,根據(jù)可靠性指標(biāo)提高的難度和指標(biāo)提 高帶來的效益,構(gòu)建了全壽期成本函數(shù),該函數(shù)以可靠性指標(biāo)提高難度、設(shè)備重要程度、設(shè) 備維修難度作為自變量。指標(biāo)提高難度越大,全壽期成本越高;設(shè)備重要程度越高,全壽期 成本越低;設(shè)備維修難度越大,全壽期成本越低。
[0182] 全壽期成本函數(shù)是設(shè)備可靠性指標(biāo)的非線性單增函數(shù),設(shè)備的可靠度指標(biāo)趨于最 大可靠度時(shí),全壽期成本趨于無(wú)窮??煽慷戎笜?biāo)低時(shí)提高可靠度所需的全壽期成本比可靠 度指標(biāo)高時(shí)要少。
[0183] 系統(tǒng)通常具有多個(gè)工況,不同工況下設(shè)備投入情況不同,根據(jù)系統(tǒng)的不同工況建 立各自的可靠性模型,系統(tǒng)的可靠性為各工況可靠性的加權(quán)平均值。在滿足系統(tǒng)可靠性指 標(biāo)要求的前提下,系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配的目標(biāo)是各設(shè)備的全壽期成本最小,以此構(gòu)建可靠 性分配的目標(biāo)函數(shù)。
[0184] 本發(fā)明實(shí)施例中,抗體是指各設(shè)備可靠性指標(biāo)分配值的一組分配值,對(duì)應(yīng)系統(tǒng)可 靠性指標(biāo)分配的一個(gè)分配結(jié)果;種群是指多組分配值構(gòu)成的集合。為了將設(shè)備不同變化范 圍的可靠性指標(biāo)做歸一化處理,便于免疫與遺傳算法的尋優(yōu),在生成初始種群之前,可以先 對(duì)系統(tǒng)中各設(shè)備的可靠性指標(biāo)進(jìn)行編碼。編碼是由多個(gè)數(shù)值構(gòu)成的數(shù)組,每個(gè)設(shè)備的可靠 性指標(biāo)對(duì)應(yīng)數(shù)組中的一個(gè)0~1之間的數(shù)值,系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的一組分配結(jié)果對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù) 組。
[0185] 系統(tǒng)可靠性指標(biāo)的一組分配結(jié)果(抗體)如表1所示:
[0186] 表1 一組可靠度分配值示例
[0187]
[0188] 種群在進(jìn)化過程中,多樣性的維持會(huì)減少早熟現(xiàn)象的發(fā)生,所以必須排斥種群中 相似的抗體,使抗體盡量散布到整個(gè)解空間。本發(fā)明實(shí)施例通過引入濃度因子來調(diào)整抗體 的選擇率,克隆種群中高適應(yīng)度的抗體,并抑制種群中相似的抗體。當(dāng)抗體濃度高時(shí),適應(yīng) 度高的抗體被選中的幾率就小;當(dāng)抗體濃度低時(shí),適應(yīng)度高的抗體被選中的幾率就大。本發(fā) 明的基于濃度的抗體選擇過程中,既保留了優(yōu)秀抗體,又可減少相似抗體的選擇,確保了抗 體的多樣性。
[0189] 固定的交叉概率和變異概率不能適應(yīng)算法尋優(yōu)的不同情況,本發(fā)明實(shí)施例采用自 適應(yīng)交叉和變異方式,根據(jù)種群的實(shí)際情況,動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地調(diào)整交叉概率和變異概率的大 小。
[0190] 遺傳算法是通過父代抗體的線性交叉產(chǎn)生子代抗體,在交叉完成后進(jìn)行變異操 作,以引入種群中沒有出現(xiàn)的抗體,并可能恢復(fù)種群中丟失的優(yōu)良基因。本發(fā)明在遺傳算法 的基礎(chǔ)上,加入了免疫算法。在自適應(yīng)交叉和變異過程完成后,從交叉變異后的種群中提取 適應(yīng)性和一致性最好的抗體分量作為疫苗,在生成下一代種群的過程中,對(duì)抗體進(jìn)行疫苗 接種,以表1中的抗體為例,進(jìn)行疫苗接種,結(jié)果如表2所示:
[0191 ]表2疫苗接種結(jié)果示例 [0192]
[0193]完成疫苗接種與檢測(cè)過程后,對(duì)新一代種群進(jìn)行收斂性判斷,如果新一代種群的 最大適應(yīng)度相對(duì)前一代增長(zhǎng)非常微小,則將新一代種群中的最大適應(yīng)度抗體作為可靠性分 配的最終結(jié)果;如新一代種群的最大適應(yīng)度提高較多,表明還存在較大的優(yōu)化空間,則繼續(xù) 進(jìn)行下一輪抗體篩選、交叉、變異、疫苗接種的迭代。
[0194] 本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變型,倘若這些修改和變 型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi),則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍 之內(nèi)。
[0195] 說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于免疫遺傳優(yōu)化的可靠性分配方法,其特征在于:包括W下步驟: 51、 排除選型的設(shè)備和可靠度指標(biāo)確定的設(shè)備,對(duì)剩余設(shè)備進(jìn)行可靠性指標(biāo)優(yōu)化分配, 根據(jù)剩余設(shè)備的運(yùn)行工況,建立附帶約束條件的系統(tǒng)多工況可靠性模型:Rs = F(Ri,R2,…, Rn),其中,Rs為系統(tǒng)任務(wù)可靠度,Ri,R2,,,,.Rn為設(shè)備任務(wù)可靠度,N為設(shè)備數(shù)量,N為正整數(shù), 且N含2,F(xiàn)(Ri,化,…,Rn)為表示系統(tǒng)任務(wù)可靠度與設(shè)備任務(wù)可靠度之間關(guān)系的非線性函數(shù); 52、 構(gòu)建全壽期成本函數(shù):其中,Cn為第n個(gè)設(shè)備的全壽期成本,n為正整數(shù),且1含n含N,qn為第n個(gè)設(shè)備的可靠度指 標(biāo)提高難度,en為第n個(gè)設(shè)備的重要程度,Sn為第n個(gè)設(shè)備的維修難度,Rn為第n個(gè)設(shè)備的可靠 度的當(dāng)前值; qn取正數(shù),設(shè)備可靠度指標(biāo)提高難度越大,qn取值越大;ejn取正數(shù),設(shè)備重要程度越高、 故障危害越大,en取值越大;Sn取正數(shù),設(shè)備維修難度越大,Sn取值越大; 在系統(tǒng)多工況可靠性模型的約束條件下,W系統(tǒng)總?cè)珘燮诔杀咀畹蜑榭煽啃苑峙涞哪?標(biāo),構(gòu)建目標(biāo)函數(shù):其中,Cs為系統(tǒng)總?cè)珘燮诔杀荆? 53、 將各設(shè)備可靠性指標(biāo)的一組分配值定義為一個(gè)抗體,對(duì)應(yīng)系統(tǒng)可靠性指標(biāo)分配的 一個(gè)分配結(jié)果,將多組分配值構(gòu)成的集合定義為種群;根據(jù)每個(gè)設(shè)備可靠度取值的上下限, 隨機(jī)生成若干抗體,得到一個(gè)初始種群;W抗體對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)總?cè)珘燮诔杀綜s最小為目標(biāo),確 定表示抗體的適應(yīng)度f(wàn) (Xi)的函數(shù); 54、 剔除初始種群中不滿足所述約束條件的抗體;定義抗體相似度,定義抗體濃度為某 個(gè)抗體本身與相似抗體的個(gè)數(shù)之和,根據(jù)抗體相似度的定義,得到抗體濃度;基于抗體適應(yīng) 度、抗體濃度,計(jì)算抗體選擇概率,然后按照抗體選擇概率,對(duì)當(dāng)前