【doc】用遗传算法确定鲍罗米公式中的系数A、B值

【doc】用遗传算法确定鲍罗米公式中的系数A、B值 用遗传算法确定鲍罗米公式中的系数A、B 值 第25卷第3期 2002年7月 河北农业大学 J0URNALOFAGRICI_I肌yRALUN1VERSnYOFHEBEl 文章编号:1000-1573(2002)03—0093—03 用遗传算法确定鲍罗米公式中的系数,值 赵胜利,李书全,刘燕,刘永建,田伟 (1河北农业大学城乡建设学院,河北保定o7lool;2.河北建设集团6-限公司,河北保 定071000) 摘要:将遗传算法的优化原理应用到鲍罗米公式中,用以确定合适的A,B值.其结 果表明,遗传算法具 有优良的全局搜索优化能力. 关键词:遗传算法;优化编码;全局搜索;鲍罗米公式 中图分类号:TP202.7.0229文献标识码:A DeterminationofparameterA,Binbowromiformulabygeneticalgorithm ZHAOSheng...1i,LIShu—quan,LIUYan,LIUYong—jian,TIANWei (1.CollegeofUrbanandRuralConstruction,AgriculturalUniversityofHebei,Baoding0710 01,China; 2.HebeiConstructionGroupLid.Co.,Baoding071000,China) Abstract:Applyinggeneticalgorithm'SoptimizationprincipletotheBowromiformulatodet ermineproper A,Bvalue.TheresultshowsthatGAisgoodforoptimizationandoverallsearch. Keywords:geneticalgorithm;optimizationencode;overallsearch:bowromiformula 为使我国水泥标准与国际水泥标准接轨,国家质量技术监督局发布了新的 GB/T17671—1999,GB175 — 1999及GB1344—1999等水泥新标准….水泥胶砂强度采用新标准之后,由于试验方法的改变,同一水 泥样本28d抗压强度值比原方法要低,二者平均差值为10.21MPa(水泥厂统计),及8.38MPa(施工单 位统计),大致相当于差一个强度等级.因此,原有的水灰比与混凝土抗压强度之间的关系,即《普通混凝 土配合比教程》(JGJ/T55—96)鲍罗米公式中的回归系数,B值已不再适用,.为此,必须重新确 定合适的,B值,用以确定水灰比和混凝土抗压强度之间的正确关系.遗传算法作为一种全局搜索的 优化算法,在合理确定,B值的过程中,体现出了强大优化能力. 1遗传算法基本原理 遗传算法(GA—Geneticalgorithm)是一种新发展起来的优化算法.它是基于自然选择和基因遗传学原 理的搜索算法,以随机产生的一群候选解为开始解,而每一解均被表示成字符串形式.通过使用遗传算 子,对这些字符串进行组合,候选解逐步朝着更好解的方向进化J. GA的主要特点,是能同时搜索解空间的许多点,且能充分搜索,因而能够快速全局收敛.由于GA 是对待优化的参数集合进行编码,而不是参数本身,其操作都是在字符串上进行,只需要评价函数,而 不需要其他形式的信息,这些都使得GA对于问题的适应能力强引. 在用GA求解具体问题时,主要考虑以下几个问题:?找到有效且通用的编码方法,将问题的可能 解编码成有限位的字符串.?根据编码方法,定义一个适值函数,用以测量和评价各解的性能.?确 定遗传算法所使用的各参数的取值,如群体规模?,交叉变异等发生的概率,P. 收稿日期:20001—06—25 作者简介:赵胜利(1973一),男,河北省保定市人,在读硕士生,从事建筑施工的教学与研究工作 94 河北农业大学第25卷 2用GA确定鲍罗米公式中的A,B值 鲍罗米公式是预测普通混凝土28d抗压强度值的常用公式,在实际中有着广泛的应用,其形式 .=?A?(C/W一日) 如下:厶 式中厶.——混凝土配制强度;——水泥实测强度(ISO法 利用下面表1,表2提供的实验数据,用GA解决A,B值方法步骤如下: 表1P.0425水泥试验结果 Table1P.0425cementexperimentresults 注:c为水泥用量,W为水用量 726 206甜 勰 000 钾 ? 122 ?如 000 234 一一一 AAA 第3期赵胜利等:用遗传算法确定鲍罗米公式中的系数A,B值95 2.1问题编码 采用二进制编码定义染色体长度为8,每个参数A或日用4位二进制码串表示. 2.2适应度函数确定 定义适应度函数为:厂=1/[1+?(D—y)】 式中——样本数(i:1,);一d抗压强度实测值;y—一GA确定A,B值后得出的抗压 强度计算值. 2.3参数定义 定义群体规模为20,选择概率采 用轮赌法,交叉概率为0.8,变异概 率为0.002. 采用上述定义,利用GA运行30 代之后,得到适应度最大值为0.2355, A值为0.444,B值为0.108,实测值 与GA计算值的相关系数为0.974.数 据比较列于表3,拟合曲线见图1. 3结论 1)水泥新标准实施后,水泥强度 与混凝土抗压强度之间的关系随之变 化,混凝土灰水比与其抗压强度的关 系也已不同,在此原标准即将作废之 时,应提前掌握二者间关系,以便准 确设计混凝土配合比. 2)用遗传算法确定A,B值后, 计算值与实侧值误差很小,相关系 数可高达0.974.另外,从图1也可 看出,实测值与GA计算值的拟合 情况很好.所以,遗传算法这种全 局优化搜索方法,无论是在理论上 还是在实践中都是可行的. 表3混凝土28d实测抗压强度值与GA计算值对照 Table3Controltablebetweenconcrete28drealstren~h valueandGAcalculatedvalue 实测强度值/MPa Realstrengthvalue GA计算值/MPa GAcalc址atedvale 实测强度值/MPa Realstrengthvalue GA计算值/MPa GAcalculatedvale 70 三60 50 羹.量.4.020 莹10 毫0 参考文献:l7131925 …章祈锡.鲍罗米公式中醐系数 值的探讨[J].混凝土,2001,135(1):21 — 24.图1实测值与GA计算值拟合曲线 2]刘广萍,张汉杰..遗传算法在模糊控制Fig.1Control~lr-cebetweenrealvalueandGAcalculatedvalue 器参数寻优中的应用[J],哈尔滨建筑大学,2000,33(3):78—81. 『3]李书全,寇纪凇,李敏强,等.改进遗传神经网络及其对碎石桩复合地基承载力 的预测[J].系统工程理论与实践,1998 (3):103—108 (编辑:祁振声) 1571015157103 如?如?如 63687892933 勰如勰如 5757121571015??如? 972685238075 勰躬