在当前的高等教育和职业培训领域中,教学优化算法(TLBO)作为一种新兴的优化技术,已被应用于教学过程的优化,目的在于通过模拟教师和学生之间的互动来提升学习效果。然而,原始的TLBO算法存在收敛速度较慢和容易陷入局部最优解的局限性,这限制了其在复杂问题中的应用。为了解决这些问题,研究者们提出了一种改进的教学优化算法,并将其应用于化工过程中的乙烯裂解炉运行效益优化问题,旨在提高裂解炉的运行效率和经济效益。
改进的TLBO算法主要在两个方面进行了创新:
1. 教学因子(TF)的自适应调整:原始的TLBO算法中,教学因子用于模拟教师向学生传授知识的过程,对优化算法的搜索能力有重要影响。改进的算法通过自适应地调整教学因子,使其随着算法迭代次数的增加而减小,从而在算法的早期阶段采用全局搜索策略快速缩小搜索空间,接近最优解,以提高搜索速度;在算法后期阶段则转换为局部精细搜索,以获取高精度的解决方案。
2. 引入信任权重策略:改进的算法在学生知识学习过程中引入了信任权重,即对学生已获得的知识采取部分信任的策略,以避免对已获取知识的过分信任,这有利于增加学生个体与教师及学生之间的信息共享,从而帮助算法跳出局部最优,找到全局最优解。
在研究中,算法被应用于8个标准测试函数,并通过仿真结果验证了改进TLBO算法相较于传统算法,在收敛速度和跳出局部最优的能力上有显著提升。最终,研究者将该算法应用于化工过程中乙烯裂解炉裂解运行效益的优化问题,结果表明通过改进算法优化后,乙烯裂解炉的效益得到显著提高。
研究的主要贡献体现在:
- 提出了对TLBO算法的创新性改进,有效解决了原始算法存在的收敛速度慢和容易陷入局部最优的问题。
- 通过引入自适应教学因子调整和信任权重策略,增强算法的全局搜索能力,提升算法的收敛速度。
- 实际应用于化工过程中的乙烯裂解炉运行效益优化,并验证了改进算法的实际应用价值和效果。
研究者于坤杰、王昕、王振雷三位分别来自华东理工大学和上海交通大学,他们的工作不仅丰富了教学优化算法的理论研究,也推动了其在工业自动化领域中的实际应用,特别是在化工过程优化方面的应用。此外,该研究得到了国家自然科学基金的资助,显示了其研究价值和潜在的应用前景。
关键词包括:TLBO算法、函数优化、乙烯裂解炉等,这反映了文章的主题聚焦于如何通过改进的算法提高化工过程中的优化效率。研究结果可为化工领域的教学及工业优化提供参考,展示了智能算法在提高生产效率和经济效益方面的潜力。
这份研究论文展示了教学优化算法在化工领域优化问题中的成功应用,通过理论研究与实践相结合,推动了算法在工业生产优化中的应用和发展。随着计算机技术与智能算法的不断进步,我们可以预见,类似的改进算法将在更多的领域中发挥其重要作用。