面向炼钢—连铸的元胞自动机调度模型研究
这是一篇关于炼钢生产,元胞自动机,仿真,生产调度的论文, 主要内容为炼钢-连铸生产过程是现代钢铁企业的核心工序,其生产调度需要协调冶炼、精炼、连铸三个工序的生产节奏,考虑生产平衡,资源平衡及时间平衡问题。建立高效柔性的生产调度仿真系统,有利于多工序生产在时间、空间上的有机配合、生产资源的合理分配,给决策者提供有力的调度依据,实现生产的高效率运行,对增强市场竞争力有着重要的作用。因此,针对混合生产环境下的炼钢-连铸生产调度问题建立仿真模型、进行有效算法研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文以武钢三炼钢炼钢-连铸为基础,建立了炼钢-连铸元胞自动机仿真调度模型,并对模型进行了设计与仿真。模型将元胞映射为附有属性的工位及其连线,将铁水、钢水分别与其容器抽象为生产单元,炼钢-连铸元胞自动机在普通元胞自动机的基础上引入了全局信息、全局目标,并将此转化成对局部演化规则的动态启用条件;通过设定模型空间,边界条件及初始设置,利用模型运行规则的动态选择,以目标“拉”动与演化“推”动作用下的“推拉结合”的自组织演化机制,利用SQLsever数据库技术对调度所需要的数据进行存储和清理,运用VC技术将作业规则编织成软件的功能模块,通过改变元胞属性来表达生产的运行,采用JSP技术显示调度生产时刻表与甘特图,实现炼钢生产运行过程的动态显示。以武钢三炼钢调度数据进行仿真实验,结果表明:调度模型所揭示的铁水到达炼钢-连铸工序的瓶颈与生产实际相符合,三台连铸机同时连浇时转炉前区金属液的均值与生产实际相比误差不超过2.45%,模型有较好的准确性。
微生物生长预测模型构建及生长过程模拟研究
这是一篇关于微生物,生长曲线,神经网络,遗传算法,元胞自动机,SpringBoot框架,Gompertz模型的论文, 主要内容为微生物生长研究是生产实践中应用有益菌与控制致病菌的基础之一。为研究微生物生长,本文以条件致病菌大肠杆菌、益生菌枯草芽孢杆菌和致病菌金黄色葡萄球菌为对象。通过试验测定三菌生长曲线,构建BP神经网络与GA-BP神经网络模型,对三菌在不同环境下的生长进行预测,使用元胞自动机对三菌在空间中的生长过程进行模拟,使建立的模型获得良好应用并延伸至更多菌种开发预测微生物生长系统。本文主要研究内容如下:(1)利用分光光度法分别对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌测定生长曲线,分别构建Gompertz模型并计算拟合精度。(2)利用BP神经网络模型预测大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的Gompertz模型生长动力学参数。以三菌的Combase数据库试验数据为基础,分别对三菌构建BP神经网络与遗传算法优化的BP神经网络,以不同温度、p H、Aw与微生物数量初始值A为输入预测微生物最大生长率B,微生物生长率最大时所对应时间点M与预测微生物最大生长量C。所得模型的预测相关系数均大于0.90,GA-BP神经网络预测结果带入Gompertz模型的拟合精度R2均大于0.80。(3)利用元胞自动机对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的生长过程进行模拟。以三菌的试验数据为基础,以Gompertz模型推导的差分方程为方法设计元胞规则,构建二维、三维元胞自动机。构建的元胞自动机具有自相似特性,并与实际显微图比较相似,同时三维元胞自动机表现出了聚集演化的特性。分别对三菌运行50次,拟合精度R2均大于0.90。(4)建立预测微生物生长系统。本文基于Spring Boot框架、Vue框架与My SQL数据库,使用Java语言并辅以Python语言进行开发,使用前后端分离的开发方式。通过分析系统需求与设计数据表,开发完成预测服务、模拟服务、预测模型管理、数据管理与系统设置五个模块。通过对预测微生物生长系统进行部署,使建立的模型获得实际应用,为研究微生物生长提供了一个有效的新工具。
微生物生长预测模型构建及生长过程模拟研究
这是一篇关于微生物,生长曲线,神经网络,遗传算法,元胞自动机,SpringBoot框架,Gompertz模型的论文, 主要内容为微生物生长研究是生产实践中应用有益菌与控制致病菌的基础之一。为研究微生物生长,本文以条件致病菌大肠杆菌、益生菌枯草芽孢杆菌和致病菌金黄色葡萄球菌为对象。通过试验测定三菌生长曲线,构建BP神经网络与GA-BP神经网络模型,对三菌在不同环境下的生长进行预测,使用元胞自动机对三菌在空间中的生长过程进行模拟,使建立的模型获得良好应用并延伸至更多菌种开发预测微生物生长系统。本文主要研究内容如下:(1)利用分光光度法分别对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌测定生长曲线,分别构建Gompertz模型并计算拟合精度。(2)利用BP神经网络模型预测大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的Gompertz模型生长动力学参数。以三菌的Combase数据库试验数据为基础,分别对三菌构建BP神经网络与遗传算法优化的BP神经网络,以不同温度、p H、Aw与微生物数量初始值A为输入预测微生物最大生长率B,微生物生长率最大时所对应时间点M与预测微生物最大生长量C。所得模型的预测相关系数均大于0.90,GA-BP神经网络预测结果带入Gompertz模型的拟合精度R2均大于0.80。(3)利用元胞自动机对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌的生长过程进行模拟。以三菌的试验数据为基础,以Gompertz模型推导的差分方程为方法设计元胞规则,构建二维、三维元胞自动机。构建的元胞自动机具有自相似特性,并与实际显微图比较相似,同时三维元胞自动机表现出了聚集演化的特性。分别对三菌运行50次,拟合精度R2均大于0.90。(4)建立预测微生物生长系统。本文基于Spring Boot框架、Vue框架与My SQL数据库,使用Java语言并辅以Python语言进行开发,使用前后端分离的开发方式。通过分析系统需求与设计数据表,开发完成预测服务、模拟服务、预测模型管理、数据管理与系统设置五个模块。通过对预测微生物生长系统进行部署,使建立的模型获得实际应用,为研究微生物生长提供了一个有效的新工具。
面向炼钢—连铸的元胞自动机调度模型研究
这是一篇关于炼钢生产,元胞自动机,仿真,生产调度的论文, 主要内容为炼钢-连铸生产过程是现代钢铁企业的核心工序,其生产调度需要协调冶炼、精炼、连铸三个工序的生产节奏,考虑生产平衡,资源平衡及时间平衡问题。建立高效柔性的生产调度仿真系统,有利于多工序生产在时间、空间上的有机配合、生产资源的合理分配,给决策者提供有力的调度依据,实现生产的高效率运行,对增强市场竞争力有着重要的作用。因此,针对混合生产环境下的炼钢-连铸生产调度问题建立仿真模型、进行有效算法研究具有重要的理论意义和实用价值。 本文以武钢三炼钢炼钢-连铸为基础,建立了炼钢-连铸元胞自动机仿真调度模型,并对模型进行了设计与仿真。模型将元胞映射为附有属性的工位及其连线,将铁水、钢水分别与其容器抽象为生产单元,炼钢-连铸元胞自动机在普通元胞自动机的基础上引入了全局信息、全局目标,并将此转化成对局部演化规则的动态启用条件;通过设定模型空间,边界条件及初始设置,利用模型运行规则的动态选择,以目标“拉”动与演化“推”动作用下的“推拉结合”的自组织演化机制,利用SQLsever数据库技术对调度所需要的数据进行存储和清理,运用VC技术将作业规则编织成软件的功能模块,通过改变元胞属性来表达生产的运行,采用JSP技术显示调度生产时刻表与甘特图,实现炼钢生产运行过程的动态显示。以武钢三炼钢调度数据进行仿真实验,结果表明:调度模型所揭示的铁水到达炼钢-连铸工序的瓶颈与生产实际相符合,三台连铸机同时连浇时转炉前区金属液的均值与生产实际相比误差不超过2.45%,模型有较好的准确性。
基于元胞自动机的城市内涝模拟与风险评估系统
这是一篇关于城市内涝,风险评估,元胞自动机,模糊综合评价的论文, 主要内容为由于城市化的快速发展,大量自然湿地与河流被不透水的人工地表所覆盖,导致地表径流无法进行有效排除;此外,由于温室效应造成强降雨增多与城市排水系统因陈旧、缺乏维护造成排水容量有限等原因,城市内涝正变得越来越普遍,对城市的可持续发展及其居民的安全构成重大威胁。因此,本文针对造成城市洪水的降雨和径流过程进行研究,并制定有效的风险评估和管理策略等非工程措施,有助于预防和减少城市内涝造成的损失,并为城市灾害管理提供科学依据与数据参考。本文以兰州市为研究案例,对其内涝形成原因加以分析;首先基于风险评价指标的选取原则,识别影响风险的因素,构建风险评价体系;其次采用模糊综合评价方法完成内涝风险评估,设计并实现了城市内涝模拟与风险评估系统;最终,结合兰州市数据进行应用展示。本文的主要研究内容如下:(1)在构建城市洪涝模型时,模型的准确性与时效性是主要考虑的问题,通过对内涝形成机制的分析,目前大部分洪涝模型都存在一定的不足,如对数据的需求较高,运算操作复杂以及计算效率低下。因此本文基于元胞自动机构建城市洪涝模型,通过分析元胞自动机的特点及其组成部分,从元胞空间、元胞状态、邻域空间、演化规则以及边界条件5个方面进行了扩展,使其符合洪涝模拟的特征,演化规则作为元胞自动机的核心模块,承担积水在城市地表中的汇流过程。本文基于Python集成洪涝模型,最终完成数据的输入,降雨过程模拟,产汇流计算以及最大淹没深度结果的输出。(2)本文综合分析城市内涝灾害的形成机制,在指标选取原则的指导下,从致灾因子危险性、孕灾环境的敏感性以及承灾体的脆弱性三个方面,选择了8个评价指标构建兰州内涝风险指标体系。本研究利用城市洪涝模型模拟五种不同降雨重现期条件下,兰州的洪涝过程,获取不同降雨下各区域的淹没深度与范围,叠加基于Sentinel-1遥感影像得到的淹没频率数据,作为致灾因子参与运算。由于城市内涝具有复杂性和不确定性等特点,本文采用模糊综合评价法进行风险评价,同时综合层次分析法与熵值法得到的权重,基于GIS和RS技术完成数据的处理,使用Python代码构建模糊综合评价的步骤,最终得到不同降雨情景下,城市内涝风险的危险性、敏感性、脆弱性以及综合风险评估的结果。(3)本研究基于Django,Geo Django和Django-Raster框架设计系统的整体架构,针对系统的洪涝模拟与风险评估需求,选择Postgre SQL数据库,结合Post GIS空间数据库扩展功能构建系统数据存储架构。数据展示界面采用Cesium三维地图引擎进行搭建,结合Vue前端框架,完成数据的三维展示,为用户提供更真实的视觉效果。
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