基于系统演化算法的水资源多Agent系统建模仿真研究

发布时间：2020-05-28 14:06

【摘要】： 本文深化复杂适应系统理论在水资源系统研究中的应用，综合运用复杂性科学、水资源优化配置、人工智能、计算机仿真等学科的相关理论和方法，结合我国南水北调东线水资源系统的实际，从理论分析和技术实现的角度对水资源复杂适应系统进行研究。 首先，本文在介绍水资源优化配置、复杂系统和复杂性科学理论、智能Agent理论、一般的复杂适应系统特性、概念、研究方法的基础上，运用复杂适应系统理论对水资源系统进行解析，确定了水资源复杂适应系统研究的基本方法，建立了水资源多Agent系统的概念。 其次，本文研究了水资源多Agent系统的建模，主要包含两部分内容：单Agent抽象和建模，以及系统整体建模。单Agent抽象和建模是在对水资源系统分析的基础上抽象出水资源系统中的Agent，并根据水资源系统Agent的特点，引入智能Agent的研究成果，建立单Agent的理论和结构模型，将经济学研究中对人类行为方式的研究融合到水资源Agent建模的研究中。系统整体建模研究水资源多Agent系统的整体模型，主要考虑如何将单Agent进行组织和协调，实现水资源多Agent系统的协作和进化，以完成水资源多Agent系统的整体目标。在此，，本文引入了协同进化机制，建立了水资源多Agent系统的整体协作模型。 接着，本文研究了将水资源系统中的Agent和多Agent系统从概念模型的表达方式向仿真模型的表达方式进行转化。从分析Agent的学习机制入手，建立了水资源多Agent系统的基于遗传算法的三层演化优化模型。从微观个体行为优化级、微观个体交互作用级和宏观系统演化优化级三个层次对优化算法进行了研究。对每一层的优化模型进行了详细的论述，并用具体的例子进行仿真，为后续的水资源多Agent系统仿真框架的建立奠定技术基础。 然后，本文研究了水资源复杂适应系统的仿真问题，对水资源复杂适应系统仿真理论进行了介绍，对基于Agent的仿真技术及其应用进行了探讨，并建立了水资源多Agent系统的仿真框架。 最后，作为水资源复杂适应系统理论的实践应用，本文对南水北调东线工程水资源优化配置问题进行了仿真研究。在了解南水北调东线工程概况的基础上，应用本文建立的水资源复杂适应系统的理论和方法建立了仿真模型，并进行编程实现，然后对仿真结果进行了分析。
【图文】：

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输出到外部环境的动作。扩展后的Agent便具有了协作能力。基于这样的扩展Agent，构造基于协同进化机制的水资源多Agent系统的体系结构如图3.12所示。在这个水资源多Agent系统中，存在多个相互协作的Agent，Agent通过其内部协同进化决策器中的进化群体为其提供行为决策，各个Agent的进化群体之间是按照协同进化机制进化的。需要说明的是，这里的Agent不仅可以是单个的实体对应的Agent，也可以是由诸多个体Agent聚合而成的介Agent，所不同的是介Agent的协同进化决策器是由构成该介Agent的某个个体Agent担任的。选择什么粒度的Agent作为该体系结构的构成元素取决于我们所要研究的实际问题。图3.12基于协同进化的水资源多Agent系统体系结构协同进化的内部运作机制:每个Agent内部的协同进化决策器实际上就是一个按照协同进化机制运作的进化算法，其中包含Agent的动作规则库以及对规则库进行进化运算的进化算法。Agent通过对规则库进行选择、重组、变异等进化计算过程
【学位授予单位】：河海大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：F205;F224

【引证文献】

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本文编号：2685351