基于量子遗传算法对高温防护服最优厚度的研究.pdf

第３７卷第１期黑龙江大学自然科学学报Ｖｏｌ３７Ｎｏ１２０２０年２月ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＮＡＴＵＲＡＬＳＣＩＥＮＣＥＯＦＨＥＩＬＯＮＧＪＩＡＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＦｅｂｒｕａｒｙ，２０２０ＤＯＩ：１０．１３４８２／ｊ．ｉｓｓｎ１００１７０１１．２０１８．１２．２３０投稿网址：ｈｔｔｐ：／／ｈｄｚｒｘｂ．ｃｂｐｔ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ基于量子遗传算法对高温防护服最优厚度的研究张姗姗１，陈鹏２，陶雪莲２，朱家明２（１．安徽财经大学会计学院，蚌埠２３３０３０；２．安徽财经大学统计与应用数学学院，蚌埠２３３０３０）摘要：针对优化多层高温作业服厚度的问题，首先运用傅里叶定律理论，在第Ｉ、ＩＩ、ＩＩＩ层只考虑热传导以及第ＩＶ层（空气层）只考虑热传导和热辐射的情况下，研究高温作业服一般点、跃变点、系统边界处的运动规律以及初始条件，采取第三类边界条件，构建热传递系统模型；然后，使用Ｍａｔｌａｂ，采取隐式有限差分法对模型求解，得出各层温度分布情况；最后，对该模型进一步深化，构建以厚度－时间函数为目标函数的反问题模型，将其作为适应度函数，编写量子遗传算法，得出高温作业服第二层的最优厚度。其中，在编码操作时采取多量子比特编码，遗传算子加入量子旋转门种群更新操作。关键词：高温作业服；傅里叶定律；量子遗传算法；热传递模型；Ｍａｔｌａｂ中图分类号：Ｏ２９文献标志码：Ａ文章编号：１００１－７０１１（２０２０）０１－００４５－０７ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｏｐｔｉｍａｌｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｏｒｋｗｅａｒｂａｓｅｄｏｎｑｕａｎｔｕｍｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍＺＨＡＮＧＳｈａｎｓｈａｎ１，ＣＨＥＮＰｅｎｇ２，ＴＡＯＸｕｅｌｉａｎ２，ＺＨＵＪｉａｍｉｎｇ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＡｃｃｏｕｎｔｉｎｇ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｉｎａｎｃｅａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０３０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳｔａｔｉｓｔｉｃｓａｎｄＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｈｅｍａｔｉｃｓ，ＡｎｈｕｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＦｉｎａｎｃｅａｎｄＥｃｏｎｏｍｉｃｓ，Ｂｅｎｇｂｕ２３３０３０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｏｒｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｆａｂｒｉｃｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｌｏｔｈｅｓ，ｉｔｓｔｕｄｉｅｓｗｉｔｈＦｏｕｒｉｅｒ＇ｓｔｈｅｏｒｙｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｏｒｋｃｌｏｔｈｅｓ’ｍｏｔｉｏｎｌａｗａｔｔｈｅｇｅｎｅｒａｌｐｏｉｎｔ，ａｔｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｏｉｎｔａｎｄａｔｔｈｅｂｏｕｎｄａｒｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｓｉｄｅｒａｔｉｏｎｏｆｏｎｌｙｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｒｓｔ，ｓｅｃｏｎｄａｎｄｔｈｉｒｄｌａｙｅｒｓａｎｄｈｅａｔｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｒａｄｉａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｏｕｒｔｈｌａｙｅｒ（ａｉｒｌａｙｅｒ）．Ｗｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔａｃｏｍｐｌｅｔｅｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌｉｎｔｈｅｔｈｉｒｄｂｏｕｎｄａｒｙｃｏｎｄｉｔｉｏｎ．ＴｈｅｎｔｈｅｍｏｄｅｌｇｏｅｓｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｄｅｃｏｕｐｌｉｎｇｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｔｈｅｉｍｐｌｉｃｉｔｆｉｎｉｔｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｍｅｔｈｏｄｗｉｔｈＭａｔｌａｂｔｏｇｅｔｔｈｅｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｉｒｄｌｅｖｅｌ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｐｒｏｂｌｅｍｍｏｄｅｌｗｉｔｈｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｉｃｋｎｅｓｓｔｉｍｅｆｕｎｃｔｉｏｎｉｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ，ｗｈｉｃｈｉｓｕｓｅｄａｓｆｉｔｎｅｓｓｆｕｎｃｔｉｏｎｔｏｗｒｉｔｅＱＣＡ，ａｎｄｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍｕｍｔｈｉｃｋｎｅｓｓｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｌａｙｅｒｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｌｏｔｈｅｓ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｍｕｌｔｉｑｕａｎｔｕｍｂｉｔｃｏｄｉｎｇｉｓａｄｏｐｔｅｄｉｎｔｈｅｅｎｃｏｄｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄａｑｕａｎｔｕｍｒｅｖｏｌｖｉｎｇｇａｔｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｉｎｔｏｇｅｎｅｔｉｃｏｐｅｒａｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｏｒｋｃｌｏｔｈｅｓ；Ｆｏｕｒｉｅｒ’ｓｌａｗ；ｑｕａｎｔｕｍｇｅｎｅｔｉｃａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｈｅａｔｔｒａｎｓｆｅｒｍｏｄｅｌ；Ｍａｔｌａｂ收稿日期：２０１８－０８－２３基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１６０１００１）；安徽财经大学校级教研项目（ａｃｘｋｊｓｊｙ２０１８０３ｚｄ；ａｃｊｙｙｂ２０１８００６）通讯作