基于遗传优化算法的风力机位置布局matlab仿真

1.程序功能描述
基于遗传优化算法的风力机位置布局matlab仿真，风力机位置布局优化是风能转换系统设计中的一个重要环节，旨在最大化风场的整体发电效率。仿真输出优化收敛曲线和风力机布局结果。

2.测试软件版本以及运行结果展示
MATLAB2022A版本运行

 

3.核心程序

j1 = 0; 
while j1 < Miter
    disp(j1)                             % 显示当前迭代代数
    Pe0   = 0.995;                       % 交叉概率
    pe1   = 0.005;                       % 变异概率
    FitnV = ranking(Objv);               % 个体适应度排序
    Selch = select('sus',Chrom,FitnV);   % 轮盘赌选择
    Selch = recombin('xovsp', Selch,Pe0);% 单点交叉
    Selch = mut( Selch,pe1);             % 变异操作
    Xga   = bs2rv(Selch,FieldD);         % 解码
    
    for j2=1:1:Pops  
        temps      = Xga(j2,:);
        E          = func_objfcn(temps);
        Jit1(j2,1) = E;
    end 
 
    Objvsel=(Jit1);    
    [Chrom,Objv]=reins(Chrom,Selch,1,1,Objv,Objvsel);  % 再插入选择
    j1=j1+1; 
 
    idx       = find(Jit1>=1000000);
    Jit1(idx) = [];
    if isempty(Jit1)==0
       Favg(j1)  = mean(Jit1);          % 平均适应度
       Fbest(j1) = min(Jit1);           % 最佳适应度
    end
end 
 
 
figure;
semilogy(Favg,'r','linewidth',2);
hold on
semilogy(Fbest,'g','linewidth',2);
grid on
xlabel('迭代次数');
ylabel('适应度优化过程');
legend('均值','最优值');
 
[V,I] = min(Jit1); 
Xbest = Xga(I,1:Nturbine); 
Ybest = Xga(I,1+Nturbine:Nturbine+Nturbine); 
 
 
figure;
plot(Xbest,Ybest,'s', 'MarkerSize',12,'MarkerFaceColor','g')
xlabel('x[m]')
ylabel('y[m]')
grid on
title('Turbine的最佳风场布局')

　　

4.本算法原理
风力机位置布局优化是风能转换系统设计中的一个重要环节，旨在最大化风场的整体发电效率，同时考虑风力机间的尾流效应、地形影响以及投资成本等因素。遗传优化算法（Genetic Algorithm, GA）作为一种高效的全局优化技术，因其强大的搜索能力和并行处理能力，被广泛应用于解决此类复杂优化问题。

遗传算法模拟自然界生物进化过程中的遗传、突变和自然选择等机制，以解决优化问题。算法的基本步骤包括初始化、选择、交叉（杂交）、变异和精英保留。

初始化：随机生成初始解集，称为种群，每个解代表一个可能的风力机布局方案。
选择：基于适应度函数评价每个个体（解），选择适应度高的个体进入下一代，以模拟自然选择过程。
交叉：从选中的个体中随机选取两个，交换它们的部分染色体，产生新的解。
变异：对某些个体的染色体进行小概率的随机改变，引入新基因，增加多样性。
精英保留：每代保留最佳个体，确保算法不会丢失已发现的最优解。
基于遗传优化算法的风力机位置布局，通过迭代搜索和自然选择机制，能够在复杂约束条件下寻找到最优或近似最优的布局方案，从而提高风场的整体能源产出效率。