1.一种维生系统控制方法,其特征在于,所述维生系统控制方法包括:
建立总收益的目标函数;所述总收益的目标函数公式如下:
式中,S表示养殖仓总收益;T表示养殖仓内鱼的总量;C表示鱼的存活率;P表示鱼当季售价;K1到Kn是自变量,K1表示养殖仓内水温值,K2表示养殖仓内PH值,K3表示溶解氧水平,K4表示氨氮浓度,K5表示养殖仓内平均气温,K6表示光照强度,K7表示饲料密度,即单位体积内的鱼类数量,K8表示对养殖仓水质检测的频率,ε表示扰动因子;β1到β8表示权重参数;
建立并初始化寻优空间,寻优空间中包括浣熊种群、多个猎物,浣熊种群包括多个个体;初始化时,获取维生系统的状态信息以及多种鱼类的最佳生存信息,将多组所述状态信息依次赋值给个体,将多种最佳生存信息依次赋值给猎物;其中,所述状态信息包括养殖仓内水温值、PH值、溶解氧水平、氨氮浓度、平均气温、光照强度、饲料密度;所述最佳生存信息包括鱼类养殖仓内最佳水温值、最佳PH值、最佳溶解氧水平、最佳氨氮浓度、最佳平均气温、最佳光照强度、最佳饲料密度;
在探索阶段中模拟个体对猎物的捕食选择最佳个体;在开发阶段中在寻优空间内随机设置捕食者;在跟踪阶段中最佳个体以一定速度向猎物移动同时躲避捕食者,迭代更新个体的位置,直至得到使所述总收益最大的最优个体,将所述最优个体对应的状态信息作为最优状态信息输出;
其中,所述探索阶段包括如下过程:寻优空间中,猎物分散于捕食树上,之后随机掉到地面,捕食时,一部分个体爬上树进行捕食,另一部分个体在地面上等待猎物掉落之后进行捕食,并更新个体位置,更新时保留总收益最大的位置,更新完成后得到最佳个体;
爬树的个体通过下式进行位置更新:
式中, 表示第j维个体在t+1时刻位置; 表示第j维个体在t时刻位置;
表示最优个体的位置;I表示一个随机整数;
地面上的个体通过下式进行位置更新:
式中,t为当前迭代次数;lbi表示第j维变量的下界;ubj表示第j维变量的上界;fitness(·)计算适应度;r表示[0,1]之间的随机数;I表示一个随机整数,来自整数集合{1,2};
表示猎物落到地面后的新位置; 表示当前迭代下,第i个个体的第j维变量值;
通过下式进行贪婪选择确定最佳个体:
式中,fitness表示计算适应度的函数;
所述开发阶段包括如下过程:在每个最佳个体位置附近生成随机位置作为捕食者的位置;通过下式随机生成捕食者的位置:式中,r表示[0,1]之间的随机数;t表示迭代次数,T为最大迭代次数; 是j维变量随着迭代次数而更新的上界; 是第j维变量随着迭代次数而更新的下界;lbj表示j维变量随着迭代次数而更新的上界;ubj表示第j维变量随着迭代次数而更新的下界;
表示第j维个体在t+1时刻位置; 表示;i表示第j维个体在t时刻位置。
2.根据权利要求1所述的维生系统控制方法,其特征在于,所述跟踪阶段包括如下过程:最佳个体以一定速度向猎物靠近同时躲避捕食者,通过下式进行位置更新:vk,d(t)=vk,d(t‑1)+r1·c1·[Sbest,d(t‑1)‑Sk,d(t‑1)]式中,Sbest,d(t‑1)是上一次迭代具有总收益最大的个体位置;Sk,d(t‑1)是上一次迭代的个体位置;c1为常数;r1为[0,1]之间的随机数;vk,d(t)表示t时刻个体追踪猎物同时躲避捕食者的速度;vk,d(t‑1)表示第t‑1时刻个体追踪猎物同时躲避捕食者的速度;Sk,d(t‑1)表示前一时刻迭代收益的个体位置。
3.根据权利要求2所述的维生系统控制方法,其特征在于,当所述速度超过最大速度范围时,最佳个体以最大速度通过下式进行位置更新:Sk,d(t)=Sk,d(t‑1)+vk,d(t)
式中,Sk,d(t)表示在t时刻迭代收益的个体位置;vk,d(t)表示在t时刻个体追踪并躲避的速度。
4.一种使用如权利要求1至3中任一项所述维生系统控制方法的运输船,其特征在于,所述运输船包括监测系统、控制系统、维生系统、动力系统;
所述动力系统用于为运输船提供能源;所述维生系统包括养殖仓、温控设备、气泡喷射装置、水质净化器,鱼类放置于养殖仓内,养殖仓用于调节光照强度,温控设备用于调节水温值和平均气温,气泡喷射装置用于调节溶解氧水平,水质净化器用于调节氨氮浓度和PH值,投喂装置用于调节饲料密度;所述监测系统包括温度传感器、水质检测传感器、气体传感器、光量子传感器,用于实时监测养殖仓的状态信息;在所述控制系统中,基于所述维生系统控制方法实时处理所述状态信息,得到最优状态信息,将最优状态信息作为指标调节所述维生系统,使养殖仓总收益最大。
5.根据权利要求4所述的运输船,其特征在于,所述动力系统包括光伏发电系统、能量存储调控系统,所述光伏发电系统包括太阳能光伏电池板、逆变器、调节器;所述能量存储调控系统包括电池组、转换器、电动机、负载控制器。