CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.4. Tổng quan về các phương pháp để tái cấu trúc để giảm tổn thất cho lướ
2.4.3. Giải thuật di truyền (Genetic algorithm GA)
Giải thuật di truyền - GA do D.E. Goldberg đề xuất năm 1968, sau này được phát triển bởi L. Davis và Z. Michalevicz. Đây là thuật tốn hình thành từ việc nhận xét thế giới tự nhiên: Q trình tiến hố tự nhiên là q trình tối ưu nhất, hồn hảo nhất.
Đây được xem như một tiên đề đúng, không chứng minh được, nhưng phù hợp với thực tế khách quan. Tư tưởng chính của giải thuật di truyền là ban đầu phát ra 1 lúc nhiều lời giải khác nhau song song. Sau đó những lời giải được tạo ra, chọn
14
những lời giải tốt nhất để làm cơ sở phát sinh ra những lời giải sau với nguyên tắc ‘càng về sau’ càng tốt hơn. Q trình đó cứ tiếp diễn cho đến khi tìm được lời giải tối ưu trong thời gian cho phép. Mục tiêu chính của giải thuật di truyền khơng nhằm đưa ra lời giải chính xác mà đưa ra lời giải tương đối chính xác trong thời gian cho phép. Giải thuật di truyền tuy dựa trên tính ngẫu nhiên nhưng ngẫu nhiên có sự điều khiển. Tính tối ưu của q trình tiến hố thể hiện ở chỗ thế hệ sau bao giờ cũng tốt hơn (phát triển hơn, hồn thiện hơn và phù hợp với mơi trường hơn) thế hệ trước.
Giải thuật này thích hợp cho việc tìm kiếm các bài tốn có khơng gian nghiệm lớn như: bài tốn tìm kiếm mật mã khóa có 30 chữ số… Bên cạnh đó, bài tốn tái cấu trúc mạng phân phối điện với số lượng khóa vơ cùng lớn nên khơng gian nghiệm của bài tốn này rất lớn, bài tốn này địi hỏi phải tìm ra được cấu trúc tối ưu trong thời gian nhanh nhất. Như vậy thuật tốn di truyền đều mơ phỏng bốn q trình tiến hố cơ bản: lai ghép, đột biến, sinh sản, chọn lọc tự nhiên. Từ ý tưởng và đặc điểm của giải thuật di truyền, ta nhận xét giải thuật này rất thích hợp để giải bài tốn tái cấu trúc.
Các bước quan trọng trong việc áp dụng giải thuật di truyền vào bài toán tái cấu trúc:
- Bước 1: chọn ra 1 số cấu trúc ngẫu nhiên có thể tìm được trong mạng phân phối điện.
- Bước 2: kí hiệu các khóa đóng (sectionalize switches) trong mạng phân phối là 0; các khóa thường mở (tie switches) là 1.
- Bước 3: tìm hệ số thích nghi và hàm mục tiêu cho từng cấu trúc đã được tạo ra ban đầu.
- Bước 4: chọn ra được cấu trúc tốt nhất dựa vào hàm mục tiêu, tiếp theo đem cấu trúc này thay đổi 1 số vị trí hay cịn gọi là đột biến để tạo ra cấu trúc mới.
Cơng thức để tính toán đột biến Bnp'(gen) = Bnp(gen) + S *k *delta (2.2) Trong đó:
15
Bnp: chuỗi nhị phân tạo ra ngẫu nhiên. Bnp’: chuỗi nhị phân tạo ra do đột biến. S (-1, 1) với cùng xác suất GGAP đột biến. K: giá trị ngẫu nhiên (1, PRECI).
𝑑𝑒𝑙𝑡𝑎 = ∑ (𝑎𝑗 ∗ 1
2j)
𝑛 𝑗=1 - Ưu điểm:
Lời giải khơng phụ thuộc vào trạng thái khóa điện ban đầu của mạng. Do xét khơng gian tìm kiếm rộng và bao quát, nhờ quá trình chọn lọc, lai hóa và đột biến nên kết quả đạt được thường là tối ưu toàn cục.
Đây là một phương pháp giải đầy tiềm năng. Trong tương lai nếu cải tiến được thuật toán mạnh hơn và tốc độ tính tốn của máy tính nhanh hơn thì hồn tồn có thể áp dụng vào thực tế vận hành.
- Khuyết điểm:
Cũng do khơng gian tìm kiếm lời giải lớn nên hiện tại phương pháp này có tốc độ giải cịn khá chậm