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中药是中国的国粹。天然产物是中药、保健品、食品的重要来源,天然产物在中医理论指导下使用时即是中药。我国的中药资源十分丰富,具有广阔的产业化前景。然而,中药还未被国际社会广泛接受,其瓶颈主要在于中药的质量控制水平仍很低,有效成分多且含量不稳定,从而不能确保疗效和安全。因此,为了保证中药的使用安全、疗效稳定,必须采取技术手段消除天然产物多个成分批次间含量的显著差异。 目前,提出了一些保证中药或天然产物有效组分质量均一的最优化勾兑方法,但尚不成熟。如,现有方法一般采用单一指标为评价标准进行勾兑,然而中药最优化勾兑过程影响因素多,在实际勾兑工作中除应满足质量要求外,还需要同时考虑成本、库存控制等要求。本文在中药最优化勾兑理论研究的基础上,提出了多目标最优化勾兑模型,研究了其求解方法,并开展了测试验证。本文的主要工作如下: (1)给出一种用于中药质量控制的约束多目标优化勾兑模型。深入研究了多目标优化问题,对多目标优化的基本数学模型及相关概念进行了详细的描述。在现有中药材勾兑理论研究的基础上,以勾兑成本和质量平方偏差为评价指标建立多目标优化勾兑模型。 (2)给出一种用于求解中药约束多目标优化勾兑问题的线性加权法。选择数据标准化处理方法中的最小-最大标准化法使模型中两目标量纲统一,然后运用线性加权法变换为单目标问题并求解。通过改变其中某一目标的加权值,该方法可灵活地得到不同情况下的勾兑方案。该方法的有效性通过真实的中药材勾兑实例进行了验证。 (3)提出一种中药勾兑的多目标混合整数规划模型并进行求解。从降低勾兑成本和减少中药材使用批次两个角度考虑建立模型,利用加权法使经过统一量纲处理的两目标转化为单目标混合整数规划问题,使用LINGO软件进行编程求解。中药勾兑实例验证表明方法的可行性。 (4)给出一种用于中药勾兑多目标优化问题的改进型带精英策略的非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)。引入变量变换方法对 NSGA-Ⅱ算法初始化进行改进,解决种群的随机性与刚性约束之间的矛盾,并采用约束支配的方法对约束条件进行处理,从而满足 NSGA-Ⅱ的应用条件。此外,对算法的进化策略进行改进。设计了一种精英种群策略,利用外部种群档案保存精英解,使算法的性能得到明显改善。验证实例表明了方法的有效性,能够得到优化的中药质量勾兑方案。