[發明專利]一種基于Pareto最優的數字化調香方法

有效

• 申請號: 201711041176.1
• 申請日: 2017-10-30
• 公開（公告）號: CN109726815B
• 公開（公告）日: 2020-10-20
• 發明（設計）人: 孔波;盧紅兵;鐘科軍;譚新良;馬畛;庹蘇行;李燕春;楊華武;龔淑果;趙國玲
• 申請（專利權）人: 湖南中煙工業有限責任公司
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 楊萍

1.一種基于Pareto最優的數字化調香方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、建立香原料描述信息庫，其中的信息包括各香原料15種香韻的感官評分、香原料的香比強值、留香值、香品值、蒸汽壓、樸卻分類類型、來源分類和用量范圍；

步驟二、根據調香目標，建立帶約束的多目標優化模型，優化模型的目標分量包括三值理論模型、分維理論模型和共振理論模型，優化模型的約束條件包括香原料總數、用料偏好、創香主題和天然合成香原料的數量比，其輸出為香精配方；

步驟三、使用遺傳算法求解優化模型，得到優選的香精配方。

2.根據權利要求1所述的基于Pareto最優的數字化調香方法，其特征在于，所述步驟二中，定義帶約束的多目標優化目標模型如下：

f(x)＝Min(f₁(x),f2(x),f3(x))

s.t.g₁(x)＝a；

g₂(x)＝b；

g₃(x)＝c；

h₁(x)d；

其中，x＝(x₁,x₂,…,x_N)為N維決策向量，其中N表示參與優化計算的香原料數目(即總共可用的香原料數目)，x_i表示第i個香原料的用量，x_i≥0，i＝1,2,3…N；

f₁(x)為三值理論模型函數：f₁(x)＝-log(B·L·P/1000)，B為配方香精的香比強值，B＝ΣB_iC_i，B_i表示配方中第i個香原料的香相比強值，C_i表示配方中第i個香原料的用量百分比；L為配方香精的留香值，L＝ΣL_iC_i，L_i表示配方中第i個香原料的留香值；P為配方香精的香品值，P＝ΣP_iC_i，P_i表示配方中第i個香原料的香品值；

f₂(x)為分維理論模型函數：f₂(x)＝-(ln M)/(ln N)，f₂(x)即分維數的相反數，M為N種香原料對主題香氣的貢獻值之和，M＝(ΣB_iC_iV_i)/(ΣB_iC_i)，V_i表示配方中第i個香原料與創香主題相同的香韻的感官評分值；

f₃(x)為共振理論模型函數：f₃(x)＝X²/Y-Y/Z，X為配方中所有頭香香原料的蒸汽壓總和，Y為配方中所有體香香原料的蒸汽壓總和，Z為配方中所有基香香原料的蒸汽壓總和；

g₁(x)、g₂(x)和g₃(x)為上述模型的等式約束；g₁(x)為香原料總數約束，x中大于0的元素個數必須等于設定的香原料總數a；

g₂(x)為香原料偏好約束，b＝(b₁,b₂,…,b_N)為N維香原料偏好向量，b_i表示第i個香原料的使用偏好，其取值為1、0.5或0，分別表示該香原料為必用、可用或禁用狀態；若b_i＝1，則相應的x_i必須大于0；若b_i＝0，則相應的x_i必須等于0；

g₃(x)為創香主題約束，c＝(c₁,c₂,…,c_N)為N維創香主題約束向量，c_i表示第i個香原料的主體香韻是否滿足創香主題，其取值為1或0，分別表示該香原料的主題香韻滿足創香主題或不滿足創香主題；若c_i＝0，則相應的x_i等于0；

h₁(x)為模型的不等式約束，表示香精配方中天然香原料的數量/合成香原料的數量必須大于設定的比例d。

3.根據權利要求1所述的基于Pareto最優的數字化調香方法，其特征在于，所述步驟三中包括以下步驟：

步驟1、初始化；設總共可用的香原料數目N，種群中個體的數量m，設定創香主題，形成配方的香原料數a，迭代計算次數k；

從N種香原料中進行隨機選擇香原料，形成m個滿足步驟二中約束條件的初始配方，作為初始種群，各配方中每種香原料的配比根據調香師提供的各種香原料的用量范圍隨機選擇；

步驟2、將m個配方兩兩之間隨機交換香原料、改變某種香原料形成第一代子代種群，得到個配方；

步驟3、將這個配方和初始的m個配方構成新的種群；

步驟4、對這個配方，計算兩兩之間的不同原料個數，根據不同原料個數的差異將其分成不同的層；

步驟5、按每層的配方數量比例從各層中隨機抽選共m個配方單作為新的父代種群，返回步驟2開始下一輪迭代；直到完成k次迭代，計算最終得到的m個配方對應的f(x)值，將m個配方按其對應的f(x)值由小到大排序，排序靠前的配方即為優選的香精配方。