面向多核任务调度的混合遗传算法

多核处理器的并行任务调度一直是研究的热点话题,属于NP-hard问题。针对此问题,本文提出了一种集启发式算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法于一体的改进混合遗传算法(modified hybrid genetic algorithm,MHGA)。MHGA改进如下:首先,采用启发式的分层调度来初始化种群,提高初始种群质量;其次,提出基于禁忌搜索(tabu search,TS)的随机编号交叉算子,提高种群的多样性;最后,采用基于模拟退火(simulated annealing, SA)的变异,提高个体质量。实验结果表明,与其他遗传算法(genetic algorithm,GA)相比,MHGA可以得到更小的任务调度时间和更快的最优解搜索能力。     

基于GA-SA的低轨星座传感器资源调度算法

针对基于低轨预警系统的多目标跟踪,提出了兼顾跟踪精度与系统效率的传感器资源调度算法。首先,建立了目标跟踪模型。然后,以调度周期内后验克拉美罗下界(posterior Cramer-Rao lower bound,PCRLB)变化率、卫星切换率为指标,建立了传感器调度的混合整数规划模型,在此基础上,采用遗传(genetic algorithm,GA) 模拟退火(simulated annealing,SA)混合算法对调度模型进行优化求解,提高了对解空间的搜索能力与求解速度。最后,仿真试验表明本文调度模型的正确性与GA-SA混合优化算法的有效性。     

基于学习机制的退火并行遗传算法应用研究

本文综合并行遗传算法(PGA)和模拟退火算法(SA)的优点,提出一种新的退火并行混合优化策略(PGASA).该算法克服了并行遗传算法局部搜索能力弱的缺点,在子种群的搜索中引入SA作为GA种群的变异算子,增强和补充了PGA的局部进化能力;同时将机器学习原理引入到混合算法中,增加了种群的平均适值,有效地避免了最优解的丢失,加快了进化速度.针对车间调度中的典型问题进行了仿真,结果证明了新算法的有效性.     

电子侦察卫星任务调度方法

基于电子侦察卫星任务规划问题的特殊性,提出了规划预处理的基本方法,并基于合理假设建立了问题的多目标规划模型;设计了一种改进的遗传退火算法对模型进行求解,为防止最优解的丢失,引入了基于精英保留的选择机制,同时该算法有效避免了遗传算法局部优化能力差及模拟退火算法易陷入局部最优等缺陷。最后,通过实例将该算法与遗传算法(genetic algorithm, GA)及模拟退火算法(simulated annealing algorithm, SA)相比较,结果表明该算法能有效解决电子侦察卫星的任务规划问题。     

基于单车场多车型车辆路径问题的混合求解算法

为降低华北石油局大牛地气田采气过程中的车辆运输成本和车辆碳排放量,建立了单车场多车型车辆路径问题(SHVRP)数学模型,将扫描法、插入法、邻近法、两阶段法、遗传算法和蚁群算法等启发式算法作为求解SHVRP模型的基本算法,在分析算法原理、性能和适用环境等差异的基础上,提出了3种混合算法:混合启发式算法HHA(两阶段法+最远插入法+2-OPT)、混合遗传算法HGA(最邻近法+2-OPT+遗传算法)以及混合蚁群算法HACO(遗传算法+蚁群算法)。进而,列出了HA、HHA、GA、HGA、ACO、HACO等6种算法求解同一算例的10次运行结果的平均值,混合后算法的运行结果对比混合前算法的优势说明了混合算法的优越性。综合总配送成本、总碳排放量、配送车辆数和首次搜索到最优解的迭代数及计算时间等对3种混合算法进行比较,得出HACO最优,HGA次之,HHA最差。最后,将基于混合算法的智能运输方案与大牛地气田现有的基于经验法则的运输模式作对比,进一步说明了所提混合算法的可行性和有效性。     

基于GA-TS的开放式车辆路径优化算法及应用

针对带装载能力开放式车辆路径问题,提出了一种基于遗传算法和禁忌搜索(GA-TS)的混合优化算法,将GA的并行计算、全局优化与TS的禁忌技术、快速局部搜索等特性相结合。该算法根据服务点需求及车辆装载能力,采用自然数编码,进行GA全局优化,种群中个体以一定的概率进行TS局部搜索,即对同属一辆车配送的所有服务点进行局部TS路径优化。既保证了优化的全局性,又保证了运算的速度性。应用于郑州煤电物资供销有限公司煤矿物资运输的车辆路径优化中,得到了最经济的运输路径,节约了成本。     

基于GSA的复杂产品关键质量特性识别

为了识别复杂产品关键质量特性(critical-to-quality characteristics,CTQs),提出基于遗传模拟退火算法(genetic simulated annealing algorithm, GSA)的特征选择算法。所提算法将遗传算法(genetic algorithm, GA)与模拟退火算法(simulated annealing algorithm, SA)结合,兼有不错局部搜索与全局搜索能力。提出一种综合适应度函数应用于所提算法,以同时优化CTQ集分类性能和所选质量特性数。算例结果表明,所提算法能有效过滤无关、冗余质量特性,识别关键质量特性;与Memetic算法和信息增益(information gain, IG)算法相比,所提算法在识别更少关键质量特性的同时,得到更高预测精度。     

商品配送中车辆调度随机模型的建立及其求解

在物流活动的商品配送运输中，由于受不确定因素的干扰，对配送车辆调度的适时性造成了很大影响，从而增加了配送成本和降低了配送的服务质量。本文针对这一问题，建立一种车辆调度的随机模型。通过实例并运用遗传算法对模型求解，极大地提高车辆调度适时性的保证度和配送运输服务的质量，说明该模型及算法具有较好的应用价值。     

基于汇集预测的随机客户需求配送车辆调度问题

针对物流配送过程中客户需求随机出现的车辆调度问题，结合客户随机需求信息和经验数据，运用汇集预测方法，生成合理的虚拟客户出现的概率及其位置和需求量；在分析客户不满意度函数的基础上，综合考虑配送车辆调度方案的经济性和客户满意度两方面因素，提出了加权广义配送总费用最小化目标；依照车辆先真实后虚拟客户配送的原则，建立了配送车辆调度模型，设计了与局部搜索相结合的改进遗传算法。Solomon标准测试算例验证了模型与算法的有效性与适用性，结果表明，相比于现有的其他方法，本文方法制定的配送车辆调度方案不仅能有效降低物流企业的总配送成本，而且能快速响应客户需求，提高客户满意度和服务水平。     

带限制期的震后应急物资配送模糊多目标开放式定位-路径问题

为提高震后应急物资配送绩效,针对应急物资配送中心选址与配送车辆路径安排的集成优化问题,综合考虑应急物资需求的模糊性、限制期和多次往返配送,有限数量不同类型的配送车辆,开放式车辆路径,有容量限制的临时物流设施选址以及震后路网部分受损等特点,以各物资需求点的应急物资运达时间之和以及系统总成本最小为目标,采用机会约束规划方法建立了一个模糊多目标开放式定位-路径问题(LRP)优化模型,并设计了一种结合启发式规则的混合遗传算法。最后,对该模型和算法进行了数值验证,并通过与NSGA-Ⅱ多目标遗传算法的比较,证明该混合遗传算法具有良好的性能,从而为解决震后应急物资配送的模糊多目标LRP提供了有效的方法。     

基于遗传算法的Skinner操作条件反射学习模型

以概率自动机(probabilistic automata, PA)为平台,结合遗传算法(genetic algorithm, GA)的进化思想,设计了反映Skinner操作条件反射(operant conditioning, OC)思想的仿生学习模型,称为基于遗传算法的操作条件反射概率自动机(genetic algorithm-operant conditioning probabilistic automata,GA-OCPA)学习系统。每一次学习尝试之后,首先,学习系统把通过OC学习算法学习得到的信息熵值作为个体适应度;然后,执行遗传算法,搜索最优的个体;最后,再执行OC学习算法学习最优个体内的最优操作行为,以得到新的信息熵值。理论上分析了GA-OCPA学习系统学习算法的收敛性,通过对两轮机器人运动平衡控制的仿真分析,表明设计的GA-OCPA学习系统的学习是一个自动获取知识和提炼的过程,具有高度的自适应能力。     

基于产品回收定价的逆向物流车辆路径优化问题

针对逆向物流车辆路径优化问题研究在产品回收定价调整和车辆路径优化调度结合方面存在的不足，以智能回收箱为研究对象，考虑多频次回收和车辆共享调度策略，提出基于产品回收定价的逆向物流车辆路径优化方案。首先，构建了智能回收箱回收量与回收定价的线性函数；然后，构建了包含共享车辆运输成本、维护成本、违反时间窗惩罚成本和环境外部性收益之和最小化的逆向物流回收运营成本模型，并建立了回收中心产品的最大化收益模型；其次，根据模型特点设计了考虑智能回收箱地理位置、回收频次和回收时间窗的时空聚类算法，进而提出一种改进的混合算法，该混合算法结合了遗传算法全局搜索能力强与粒子群算法收敛速度快的特点进行了算法间的优势互补，同时采用了精英保留策略，增强了混合算法的搜索性能，并通过与HGA算法、GA-TS算法和HACO算法进行比较分析，验证了模型和算法的有效性；最后，结合重庆市某智能回收物流网络的实际数据进行优化研究，分析了不同产品定价下的回收频次和车辆共享调度情况。结果表明，本文所提的模型和算法能够进行产品回收定价策略的有效选择、产品回收车辆的资源共享以及合理的车辆路径优化调度，并可在回收中心获得最大化收益的同时有效降低逆向物流的运输成本，进而为逆向物流企业进行产品回收定价和车辆回收路径优化调度提供方法支持和决策参考。     

航空兵场站油料库存控制仿真模型

围绕航空兵场站油料库存控制策略（补充时机、补充数量），做了如下工作：依据库存控制理论中的近似方法求得最优库存控制策略的初始值；给出了评价库存控制策略的评价指标及计算方法；建立了航空兵场站油料库存控制仿真模型和仿真方法；依据仿真模型和评价指标，通过仿真可以在最优库存控制策略初始值附近的一定范围内，搜索获取利于组织运输、操作方便实用的较优库存控制策略。算例表明，文中所建的仿真模型和方法具有重要的理论和实际价值。     

多中心开放且需求可拆分的VRPSDP问题优化

针对多中心开放式同时配集货需求可拆分车辆路径问题(MDOSDVRPSDP),建立以车辆派遣成本、理货成本以及运输成本之和最小为目标的车辆路径优化模型.设计混合遗传算法(HGA)进行求解,利用混沌系统的随机性和遍历性生成初始种群,确保初始种群的多样性,引入扰动策略以及邻域规模减少策略,提高搜索效率,采用精英策略和轮盘赌混合的选择策略,平衡种群多样性与种群质量.通过多组算例对比,验证本文模型和算法的有效性.研究成果拓展了车辆路径问题(VRP)的相关理论,既可为解决MDOSDVRPSDP问题提供一种新思路,也可为物流企业的相关决策提供理论依据.     

未定路网情景下灾后应急物资多方式配送的LRP研究

研究未定路网情景下灾后应急物资多方式配送的定位-路径问题(LRP),综合考虑应急路网连通情况、时间窗限制、车辆随机行驶时间、应急物资满载直配与巡回配送等特性,以应急物资总配送时间最短为目标,构建一个灾后应急物资多方式配送的LRP优化模型,并根据模型特点设计一种混合启发式算法予以求解。最后,通过算例验证了本文模型和算法的可行性与有效性。     

基于实时信息的城市配送车辆动态路径优化

针对城市物流配送的现状,研究了信息在配送过程中实时变化的动态车辆调度问题。分析了需求量在配送途中发生变化、需求点增减、道路交通中断、车辆在行驶过程中出现故障四种动态事件情形下的配送线路实时优化问题。通过引入虚拟顾客,将动态车辆路径问题转化为经典的静态单车型车辆路径问题,提出了动态车辆路径问题的模型构建方法。分构建初始线路和对线路进行实时优化两阶段完成对配送线路的规划,并运用混合遗传算法对其寻优。实验结果表明,本文模型和算法可以有效降低企业配送成本。     

运力受限的应急物资动态调度模型及算法

针对大规模突发事件下应急物资动态调度问题, 把灾民的损失用物资未满足度的形式进行量化, 构建以最小化灾民损失和车辆调度费用为目标的混合整数规划模型, 以对运力受限情况下的救 援车辆路径选择和应急物资分配进行综合决策. 利用分层求解策略缩小问题的求解空间, 改进 基于客户点的编码方式, 设计了针对此问题的遗传算法. 代入实验数据得出了物资集散地不同 运力下的应急物资动态调度方案, 进而确定了最优运力配置量, 与现实情况下的配送方案比较 表明此模型和算法是有效的.     

批加工生产配送二级供应链协同调度

探讨了生产商具有批加工能力时的生产与配送二级供应链协同调度问题。针对单机器单个客户,机器加工能力无界,配送车容量无限且车辆充足的情形,分析了该情形下的生产配送调度模型性质,进而设计给出了O(n2)时间的动态规划算法,其中n为工件数量。通过设计算法实例进行仿真并进一步展示决策者关于客户服务水平与配送总成本的偏好程度参数α对供应链协同调度的影响规律。     

基于量子遗传算法的滤波器参数优化

针对传统模拟滤波器设计对于较为复杂的目标需求往往精度与效率均较差的问题,提出一种基于量子遗传算法(quantum genetic algorithm,QGA)的模拟滤波器优化设计方法。量子遗传算法是量子计算理论与进化理论相结合的产物,同传统遗传算法(classical genetic algorithm,CGA)相比具有种群多样性好、收敛速度快和全局寻优能力强的特点。引入QGA算法对滤波器参数进行寻优。通过采用自适应的量子旋转角调整策略并引入量子交叉、变异及群体灾变操作,提高了算法的搜索效率,降低了算法出现早熟的可能性。实例计算表明了算法在该类问题中的有效性和可行性。     

考虑前置仓选址与服务策略的同时取送货车辆路径问题研究

本文在电子商务环境下研究了面向城市小件物流配送的同时取送货车辆路径问题,兼顾前置仓的选址策略,允许车辆在配送途中前往前置仓进行补货与存货操作.依据退回货物的状态差异构建两类配送子模型,统筹安排车辆的服务路径、前置仓选址以及补货存货策略使得物流企业整体运营成本最低.其次,设计了一种基于节约算法与自适应大邻域搜索的混合启发式算法CWIGALNS求解上述问题,提出改进算子提升算法的求解效率.随后,通过9组小规模算例验证了模型的准确性和算法的有效性.最后,采用多组较大规模算例进行数值实验.实验结果表明,两类配送子模型中,前置仓提供存货服务的模式有助于车载容量的循环使用,减少车辆使用数目降低物流配送成本.本文提出的模型与算法可以为城市小件物流配送企业服务策略的制定提供良好借鉴与帮助.