多目标柔性作业车间调度的多交叉策略元胞进化算法*

针对经典Job-shop调度问题的局限性,构建了以加工成本、瓶颈机器负荷、机器总负荷及制造工期为目标函数的柔性作业车间调度多目标优化模型,提出了基于多交叉策略的元胞多目标遗传算法。在分析优化模型的基础上,使用双层编码方式,并采用多个交叉算子协同进化,提出一种多交叉策略的进化算子。针对元胞多目标遗传算法的特点,提出一种改进的精英策略,保证更多的精英个体参与进化,从而提升算法收敛速度。通过2个基准实例求解对比分析,表明所提方法的有效性。将新算法应用于实际生产企业的车间调度问题中,得到了一组Pareto解集,并采用层次分析法得到一种满意度最大的方案。数据结果表明,该算法在解决多目标FJSP的工程有效性。     

求解环境经济调度问题的多目标差分粒子群优化算法

提出一种基于差分演化的改进多目标粒子群优化算法来求解电力系统环境经济调度问题。算法通过对Pareto最优解集的差分演化来增加Pareto最优解的多样性;通过循环拥挤距离来控制归档集中非劣解的分布,以提高对种群空间的均匀采样;采用一种新的多目标适应值轮盘赌法选择粒子的全局最优位置,使其更逼近Pareto最优前沿;自适应惯性权重和加速度因子的动态变化可增强算法的全局搜索能力。对电力系统环境经济负荷分配模型进行仿真,并与文献中的其他算法进行了比较。结果表明,改进的算法能够在保持Pareto最优解多样性的同时具有较好的收敛性能。     

车间多载自动导引车绿色物流调度

随着现代制造业的飞速发展,企业在生产效率和生产能耗方面有越来越高的要求,智能生产车间的自动化程度逐渐提高。主要研究作业车间自动导引车(automated guided vehicle,AGV)的智能绿色物流调度问题。首先,建立以降低AGV能耗和最优AGV路径为目标的AGV物流调度优化模型;然后,提出一种以任务排序为约束的改进遗传粒子群算法;最后,以某针织车间的实际物流调度为例对文中方法进行验证。计算结果表明,文中提出的AGV物流调度模型能够较好地模拟AGV绿色调度耗能问题,提出的改进遗传粒子群算法具有较快的收敛速度和较好的寻优能力。     

柔性作业车间多目标调度优化研究

研究了多目标柔性作业车间调度问题(FJSP),提出了一种基于Pareto的混合遗传算法,并建立了包括生产周期、总拖期时间和机床负载在内的多目标优化模型.该算法采用基于工序的编码方式和活动化解码方法,将Pareto排序策略与Pareto竞争方法结合起来.为了保证解的多样性,采用小生境技术并同时使用多种交叉方法,用Pareto解集过滤器保存进化过程中的最优个体,防止最优解的遗失.算法最后给出问题的Pareto最优解集.仿真试验证明,提出的混合遗传算法可以有效解决多目标FJSP.     

多目标优化问题的差分进化算法研究

为保持所求得的多目标优化问题Pareto最优解的多样性,提出了一种精英保留和根据目标函数值进行排序的多目标优化差分进化算法.对排序策略中目标函数的选择方式进行了分析和比较,并提出了一种确定进化过程中求得的精英解是否进入Pareto最优解集的阈值确定方法.用多个经典测试函数进行了实验分析,并与NSGA-Ⅱ算法进行了比较.实验结果表明,该方法收敛到问题的Pareto前沿效果良好,能有效保持所求得的Pareto最优解的多样性.     

基于双群体伪并行GA-DE多目标算法的动态环境经济调度

针对电力系统动态环境经济调度高纬度、强耦合、非线性、非凸等特点,提出一种双群体伪并行GA-DE(genetic algorithm-differential evolution)多目标算法.该算法基于外部精英存档和Pareto占优概念,利用差分进化算法和遗传算法构成双种群协同进化模式;采用平均熵及立方混沌映射初始化策略,增加种群多样性;根据相邻解的分布情况,改进Pareto解集的裁剪方式.与传统模型不同,将线损作为优化目标加入模型,采用动态松弛约束机制处理模型的复杂约束.经典10机组系统的验证结果表明:该算法在解决电力系统调度问题上具有可行性.     

用遗传算法求解多目标0/1背包问题

扼要介绍多目标优化的Pareto最优性概念 ,研究搜索多目标 0 1背包问题Pareto最优解集的快速遗传算法 (FPGA :fastParetogeneticalgorithms) .FPGA采用种群中非支配解的层次评价可行解的适应值 ,提出了一种快速非支配解层次辨识算法 ,辨识算法仅有O(n2 )数量级的计算复杂性 ;采用基于聚类概率排挤的小生态技术维持种群多样度和Pareto最优解集的分布均匀性。对多种多目标 0 1背包问题的仿真优化实验结果表明 ,FPGA能够以有效的计算成本搜索到精度高的、分布均匀的高质量Pareto非劣解集 ,其收敛速度和收敛准确性一致地优于代表性的强度Pareto进化算法 (SPEA) .     

基于一种新混合群算法(MOHO-SA)的结构主动控制多目标优化研究

基于粒子群(PSO)算法和差分进化(DE)算法提出了一种新的多目标混合群优化算法,对结构主动控制系统的作动器位置、数量与控制器参数进行同步优化.首先,分别采用PSO算法与DE算法进行对应种群的进化,使用庄家法则构造非支配解集,并引入边界点几何中心leader选择机制,同时利用模拟退火算法完成个体进化的二级局部搜索;以随机地震激励下反映结构振动控制效果和控制策略优劣的双指标作为优化目标函数.最后,针对ASCE 9层benchmark模型,采用本文提出的具有二级搜索功能的多目标混合群算法(MOHO-SA)对其主动控制系统进行优化设计,并分别与多目标差分进化算法(MODE)、多目标粒子群算法(MOPSO)、普通多目标混合群算法(MOHA)的优化结果进行对比分析,表明其Pareto解集具有更优的收敛曲线及分布性.     

一种求解多目标旅行商问题的混合进化算法

许多科学与工程优化问题往往需要转化为多目标旅行商问题进行求解,由于目标函数之间的冲突性,使得这类问题不存在能够优化所有目标函数的唯一最优解,而是存在一个Pareto最优解集或者Pareto Front。为了获得一个高质量的Pareto最优解集,提出了一种基于蚁群优化和差分进化的混合多目标进化算法。在提出的算法中,一方面采纳分解机制利用蚁群优化算子实现对Pareto最优解的开发,另一方面采纳拥挤度概念利用差分进化算子实现对Pareto Front的探索。通过对一组标准测试算例的仿真实验,结果表明所提出的算法比现有的算法能够获得分布性和收敛性更优的Pareto解集。     

用于跑道调度的约束多目标遗传模拟退火算法

为获得较优跑道调度方案,以提高跑道运行效率,建立了约束多目标多跑道进离场航班调度模型.在分析遗传算法与模拟退火算法特征的基础上,提出遗传模拟退火组合算法.分别采用Pareto支配及理想点法对跑道调度目标函数进行处理,采用惩罚目标函数值及可行解占优的方式处理约束条件,并确定了不同条件下新粒子更新机制及最优粒子筛选原则.文中还通过设置温度自适应改变机制控制算法收敛速度,以提高最优解性能.最后,以国内某大型机场跑道调度为例,对文中算法的有效性进行验证.结果表明:基于Pareto支配的约束多目标遗传算法能获得跑道调度多组较优可行解,且时效性强.     

一种用于多目标优化的克隆选择算法

多目标进化算法的研究目标是使算法种群快速收敛并均匀分布于问题的Pareto最优前沿面.为此,在比较与分析已有多目标进化算法的基础上,借鉴免疫系统中的克隆选择原理,提出了一种用于多目标优化的克隆选择算法.该方法只对部分当前所得到的Pareto最优解进行进化操作,并选用一种简单的多样性保护机制来保证Pareto最优解具有良好的分布特征.'实验结果表明该方法能够很好地达到Pareto最优前沿面,较好地保持解的多样性,并且具有很快的收敛速度.     

差分进化算法在电力系统环境经济调度中的应用

以求解环境经济调度(EED)这一复杂的多目标约束优化问题为背景,研究了一种改进的多目标差分进化算法(EMODE),该算法依据多目标优化问题的特点重新设计了差分进化算法(DE)的进化算子并引入自适应二次变异算子来有效避免DE存在的"早熟"收敛现象;同时,针对EED问题约束条件复杂且难以处理这一问题,依据不同类型约束的特点提出一种启发式的约束处理方法.将EMODE应用到某电力系统的多目标环境经济调度中,仿真计算结果以及与其他求解方法的对比分析表明,EMODE可以有效兼顾全局收敛性和Pareto非劣调度方案的多样性,具有较高的效率以及鲁棒性.     

一种求解阻塞流水车间多目标调度的离散差分进化算法

针对流水车间中产品不存在缓冲区的多目标优化问题,研究了阻塞流水车间的最大完工时间和总流程时间的最小化问题,提出了一种多目标离散差分进化(Multi-objective Discrete Differential Evolution,MDDE)算法搜索Pareto最优调度解。MDDE的变异个体通过非支配解或当前解的邻域随机产生,实验个体通过交叉操作产生,而选择过程则设计为一种多目标选择策略。此外,算法还混合了一种基于插入的Pareto局部搜索方法。基于标准测试算例的数值仿真实验表明,MDDE算法获得的非支配解集在Inverted Generational Distance、Set Coverage和Hypervolume性能指标上均有较好的表现。     

基于支配度迁移模型的多目标生物地理学优化算法

针对传统多目标算法在解决MOPs问题时会出现Pareto前沿收敛结果不好、解集分布性不佳的情况,提出了基于支配度迁移模型的多目标生物地理学算法(MOBBO)。新的迁移模型充分利用了Pareto解之间的支配信息,有助于算法进行有效的个体评价和栖息地排序;为了强化算法的收敛效果,提出了基于优选特征库的自适应迁移策略,以便产生携带较好特征的候选解强化搜索能力;同时为了增强算法进化中Pareto解集的分布性,提出了改进的KNN密度估计方法淘汰过密的个体。通过ZDT和DTLZ系列测试函数以及MDI缩合过程的多目标问题优化上的比较,验证了MOBBO算法具有较快的收敛性和较好的分布延展性。     

面向可靠性冗余优化的自适应差分进化算法

针对可靠性冗余优化问题中解的精度低及算法早熟收敛的问题,提出一种自适应的差分进化算法.该算法在原始差分进化算法的基础上修改了变异算子和交叉算子;在进化过程中,缩放因子F和交叉概率CR分别由三角函数实现自适应调节,以提高可行解的多样性及算法的收敛速度.解决了可靠性冗余优化问题解的精度低及早熟收敛问题.实验结果表明,该算法在解决可靠性冗余优化问题上不仅提高了解的精度,且具有更好的稳定性及更快的收敛速度.     

增加搜索能力的多目标进化算法

提出了一种增加搜索能力的多目标进化算法.该算法是针对如何收敛到真正的Pareto最优集进行处理的.在自适应变异步长进化策略的基础上,引入变异率的概念,使得该算法在进化前能进行全局搜索,而在进化后期进行局部调节,使得算法能够快速的收敛到真正的Pareto最优集.仿真实验表明该算法的有效性.     

基于自适应多目标指数罚函数的NSGA-Ⅱ算法

为求解多目标优化问题,将快速非支配进化算法(NSGA-Ⅱ)进行了推广,构造了一种新的多目标指数罚函数,将其作为NSGA-Ⅱ算法的适应度函数,通过每次自适应更新罚因子,以此获得多目标规划问题的有效解(Pareto解).仿真结果表明,该算法在快速收敛的情况下,能够获得更加均匀的Pareto前沿.     

改进差分进化算法在铝电解多目标优化中的应用

针对多目标优化问题,提出一种改进的差分进化算法(DE).该改进算法首先将DE与粒子群优化算法(PSO)结合,提高DE的收敛速度,然后引入多种群进化策略,有利于维持Pareto解的多样性.同时,在综合考虑机理与工艺的基础上建立铝电解多目标优化模型,并应用改进算法进行求解.仿真结果表明:在电流效率为92％时,改进算法所得的直流功耗为14.03 MW.h/t,比NSGA-Ⅱ的直流功耗降低了1.45％,比传统DE的直流功耗降低了1.75％.表明本文改进算法有效地提高了传统进化算法的性能.     

一种基于ELECTRE法的多目标优化进化算法

将多目标属性决策方法中的ELECTRE法引入到多目标优化进化算法中,提出了一种新的多目标优化算法.采用辅助群体来存储进化过程中的非劣个体,并且采用与SPEA-Ⅱ相同的适应值分配策略来保证解的良好分布性.此外,构造出一种新的超序关系对个体进行排序,证明了该超序关系比Pareto优劣关系弱,利用此超序关系,能增强进化过程中的选择压,加快收敛速度.数据实验结果表明,该算法能很好地收敛到Pareto最优,有效地保持解的多样性.     

柔性作业车间调度的动态禁忌粒子群优化算法

针对复杂的多目标柔性作业车间调度问题(FJSP),提出一种基于全知型粒子群优化(FIPS)和动态禁忌搜索(TS)的混合Pareto算法,它在利用FIPS的全局搜索能力确定搜索方向后,通过TS进行有效的局部搜索以提高算法的搜索性能.该算法采用基于强度的适应度函数来评价粒子,以使非劣解均匀分布于Pareto前沿;采用基于公共关键块的多种邻域结构,既保持了种群的多样性,避免算法陷入局部最优,又有效提高了算法的收敛速度.算法中还引入了基于变异的自适应扰动策略来进一步增加解的多样性.对不同规模实例的比较实验表明,文中所提出的算法具有较好的搜索性能,是一种求解大、小规模多目标FJSP的有效算法.