改进遗传算法在TSP中的研究应用

遗传算法(GA)是一种基于自然群体遗传机制的有效搜索算法,由于在搜索空间中存在早熟及计算偏大的不足,本文提出优化遗传算子来改进遗传算法的搜索性能,提高遗传算法在研究典型的组合优化实例-TSP问题的求解效率,最后计算机模拟结果表明,改进遗传优化算法不仅在收敛速度方面提高,而且更接近于最优解的满意解。     

一种相对快速收敛的遗传算法的探讨

GA作为一种新的全局优化搜索技术比起其他搜索算法,优点明显,其不足之处是当搜索具有复杂染色体结构的求解空间时收敛速度慢.针对这问题提出了一种改进的相对快速收敛的GA算法的思路:增加对染色体的分割与重组操作,依据于各段的结构和段长,组成段群体,对其实施遗传操作以寻找优化段,重新组合成完整的染色体来搜索优化解.     

一种相对快速收敛的遗传算法的探讨

GA作为一种新的全局优化搜索技术比起其他搜索算法,优点明显,其不足之处是当搜索具有复杂染色体结构的求解空间时收敛速度慢。针对这问题提出了一种改进的相对快速收敛的GA算法的思路:增加对染色体的分割与重组操作,依据于各段的结构和段长,组成段群体,对其实施遗传操作以寻找优化段,重新组合成完整的染色体来搜索优化解。     

一种快速寻优的新型改进遗传算法

在现有几种遗传算法(GA)的基础上,对GA中的适应度函数、交叉策略和变异策略做了进一步的设计,从而提出了一种新型改进GA。新型改进GA以群体的多样性与算法的收敛速度、全局与局部搜索能力的综合均衡为设计重点,较好地解决了一般GA收敛速度慢和局部搜索能力差的缺点。仿真结果表明:该算法与常用的标准GA和采用算术交叉算子的实值编码改进GA相比,有更快的收敛速度,更高的收敛精度及全局收敛概率。     

利用混沌遗传算法的几何约束求解器

提出一种新的混合算法--变尺度混沌遗传算法(MS CGA), 该算法把遗传算法和混沌算法混合在一起, 在不改变GA搜索机制的同时, 根据搜索进 程, 不断缩小优化变量的搜索空间及调节系数, 引导种群进行新一轮进化, 从而产生更优的 最优个体, 改善了GA的性能, 有效地克服了GA存在的问题. 实验表明, 该方法用于几何约束 求解的性能明显高于标准遗传算法及其他混合遗传算法, 取得了令人满意的效果.     

基于相似个体拥挤与Fibonacci法的遗传算法

由于传统遗传算法在应用中会出现"早熟",局部寻优能力较差,求解结果精度不高等缺点,提出了相似个体排挤方法和Fibonacci算子,给出了用相似个体的拥挤与Fibonacci算子相结合的改进遗传算法.数值仿真表明改进后的算法优于传统遗传算法和当前一些改进遗传算法,提高了遗传算法的局部搜索能力和收敛速度,并且能以较大概率搜索到优化问题的全局最优解.     

优化搜索空间划分的遗传算法的研究与实现

针对遗传算法中早熟收敛和容易陷入局部收敛的问题,提出优化搜索空间、遗传算法算子的一些改进策略,即利用搜索空间划分实现优良等位基因单元稳定遗传到下一代中,利用禁忌域和有效域快速提高算法的实现性能.改进的算法能有效减少搜索空间、避免算法早熟,使得算法的全局搜索能力和局部搜索能力比其他遗传算法均得到了较大的提高.函数求最优解和服装设计算法的实现,证明了改进算法的平均收敛速度和收敛到最优解的效率都优于其他遗传算法,实验验证了所提出的算法思想的可行性和有效性.     

配送中心选址与车辆路径问题的优化

为了克服蚁群算法(Ant Colony Optimization,ACO)搜索初期信息匮乏、信息素累积时间长、求解速度慢的缺点,结合具有快速全局搜索能力的遗传算法(genetic algorithm,GA),同时引入混沌搜索和平滑机制,采用混沌搜索产生初始种群可以克服生成大量非可行解的缺陷,加速染色体向最优解收敛,平滑机制有助于对搜索空间进行更有效的搜索,构成混沌蚁群优化算法(Chaos Ant Colony Optimization,CACO)。建立物流配送中心选址(logistic distribution center location)与车辆路径问题(vehicle routing problem,VRP)的数学模型,分别应用CACO和GA求解,对50客户规模的问题模型仿真,结果表明CACO优于GA。     

面向对象的改进遗传算法优化设计

为提高遗传算法的优化求解性能,从4个方面对遗传算法进行改进:即对障碍项及惩罚项因子的动态变化实现适应度函数的动态变化;对约束函数规格化处理以提高算法的搜索稳定性和算法的收敛速度;采用共享函数的方法使进化个体极易跳出局部最优而达到全局收敛;控制参数的动态变化以适应进化过程不同时期的需要.整个改进措施以面向对象的方法加以实现,并通过单级圆柱齿轮减速器设计实例验证,结果表明相对于常规优化算法,改进后的遗传算法使减速器体积减小25.8%,相比传统遗传优化算法使减速器体积减小5%,从而表明该改进遗传算法具有较高的优化求解效果.     

一种异型改进的自适应遗传算法

遗传算法搜寻全局最优解的优异特性使其在许多应用领域中获得了很好的运用,但该算法作为一种随机优化算法,对求解相对繁杂的全局优化问题易使最优解收敛至局部最优解.而标准的自适应遗传算法是在遗传算法的基础上对交叉率的值和变异率的值进行线性自适应调整,在收敛性能有所提升,但仍然不能有效避免算法的早熟.提出一种异型改进的自适应遗传算法(Heterogenic improved adaptive GA,简称HIAGA),即在对变异率和交叉率进行曲线自适应调整的同时应用精英保留策略的方法.仿真实验结果表明,HIAGA算法在处理收敛速度和避免搜寻结果成为局部最优解等方面能达到较好的处理效果.     

面向绿色再制造系统的AGV路径规划研究

为了解决绿色再制造系统中的自动导引运输车(AGV)路径规划问题的问题,提出一种粒子群遗传融合的AGV全局路径优化的自适应算法.该方法集成了遗传算法(GA)和粒子群算法(PSO)二者的优点,为了改善传统PSO-GA融合算法迭代前期寻优速度慢的问题,引入了自适应惯性权重;为了提高算法进入迭代后期的收敛精度,提出了一种双重交叉变异策略,使得改进的PSO-GA融合算法比传统的PSO-GA融合算法搜索能力更强,进化速度更快,收敛精度更高.为了验证改进后算法的优越性,采用栅格法模拟自动导引运输车运行环境并通过MATLAB对标准粒子群、遗传、传统的PSO-GA融合、改进PSO-GA融合四种算法解决路径优化问题进行试验对比,结果证明了改进后的PSO-GA算法的可行性和有效性.     

Immune Genetic Algorithm for Optimal Design

A computing model employing the immune and genetic algorithm (IGA) for the optimization of part design is presented. This model operates on a population of points in search space simultaneously, not on just one point. It uses the objective function itself, not derivative or any other additional information and guarantees the fast convergence toward the global optimum. This method avoids some weak points in genetic algorithm, such as inefficient to some local searching problems and its convergence is too early. Based on this model, an optimal design support system (IGBODS) is developed. IGBODS has been used in practice and the result shows that this model has great advantage than traditional one and promises good application in optimal design.     

一种基于混合遗传算法的有源噪声控制方法

提出了一种基于混合遗传算法的格型IIR滤波器结构的有源噪声控制方法.混合遗传算法将遗传算法与随机搜索算法结合起来,可以改善基本遗传算法的局部搜索能力,克服基本遗传算法存在未成熟收敛问题.本文选择UNDX交叉算子作为遗传算法的主要算子,在保留当前最佳个体的同时,再对该最佳个体用随机搜索法搜索优化个体.这样既保证了算法的全局收敛性,又提高了收敛速度.仿真结果表明,该算法可以有效地实现噪声控制.     

免疫遗传算法在BP神经网络中的应用

提出了一种基于免疫遗传算法(IGA)的BP神经网络设计方法.该算法在遗传算法(GA)的基础上引入生物免疫系统中的多样性保持机制和抗体浓度调节机制,有效地克服了GA算法的搜索效率低、个体多样性差及早熟现象,提高了算法的收敛性能.为了解决BP神经网络权值随机初始化带来的问题,用多样性模拟退火算法(SAND)进行神经网络权值初始化,并给出了算法详细的设计步骤.仿真结果表明,同混合遗传算法相比,该算法设计的BP神经网络具有较快的收敛速度和较强的全局收敛性能.     

新型PSGA算法在通航物流系统效能优化中的应用

为提升对时间效率要求较高的通航物流系统整体运行效能,设计和提出了一种新型变种群极搜索遗传算法(PSGA).通过在算法逻辑结构上对传统遗传算法(GA)进行重新设计,同时创新性地设计和引入一种适应度调和因子,使PSGA的算法效率较传统GA算法有了明显提升.经过2个不同复杂度的函数寻优测试显示,PSGA在效率上分别高出GA35.35%和43.50%;最后,通过实际案例应用表明,PSGA的收敛效率高出GA25代,优化精度高出GA1.46.测试与应用结果说明,PSGA算法在通航物流系统效能优化中具有较好的有效性和适用性.     

基于改进遗传算法的四旋翼无人机参数辨识

为克服传统遗传算法在参数辨识过程中收敛速度慢的问题,提出了一种基于改进遗传算法的四悬翼无人机参数辨识方法。该方法引入梯度算子为遗传进化提供指示性的方向,利用遗传算法的全局搜索性保证算法的全局收敛,并根据简化四旋翼无人机数学模型设计了优化函数。利用四悬翼无人机实飞数据进行了实验测试,实验结果验证了本文方法的有效性和快速收敛性。     

基于模型参数在线辨识技术的SOC估算方法

针对遗传算法(genetic algorithm,GA)存在收敛速度慢、易陷入局部最优以及难以实现在线应用的问题,面向如动力电池等效电路模型一类非线性较强、实时性要求高的模型辨识问题,提出一种能够快速缩小搜索空间,且有效避免陷入局部最优的在线快速搜索的优化辨识框架,实现电动汽车动力电池等效电路模型参数在线快速辨识,扩展全局搜索优化算法的应用范围.进一步,将此算法应用于电池剩余荷电状态(SOC)估算问题,提出基于改进GA参数辨识技术的无迹粒子滤波SOC估算方法(IGA-UPF).并将此SOC估算方法与基于最小二乘参数辨识技术的无迹粒子滤波的SOC估算算法(LS-UPF)作比较,结果验证了本文提出的在线快速参数辨识框架具有更好的模型参数辨识精度.     

一种求解复杂优化问题的快速遗传算法算子

针对利用遗传算法解决参数维度高、 计算复杂, 且适应度依赖于其他工具的问题, 提出一种加快遗传算法收敛速度的聚集算子. 该算子首先利用AP(affinity propagation)聚类对种群进行划分, 然后通过主成分分析(PCA)对每个聚簇降维, 再利用加权最小二乘法在低维空间下将种群分布拟合成二次曲面, 并将计算极值点作为优势个体返回到原始空间. 实验结果表明, 相比于传统遗传算法, 聚集算子在保证优化精度的同时可有效提高收敛速度.     

遗传算法进化中积木块的识别和利用研究

提出了一种基于积木块识别的遗传算法，该算法通过对进化过程中的候选积木块进行识别与利用来加速搜索，从而避免遗传算法随机搜索的盲目性．利用经典的对称旅行商问题求解过程来测试各种识别方法，再利用积木块的识别结果改进原有遗传算法，包括改进积木块的识别率以及基于积木块的交叉、变异算子．与基本遗传算法的计算结果对比分析表明，所提算法可显著提高遗传算法的搜索效率，减小遗传算法随机搜索的波动性．