非线性最优化计算方法的某些近代进展

1981年7月,我参加了在英国剑桥召开的“非线性最优化高级研究会”(NATO Advanced Research Institute on Nonlinear Optimization)。关于这次会议的情况,已在文献[1]中作了介绍,在此仅就其中几个问题作稍详细的讨论。 一、无约束最优化的信赖域方法 众所周知,对于求解无约束最优化问题     

时间序列模型辨识的非线性规划方法

本文利用有关优化理论,把ARMA模型辩识问题转化为带约束条件的非线性规划问题,并通过降维处理把n阶的ARMA模型辨识问题简化为3n维的无约束非线性规划问题,从而为一般的ARMA模型辨识提供了一条新的途径。文中还给出了仿真例子,以证明该方法的有效性。     

非线性多模型控制及仿真研究

连续发酵过程是一个强非线性的生化反应过程，其控制已成为一个难点。传统的预测函数控制一般只能处理线性对象。通过对非线性动态过程的多模型建模，提出了基于加权的多模型自适应预测函数控制方法，用于大范围的非线性连续发酵过程控制，实现了多模型之间的无扰切换。仿真结果表明：跟踪性能优良，鲁棒性强，说明了该方法对非线性系统大范围控制的有效性。     

广义支持向量机优化问题的极大熵方法

依据最优化理论中的KKT互补条件建立了广义支持向量机的无约束优化模型,并给出了一种有效的光滑化近似解法极大熵方法,为求解支持向量机优化问题提供了一种新途径.该方法特别易于计算机实现,理论分析和数值实验结果表明了模型和算法的可行性和有效性.     

基于相关矩阵对角化和遗传算法的盲源分离法

提出了一种新的基于相关矩阵对角化的代价函数作为衡量输出信号独立性的测度。为了扩大搜索空间,降低各信源之间的互相关性,将代价函数进行了非线性变换。还提出了利用实数编码的遗传算法对代价函数进行最优化搜索,以克服传统梯度搜索方法容易陷入局部收敛的缺点。此方法不仅适用于平稳或非平稳信号,而且还可用于瞬时或卷积混和模型的盲源分离问题。仿真实验表明,该算法具有快速收敛性能和高精确度等优点,能够大大提高分离后的输出信噪比。     

基于线性近似和神经网络逼近的模型预测控制

针对非线性系统的模型预测控制问题,提出了一种基于线性近似和神经网络逼近的控制算法。用Taylor级数展开法对非线性系统进行线性近似时,要求对象系统中的非线性函数必须连续可微。为了突破这一限制,引入了Stirling插值公式线性近似法,拓展了可处理的非线性系统范围。通过对线性化过程中产生的非线性高阶项进行径向基函数(radial basis function, RBF)神经网络逼近,显著提高了对象系统模型精确度。为了降低数值计算复杂度,将控制性能指标函数重构为易于处理的二次型最优化问题,通过对该二次型最优化问题的求解得到了最优控制序列。控制过程考虑了约束条件的影响以模拟真实的工业生产过程。仿真结果证明了所提出预测控制方案的有效性。     

双参数精确罚函数求解约束优化问题的拟牛顿算法

对于含约束不等式的最优化问题,给出了一种双参数罚函数形式和这种罚函数的精确罚定理,提出了一个求解这种罚函数无约束优化问题的拟牛顿算法,研究了它的收敛性,数值实验表明了该算法是可行的.     

基于回归神经网络的氧乐果合成过程建模与仿真

氧乐果合成过程具有非线性、时变和不确定性的特点，难以采用常规的建模方法建立模型。BP网络可用于非线性系统的建模，但不能很好的反映实际系统的动态特性。提出了一种静态BP神经网络加多分头延时(TDL)环节构成回归神经网络建立系统动态模型的方法，用于氧乐果合成反应温度控制过程的建模与仿真研究。结果表明，该方法建立的模型误差较小、网络泛化能力较强，能较好的反应实际系统的动态特性，从而为培训操作人员的控制水平提供了低成本的仿真手段，也为自动控制算法的研究提供了仿真模型。     

基于遗传编程和效用最优的网格资源调度及仿真

由于因特网的开放、动态性,传统的计算资源调度方法已不再适用网格计算.基于经济模型的网格资源管理和调度成为研究热点.针对计算市场模型中非线性效用最优化问题,提出了一种基于遗传编程改进的效用最优的网格资源调度算法.该算法使用遗传编程构造计算市场模型中的效用函数,使得计算复杂度控制为O(n).仿真结果表明该算法可以提高网格计算中的资源调度性能.     

用混沌搜索求解非线性约束优化问题

提出了一种用混沌搜索求解非线性约束优化的新方法 .利用罚函数思想将约束问题无约束化 ,再利用混沌的内在随机性与遍历性进行求解 .算例仿真结果表明 ,算法简单实用 ,性能良好 ,是解决非线性约束优化问题的有效途径 .     

Multiobjective Imperialist Competitive Algorithm for Solving Nonlinear Constrained Optimization Problems

Nonlinear constrained optimization problem(NCOP) has been arisen in a diverse range of sciences such as portfolio, economic management, airspace engineering and intelligence system etc.In this paper, a new multiobjective imperialist competitive algorithm for solving NCOP is proposed.First, we review some existing excellent algorithms for solving NOCP; then, the nonlinear constrained optimization problem is transformed into a biobjective optimization problem. Second, in order to improve the diversity of evolution country swarm, and help the evolution country swarm to approach or land into the feasible region of the search space, three kinds of different methods of colony moving toward their relevant imperialist are given. Thirdly, the new operator for exchanging position of the imperialist and colony is given similar as a recombination operator in genetic algorithm to enrich the exploration and exploitation abilities of the proposed algorithm. Fourth, a local search method is also presented in order to accelerate the convergence speed. At last, the new approach is tested on thirteen well-known NP-hard nonlinear constrained optimization functions, and the experiment evidences suggest that the proposed method is robust, efficient, and generic when solving nonlinear constrained optimization problem. Compared with some other state-of-the-art algorithms, the proposed algorithm has remarkable advantages in terms of the best, mean, and worst objective function value and the standard deviations.     

基于蚁群算法的序贯决策问题研究

实际工程中存在许多大规模、非线性多约束的序贯决策问题,传统算法解决起来较为困难.蚁群系统(ACS)是一个用来解决大规模多约束组合优化问题的现代启发式算法,根据序贯决策的特点设计了多层结构的蚁群系统,给出了算法的组成结构;为了节约计算内存和优化时间,详细阐述了淘汰劣质解机制的精英策略;并通过梯级水电站短期优化调度这一实际工程序贯决策问题,来验证所构造的算法,给出了优化调度的数学模型及算法的求解思路.最后,采用我国西南地区某梯级流域中三个水电站的相关数据建立了调度仿真模型,仿真结果证实了所采用算法的有效性和可行性.     

IDENTIFICATION OF TIME-VARIANT CONTINUOUS SYSTEM BY A QUASI-NEWTON METHOD

1 IntroductionThis paper presents a quasi-Newton method in infinite-dimensional spaces for identifyingparameters involved in a time-variant continuous, nonlinear system of differential equations.It is well known that quasi-Newton methods are considered to be those of the most success-ful algorithms used for numerically solving optimization problems in finite-dimensional spaces.But, few papers discuss these methods in system identification research. Because many iden-tification problems can be…     

海铁联运中心站堆场箱位指派优化

海铁联运中心站堆场的箱位指派策略直接影响着中心站堆场的作业效率.本文研究中心站装卸作业过程中的箱位指派问题,以堆场压箱量最小为目标,建立动态箱位指派模型,优化集装箱在堆场的位置.基于指派问题自身的特点设计了启发式算法进行优化,将优化指派策略与堆场现有的最矮指派策略进行比较,通过对不同情况的算例进行求解,表明优化指派策略优于最矮指派策略.验证了模型的可行性和算法的有效性,并分析了作业箱规模、贝位大小、班列和集卡到达频率这三个影响因子对优化效果的影响,为中心站堆场提供决策支持.     

基于模糊动态模型的Chua混沌系统控制

研究了Chua混沌系统的稳定控制问题。采用模糊动态模型逼近非线性混沌系统 ,将非线性混沌系统模糊化为局部线性模型。采用隶属函数最大法设计控制器 ,克服了并行分配补偿法求解公共正定矩阵P的困难 ,用Lyapunov稳定性理论设计出确保模糊动态模型全局渐近稳定的新型控制器。仿真实验验证了方案的有效性。模糊控制器简单 ,规则少。此方案也可应用于其它类型的混沌系统中 ,有实际应用价值     

Solving Job-shop Scheduling Problem with an Ant Colony Optimization Algorithm Based on Mutation and Dynamic Pheromone Updating

The validity of the ant colony algorithm has been demonstrated as a powerful tool solving the optimization. An ant colony optimization algorithm based on mutation and dynamic pheromone updating in this paper was applied to settle job shop scheduling problem. Result of computer simulation shows that this method is effective.     

基于蚁群并行算法的电气接线路径优化及仿真

继电控制系统中元件的连接关系可以使用网络拓扑图描述，元件间的接线路径优化类似于旅行商(TSP)问题，属于NP完备的组合优化问题。本文将ACS蚁群算法引入接线路径优化，建立了适用于继电系统接线路径优化的计算模型，并在MPI(消息传递界面)的基础上实现了算法的并行化。通过对算法初始参数进行仿真分析，确定了各参数的最佳取值范围，实验结果证明，在参数选择适当的情况下，ACS蚁群算法具有很好的全局搜索能力和较快的收敛速度。     

基于模拟退火遗传算法的土地利用结构优化模型

将模拟退火方法引入遗传算法中,对多参数问题进行优化。该算法克服了SGAs的过早收敛的问题以及算法易陷于局部极小点的问题,使得搜索沿着全局最优方向进行。将该算法应用于解决土地资源优化分配的问题中,优化结果同样具备上述特点。参3。     

基于细胞膜优化算法的几何约束求解

几何约束问题可以等价为求解非线性方程组问题。约束问题可以转化为一个优化问题。采用基于细胞膜优化算法来求解该问题。受细胞膜物质转运方式的启发,把物质分为三种:脂溶性物质、高浓度非脂溶性物质和低浓度非脂溶性物质。从中提取出优化模型,使用细胞膜优化算法(CMO)来求解几何约束问题。实验表明,该方法可以提高几何约束求解的效率和收敛性。     

非线性模型预测控制的智能算法综述

从非线性模型预测控制的预测模型建模和最优化问题求解两方面入手,介绍了近年来基于智能模型和智能优化算法的非线性系统预测控制方法,并对各种算法的特征进行了总结评述,指出了智能非线性预测控制方法存在的问题和未来的发展方向。