基于改进差分进化算法的跨平台武器目标分配方法

现代战争中,跨平台武器单元的协同利用,是合同编队体系的重要内容,作战方式也正由平台级协同向着能力要素级协同转变,这对武器目标分配问题的解决提出了更大挑战。本文将武器单元的最小划分单位细化到能力要素级,以毁伤概率与成本消耗为优化目标,面向多种来袭目标的编队防空场景,提出了跨平台武器目标分配算法。同时,基于混沌映射提出了混沌种群重构(chaotic population reconstruction, CPR)机制,并结合带存档的自适应差分进化(adaptive differential evolution with optional external archive, JADE)算法提出了CPR-JADE算法,利用CPR机制可以帮助算法在解决高维复杂约束问题时跳出局部最优。再将其运用到武器目标分配模型上,实现了对模型的高效求解。最后,通过在多种数据规模下与其他进化优化算法的仿真对比试验分析,验证了所提方法的正确性与有效性。     

改进差分进化算法求解武器目标分配问题

针对武器目标分配问题求解收敛速度慢、搜索效率低、寻优精度差的问题,提出一种基于改进差分进化算法的武器目标分配方法.首先,建立多约束条件下武器目标分配优化模型,将动态武器目标分配问题离散为静态武器目标分配问题处理.其次,采用随机邻域变异策略平衡差分进化算法全局探索和局部开发能力,采用基于历史存档的自适应参数整定方法,根据...     

基于改进AGD-分布式多智能体系统的目标优化分配模型

由于现代化战场环境动态多变、作战实时性高,针对当前防空作战中武器目标分配(weapon target assignment, WTA)约束多且复杂、传统建模无法真实反映战争过程、模型可信度不高等问题,提出一种在分布式约束优化问题(distributed constraint optimization problem, DCOP)背景下,基于多智能体系统(multi-Agent system, MAS)理论的武器目标优化分配模型,并利用改进的加速梯度下降(accelerated gradient descent, AGD)算法进行求解。通过实验证明了该算法具有良好的收敛性和低复杂度,能够适应现代化防空作战的需求,满足大规模寻优问题的需求,高效解决多智能体目标优化分配问题。     

信息化条件下海上编队区域防空目标分配方法

针对现代海上编队作战是基于信息系统的体系作战客观要求,对信息化条件下海上编队区域防空目标分配问题进行了研究,提出了对空防御拦截水平的概念,建立了多层防御模式下的编队区域防空目标分配模型.为了有效求解模型,综合运用交互式决策思想和遗传算法,提出了一种基于遗传算法(GA)的交互式求解模型的方法.在GA设计中,通过对染色体编码、初始化种群、适应度函数以及遗传运算、选择策略等环节的合理设计,保证了产生个体的有效性,提高了搜索质量,加快了搜索速度.仿真结果表明了模型和算法的有效性,从而为有效解决现代海上编队体系作战的区域防空目标分配问题探求了一条新途径.     

网络化多传感器-多武器协同防空任务规划

针对网络化防空体系的多传感器-多武器协同任务规划问题, 考虑任务要求、装备性能、运用限制等约束, 构建多武器拦截与多传感器跟踪任务规划模型。前者以拦截时机、次数等为优化目标, 输出武器-目标配对以及对目标的拦截时段、跟踪时间要求; 后者以满足跟踪时间要求为目标, 输出传感器-目标配对和对目标的跟踪时段。设计了基于时段优选拼接和分支定界法的多传感器-多武器协同任务规划算法, 生成多传感器-多武器协同交战计划, 支持多传感器接力跟踪、跨平台打击引导、多武器协同抗击。在假定的舰艇编队与预警机协同防空场景下验证了所设计模型的有效性。     

一种改进遗传算法及在多目标优化中的应用

基本遗传算法在求解大规模多目标优化问题时会出现早熟和搜索效率低等问题。针对这些问题,对基本遗传算法引入了邻域操作、自适应策略和混沌优化等多种改进策略,研究设计了一种有机结合各种改进策略的改进遗传算法流程。应用实例的仿真试验表明改进算法可行,且在求解大规模多目标优化问题时较基本遗传算法具有精度和速度优势。     

基于多agent系统的舰艇编队防空辅助决策系统

提出基于多agent系统(multi-agent system,MAS)技术的分布式编队防空辅助决策系统基本框架。在目标信息共享和平台间实时作战参数交换的前提下建立了基于平等协商的分布式目标协商算法,混合运用Ta-bu搜索算法和基于规则的计划算法。在目标分配协商中,采用~Brown算法通过agent之间平等协商进行目标分配。在本舰防空计划中,采取软/硬防空计划并行比较消解冲突,实现本舰软/硬防空武器防空计划的协调。     

一种铜电解生产过程的多目标量子粒子群优化

为解决铜电解生产过程能耗高的问题,采用机理和辨识混合建模方法建立铜电解过程多目标优化模型。针对量子粒子群算法求解多目标优化问题存在的多样性差、分布不均甚至局部收敛的问题,提出了一种基于信息熵和混沌变异的改进多目标量子粒子群算法,对测试函数的计算结果表明所提出算法在求解分布性方面要明显优于其他经典算法。利用改进算法在给定电价和分时电价情况下进行铜电解过程多目标优化仿真,获得了生产工艺参数的最优组合,有效的降低能耗,为电解铜的生产过程优化提供了详细的指导和理论依据。     

区域反导目标分配模型优化分析

区域反导目标分配是多资源约束,按照一定分配准则循环分配的过程.分析了区域反导目标分配流程与准则,构建综合拦截概率和作战效费比的目标分配模型,并给出了该目标分配模型转化为基本0-1规划问题的方法;针对该多约束目标分配优化模型对高寻优、强实时求解算法的需求,结合生物免疫过程,引入改进的克隆选择算子、云自适应变异算子、抗体重组算子、精英抗体保存算子,提出快速收敛的克隆选择算法.仿真结果表明该算法尤其解决大规模区域反导目标分配问题时不失为较为理想的优化算法.     

基于高维多目标多约束分组优化的要地防空扇形优化部署

基于排队论,得出了信息熵形式的防空阵地网对要地保护能力的数学描述,并将防空阵地网对要地保护能力、防空武器系统部署地点地形条件和防线划分等因素作为优化目标,防空武器系统最小部署间距为约束条件,建立了多型防空武器扇形优化部署多目标优化模型。针对目前算法在解决高维多目标优化存在的问题,基于改进的强度帕累托进化算法（strength Pareto evolutionary algorithm, SPEA2）,提出了将多个目标函数分成若干组,分别寻优,再综合求取全体目标函数非支配集的分组优化算法。仿真实验证明,该优化模型能够按现代防空作战特点进行防空武器系统的防线部署,规避不良地形,形成严密的防空覆盖面,且分组优化算法在性能上优于当前高维多目标优化降维算法。     

基于禁忌退火粒子群算法的火力分配

火力分配问题是典型的NP完全问题,传统的求解算法存在指数级的时间复杂度。给出具体实用的防空火力分配模型,提出一种基于禁忌搜索与退火粒子群优化的新算法,并针对多种空袭规模的实例进行计算机仿真。仿真结果表明,与禁忌搜索、标准粒子群优化、退火粒子群优化等智能算法相比,新算法在解决火力分配问题时具有更优良的收敛精度和时间性能。     

基于随机邻域策略和广义反向学习的自适应差分进化算法

全局探索和局部开发能力之间的平衡以及对控制参数的整定是影响差分进化(differential evolution, DE)算法性能的主要因素。针对这两个问题, 提出一种基于随机邻域策略和广义反向学习的自适应DE算法。首先, 在每一代进化过程中, 算法从当前种群为每一个体随机选择相应的邻域, 其中最优个体作为基向量执行变异操作, 邻域中个体数量随进化动态更新。其次, 采用基于历史存档的自适应参数整定方法, 进化进程中根据“精英”信息动态更新算法各参数。最后, 在初始化和每一代进化结束阶段, 执行基于广义反向学习策略的种群初始化和种群“代跳”操作。通过基于27个标准测试函数的3组仿真实验, 验证了所提算法具有寻优精度高、收敛速度快、鲁棒性强的优点。     

基于改进紧致遗传算法的柔性流水车间组批排产优化问题研究

为了解决柔性流水车间组批排产优化问题(flexible flow shop scheduling problem with batch process machines,FFSP-BPM),对组批加工环节中工件加工方式的变化以及工件的组批方式进行了分析,建立了:FFSP-BPM的数学规划模型,并在标准紧致遗传算法的基础上,加入了基于汉明距离的个体选择机制,双个体概率模型更新机制和基于进化停滞代数的自适应精英继承策略三处改进,提出一种自适应协同进化紧致遗传算法(self-adaptive co-evolut,ion compact geneticr algorithm,SCCGA)作为全局优化算法.设计仿真实验,对算法中新引入的参数进行分析和探讨,确定了最佳参数值,最后通过实例测试,并与其他算法进行对比研究,验证了本算法对于解决实际生产中:FFSP-BPM这类排产问题的有效性.     

Differential evolution algorithm for hybrid flow-shop scheduling problems

Aiming at the hybrid flow-shop(HFS) scheduling that is a complex NP-hard combinatorial problem with wide engineering background,an effective algorithm based on differential evolution(DE) is proposed.By using a special encoding scheme and combining DE based evolutionary search and local search,the exploration and exploitation abilities are enhanced and well balanced for solving the HFS problems.Simulation results based on some typical problems and comparisons with some existing genetic algorithms demonstrate the proposed algorithm is effective,efficient and robust for solving the HFS problems.     

Weapon target assignment problem satisfying expected damage probabilities based on ant colony algorithm

A weapon target assignment （WTA） model satisfying expected damage probabilities with an ant colony algorithm is proposed. In order to save armament resource and attack the targets effectively, the strategy of the weapon assignment is that the target with greater threat degree has higher priority to be intercepted. The effect of this WTA model is not maximizing the damage probability but satisfying the whole assignment result. Ant colony algorithm has been successfully used in many fields, especially in combination optimization. The ant colony algorithm for this WTA problem is described by analyzing path selection, pheromone update, and tabu table update. The effectiveness of the model and the algorithm is demonstrated with an example.     

基于免疫算法自调节变异率的FNNC参数优化及其应用

针对复杂钢坯加热过程，提出了一种自调节变异率的免疫进化模糊神经网络控制（IE—FNNC）算法。首先根据现场样本数据建立过程神经网络模型；然后基于该模型，采用规则优化算法，确定模糊神经网络控制器（FNNC）的最佳规则数；最后由FNNC的规则优化所得参数构造初始种群的一个解，采用自调节变异率的免疫进化（IE）算法对FNNC参数优化。该算法具有全局寻优和局部求精能力，仿真结果证实了其有效性。     

基于混合生物地理学优化的多目标优化算法

提出一种基于混合生物地理学优化算法的多目标进化算法(multi-objective optimization based on hybrid biogeography based optimization, MOBBO)。针对生物地理学优化算法(biogeography based optimization, BBO)自身的机制,建立适用于BBO的多目标进化模型。在模型中,结合栖息地个体间的Pareto支配关系对栖息地适应度指数进行了重新定义;为了保持栖息地种群的分布性,提出一种新的基于动态距离矩阵的分布性保持机制;同时,根据多目标优化的特点,提出了新的自适应迁入迁出率确定方式,动态迁移策略及分段logistic混沌变异策略。通过对测试函数ZDT和DTLZ的仿真实验表明,与现有多种多目标优化算法相比,MOBBO在解集的收敛性和分布的均匀性上均有明显改善,能够有效且高效地进行复杂多目标优化问题的求解。     

面向多目标优化火力目标分配问题的前瞻式边际贪婪算法

针对现有面向多目标优化的火力目标分配(weapon target assignment,WTA)问题的求解算法相对较少、有关算法的求解效能不稳定等特点,提出了前瞻式边际贪婪构造(look-ahead margin-greedy constructive,LAMGC)算法。首先,对火力目标分配问题的多目标优化模型进行了深入分析,通过定理证明优化了LAMGC算法的求解效率;然后,明确了LAMGC算法具体的求解步骤,分析了算法计算复杂度;最后,以超体积和计算时间为评价指标,通过实验验证了LAMGC算法的合理性和有效性,LAMGC算法很好地满足了轻量型智能作战平台的使用需求。实验数据显示,相比于求解此类问题的有关算法,LAMGC算法具有更高的求解效率、求解质量和求解稳定性。     

基于模糊多目标规划的防空反导火力分配

针对现有多目标火力分配(weapon target assignment,WTA)方法很难适用于不确定情况下防空反导作战的问题,提出了基于模糊多目标规划的防空反导WTA方法。首先,采用三角模糊数刻画不确定的目标威胁度,在考虑防空反导作战特点的基础上,基于模糊多目标规划建立了WTA模型;然后,根据必要性测度原理将含有模糊参数的目标函数进行了等价清晰化;接着,提出了具有单/双势阱的多目标量子行为粒子群算法用于求解WTA模型,该算法采用了单/双势阱位置更新方式、粒子混合随机变异方法、领导粒子两阶段选取方法;最后,通过实例仿真验证了模型的合理性和算法的有效性。