约束多目标优化问题的进化算法及其收敛性

提出了带约束多目标优化问题的一种新解法。首先定义了个体的序值和个体的约束度,利用这两个定义给出了一种新的适应度函数和开关选择算子,从而对种群中的个体进行评估或排序时无需特别关心个体是否可行,避免了罚函数选择参数的困难。用概率论有关理论证明了算法的收敛性。用标准的Benchmark函数进行了仿真实验,仿真结果表明,新算法对约束多目标优化问题的求解是有效的。     

A ε-indicator-based shuffled frog leaping algorithm for many-objective optimization problems

Many-objective optimization problems take challenges to multi-objective evolutionary algorithms. A number of non-dominated solutions in population cause a difficult selection towards the Pareto front. To tackle this issue, a series of indicatorbased multi-objective evolutionary algorithms(MOEAs) have been proposed to guide the evolution progress and shown promising performance. This paper proposes an indicator-based manyobjective evolutionary algorithm called ε-indicator-based shuffled frog leap...     

自适应分组量子衍生蛙跳算法

为提高传统蛙跳算法的优化能力,基于组内平均目标函数值实施动态分组,采用多量子比特概率幅实施个体编码,基于组内最优蛙和组间最优蛙确定旋转角度,采用基于张量积构造的多比特量子旋转门实施组内最差蛙的更新.标准函数极值优化的实验结果表明,该算法的单步迭代时间较长但优化能力较传统蛙跳算法约有两个数量级的提高,从而表明提出的分组策略和编码方法切实能够提高传统蛙跳算法的优化能力.     

多目标优化设计中的Pareto遗传算法

遗传算法的随机性和隐含并行性,使它能同时搜索到多个局部最优解并获得最优解集。为了发挥遗传算法群体搜索的优势,提高多目标优化设计效率和灵活性,在自适应遗传算法的基础上引入群体排序技术、小生境技术和Pareto解集过滤器,建立了一种适用于多目标优化设计的Pareto遗传算法。以Pareto前沿面的形式给出优化设计的Pareto最优解集,供设计者按设计意愿选择最优的设计结果。采用Pareto遗传算法进行跨声速翼型的多目标优化设计,设计结果表明,Pareto遗传算法是十分有效的,完全可以用来进行多目标优化设计。     

基于量子多目标进化算法的多任务Agent联盟生成

多Agent联盟生成是多Agent系统的关键问题之一, 主要研究如何在多Agent系统中动态生成面向任务的最优联盟. 为使Agent能稳定的组织起来完成单Agent不能完成的任务并在成本、资源、利益等方面达到一个良好的平衡性能并达到全局最优, 提出了联盟多目标综合评价模型, 并将量子进化多目标算法应用于多目标多任务Agent联盟问题, 运用编码的映射, 将资源组合和任务分配合并为一个过程, 降低了问题的复杂性. 对比实验结果表明该算法求得的解的质量高, 平衡性好, 能有效避免了联盟死锁和资源浪费.     

基于免疫蛙跳算法的梯级水库群优化调度

针对混洗蛙跳算法存在的问题,结合克隆选择算法和混洗蛙跳算法各自优势,提出了一种免疫蛙跳算法(ISFLA),并将其应用于梯级水库群优化调度中. ISFLA将克隆选择算法嵌入到混洗蛙跳算法框架中,对整个群体循环进行分组进化与混合,在混合之后构造子群体执行克隆选择操作, 以提高算法的局部搜索能力.通过实际工程验证了该算法的可行性与高效性,从而为梯级水库群发电调度问题的求解提供了一种新的途径.     

Membrane-inspired quantum shuffled frog leaping algorithm for spectrum allocation

To solve discrete optimization difficulty of the spectrum allocation problem,a membrane-inspired quantum shuffled frog leaping(MQSFL) algorithm is proposed.The proposed MQSFL algorithm applies the theory of membrane computing and quantum computing to the shuffled frog leaping algorithm,which is an effective discrete optimization algorithm.Then the proposed MQSFL algorithm is used to solve the spectrum allocation problem of cognitive radio systems.By hybridizing the quantum frog colony optimization and membrane computing,the quantum state and observation state of the quantum frogs can be well evolved within the membrane structure.The novel spectrum allocation algorithm can search the global optimal solution within a reasonable computation time.Simulation results for three utility functions of a cognitive radio system are provided to show that the MQSFL spectrum allocation method is superior to some previous spectrum allocation algorithms based on intelligence computing.     

基于并行云变异蛙跳算法的梯级水库优化调度研究

本文针对混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm,SFLA)早熟收敛的问题,将云模型算法融合于SFLA算法中,形成一种云变异蛙跳算法(normal cloud mutation SFLA,NCM-SFLA),弥补混合蛙跳算法后期容易陷入局部最优的不足.同时利用算法易于并行的特点,在多核环境下基于.NET4的并行拓展库(parallel extensions)进行算法的并行优化.将其应用于梯级水库优化调度中,实例计算表明,与多维动态规划算法(MDP)相比,NCM-SFLA方法具有更好的全局寻优能力和较快的收敛速度,在现有的计算条件下该并行算法能有效缩短程序运行时间,求解梯级水库优化调度问题是合理、有效的.     

多目标置换流水车间调度的混沌杂草优化算法

针对最小化最大完工时间,总流程时间及总延迟时间的多目标置换流水车间调度问题,提出一种改进的混沌杂草优化算法,该算法采用基于熵值权重的灰熵关联度适应值分配策略,引入快速非支配排序法生成外部档案,并将进化种群的更新和最优位置的混沌搜索相结合,用于维护外部档案,提升算法的寻优性能.通过与NSGA-Ⅱ算法进行OR-Library典型测试算例的对比实验,验证该算法的有效性.     

求解多目标二层规划的多目标进化算法

提出了一个求解多目标二层规划问题的多目标进化算法.用传统优化算法求解下层规划中用权向量线性加权后得到的单目标问题,而对上层的多目标规划问题则采用基于NSGA-II的选择机制的多目标进化算法求解.数值试验表明所提出的算法是有效的.     

基于分解技术的动态多目标引力搜索算法

为有效求解动态多目标问题,提出一种基于分解技术的动态多目标引力搜索算法.首先为在环境变化前,得到解集分布性和收敛性都较好的非支配解集,采用基于分解技术的静态多目标引力搜索算法求解环境变化前的静态多目标问题;当环境变化后,根据相邻子种群最优解的相似性与同一权重向量对应子种群最优解的相似性,提出一种新的对最优解的预测模型,以缩小环境变化后各子问题的搜索空间,提高算法的求解效率.最后与目前较先进的静态多目标算法和预测策略在四个测试问题上进行比较,实验结果表明,当待优化问题随时间变化时,本文方法能够取得收敛精度更高、解集分布性更好的最优解集.     

基于进化多目标优化的微服务组合部署与调度策略

面向微服务实例在不同资源中心的组合部署与调度问题,构建微服务组合部署与调度最优化问题模型。以资源服务中心计算及存储资源利用率、负载均衡率和微服务实际使用率等为优化目标,以服务的完备性、资源与存储资源总量和微服务序列总量为约束条件,提出基于进化多目标优化算法（NSGA-Ⅲ,MOEA/D）求解方法,寻求微服务序列在不同资源中心的实例组合部署与调度策略。通过真实数据集实验对比,在全部满足用户服务请求的约束下,该策略比传统微服务组合调度策略的计算、存储资源平均空闲率和微服务实际空闲率要分别低13.21%、5.2%和16.67%。     

基于贝叶斯算法的天线端到端优化

在确定天线的拓扑结构以后, 通常需要对天线的结构参数开展反复的优化才能达到设计目标, 快速有效的优化算法有利于缩短天线的设计周期。在建立综合目标函数的基础上, 同时考虑天线的多个优化目标和限制条件, 使用贝叶斯优化算法对天线进行端到端优化。基于在线更新的数据集, 高斯过程估计出目标函数的后验分布, 进而使用获得函数进行迭代。通过两种天线模型对提出的优化算法进行仿真验证, 结果表明, 由于建立了天线参数到综合目标函数的映射关系, 整个优化过程以端到端的方式实现, 与传统的优化方法相比, 所提算法的优化结果和优化速度都具有明显的优势。     

磨矿过程参数自整定PID解耦控制器的设计

根据磨矿过程的数学模型,提出一种改进混合蛙跳算法优化的PID控制器对磨矿过程进行解耦控制。解耦后形成两个单输入单输出通道,使得磨机给矿的速率直接控制磨机排矿率,泵池给水的速率直接控制磨机粒度。一种新的蛙跳规则被提曲用来增强SFLA的局部搜索能力,该规则主要通过模拟青蛙的感知和运动的不确定性来动态随机地调整青蛙的局部搜索...     

基于分布式免疫进化算法的函数优化

针对遗传算法在寻优过程和多峰值函数求解中出现的“早熟”问题以及免疫算法收敛速度较慢问题,将免疫算法和进化算法进行优势融合,并结合改进的进化算法的并行模型,提出一种新的算法--分布式免疫进化算法（distributed immune evolutionary algorithm,DIEA）。新算法主要包括记忆种群进化模块和子种群进化模块两个部分,子种群的主要功能是找出各个区间的局部最优解;主种群主要是进行全局搜索,寻找全局最优解。仿真实验表明,该算法具有很高的全局寻优能力和很快的收敛速度,适合求解复杂多峰函数优化问题。     

微分进化算法的研究综述

微分进化(DE)是比较新的基于群体的随机优化方法.它具有简单、快速、鲁棒性好等特点,已经得到广泛关注.不同于其它进化算法,它的变异算子是由种群中任意选取的多对向量的差值得到的.微分进化主要用于实参数优化问题,在非线性和不可微的连续空间问题上优于其它进化方法.近些年,微分进化的应用领域也是不断扩大.研究目的是总结微分进化的研究进展和应用领域,并对它的进一步研究进行展望.     

基于改进差分进化算法的水文模型参数多目标优选研究

在差分进化算法的基础上, 受马尔可夫链蒙特卡罗方法的启发, 建立了differential evolution adaptive metropolis (DREAM)算法. DREAM 算法融合了马尔可夫链蒙特卡罗方法和差分进化算法的优势, 较好地解决了马尔可夫链蒙特卡罗方法中搜索步长的恰当取值以及搜索方向的准确定位问题, 并能有效解决差分进化算法的群体多样性和收敛速度问题. 在 DREAM 算法基础上, 引入多目标优化思想, 提出了一种基于改进适应度分配策略和外部存档方案的多目标 DREAM 算法, 并应用于岷江流域 CMD-3PAR 降雨-径流模型参数优选研究. 结果表明: 多目标DREAM算法能够找到一组范围宽广、分布均匀且数量充足的 Pareto 最优解供决策者评价优选.     

基于多目标优化的传感器网络任务分配模型

由于网络节点资源受限,节点任务分配对传感器网络性能和网络服务质量影响很大.本文以优化系统时延、能量消耗及网络均衡度为目标,建立了基于多目标优化的传感器网络任务分配模型.同时为了有效协调多目标间的关系,采用目标协调优化方法构造目标函数.利用关键路径法解决通信路径选择,给出了基于遗传算法的最佳任务分配方案,进而最大限度地提高了传感器网络效率.最后,仿真结果表明了该模型和算法是合理的和有效的.     

基于网格划分的混合优化算法

提出了用于求解大规模优化模型的基于网格划分的混合算法。该算法引入了空间划分和收缩的思想,在求解过程中首先应用全局优化算法确定优解信息,其次使用网格划分和合并将解空间快速划分和收缩为多个子空间,然后用局部优化算法在模型的极值点附近搜索,可以很快地收敛到极值点。仿真结果表明该算法在搜索效率、应用范围、解的精确性和鲁棒性上都体现了良好的性能。     

废弃物收运网络周期性选址-路径问题多目标优化模型及算法

废弃物处理设施是典型的"Semi-desirable"设施, 其选址相关的决策需要考虑成本、负效应等多个相互冲突的目标. 废弃物中转站的选址和路径优化是一类周期性选址-路径问题(PLRP), 目前缺乏对这类问题的多目标优化的研究. 以多目标城市废弃物收运网络周期性选址-路径问题为研究对象, 提出基于扩散距离的负效应测度方法; 建立考虑负效应和成本的双目标混合整数规划模型; 设计DRECWA-LS算法, 结合启发式优化策略, 求解收运计划对应的周期性选址-路径问题, 并采用扩展邻域搜索策略的多目标进化算法实现对可行收运计划的深度搜索, 同步求解收运计划、中转站选址-分配及车辆路径三个问题. 算例结果显示: 算法能成功求解较大规模问题, 具有较高的求解质量和运算效率.