混合分布估计算法求解模糊分布式装配柔性车间调度问题

针对分布式环境下作业时间的不确定性,本文以三角模糊数描述工件加工时间及产品装配时间,建立了以生产成本、拖期时间为目标的分布式装配柔性模糊车间调度模型(distributed assembly flexible job shop scheduling problem with fuzzy processing time,DAFJSPF),并提出了一种混合差分搜索及变邻域搜索的分布估计算法(HEDA-DEV)进行求解.首先,根据问题的特点,设计了一种新的多维编码方案;其次,提出基于概率模型的相似系数和两种变异算子,实现变异策略的动态选择;为提高算法的寻优能力,设计了 5种变邻域结构,并按特定的搜索策略协同处理.最后,通过不同规模、不同柔性的实例仿真对比实验,验证了该算法在求解DAFJSPF具有较强的优势.     

基于差分进化邻域自适应的大规模多目标算法

对于大规模决策变量给求解大规模多目标优化问题带来的难以收敛及解集分布不均匀问题,通过分析变量特征将其分类再分别优化是当前较为有效的求解方法,但存在变量分类不够准确、变量处理不够有针对性等不足。对此,提出一种基于差分进化邻域自适应策略的大规模多目标优化算法。首先,通过分析扰动解的支配关系将混合变量分为多样性变量和收敛性变量,使变量分类更为准确。其次,通过对收敛性变量主成分分析降噪,降低计算成本,并设计种群的交替进化策略及差分进化的邻域自适应更新操作以提升种群进化过程中的收敛性。实验结果表明,所提算法在收敛速度和解集的分布均匀性上表现出良好的性能。     

基于种族优生的进化规划用于混合非线性整数规划

混合非线性整数规划是在许多工程应用中经常遇到的重要问题。本文提出一种基于种族优生的进化规划算法用于求解混合非线性整数规划。一方面，该算法基于多种群并且每一代都选择各种群的最优秀个体作为下一代的种群祖先。另一方面，该算法的进化步长、种群规模和处理约束条件时所取的参数在进化过程中是动态变化的。实验表明该方法求解混合非线性整数规划问题的仿真结果优于现有的研究成果(GA，ES，SA)。     

一类遗传退火算法的函数优化性能分析

针对复杂函数的最优化的遗传退火算法,此文提出了一种基于邻域函数的尺度参数自寻优和多操作的基于概率接受思想的变异操作及竞争生存的种群数量控制策略的改进遗传退火算法.基于典型算例的仿真结果验证了本文算法对高维复杂函数最优化的有效性和高效性,其性能明显优于传统遗传退火算法、改进的进化规划方法以及遗传-ALOPEX算法.     

近似支配的NSGA-Ⅲ算法求解柔性作业车间调度问题

针对NSGA-Ⅲ算法求解多目标柔性作业车间调度问题时存在的收敛性、局部搜索和精英存储上的不足,依次设计了近似支配原则、变邻域局部搜索和精英存储策略,进而提出了一种近似支配的NSGA-Ⅲ-AD算法.结合柔性作业车间调度问题的特点,建立了多目标优化模型,设计了种群个体的初始化方法、近似支配的选择操作和变邻域的遗传操作.在仿...     

基于混合遗传算法的海军航空兵场站物资配送车辆调度智能优化

为提升海军航空兵场站物资配送车辆调度效率，根据海军航空兵场站物资配送任务特点，建立了物资配送车辆调度优化模型，提出了混合遗传算法(hybrid genetic algorithm, HGA)对模型进行了求解。在HGA中引入了模拟退火(simulated annealing, SA)操作对经典遗传算法(genetic algorithm, GA)进行了改进：选择适合模型的编码方式和交叉算子；使用类似路径构造的方法构建初始种群；在遗传操作产生子种群之后，通过SA操作寻找子种群邻域中的潜在优秀个体，提升算法局部搜索能力。最后，通过与经典GA的对比实验，验证了所提算法的有效性和可靠性。     

时间依赖型多时间窗车辆路径问题研究

针对一类考虑城市交通拥堵情况的时间依赖型多时间窗车辆路径问题(time-dependent vehicle routing problem with multiple time windows,TD_VRPMTW),提出一种混合离散灰狼算法(hybrid discrete grey wolf optimizer,HDGWO)进行求解。在HDGWO中,设计了新的灰狼个体更新公式,采用基于客户排列的整数编码方式,使算法可直接在离散问题解空间中执行基于标准灰狼算法个体更新机理的全局搜索;设计了基于问题性质的种群初始化策略,用于生成具有高质量和多样性的初始种群;引入头狼信息交流公式,用于探索头狼形成的优质解空间;构造具有多种局部搜索操作的自适应变邻域局部搜索策略,用于增强算法的局部搜索能力。结果表明：HDGWO可有效求解TD_VRPMTW。     

时变路网下考虑时空距离的同时配集货车辆路径优化

针对道路行驶速度时变且软时间窗条件下的同时配集货车辆路径问题,以车辆派遣成本、时间窗惩罚成本以及车辆运输成本之和最小化为目标建立路径优化模型。根据问题特征设计了考虑时空距离的混合变邻域搜索遗传算法,采用时空距离对客户进行聚类生成初始解,提高算法求解质量;将变邻域搜索算法的深度搜索能力运用到遗传算法的局部搜索策略中,增强算法的局部搜索能力;提出自适应邻域搜索次数策略以及模拟退火的新解接受机制,平衡种群进化所需的广度和深度。通过多组不同规模的算例验证了本文模型及算法的有效性,研究成果不仅深化和拓展同时配集货车辆路径问题的相关研究,也为物流企业优化车辆调度方案提供理论依据。     

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。     

基于离散状态转移算法的无等待流水车间调度研究

针对制造行业中广泛存在的无等待流水车间调度问题,提出一种改进的离散状态转移算法进行求解。基于流水车间调度问题的特性,设计工件的编码方式,采用基于工件加工时间标准差为优先级的NEH(Nawaz-Enscore-Ham)方法构造初始解,设计基于插入和交换的多邻域组合搜索策略以提高初始解的质量;提出一种基于群状态的离散状态转移算法,并利用带二次状态转移操作的三种离散操作算子扩大算法的搜索范围;为进一步提高离散状态转移算法的求解性能,设计了基于莱维飞行的破坏重构局部搜索方法,对全局搜索发现的优质解进行细致搜索。仿真实验表明,改进的离散状态转移算法能够有效求解无等待流水车间调度问题。     

一种融合邻域搜索的多策略差分进化算法

设计多策略差分进化算法的难点在于选择何种变异策略以及如何分配这些策略。提出一种融合邻域搜索的多策略差分进化算法,根据个体适应度值将种群分为3 个子种群,每个子种群分别采用不同的变异策略和参数值,使得各子种群的搜索能力可互补,有助于平衡整个种群的勘探和开采能力。同时,对适应度值最好的子种群采用邻域搜索操作,充分挖掘优质个体可能包含的有益信息用于指导搜索。在34 个测试函数上实验,与包含7 种差分进化算法在内的12 种进化算法进行对比,结果表明该算法在大多数函数上取得了更好性能。     

一种求解热电联供经济调度问题的双种群混合智能优化算法

随着电力系统中热电联供所占比重的越来越多,热电联供经济调度问题的解决迫在眉睫。本文针对热电联供经济调度问题的特点,结合粒子群算法(PSO)和差分进化算法(DE)的各自优势,设计了一种双种群混合智能优化算法,该算法在一个种群中采用PSO算法产生新个体并进行更新迭代操作,在另一个种群中采用DE算法产生新个体并进行更新迭代操作,通过对每次迭代过程中两个种群产生的最优个体进行信息交流,协调维持了整个种群的多样性,使得算法在最优解寻找过程中的性能得到提升。对两个热电联供测试系统的仿真实验表明,相比于其他进化算法,本文提出的混合差分进化与粒子群优化算法(DEPSO)在热电联供经济调度问题中可以得到更好的结果。     

基于客户满意度的MOVRPFTW的单亲遗传混合蚁群算法

为解决基于时间窗和食物新鲜度形成的综合客户满意度，且具有最大运输时间限制的带模糊时间窗的多目标车辆路径问题（MOVRPFTW），建立了相应的数学模型。针对蚁群算法容易陷入局部最优的缺陷，将单亲遗传算法和蚁群算法相结合，利用单亲遗传算法的3种遗传算子和区别于传统遗传算法的两种操作手法，构建了多种单亲遗传混合蚁群算法，并进行算例测试。结果表明：与基本蚁群算法相比，单亲遗传混合蚁群算法求出的解的各项目标的平均值更优；同时，单点单亲遗传混合蚁群算法较多点单亲遗传混合算法在求解此问题中的用时更少、计算效率更高，并且移位算子较其他两种算子具有较好的求解性能。     

求解柔性作业车间调度问题的多策略融合Pareto人工蜂群算法

为克服单一算法在求解多目标柔性作业车间调度问题时最优性和多样性方面的缺陷,提出了一种多策略融合的Pareto人工蜂群算法(multi-strategy integration Pareto artificial bee colony algorithm, MSIPABC).算法在初始化阶段采用混合启发式策略产生质量较高的初始化种群;雇佣蜂采用多种探索操作实现蜂群自主邻域搜索;观察蜂选择较优食物源执行交叉操作,实现蜂群协作搜索,扩大搜索范围,并执行柔性作业车间关键路径相关局部搜索操作,进一步加强蜂群寻优能力;最后侦查蜂对种群重复解进行多样性重构.多种搜索策略的融合使算法不仅实现了人工蜂群的自主与协同搜索,而且达到了全局探索与局部寻优的平衡.通过验证,所提算法在求解质量和获取基准算例Pareto最优解数目方面具有优势.     

基于学习机制的退火并行遗传算法应用研究

本文综合并行遗传算法(PGA)和模拟退火算法(SA)的优点,提出一种新的退火并行混合优化策略(PGASA).该算法克服了并行遗传算法局部搜索能力弱的缺点,在子种群的搜索中引入SA作为GA种群的变异算子,增强和补充了PGA的局部进化能力;同时将机器学习原理引入到混合算法中,增加了种群的平均适值,有效地避免了最优解的丢失,加快了进化速度.针对车间调度中的典型问题进行了仿真,结果证明了新算法的有效性.     

基于免疫遗传算法的多目标柔性作业车间调度研究

研究了多目标柔性作业车间调度问题,提出了一种改进的自适应免疫遗传算法。算法根据搜索的历史信息,自适应的调整遗传过程中的遗传参数以提高算法的稳定和效率。针对遗传算法的局部搜索能力差和全局搜索效率低的问题,结合免疫算法的免疫记忆和接种疫苗,对各近似最优解进行动态邻域搜索,提高算法的局部搜索能力和解的质量;免疫反馈和免疫选择能淘汰相似个体,维持种群的多样性,避免算法陷入早熟,改善算法的性能和稳定性。最后通过仿真实例验证了算法的有效性。     

混合变邻域搜索算法求解大规模电动车辆路径优化问题

基于真实的物流场景,研究了带时间窗的多车型和多循环电动车辆路径问题。建立了一个基于路径的混合整数线性规划模型,可精确求解小规模算例。提出了将变邻域搜索算法和标签算法相结合的混合启发式算法,用以求解大规模情形。该算法提出了一种带随机因子的启发式算法构造初始解,并对时间窗和里程约束进行了松弛,使用邻域算子进行变邻域搜索,使用标签算法精确求解了固定商户配送顺序下的路径最优充电决策问题。测试结果表明：混合变邻域搜索算法可在极短时间内找到最优解,能大幅度降低物流成本。     

随机数发生器质量对简单遗传算法性能的影响

伪随机数发生器(PRNG)对遗传算法(GA)性能的影响主要体现为低质量PRNG使得GA性能呈现不稳定性.提出平均海明距离方法来度量初始种群的多样性,建立理论模型分析短周期PRNG(一种典型低质量PRNG)周期、GA个体编码长度等因素对GA初始种群多样性的影响规律.仿真实验结果表明初始种群多样性对GA性能有显著影响;短周期PRNG通过影响初始种群多样性从而影响GA性能,且使得GA性能在不同条件下呈现出多种不稳定的变化状态.实验结果验证了理论模型的有效性.     

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.     

求解有硬时间窗车辆路径问题的改进遗传算法

针对军事运输中有硬时间窗的车辆路径问题(vehicle routing problem with hard time windows, VRPHTW),结合混合交叉运算、改进变异运算和精英保留策略,以所有车辆的配送总时间最少为目标,设计了改进遗传算法。借鉴贪婪思想,提高了初始种群的优越性;构造了迭代种群的入口矩阵和出口矩阵,并以此为基础提出改进交叉算子,期间引入前向插入法设计了混合交叉运算,加快了种群的寻优速度;同时提出改进变异算子,增加了种群的多样性。实验结果表明,改进遗传算法较之基本算法有着更快的收敛速度和更优的收敛效果。