基于随机搜索规则的软件体系结构层性能演化优化方法

已有的基于规则的软件体系结构(Software Architecture,SA)层性能优化方法大多未充分考虑优化过程中各规则的改进幅度、使用次数和使用顺序的不确定性,导致了搜索空间受限而难以获取更优的性能改进方案。针对该问题,基于SA层性能改进策略定义一组随机搜索规则,以增大各规则的性能改进空间;在此基础上考虑这些规则的不同使用顺序和不同使用次数的组合情况,构建SA层性能优化模型RRPOM,并设计演化求解算法,进而形成一种SA层性能优化方法RRMO4PO。与已有方法在WebApp应用案例上的实验对比表明,该方法在使用更少的规则、更少次修改SA元素而获取更好可解释性的同时,有效减少了系统响应时间和改进代价。在最好的情况下,平均使用有改进效果的规则的次数和平均修改SA元素的次数较已有方法分别降低了33.3%和52.9%,与此同时将系统响应时间和改进代价分别降低了30.5%和73.6%。     

火箭壳体加工的虚拟单元重构方法

针对火箭壳体加工车间新订单连续到达,排产方案重构频繁导致重构时间花销大、排产方案低效等问题,首先建立虚拟单元重构的多目标规划模型,以多批订单总生产时间、运输设备总运输距离以及车间生产设备负荷均衡因素为目标函数,以车间设备加工能力和火箭壳体加工工艺限制为约束条件;其次提出一种改进的NSGA-Ⅱ算法对模型进行优化求解,针对NSGA-Ⅱ算法局部搜索能力的不足,在NSGA-Ⅱ算法交叉过程中引入“首次改进”和“随机改进”两种局部搜索策略,提高该算法的局部搜索能力;最后基于超体积、均匀性两个多目标评价指标对提出的改进NSGA-Ⅱ算法与传统的NSGA-Ⅱ算法以及NSGA-Ⅲ算法进行比较,结合实例验证了改进NSGA-Ⅱ算法在进行火箭壳体虚拟单元重构时更加高效.     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的港口堆位分配问题研究

散杂货港口堆位分配问题是一个典型的组合优化问题。在对此问题分析和建模的基础上,采用NSGA-Ⅱ算法进行求解。针对问题搜索空间大、约束条件复杂等特点,对传统NSGA-Ⅱ算法进行了改进,以提高算法的处理效率、收敛性和多样性。应用Java编程语言,融合JESS推理机,进行了改进NSGA-Ⅱ算法的仿真研究。     

改进NSGA-Ⅱ算法及其在切削加工参数优化中的应用

针对NSGA-Ⅱ算法种群收敛分布不均匀,全局搜索能力差,易陷入局部最优等不足,引入正交交叉策略与混合变异算子,提出一种改进的NSGA-Ⅱ算法。在测试函数上对改进NSGA-Ⅱ算法与传统NSGA-Ⅱ算法同时进行性能测试,结果表明改进的NSGA-Ⅱ算法无论是在收敛性还是多样性上均优于NSGA-Ⅱ算法。将改进算法与传统NSGA-Ⅱ算法同时应用于6061铝合金精密车削加工参数多目标优化设计中,研究结果表明改进NSGA-Ⅱ算法收敛精度更高,收敛速度更快,优化结果更加逼近全局最优解,在求解切削加工参数多目标优化问题时更加有效。     

决策空间定向搜索的高维多目标优化策略

传统的多目标进化算法（MOEA）对于低维连续的多目标优化问题已经具有良好的性能,但是随着优化问题目标维数的增加,优化难度也将剧增,主要原因是算法本身搜索能力不足,维数增加时选择压力变小,收敛性和分布性冲突难以平衡.利用连续多目标优化问题的特性,针对高维多目标优化的难点所在,提出了一种在决策空间的定向搜索策略（decision space,简称DS）,该策略可与基于支配关系的MOEA相结合.DS首先对优化问题进行采样分析,对问题特性进行解析,得到收敛性子空间控制向量和分布性子空间控制向量.将算法搜索过程分为收敛性搜索阶段和分布性搜索阶段,分别对应收敛性子空间和分布性子空间,在不同阶段搜索时,利用采样分析结果,对生成子代个体的区域进行宏观的影响.将收敛性和分布性分阶段考虑,避免了收敛性和分布性难以平衡的难点,同时,具体在某一阶段内搜索资源相对集中,一定程度上增加了算法的搜索能力.实验结合了DS策略的NSGA-Ⅱ,SPEA2算法与原NSGA-Ⅱ,SPEA2算法进行实验对比,并以DS-NSGA-Ⅱ为例,与其他高维算法MOEAD-PBI,NSGA-Ⅲ,Hype,MSOPS,LMEA进行对比实验.实验结果表明,DS策略的引入,使得NSGA-Ⅱ,SPEA2算法在高维多目标优化问题上的性能有了显著提高,DS-NSGAⅡ与现有的经典高维多目标算法相比有较强的竞争力.     

改进NSGA-Ⅱ算法的海上搜救调度方法

针对海上搜救资源调度决策困难、干扰多、实时性差、难以实现全局最优问题,本文以黄渤海海域为例,采用改进的非支配排序遗传(NSGA-Ⅱ)算法解决海上船舶搜救资源调度问题.首先,根据AIS以及北斗数据,建立了海上搜救资源的多目标优化模型;其次,改进的NSGA-Ⅱ算法采用基于正态分布交叉(NDX)算子,在扩大搜索范围的基础上,避免陷入局部最优,得到多目标问题完整的Pareto解集;采用综合评价法(TOPSIS)从Pareto解集中求得折衷解,即最终设计的搜救调度方案;最后,在考虑船舶数量约束以及时间约束的条件下,采用改进的NSGA-Ⅱ算法分别与NSGA-Ⅱ算法和贪婪算法进行对比,并采用黄渤海海域船舶采集数据进行仿真.结果表明该算法能够有效解决海上搜救资源调度优化问题.     

基于云模型的NSGA-Ⅱ算法改进

如何使算法快速收敛到真正的Pareto前沿,并保持解集在前沿分布的均匀性是多目标优化算法重点研究解决的问题.提出一种基于云模型的改进NSGA-Ⅱ算法,利用正态云模型云滴的随机性和稳定倾向性特点,分别对交叉、变异、拥挤距离算子进行改进.使算法既具有传统的趋势性和满足快速寻优能力,又具有随机性.在提高收敛速度与保持种群多样性之间做了个很好的权衡.通过求解多目标背包问题,对本文算法的多目标优化性能进行了考察,并与NSGA-Ⅱ算法进行比较,结果表明本文算法在整个解空间内能快速搜索到Pareto最优解,使搜索到的Pareto最优解在前沿均匀分布.     

不确定环境下的危险品运输车辆路径优化

针对非满载危险品运输车辆路径优化问题,通过模糊变量刻画运输过程中的人口密度、行驶速度与运输时间以及客户需求量等方面的不确定因素,考虑载货量变化对风险评估的影响,建立基于动态载货量的风险评估模型,以运输总风险、车辆总行程、车辆使用数最小为优化目标,同时兼顾时间窗、事故概率、载货量等约束构建了不确定环境下的危险品运输车辆路径多目标优化模型。将NSGA-Ⅱ算法与LNS算法相结合,设计混合NSGA-Ⅱ算法求解模型。结果表明,混合NSGA-Ⅱ算法可以获得空间分布均匀且收敛性较好的Pareto解集,不同运输参与者可根据自身偏好在解集中选择相应的配送方案;该算法得到的最优总风险、总行程及车辆使用数目分别比NSGA-Ⅱ算法优化了11.5%、1.0%和14.3%,算法搜索性能和求解精度明显提高。     

基于LCA与NSGA-II的混合算法解多目标优化问题

针对非支配遗传算法(NSGA-Ⅱ)存在易过早收敛和计算时间长的问题,本文提出一种列队竞争算法(LCA)与非支配排序遗传算法的混合算法(LCA-NSGA-Ⅱ)。通过将列队竞争算法引入NSGA-Ⅱ,均衡全局搜索和局部搜索,以解决NSGA-Ⅱ早熟的问题,并利用一种快速排序方法,降低非支配排序的时间复杂度,采用动态的拥挤度计算方法,保持外部存档集的均匀性。将LCA-NSGA-Ⅱ用于经典测试函数的计算,在收敛性、分布性和运算效率方面都取得了比NSGA-Ⅱ更好的效果。最后,在ASPEN PLUS与MATLAB集成平台上,用LCA-NSGA-Ⅱ算法以烯烃回收率和能耗为目标优化MTO烯烃分离过程,为实际操作优化提供指导方向。     

考虑末端配送方式感染风险及消费者满意度的车辆路径问题研究

在商品供应链中，生鲜配送成本过高是亟需解决的问题。本文考虑疫情的感染风险对生鲜配送路径优化问题展开研究，以最小化物流成本和最小化感染风险为目标构建模型，设计优先级三层编码方法，使用NSGA-Ⅱ求解问题。在此基础上，增加逆序邻域策略改进NSGA-Ⅱ，提高算法的收敛性。最后进行数值实验，验证了模型的可行性以及改进算法的优越性。