基于自适应混合非支配个体排序策略的改进型NSGA-Ⅱ算法

针对经典快速非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)中基于拥挤距离的种群多样性保持策略不能客观反映个体间真实拥挤程度的问题,提出了一种基于自适应混合非支配个体排序策略的改进型NSGA-Ⅱ算法(NSGA-Ⅱ^h)。首先,设计一种新的循环聚类个体排序策略;然后,根据Pareto分层信息来对基于经典拥挤距离和循环聚类的两种个体排序策略进行自适应的选择;最终,实现对进化后期的种群多样性保持机制的改进。通过5个标准测试函数进行算法验证,并与经典的NSGA-Ⅱ、多目标粒子群优化算法(MOPSO)和GDE3等算法进行对比分析,NSGA-Ⅱ^h算法获得了80%的最优反向世代距离(IGD)值,且显著性水平为5%的双尾t检验结果表明,新算法具有明显统计意义上的性能优势。改进算法不仅能提高进化种群的分布性,而且能增强算法的收敛性,有效提高了优化效果。     

基于非支配解排序的快速多目标微分进化算法

为解决基于帕累托(Pareto)支配解排序的多目标进化算法高时间复杂度问题,依据非支配解排序潜在特性,介绍了一种快速的非支配解排序方法,每次只处理当前种群中最高等级个体,且在分配等级的同时,能选择个体进入下一代,下一代被选足时即结束程序,减少了排序处理个体的数量,大幅度降低时间复杂度;另外,给出一种均匀的拥挤距离计算方法;最后,将快速非支配解排序和均匀拥挤距离计算与微分进化算法结合,提出基于非支配解排序的快速多目标微分进化算法(FMODE)。采用标准多目标优化问题ZDTl～ZDT4和ZDT6进行仿真实验：当种群个体较多(大于500)时,FMODE所用时间远小于NSGAⅡ;FMODE的总体性能上均优于经典的NSGAⅡ、SPEAⅡ和DEMO;在FMODE框架内,采用均匀拥挤距离在性能上也明显优于经典拥挤计算方法;并通过实验确定了FMODE算法的参数。实验结果表明FMODE能够减少计算等级时的处理时间,并在收敛性和多样性指标上明显优于对比算法。     

基于独立成分分析的多目标分布估计算法

针对复杂的强耦合、非线性连续多目标优化问题,提出了一种基于独立成分分析方法（IC A ）的多目标分布估计算法。假设其概率图模型为非高斯的,采用ICA进行分离产生独立的各分量,接着采用基于拥挤距离排序和NSGA-Ⅱ的非支配排序,选择出优秀个体作为新的种群。与多目标ICA-UMDA 和vbICA-MM 的比较实验表明,该算法在测试函数ZDT2-2、ZDT4-2、ZDT6-2和F5上获得的Pareto解集具有较好的收敛性与多样性,且数据没有服从高斯分布的限制。     

工业无线传感器网络攻击源定位任务分配优化算法

针对工业无线传感器网络中参与攻击源节点定位的任务分配问题,构建和求解多目标优化定位任务分配模型,任务分配模型中设定参考节点组合总能量消耗、距离平均标准偏差目标函数,以及空间约束和剩余能量约束条件;采用循环拥挤排序将非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行改进后加入基于稀疏度局部搜索的混合优化算法联合求解任务分配模型,将稀疏度最小的解作为稀疏解,再采用极限优化策略在稀疏解周围进行局部搜索使得解拥有更好的分布特性.Matlab仿真结果表明该改进的混合优化算法可以提高算法收敛速度以及降低算法复杂度,在较快的时间内选择出合适的参考节点组合,减少了定位误差,提高了定位精度.     

一种改进的多目标优化算法

为了提高非劣解向Pareto最优面收敛的速度以及解的多样性,设计了一种新的杂交算子并改进了NS-GA-Ⅱ算法。在此算法中,采用中心均值重组算子策略增强算法全局快速搜索能力,以获得最佳的Pareto近似解,同时,改进NSGA-Ⅱ快速非支配排序和拥挤机制将父代与子代的双种群进行截短,确保最优解不会丢失并保证解的多样性。数据实验表明,该算法能在解的收敛性、分布性以及自适应程度上均表现较好。     

多目标差分进化在热连轧负荷分配中的应用

提出一种基于差分进化算法的多目标进化算法, 该算法个体的选择是通过非支配排序和拥挤度距离进行综合考虑. 保证了算法收敛到Pareto最优解集的同时, 提高了最优解个体分布的多样性. 通过与非支配排序遗传算法Ⅱ(NSGA Ⅱ)算法进行仿真对比, 结果显示基于拥挤度排序的多目标差分进化算法在收敛性和Pareto最优解集分布的多样性上均优于NSGA Ⅱ算法. 最后将其引入到热连轧负荷分配优化计算中, 给出了目标函数的表达方式, 对多目标进化算法在热连轧负荷分配计算中的应用进行了研究.     

具有多形态种群协同进化的多目标优化算法

为提高进化多目标优化算法在维持最优解多样性方面的性能,获得分布更均匀的Pareto非支配解集,文中提出一种具有多形态种群协同进化的多目标优化算法.该算法构建一种多形态种群协同进化架构,通过引入最小向量夹角的相似性度量方法,给出次优非支配个体选择策略,从而提高种群的多样性.算法还提出一种基于排序链表的拥挤个体删除策略,进一步提高解集分布的均匀性和宽广性.与经典算法对比结果表明,文中算法在解的分布性和多样性方面均有较好表现,尤其在解集分布均匀性方面优势较明显.     

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。     

多目标扰动生物地理学优化算法

提出一种多目标扰动生物地理学优化算法(MDBBO) 来求解多目标优化问题(MOPs). 该算法基于现有群体中非支配可行解的比率, 联合个体非支配等级排序和拥挤距离对个体进行评价; 在生物地理迁移策略基础上提出扰动迁移算子并应用于群体进化, 增强群体多样性; 应用归档种群来保存所获得的非支配可行解, 并用循环拥挤距离法对其更新, 确保群体的均匀分布性. 通过标准函数测试以及与经典算法比较表明了该算法求解MOPs 的有效性.     

多目标扰动生物地理学优化算法

提出一种多目标扰动生物地理学优化算法(MDBBO)来求解多目标优化问题(MOPs).该算法基于现有群体中非支配可行解的比率,联合个体非支配等级排序和拥挤距离对个体进行评价;在生物地理迁移策略基础上提出扰动迁移算子并应用于群体进化,增强群体多样性;应用归档种群来保存所获得的非支配可行解,并用循环拥挤距离法对其更新,确保群体的均匀分布性.通过标准函数测试以及与经典算法比较表明了该算法求解MOPs的有效性.     

一种改进的多目标演化算法

保持解集的多样性和分布性是多目标进化算法的关键之一。在NSGA-II的基础上,提出了一种用混合距离来估计个体的拥挤度,并使用优先队列根据个体的混合距离来逐个删除种群中超出的非劣解以保持解的多样性,实验结果表明,HD-NSGA-II比NSGA-II的解分布的更加合理且分布度有很大的提高。     

基于随机算子的快速多目标遗传算法

在NSGA-Ⅱ算法的基础上,对NSGA-Ⅱ构造非支配集的方法进行了改进,用擂台赛法则构造非支配集,当非支配集小于种群大小时,采用随机算子在可行域内随机产生新的解个体填充到下一代父种群中,形成了一种新的多目标遗传算法。在实验部分将改进后的算法和NSGA-II进行了性能比较,实验结果表明改进后的算法具有良好的分布性,算法运行效率也较高。     

NSGA-II中一种改进的分布性保持策略

NSGA-II以其良好的收敛性和时间效率广泛应用于多目标优化中,然而其基于聚集距离的种群维护策略并不能很好地保持解集的分布性。提出一种改进的分布性保持策略,设置随种群密集程度自适应变化的阈值,动态地维护种群,使得分布性优秀的个体有更大的生存机会。与NSGA-II和ε-MOEA在5个测试函数上进行比较实验,结果表明改进算法在有效提高分布性的同时,拥有良好的收敛性。     

一种改进的基于pareto解的多目标粒子群算法

研究一种改进的多目标粒子群优化算法,算法采用精英归档策略,利用粒子的个体最优定位,通过Pareto支配关系更新全体粒子最优位置,由档案库中动态提供。根据Pareto支配关系来更新粒子的个体最优位置。使用非劣解目标的密度距离度量非劣解前端的均匀性,通过删除密度距离小的非劣解提高非劣解前端的均匀性。从归档中根据粒子的密度距离大小依照概率选取作为粒子的全局最优位置,以保持解的多样性。标准函数的仿真实验结果表明,所提算法能够获得大量且较均匀的非劣解,快速地收敛于Pareto最优解前端。     

一种改进的非支配排序多目标遗传算法

多目标进化算法的研究目标是使算法快速收敛,并且广泛而均匀分布于问题的非劣最优域。在NSGA-Ⅱ算法的基础上,提出了一种新的变异算子。该算子具有良好的局部搜索能力,提高了算法的效率。改进后的算法与原算法相比较,结果表明新算法较好地改善了分布性和收敛性。     

基于平均距离聚类的NSGA-Ⅱ

拥挤度距离是一种用于度量解集多样性的指标. 然而, 在许多情况下, 该指标无法有效区分多样性较优个体. 其原因为拥挤度距离主要利用每个位置的局部信息. 为解决该问题, 基于整个种群全局位置信息, 本文设计了基于平均距离聚类的多样性度量指标, 并进一步提出了基于平均距离聚类的NSGA-Ⅱ. 该算法利用平均距离将种群划分为若干个大致均匀分布的小种群, 然后分别在各小种群内执行选择、交叉和变异等操作. 实验结果表明, 本文所提算法可以有效地保持种群多样性.     

多约束集群目标下武器-目标分配问题

面对未来作战中高密度、多方位的集群智能体,传统点对点饱和攻击已不是最佳策略,可通过选择合适的武器类型和作用点实现火力覆盖,达到武器数量小于目标数量的最大杀伤效果。综合考虑安全目标、毁伤门限、偏好指派等作战需求,首先,建立了多约束多目标武器-目标分配（CMWTA）数学模型;其次,设计了约束违反值的计算方法,并采用个体编码、检测修复和约束支配相结合的方式处理多约束;最后,设计了针对多目标武器-目标分配模型的收敛性度量指标,并基于多目标进化算法（MOEA）框架进行了仿真分析。其中在进化算法框架对比中,SPEA2下的Pareto集合容量主要分布于[21,25]区间内,NSGA-Ⅱ下的Pareto集合容量主要分布于[16,20],而MOEA/D下的Pareto集合容量均小于16;在修复算法验证中,修复算法将三种进化算法框架的Convergence指标提升了20%以上,且可将Pareto解集中不可行解的比例保持在0%。实验结果表明,在求解CMWTA模型中,SPEA2算法框架在分布性和收敛性上优于NSGA-Ⅱ和MOEA/D算法框架,且所提修复算法有效地提高了进化算法对非支配可行解的求解效率。