基于多粒子群协同的动态多目标优化算法及应用

在现实生活中大多数多目标优化问题都随时间变化,这就要求优化算法在时间约束内快速找到动态变化Pareto最优解或Pareto边界.基于此,提出一种基于多种群协同的动态多目标粒子群改进算法,旨在利用多种群竞争和协作两种模式互相配合,从而达到快速高效求解动态多目标优化问题的目的,多种群竞争模式主要任务是对解空间进行“勘探”搜索,当竞争失效后,自适应切换到协作模式对解空间进行“开采”搜索.通过对多种群协同搜索概率分析,证明多种群相比单种群具有更高的搜索效率,通过对3类动态多目标测试函数仿真,验证了改进算法的有效性;最后将该方法应用于动态系统PID控制器的参数整定上,得到了较优的控制参数,取得满意的控制效果.     

基于动态多种群的多目标粒子群算法

研究进化算法在求解多目标优化问题时,极易陷入到伪Pareto前沿(等价于单目标优化问题中的局部最优解),为了提高优化过程,提出一种基于动态多种群的多目标粒子群算法(DMSMOPSO).在DMSMOPSO算法中,为了增加种群的多样性,提升粒子跳出局部最优解的能力,采用多子群进行搜索并且子群是动态地进行构建;采用K-均值聚...     

自组织多目标粒子群优化算法

针对多目标粒子群优化算法收敛性和多样性难以平衡的问题,提出一种利用问题的结构信息来解决多目标问题的自组织多目标粒子群算法。通过自组织映射网络发现种群和非支配解集分布的结构,构造出当前粒子的邻域关系,从邻域中选出非支配解,从而引导种群局部和全局的搜索。提出了精英学习策略,通过对精英粒子进行变异,引导算法跳出局部最优。实验结果表明,所提算法可以兼顾收敛性和多样性,有效地解决多目标优化问题。     

基于改进果蝇优化算法的投诉举报文本分类

为解决投诉举报文本分类困难这一问题,提出一种基于改进果蝇优化算法的文本分类方法.针对果蝇优化算法存在的搜索半径相对固定、种群多样性低等问题,对算法进行改进;采用支持向量机建立文本分类模型,利用改进后的果蝇优化算法对支持向量机的参数进行动态寻优,以此提高模型的分类精度.实验结果表明,该文本分类方法的准确率和召回率相比于文...     

动态双子群协同进化果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法(FOA)寻优精度不高和易陷入局部最优的缺点,提出动态双子群协同进化果蝇优化算法(DDSCFOA).该算法在运行过程中根据群体的进化水平,动态地将整个种群划分为先进子群和后进子群;先进子群采用混沌算法在局部最优解邻域内进行精细的局部搜索,后进子群采用基本FOA算法进行全局搜索,较好地平衡局部搜索能力和全局搜索能力;两个子群间的信息通过全局最优个体的更新和种群个体的重组进行交换.DDSCFOA算法能跳出局部极值,避免陷入局部最优.仿真结果表明,动态双子群协同进化的策略有效可行,DDSCFOA算法比基本FOA算法具有更好的优化性能.     

动态调整搜索策略的果蝇优化算法

针对标准果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA）收敛速度慢、容易陷入局部最优及寻优精度低等缺陷,提出了一种动态调整搜索策略的果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm with Dynamic Adjustment of Search Strategy,FOAASS）。利用混沌映射增强种群初始位置的均匀性和随机性;根据种群进化信息动态调整部分果蝇的搜索策略;通过转换概率随机选取搜索半径并对其进行动态调整;当算法陷入早熟时,改变搜索策略以跳出局部最优。仿真实验结果表明,提出的改进算法相比标准果蝇优化算法和部分改进算法,有较好的寻优精度和收敛速度。     

一种基于拟态物理学优化的多目标优化算法

提出一种使用拟态物理学优化(APO)解决多目标优化问题的算法(MOAPO).根据多目标优化问题的特点,借鉴聚集函数法的思想,利用APO算法实现了对多目标优化问题中Pareto最优解集的搜索,并且在搜索过程中动态调整惯性权重与引力因子,以增强非劣解的多样性.实验结果表明了将APO应用于多目标优化问题的有效性.通过与基于微粒群优化(PSO)的多目标优化算法及NSGA-Ⅱ算法的比较,表明了MOAPO算法具有较好的分布性.     

融合分区和局部搜索的多模态多目标优化

为解决多模态多目标优化中种群多样性维持难和所得等价解数量不足问题,基于分区搜索和局部搜索,本研究提出一种融合分区和局部搜索的多模态多目标粒子群算法(multimodal multi-objective particle swarm optimization combing zoning search and local search,ZLS-SMPSO-MM)。在所提算法中,整个搜索空间被分割成多个子空间以维持种群多样性和降低搜索难度;然后,使用已有的自组织多模态多目标粒子群算法在每个子空间搜索等价解和挖掘邻域信息,并利用局部搜索能力较强的协方差矩阵自适应算法对有潜力的区域进行精细搜索。通过14个多模态多目标优化问题测试,并与其他5种知名算法进行比较;实验结果表明ZLS-SMPSO-MM在决策空间能够找到更多的等价解,且整体性能要好于所比较算法。     

基于近郊区和远郊区的果蝇优化新算法

在传统果蝇优化算法中,果蝇的新位置常被限定在特定区域内,因此,寻优结果对搜索半径依赖性强,导致算法极易陷入局部最优。为此,提出一种改进的果蝇优化算法。将果蝇在每个维度上的搜索范围分为2个部分,给出近郊区和远郊区的概念,引入局部最优导向因子,通过动态调整该因子协调果蝇在不同区域的搜索强度,通过随机选择果蝇位置向量中特定维度实现果蝇位置更新。仿真实验结果表明,与传统自适应混沌果蝇优化算法相比,该算法能有效避免搜寻半径的影响,且在收敛精度、收敛速度等方面具有明显优势。     

CMOPSO/D算法的发酵过程补料优化控制

为了改善发酵过程补料优化控制的性能指标,提出一种基于改进的分解多目标粒子群优化算法的发酵过程补料优化控制方法。将发酵过程的多目标优化问题分解为若干单目标优化问题,对每个单目标优化问题应用2个粒子群协同搜索最优解,其中一个种群对连接向量进行搜索,改进了连接向量的更新方式,另一个种群将决策空间分解,使用不同种群对不同维度的解向量进行优化,并在进化过程中使用前一个种群的最优解构成完整的解向量评价每个子群的最优解,提高了最优解评价的准确性,保证算法收敛到全局最优解。将该算法用到在工业酵母发酵过程模型中,对补料速率进行优化控制,并同时优化2个性能指标,即菌体浓度最大化和乙醇浓度最小化,并与基本的分解粒子群优化算法的优化结果作对比,该算法获得的Pareto前沿在基本分解粒子群优化算法获得的Pareto前沿下方,并且分布更加完整。实验证明该算法能够获得最优补料速率,使工业酵母发酵过程的菌体浓度提高了约9%,乙醇浓度降低了约为15%,为发酵过程补料优化控制提供了一种有效方法。     

一类带约束动态多目标优化问题的进化算法

动态多目标约束优化问题是一类NP-Hard问题,定义了动态环境下进化种群中个体的序值和个体的约束度,结合这两个定义给出了一种选择算子.在一种环境变化判断算子下给出了求解环境变量取值于正整数集Z+的一类带约束动态多目标优化问题的进化算法.通过几个典型的Benchmark函数对算法的性能进行了测试,其结果表明新算法能够较好地求出带约束动态多目标优化问题在不同环境下质量较好、分布较均匀的Pareto最优解集.     

一种动态双种群果蝇优化算法求解FJSP

为了有效解决柔性作业车间调度问题(FJSP),提出了一种具有较强进化机制的动态双种群果蝇优化算法(DDFOA),该算法采用自适应移动步长,并动态地将种群划分为先进子种群和后进子种群,其中先进子种群侧重局部搜索,后进子种群负责全局搜索。同时针对柔性作业车间调度问题,设计了合适的编码转化方案。最后,对算法的收敛性进行了证明,并选用经典算例对其进行仿真实验,仿真结果验证了DDFOA求解FJSP的有效性。     

改进的约束优化多目标遗传算法及工程应用

利用多目标法处理约束条件,提出一种改进的基于多目标优化的遗传算法用于求解约束优化问题。该算法将约束优化问题转化为两个目标的多目标优化问题; 利用庄家法构造非劣个体,将种群分为支配子种群和非支配子种群,以一定概率分别从支配子种群和非支配子种群中选择个体进行算术交叉操作,引导个体逐步向极值点靠近,增强算法的局部搜索能力,对非支配子种群进行多样性变异操作。8个标准测试函数和3个工程应用的仿真实验结果表明了该算法的有效性。     

新型改进果蝇优化算法

针对传统果蝇优化算法在进行优化时所存在的寻优精度偏低和收敛速度较慢的问题,提出了一种新的改进果蝇优化算法。该算法在迭代过程中将每次迭代所得最优值的变化率作为下一次果蝇种群飞行距离变化的参考依据。动态改变果蝇种群每次飞行的距离,能够有效地权衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。将该改进算法在函数优化中与原果蝇算法和另外两种果蝇改进算法进行仿真对比,结果表明,所提出的改进算法在收敛精度、收敛速度以及稳定性方面具有明显优势。     

A novel fruit fly framework for multi-objective shape design of tubular linear synchronous motor

This paper addresses a novel multi-objective fruit fly optimization algorithm (MOFOA) for solving multi-objective optimization problems. The essence of MOFOA lies in its having two characteristic features. For the first feature, a population of random fruit flies initializes the algorithm. During this initialization phase, the dominated fruit fly is replaced by the nearest non-dominated one. Subsequently, the fruit flies undergo evolution by flying randomly around the non-dominated solution or around the reference point, i.e., the best location of the individual objectives. Afterwards, the fruit flies are updated according to the nearest location whether from the reference point or the previous non-dominated location. For the second feature, the weighted sum method is incorporated to update the previous best locations of fruit flies and the reference point to emphasize the convergence of the non-dominated solutions. To prove the capability of the proposed MOFOA, two standard benchmark problems in addition to the real world application, namely, multi-objective shape design of tubular linear synchronous motor (TLSM) are checked. The corresponding TLSM objective functions aims to maximize operating force and to minimize the flux saturation. The outcomes clearly demonstrate the effectiveness of the proposed algorithm for finding the non-dominated solutions.     

基于混合果蝇优化算法的选址-库存联合优化策略

针对装备维修保障仓库系统运营费用高、仓库点位布局不合理、备件库存结构不合理等问题,建立以多品种联合补货问题为基础的装备维修备件仓库选址-库存控制决策联合优化模型,模型可用于求解仓库的开设位置、维修活动需求点的指派情况、仓库补货时间以及库存水平等.根据模型的结构特点,利用多种群协同进化的方法改进传统果蝇优化算法的位置更新方式,设计一种内外两层搜索策略的混合果蝇优化算法,外层搜索策略作为算法的主程序用于搜索仓库选址决策变量,内层搜索策略采用改进的RAND算法用于搜索库存控制决策变量.仿真结果表明,混合果蝇优化算法具有良好的求解效率,能够确保库存系统在一定服务水平的基础上有效降低库存运营总成本.     

一种基于多策略差分进化的分解多目标进化算法

为了提高多目标优化问题非支配解集合的分布性和收敛性,根据不同差分进化策略的特点,基于切比雪夫分解机制,提出一种基于多策略差分进化的分解多目标进化算法(MOEA/D-WMSDE).该算法首先采用切比雪夫分解机制,将多目标优化问题转化为一系列单目标优化子问题;然后引入小波基函数和正态分布实现差分进化算法的参数控制,探究一种...     

作业车间调度问题的自适应步进值果蝇算法研究

作业车间调度问题是提高企业的生产效率的一个重要环节.设计了一种自适应步进值果蝇算法,该算法通过基于工序的编码方式形成果蝇个体,并求出每个果蝇个体相对应的最大完工时间,采用了自适应步进值的分类嗅觉搜索方法,对果蝇种群进行优化,最终使果蝇个体快速找到目标函数即味道浓度判定函数的最小值也就是最优的调度方案,从而提高作业车间的调度效率.该算法实现简单,只需要设置两个参数,并且全局寻优能力较强,能够有效地解决作业车间调度问题.     

求解区间数分布式流水线调度的混合离散果蝇优化算法

分布式调度是制造系统领域的前沿研究,而不确定调度问题的研究更具现实意义.针对不确定分布式置换流水线调度问题,采用区间数表示工序加工时间,以最小化区间最大完工时间为目标,利用问题特性在果蝇优化框架内提出一种混合离散果蝇优化算法.首先,通过改进启发式方法和随机方法混合初始化种群;然后,基于概率协同多搜索操作执行嗅觉搜索.为了平衡算法的全局探索与局部开发能力,设计基于学习机制的双种群协同搜索环节.为了进一步提升种群性能,针对优良解设计基于切换机制的双模式局部搜索.基于大量算例的仿真结果与统计对比,表明所提出算法能更有效求解区间数分布式流水线调度问题.     

基于分解的预测型动态多目标粒子群优化算法

针对动态多目标问题求解,提出一种基于分解的预测型动态多目标粒子群优化算法.首先借助分解思想,将目标问题划分为多个不同的子问题,当问题动态变化时,选择对应于不同子问题的优化个体检测环境变化程度,以提高算法对不同动态问题的适应与响应能力;然后,设计一种群体预测策略,通过将目标空间中相同收敛方向上不同时刻的个体位置转换为时间序列,引入时间序列预测方法预测下一刻位置,从而提高预测种群的多样性和有效性,进而有效减少算法在问题变化后的收敛时间;最后,为避免问题发生变化后个体与子问题不匹配,设计一种再匹配策略,以提高预测策略的准确性.实验结果表明,在6个标准动态多目标测试问题上,与2个动态多目标优化算法进行比较,所提出算法在收敛性、分布性与稳定性上均具有显著优势.