改进果蝇优化算法在多目标搜索的应用

在实际工程优化问题中多数问题是多目标优化问题,多目标优化问题一直以来就是智能算法的研究热点。提出一种改进的果蝇优化算法,将其应用在多目标搜索领域,并成功使用该算法解决了一种多目标背包问题。算法在基本果蝇优化算法的基础上采用分群策略和动态半径,在群A中从种群位置开始以动态半径探索新的可行解,在群B中则通过非支配个体之间的交叉操作进行密集搜索。果蝇种群的位置在每一轮迭代产生的非劣解集中进行选取,提高了算法的收敛速度。通过在多个数据集下进行测试,并和粒子群算法、NSGA-2做了对比实验,最终结果显示使用该算法在特定条件下能取得较好的搜索效果,证明了使用果蝇优化算法解决多目标问题的可行性。     

基于目标空间划分的自适应多目标进化算法

目前,多目标进化算法在众多领域具有极高的应用价值,是优化领域的研究热点之一.分析已有多目标进化算法在保持种群多样性方面的不足并提出一种基于解空间划分的自适应多目标进化算法（space division basedadaptive multiobjective evolutionary algorithm,简称SDA-MOEA）来解决多目标优化问题.该方法首先将多目标优化问题的解空间划分为大量子空间,在算法进化过程中,每个子空间都保留一个非支配解集,以保证种群的多样性.另外,该方法根据每个子空间推进种群前进的距离,自适应地为每个子空间分配进化机会,以提高种群的进化速度.最后,利用3组共14个多目标优化问题检验SDA-MOEA的性能,并将SDA-MOEA与其他5个已有多目标进化算法进行对比分析.实验结果表明：在10个问题上,算法SDA-MOEA显著优于其他对比算法.     

多目标自适应和声搜索算法

提出了一种利用Pareto支配来求解多目标优化问题的自适应和声搜索算法（MOSAHS）。该算法利用外部种群来保存非支配解,为了保持非支配解的多样性,提出了一种基于拥挤度的删除策略,这个策略能较好地度量个体的拥挤程度。用5个标准测试函数对其进行测试,并与其他多目标优化算法相比较。实验结果表明,与其他的算法相比,提出的算法在逼近性和均匀性两方面都有很好的表现,是一种有效的多目标和声搜索算法。     

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.     

一种差分多目标优化算法

提出一种基于差分进化多目标优化算法.首先,采用基于差分进化的种群启发式搜索,根据多目标优化的特点,进行基于全部种群的Pareto占优比较和选择,有效实现全局搜索和局部搜索.另外,利用一个外部种群来储存非支配解,当非支配解的个数大于外部种群预先设定的规模时,对每个非支配个体采用基于支配关系和拥挤信息的适应度策略评价,然后采用基于密度的选择策略对外部种群进行删减,进一步提高算法的均匀性和宽广性.与NSGA-Ⅱ、PESA-Ⅱ、SPEA2的比较结果表明,该算法不仅收敛性较好,而且在均匀性和宽广性上优势明显.     

基于线性权重最优支配的高维多目标优化算法

在高维多目标优化问题中,Pareto支配关系存在非支配解随优化目标数增加呈指数级增长和种群选择压力下降等问题。针对这些问题,基于线性权重聚合函数和支配关系两种比较多目标解方法的思想,提出一种线性权重最优支配关系（LWM-dominance）,并理论证明了LWM非支配解集是Pareto非支配解集的子集,同时保留了种群中重要的角解。进一步地,基于LWM支配关系,实现了一个高维多目标进化优化算法,基于该算法的实验验证了LWM支配关系的性质。在随机解空间中的实验结果表明LWM支配关系适用于5~15个目标的高维多目标优化问题,通过DTLZ1~DTLZ7高维多目标优化问题进化过程中LWM非支配解集与Pareto非支配解集规模的对比实验,结果表明优化目标数为10和15时非支配解的比例平均下降了约17%。     

基于自适应划分的进化多目标优化非支配个体选择策略

进化多目标优化主要研究如何利用进化计算方法求解多目标优化问题,已经成为进化计算领域的研究热点之一.多目标优化问题解的多样性主要体现在两个方面,即分布的广度和均匀程度.在分析了已有多目标进化算法保持解的多样性策略的基础上,提出了一种基于自适应划分的非支配个体选取策略.新策略根据非支配个体在目标空间的相似性程度对由当前非支配个体构成的前沿面进行自适应划分,在划分出的各区域选择最具代表性的个体,实现对非支配个体的修剪操作.为了验证新策略的有效性,将此策略应用于两类典型的多目标进化算法中,基于13个标准测试问题的仿真结果表明,自适应划分策略使最优解的均匀性和广度得到了很好的提升.     

基于自适应学习的多目标粒子群优化算法

将进化算法应用于某些多目标优化问题时,采用增加种群规模和进化代数的方法往往耗费大量的目标函数计算开销,且达不到提高种群进化效率的目的,为此提出了一种基于自适应学习最优搜索方向的多目标粒子群优化算法。采用自适应惯性权值平衡算法的全局和局部搜索能力,采用聚类排挤方法保持Pareto非支配解集的分布均匀性,使用最近邻学习方法为每个粒子在Pareto非支配解集中寻找一个最优飞行目标来提高其收敛速度并保持粒子群搜索方向的多样性。实验结果表明,提出的算法可在显著地降低函数评估成本的前提下实现快速的搜索,并使粒子群均匀地逼近Pareto最优面。     

自适应进化多目标粒子群优化算法

提出一种自适应进化粒子群优化算法以求解多目标优化问题．采用非支配排序策略和动态加权法选择最优粒子,引导种群飞行,提高Ｐａｒｅｔｏ解的多样性．采用动态惯性权重,提高其全局寻优能力．当种群的寻优能力减弱时,采用变异操作以引导粒子群跳出局部最优．通过ＺＤＴ１～ＺＤＴ４ 基准函数验证,该算法能够在保持优化解多样性的同时实现较好的收敛性．与其他多目标进化算法和多目标粒子群优化算法相比,该算法具有较好的性能．     

Modified Immune Clonal Constrained Multi-Objective Optimization Algorithm

针对约束多目标优化问题,提出修正免疫克隆约束多目标优化算法.该算法通过引进一个约束处理策略,用一个修正算法对个体的目标函数值进行修正,并对修正后的目标函数值采用免疫克隆算法进行优化,用一个精英种群对可行非支配解进行存储.该算法在优化过程中,既保留了非支配可行解,也充分利用了约束偏离值小的非可行解,同时引进整体克隆策略来提高解分布的多样性.通过对约束多目标问题的各项性能指标的测试以及和对比算法的比较可以看出:该算法在处理约束多目标优化测试问题时,所得解的多样性得到了一定的提高.同时,解的收敛性和均匀性也得到了一定的改进.     

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...     

Vehicle power train optimization using multi-objective bird swarm algorithm

In this paper, a multi-objective bird swarm algorithm (MOBSA) is proposed to cope with multi-objective optimization problems. The algorithm is explored based on BSA which is an evolutionary algorithm suitable for single objective optimization. In this paper, non-dominated sorting approach is used to distinguish optimal solutions and parallel coordinates is applied to evaluate the distribution density of non-dominated solution and further update the external archive when it is full to overflowing, which ensure faster convergence and more widespread of Pareto front. Then, the MOBSA is adopted to optimize benchmark problems. The results demonstrate that MOBSA gets better performance compared with NSGA-II and MOPSO. Since a vehicle power train problem could be treated as a typical multi-objective optimization problem with constraints, with integration of constrained non-dominated solution, MOBSA is adopted to acquire optimal gear ratios and optimize vehicle power train. The results compared with other popular algorithm prove the proposed algorithm is more suitable for constrained multi-objective optimization problem in engineering field.

     

星型结构的多目标粒子群算法求解多模态多目标问题

首先,根据多目标粒子群算法中的粒子结构信息,利用非支配解集构造粒子个体邻域之间的拓扑结构,提出星型结构的多目标粒子群算法用于求解多模态多目标问题。其次,针对多目标粒子群中全局最优个体选择困难,提出一种非支配解集分布均匀程度的评价方法,评价结果用于确定当前粒子对应的全局最优个体。最后,结合2种方法提出带均匀计算方法的星型拓扑结构多目标粒子群优化算法STMOPSONCMIU。通过测试函数分析算法的收敛性,表明改进的算法比原来的算法收敛速度快。实验结果表明,该算法可以较好地兼顾问题的目标空间和决策空间的分布,有效解决多模态多目标问题。     

多目标柔性车间调度的文化基因非支配排序粒子群算法

本文以离散型柔性制造车间为对象, 以缩短生产周期、减少机器空转时间和提高产品合格率为优化目标, 提出一种文化基因非支配排序粒子群算法. 该算法采用二维编码方式. 首先, 分别对工序和机器分配进行不同的变异操作, 建立了多目标离散型资源优化调度模型. 然后, 采用非支配排序策略和随机游走法获得Pareto最优解, 接着利用层次分析法给出资源优化配置方案. 最后, 利用实际生产数据进行仿真, 结果表明所提出的优化算法具有平衡全局搜索能力和局部搜索能力的特性.     

膜系统下的一种多目标优化算法

提出一种基于膜优化理论的多目标优化算法,该算法受膜计算的启发,结合膜结构、多重集和反应规则来求解多目标优化问题。为了增强算法的适应能力,采用了遗传算法中的交叉与变异机制,同时在膜中引入外部档案集,并采用非支配排序和拥挤距离方法对外部档案集进行更新操作来提高搜索解的多样性。仿真实验采用标准的KUR和ZDT系列多目标问题对所提出的算法进行测试,通过该算法得出的非支配解集能够较好地逼近真实的Pareto前沿,说明所提算法在求解多目标优化问题上具有可行性和有效性。     

多目标约束处理方法求解泊位岸桥联合分配问题

为了制定合理高效的泊位岸桥联合分配方案,加快船舶周转,本文针对船舶动态到港的连续泊位建立了以船舶总在港时间最短为目标的泊位岸桥联合分配混合整数非线性模型.通过多目标约束处理策略将复杂约束的违反程度转化为另一个目标,从而将原单目标优化模型转化为双目标优化模型,并用基于快速非支配排序的多目标遗传算法(NSGA-II)对其进行求解.同时,针对问题特点,分别设计了基于调整、惩罚函数、可行解优先和综合约束处理策略的单目标遗传算法对原模型进行求解.通过多组不同规模的标准算例对本文的方法进行测试,验证了基于多目标约束处理策略的方法求解效果相较于单目标约束处理策略的方法更加高效和稳定.     

Simple heuristics-based selection of guides for multi-objective PSO with an application to electrical distribution system planning

In multi-objective particle swarm optimization (MOPSO), a proper selection of local guides significantly influences detection of non-dominated solutions in the objective/solution space and, hence, the convergence characteristics towards the Pareto-optimal set. This paper presents an algorithm based on simple heuristics for selection of local guides in MOPSO, named as HSG-MOPSO (Heuristics-based-Selection-of-Guides in MOPSO). In the HSG-MOPSO, the set of potential guides (in a PSO iteration) consists of the non-dominated solutions (which are normally stored in an elite archive) and some specifically chosen dominated solutions. Thus, there are two types of local guides in the HSG-MOPSO, i.e., non-dominated and dominated guides; they are named so as to signify whether the chosen guide is a non-dominated or a dominated solution. In any iteration, a guide, from the set of available guides, is suitably selected for each population member. Some specified proportion of the current population members follow their respective nearest non-dominated guides and the rest follow their respective nearest dominated guides. The proposed HSG-MOPSO is firstly evaluated on a number of multi-objective benchmark problems along with investigations on the controlling parameters of the guide selection algorithm. The performance of the proposed method is compared with those of two well-known guide selection methods for evolutionary multi-objective optimization, namely the Sigma method and the Strength Pareto Evolutionary Algorithm-2 (SPEA2) implemented in PSO framework. Finally, the HSG-MOPSO is evaluated on a more involved real world problem, i.e., multi-objective planning of electrical distribution system. Simulation results are reported and analyzed to illustrate the viability of the proposed guide selection method for MOPSO.     

Evolutionary trajectory planning for an industrial robot

This paper presents a novel general method for computing optimal motions of an industrial robot manipulator (AdeptOne XL robot) in the presence of fixed and oscillating obstacles. The optimization model considers the nonlinear manipulator dynamics, actuator constraints, joint limits, and obstacle avoidance. The problem has 6 objective functions, 88 variables, and 21 constraints. Two evolutionary algorithms, namely, elitist non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) and multi-objective differential evolution (MODE), have been used for the optimization. Two methods (normalized weighting objective functions and average fitness factor) are used to select the best solution tradeoffs. Two multi-objective performance measures, namely solution spread measure and ratio of non-dominated individuals, are used to evaluate the Pareto optimal fronts. Two multi-objective performance measures, namely, optimizer overhead and algorithm effort, are used to find the computational effort of the optimization algorithm. The trajectories are defined by B-spline functions. The results obtained from NSGA-II and MODE are compared and analyzed.     

异构集成代理辅助多目标粒子群优化算法

针对代理辅助进化算法在减少昂贵适应度评估时难以通过少量样本点构造高质量代理模型的问题,提出异构集成代理辅助多目标粒子群优化算法。该方法通过使用加权平均法将Kriging模型和径向基函数网络模型组合成高精度的异构集成模型,达到增强算法处理不确定性信息能力的目的。基于集成学习的两种代理模型分别应用于全局搜索和局部搜索,在多目标粒子群优化算法框架基础上,新提出的方法为每个目标函数自适应地构造了异构集成模型,利用其模型的非支配解来指导粒子群的更新,得出目标函数的最优解集。实验结果表明,所提方法提高了代理模型的搜索能力,减少了评估次数,并且随着搜索维度的增加,其计算复杂性也具有更好的可扩展性。     

修正免疫克隆约束多目标优化算法

针对约束多目标优化问题,提出修正免疫克隆约束多目标优化算法.该算法通过引进一个约束处理策略,用一个修正算法对个体的目标函数值进行修正,并对修正后的目标函数值采用免疫克隆算法进行优化,用一个精英种群对可行非支配解进行存储.该算法在优化过程中,既保留了非支配可行解,也充分利用了约束偏离值小的非可行解,同时引进整体克隆策略来提高解分布的多样性.通过对约束多目标问题的各项性能指标的测试以及和对比算法的比较可以看出:该算法在处理约束多目标优化测试问题时,所得解的多样性得到了一定的提高.同时,解的收敛性和均匀性也得到了一定的改进.