基于新型双目标模型的约束优化进化算法

利用双目标模型求解约束优化问题时,由于它们的最优解集并不相等,因此需要增加特殊机制确保求解双目标问题的算法收敛到原问题的最优解.为克服这一缺点,本文首先将约束优化问题转化为新的双目标优化模型,并证明了新模型的最优解集与原问题的最优解集相等.其次,以简单的差分进化为搜索算法,基于多目标Pareto支配关系的非支配排序为选择准则,提出了求解新模型的差分进化算法.最后,用10个标准测试函数的数值试验说明了新模型及求解算法的有效性.     

约束多目标进化算法研究进展

约束多目标进化算法（CMOEAs）能够同时处理多个相互冲突的目标函数和约束条件,引导种群逼向可行域的最优解,受到了研究者的广泛重视。首先介绍了约束多目标优化问题（CMOPs）的相关定义和多目标进化算法（MOEAs）的三种分类;其次,系统地分析了当前CMOEAs中约束处理机制,凝练出当前主要的四种约束处理方法;然后,从基于支配、基于指标、基于分解三个方面对CMOEAs的研究进展进行了详细综述;最后,指明了CMOEAs存在的挑战和未来研究方向。     

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.     

基于进化算法的多目标优化方法

进化算法在解决多目标优化问题中有其特有的优势.首先对多目标优化问题进行了描述;然后结合研究现状讨论了目前几种主要的基于进化算法的多目标优化方法,以及它们的优缺点;最后给出了多目标进化优化算法的一些应用,以及进化多目标优化算法的未来发展方向.     

基于协同进化的约束多目标优化算法

针对约束多目标优化算法存在难以有效地兼顾收敛性和多样性的问题,提出一种基于协同进化的约束多目标优化算法.第一阶段,通过基于稳态演化的可行解搜索方式得到一个具有一定数量可行解的种群;第二阶段,将这个种群拆分为两个子种群,并通过双子种群协同进化的方式实现对收敛性和多样性的兼顾;最后采用标准约束多目标优化问题CF1～CF7、...     

约束优化进化算法

约束优化问题是科学和工程应用领域经常会遇到的一类数学规划问题.近年来,约束优化问题求解已成为进化计算研究的一个重要方向.从约束优化进化算法=约束处理技术+进化算法的研究框架出发,从约束处理技术和进化算法两个基本方面对约束优化进化算法的研究及进展进行了综述.此外,对约束优化进化算法中的一些重要问题进行了探讨.最后进行了各种算法的比较性总结,深入分析了目前约束优化进化算法中亟待解决的问题,并指出了值得进一步研究的方向.     

面向约束多目标优化的进化计算与梯度下降联合优化算法

约束多目标进化算法(CMOEA)是一类专门为解决约束多目标优化问题而设计的元启发式算法。这类算法利用基于种群的黑盒随机搜索模式,可以在不同优化问题上达到目标与约束之间的有效平衡;然而它们未有效利用函数的梯度信息,在复杂问题上收敛过慢。但引入梯度信息不是一个简单的过程,同时计算所有目标和约束的梯度会消耗大量的计算资源,且目标和约束之间的矛盾会使梯度方向难以确定。为此,提出一种进化计算和梯度下降(GD)的联合优化算法——基于梯度辅助的多阶段约束多目标进化算法(CMOEA-MSG)。该算法包括两个阶段：在第一阶段,算法通过构建辅助问题并有选择性地计算目标或约束的梯度更新解,使种群快速收敛至可行区域;在第二阶段,算法采用约束优先原则求解原问题,保证种群的可行性和多样性。与现有同类算法在LIR-CMOP、MW和DASCMOP三个测试集上的对比结果表明,CMOEA-MSG可以更有效地解决约束多目标优化问题。     

一种求解约束多目标优化问题的线性进化算法

针对多目标优化问题,提出了一种新的基于实数编码的线性进化算法.新算法将约束优化问题的高维搜索空间通过线性变换映射到二维空间,在二维空间中探索原优化问题的解,并构造出一种线性适应度函数,重新设计了一种基于密度函数的交叉算子.对二组典型优化问题的测试表明,本算法是可行和有效的,解集分布的均匀性与多样性均较理想.     

解决多目标优化问题的差分进化算法研究进展

差分进化(differential evolution,DE)是一种简单但功能强大的进化优化算法.由于其优秀的性能,其诞生之日起就吸引了各国研究人员的关注.作为一种基于群体的全局性启发式搜索算法,差分进化算法在科学和工程中有许多成功的应用.本文对解决多目标优化问题的差分进化算法研究进行了综述,对差分进化的基本概念进行了详细的描述,给出了几种解决多目标优化问题的差分进化算法变体,并且给出了差分进化算法解决多目标优化问题的理论分析,最后,给出了差分进化算法解决多目标优化问题的工程应用,并指出了未来具有挑战性的研究领域.     

用于约束多目标优化问题的双群体差分进化算法

首先给出一种改进的差分进化算法,然后提出一种基于双群体搜索机制的求解约束多目标优化问题的差分进化算法.该算法同时使用两个群体,其中一个用于保存搜索过程中找到的可行解,另一个用于记录在搜索过程中得到的部分具有某些优良特性的不可行解,避免了构造罚函数和直接删除不可行解.此外,文中算法、NSGA-Ⅱ和SPEA的时间复杂度的比较表明,NSGA-Ⅱ最优,文中算法与SPEA相当.对经典测试函数的仿真结果表明,与NSGA-Ⅱ相比较,文中算法在均匀性及逼近性方面均具有一定的优势.     

航班着陆调度的多目标优化研究

航班着陆调度问题是多目标优化问题,难以使用最优化方法求解。为了解决这一难题,以减少航班延迟时间和降低飞行延误成本为目标,提出一种整合的启发式方法。该方法使用吱呀轮算法SWO(Squeaky-Wheel Optimization)进行导向式搜索,并利用改进的GA充分扩展SWO的搜索空间,最后通过合理整合GA和SWO,取得求解效率和求解质量的提高。通过实验仿真对比表明该算法能高效求解该问题,满足了实时调度的需求,同时求解质量也优于其他启发式算法,节省了更多降落时间和成本。     

多目标优化遗传算法的收敛性定义及实例研究

寻找非劣解集合是遗传算法求解多目标优化问题的目标,而标准的遗传算法收敛性分析方法对多目标遗传算法的分析并不合适。本文利用有限马尔科夫链给出了遗传算法求解多目标优化问题的两个收敛性定义,并给出了一个实例研究及进一步的工作计划。     

基于动态拥挤距离的自适应变异演化算法

多目标演化算法的研究目标是使算法种群快速收敛并均匀分布于问题的非劣最优域。根据个体的非支配排序级数设计了一种自适应变异步长的柯西变异算子,对变异越界处理进行了改进;并定义和使用动态拥挤距离来保持群体中个体的均匀分布。最后通过对测试函数的实验,验证了算法的可行性和有效性。     

一种基于多Agent的进化多目标优化算法

将进化多Agent系统引入多目标优化问题求解,通过Agent的局部搜索机制及Agent种群的协同进化机制来寻求Pareto最优解。在设计的进化算法当中借鉴了人工生命系统中的一些基本方法,如能量、小生境和迁移机制等。实例表明通过该进化算法求得Pareto最优解集具有很高的效率。     

求解多目标优化问题的自适应混沌混合蛙跳算法

针对多目标优化问题提出一种自适应混沌混合蛙跳算法MACSFLA(Adaptive chaos shuffled frog leaping algorithm for multiobjective optimization)。使用动态权重因子策略以提高混合蛙跳算法SFLA(Shuffled Frog Leaping Algorithm)收敛效率,引入基于Pareto支配能力的SFLA子族群划分策略,使得SFLA能够应用于多目标优化问题。在此基础上,MACSFLA首先利用SFLA快速寻优能力接近理论Pareto最优解,然后采用自适应网格密度机制动态维护外部存储器Pareto最优解规模,并使用自适应混沌优化技术改善Pareto最优解集样本多样性,最后利用Pareto最优解选择策略为青蛙种群选择最优更新粒子。多目标函数测试实验结果表明,与MOPSO和NSGA-Ⅱ相比,MACSFLA在Pareto最优解集均匀性和多样性上有明显优势。     

考虑多目标优化的一维排样系统

对于常见的一维下料问题,采用顺序启发式算法设计排样系统。在保证较高材料利用率的同时,考虑多个优化目标的实现,如减少排样方式数,优先使用短材料,增加最后一根原材料上的余料长度等。通过对各个目标设定不同的优先级,可生成满足实际生产环境需要的排样方案。经过与其他多种优化算法的实验结果比较,证实本文排样系统的优越性。     

一种基于邻居支配关系的偏好多目标进化算法

传统多目标优化算法得到的解集是整个Pareto最优面,需要花费大量精力在Pareto最优解的搜索上,同时当问题目标个数较多时,决策者很难从大量的解中选出自己最满意的解。因此,针对上述问题,提出一种基于邻居关系的偏好多目标进化算法。该算法通过一个邻居支配关系对非支配个体集进行适应度分层,借助参考点引导个体种群向决策者感兴趣的区域靠近。通过与几种经典的偏好多目标进化算法进行比较实验,结果表明,所提出的算法能引导种群趋近于决策者最满意的区域。     

一个通用的混合非线性规划问题的演化算法

提出了一种新的求解非线性规划问题的演化算法,它是在郭涛算法的基础上提出的,新算法的主要特点是引入了变维子空间,加入了子空间搜索过程和规范化约束条件以及增加了处理带等式约束的实数规划,整数规划,0－1规划和混合整数规划问题的功能,使之成为一种求解非线性规划（NLP）问题的通用算法,数值实验表明,新算法不仅是一种通用的算法,而且与已有算法的计算结果相比,其解的精确度也最好。     

AN ANALYSIS OF MULTIOBJECTIVE EVOLUTIONARY ALGORITHMS FOR OPTIMIZATION PROBLEMS WITH TIME CONSTRAINTS

Many multiobjective optimization problems in the engineering field are required to be solved within more or less severe time restrictions. Because the optimization criteria, the parameters, and/or constraints might change with time, the optimization solutions must be recalculated when a change takes place. The time required by the optimization procedure to arrive at the new solutions should be bounded accordingly with the rate of change observed in these dynamic problems. This way, the faster the optimization algorithm is to obtain solutions, the wider is the set of dynamic problems to which that algorithm can be applied. Here, we analyze the performance of the nondominated sorting algorithm (NSGA-II), strength Pareto evolutionary algorithm (SPEA2), and single front genetic algorithms (SFGA, and SFGA2) on two different multiobjective optimization problems, with two and three objectives, respectively. For these two studied problems, the single front genetic algorithms have obtained adequate quality in the solutions in very little time. Moreover, for the second and more complex problem approached, SFGA2 and NSGA-II obtain the best hypervolume in the found set of nondominated solutions, but SFGA2 employs much less time than NSGA-II. These results may suggest that single front genetic algorithms, especially SFGA2, could be appropiate to deal with optimization problems with high rates of change, and thus stronger time constraints.     

一种新的优化WEB缓存一致性的进化算法

在WEB服务器和客户之间引入WEB组建 存可以缓解网络的拥塞,降低客户请求延时,WEB缓存的一致性是WEB缓存研究的难点之一,其决定缓存的可用性和正确性,本文提出了一种用进化计算来优化WEB缓存一致性的方法,全局搜索出最新鲜的实体放入缓存,使得缓存中的数据和服务器的数据最一至笨文采用的实验数据是国外实验室法,全局搜索出最新鲜的实体放入缓存,使得缓存中的数据和服务器的数据最一致。本文采用的实验数据是国外实验室的TRACE数据,通过仿真,进化算法改善了缓存的一致性。