多子群协同进化的多目标微粒群优化算法

微粒群优化(PSO)算法是一种非常有竞争力的求解多目标优化问题的群智能算法,因其容易陷入局部极值,导致非劣解集的收敛性和正确性不理想。为此提出一种基于多目标分解进化策略的多子群协同进化的多目标微粒群优化算法(MOPSO_MC),算法中每个子群对应于一个多目标分解之后的子问题,并构造了一种新的速率更新策略,每个粒子跟踪自身历史最优值、子群最优值和子群邻域最优值,从而在增强算法的局部寻优能力的同时,也能从邻域子群获得进化信息,实现协同进化。最后通过仿真实验,与现在主流的多目标微粒群算法在ZDT基准测试函数上比较,验证了算法的收敛性,解分布的均匀性和正确性。     

A multi-swarm optimizer based fuzzy modeling approach for dynamic systems processing

Inspired by the phenomenon of symbiosis in natural ecosystems a multi-swarm cooperative particle swarm optimizer (MCPSO) is proposed as a new fuzzy modeling strategy for identification and control of non-linear dynamical systems. In MCPSO, the population consists of one master swarm and several slave swarms. The slave swarms execute particle swarm optimization (PSO) or its variants independently to maintain the diversity of particles, while the particles in the master swarm enhance themselves based on their own knowledge and also the knowledge of the particles in the slave swarms. With four benchmark functions, MCPSO is proved to have better performance than PSO and its variants. MCPSO is then used to automatically design the fuzzy identifier and fuzzy controller for non-linear dynamical systems. The proposed algorithm (MCPSO) is shown to outperform PSO and some other methods in identifying and controlling dynamical systems.     

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。     

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。     

自适应种群更新策略的多目标粒子群算法

针对粒子种群较差的局部搜索能力,提出了一种自适应种群更新策略的多目标粒子群算法。该算法在每次种群进行迭代时,根据种群的多样性测度以及每个粒子的适应度值,自适应地改变速度权重,以此来提高种群粒子在局部搜索时的活性,使算法具有较强的局部搜索能力同时又保留了足够的全局搜索能力。最后利用多组经典测试样例进行仿真,并与传统的粒子群算法以及速度线性衰减算法做比较,在单目标优化中,自适应粒子群算法能够更快地寻找最优位置;在多目标优化中,自适应粒子群算法能够更快速地收敛于帕累托最优边界。     

A self-organized speciation based multi-objective particle swarm optimizer for multimodal multi-objective problems

This paper proposes a self-organized speciation based multi-objective particle swarm optimizer (SS-MOPSO) to locate multiple Pareto optimal solutions for solving multimodal multi-objective problems. In the proposed method, the speciation strategy is used to form stable niches and these niches/subpopulations are optimized to search and maintain Pareto-optimal solutions in parallel. Moreover, a self-organized mechanism is proposed to improve the efficiency of the species formulation as well as the performance of the algorithm. To maintain the diversity of the solutions in both the decision and objective spaces, SS-MOPSO is incorporated with the non-dominated sorting scheme and special crowding distance techniques. The performance of SS-MOPSO is compared with a number of the state-of-the-art multi-objective optimization algorithms on fourteen test problems. Moreover, the proposed SS-MOSPO is also employed to solve a real-life problem. The experimental results suggest that the proposed algorithm is able to solve the multimodal multi-objective problems effectively and shows superior performance by finding more and better distributed Pareto solutions.     

基于动态邻居和变异因子的多目标粒子群算法*

为了克服粒子群算法求解多目标问题极易收敛到伪Pareto前沿(等价于单目标优化问题中的局部最优解)和收敛速度较慢的缺陷,提出一种合并帕累托占优概念到动态邻居和变异因子的粒子群算法(particle swarm optimizer based on dynamic neighbor topology and mutation operator,DNMPSO)来处理多目标优化问题(DNMMOPSO),该算法也合并了外部存档技术来存储每次迭代产生的非劣解。模拟结果表明,提出的算法在多目标检测问题上要优于其他算法     

多目标优化问题的粒子群算法仿真研究*

研究了一种用于求解多目标优化问题的粒子群算法(CMMOPSO)。该算法采用外部存档存储每一代产生的非劣解, 并且采用拥挤距离来维持外部存档规模, 同时提出一种新的全局最优粒子的选取策略(基于拥挤距离和收敛性距离)来提升粒子向Pareto前沿飞行的概率;为提升种群跳出局部最优解的能力, 以一定的概率对外部存档中粒子进行变异操作。通过典型的多目标测试函数对提出的算法进行检测, 结果表明,CMMOPSO算法在求解多目标问题上有一定的优势。因此, CMMOPSO可以作为求解多目标优化问题的有效算法。     

基于模糊物元模型的高维多目标FJSP研究*

为解决高维多目标柔性作业车间调度问题,提出了一种基于模糊物元模型与粒子群算法的模糊粒子群算法（Fuzzy Particle Swarm Optimization,FPSO）。该算法以模糊物元分析理论为依据,采用复合模糊物元与基准模糊物元之间的欧式贴近度作为适应度值引导粒子群算法的进化,并引入具有容量限制的外部存储器保留较优的Pareto非支配解以供决策者选择。此外,构建了优化目标为最大完工时间、设备总负荷、加工成本、最大设备负荷与加工质量的高维多目标优化模型,并以Kacem基准问题与实际生产数据为例进行仿真模拟与对比分析。结果表明,该算法具有良好的收敛性且搜索到的非支配解分布性较好,能够有效地应用于求解高维多目标柔性作业车间调度问题。     

基于平衡搜索策略的多目标粒子群优化算法*

鉴于平衡全局和局部搜索在多目标粒子群优化算法获取完整均匀Pareto最优前沿方面的重要性,设计平衡全局和局部搜索策略,进而提出改进的多目标粒子群优化算法(bsMOPSO).文中策略在局部搜索方面设计归档集自挖掘子策略,通过对归档集中均匀分布的部分粒子进行柯西扰动,使归档集涵盖整个前沿面的局部搜索.在全局搜索方面设计边界最优粒子引导搜索子策略,以边界最优粒子替换部分粒子的全局最优解,引导粒子向各维目标的边界区域搜索.选取4种对比算法在ZDT和DTLZ系列的部分测试函数上进行实验,结果表明bsMOPSO具有更快的Pareto最优前沿收敛效率和更好的分布性.     

基于粒子记忆体的多目标微粒群算法*

针对多目标微粒群算法(MOPSO)解的多样性分布问题,提出一种基于粒子记忆体的多目标微粒群算法(dp-MOPSO)。dp-MOPSO算法为每个微粒分配一个记忆体,保存寻优过程中搜索到的非支配pbest集,以避免搜索信息的丢失。采用外部存档保存种群搜索到的所有Pareto解,并引入动态邻域的策略从外部存档中选择全局最优解。利用几个典型的多目标测试函数对dp-MOPSO算法的性能进行测试,并与两种著名的多目标进化算法m-DNPSO、SPEA2进行比较。实验结果表明,dp-MOPSO算法可以更好地逼近真实Pareto沿,同时所得Pareto解分布更均匀。     

基于新型非支配排序的多目标麻雀优化算法

针对麻雀搜索算法在求解多目标问题中的不足,并且在求解过程中易陷入局部最优与收敛性差的问题,提出了一种改进的多目标麻雀搜索算法。首先,引入了新型非支配排序,找到最优前沿面;其次,将多项式变异和正余弦算法融合到种群进化策略中,增强其搜索能力,通过竞争机制的种群选择方法,降低搜索过程中局部最优粒子和全局最优粒子导致的误差;最后,将改进算法与多种多目标算法在标准测试函数上进行对比,仿真结果表明,改进算法的收敛性与搜索能力均优于其他算法。由此说明该算法具有可靠的多目标寻优能力,能够有效解决多目标优化问题。     

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。     

用于约束多目标优化问题的混合粒子群算法

针对约束多目标优化问题,结合Pareto支配思想、锦标赛选择和排挤距离技术,采用双种群搜索策略,引进免疫机制,对传统的粒子更新策略进行改进,提出一种用于求解约束多目标优化问题的混合粒子群算法。通过4个标准约束多目标函数进行测试,测试结果表明,该方法有效可行,相比传统多目标优化算法更优。     

基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标优化算法解集的分布性和收敛性,提出一种基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法(dMOPSO-DE).该算法通过提出方向角产生一组均匀的方向向量,确保粒子分布的均匀性;引入隐式精英保持策略和差分进化修正机制选择全局最优粒子,避免种群陷入局部最优Pareto前沿;采用粒子重置策略保证群体的多样性.与非支配排序(NSGA-II)算法、多目标粒子群优化(MOPSO)算法、分解多目标粒子群优化(dMOPSO)算法和分解多目标进化-差分进化(MOEA/D-DE)算法进行比较,实验结果表明,所提出算法在求解多目标优化问题时具有良好的收敛性和多样性.     

Comparisons of some improving strategies on MOPSO for multi-objective (r, Q) inventory system

This paper presents comparisons of some recent improving strategies on multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm which is based on Pareto dominance for handling multiple objective in continuous review stochastic inventory control system. The complexity of considering conflict objectives such as cost minimization and service level maximization in the real-world inventory control problem needs to employ more exact optimizers generating more diverse and better non-dominated solutions of a reorder point and order size system. At first, we apply the original MOPSO employed for the multi-objective inventory control problem. Then we incorporate the mutation operator to maintain diversity in the swarm and explore all the search space into the MOPSO. Next we change the leader selection strategy used that called geographically-based system (Grids) and instead of that, crowding distance factor is also applied to select the global optimal particle as a leader. Also we use ε-dominance concept to bound archive size and maintain more diversity and convergence in the MOPSO for optimizing the inventory control problem. Finally, the MOPSO algorithms created using these strategies are evaluated and compared with each other in terms of some performance metrics taken from the literature. The results indicate that these strategies have significant influences on computational time, convergence, and diversity of generated Pareto optimal solutions.     

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.     

一种基于粒子群算法的改进多目标文化算法

提出一种基于粒子群算法的改进多目标文化算法并用于求解多目标优化问题.算法中群体空间采用多目标粒子群优化算法进行演化;信念空间通过对形势知识、规范化知识和历史知识的重新定义使之符合多目标优化问题;信念空间和群体空间的交互通过自适应的接受操作和影响操作来实现.若干多目标标准测试函数的仿真结果表明,改进多目标文化算法能够在保持Pareto解集多样性的同时具有较好的均匀性和收敛性.     

Multi-criterion Pareto based particle swarm optimized polynomial neural network for classification: A review and state-of-the-art

In this paper, we proposed a multi-objective Pareto based particle swarm optimization (MOPPSO) to minimize the architectural complexity and maximize the classification accuracy of a polynomial neural network (PNN). To support this, we provide an extensive review of the literature on multi-objective particle swarm optimization and PNN. Classification using PNN can be considered as a multi-objective problem rather than as a single objective one. Measures like classification accuracy and architectural complexity used for evaluating PNN based classification can be thought of as two different conflicting criterions. Using these two metrics as the criteria of classification problem, the proposed MOPPSO technique attempts to find out a set of non-dominated solutions with less complex PNN architecture and high classification accuracy. An extensive experimental study has been carried out to compare the importance and effectiveness of the proposed method with the chosen state-of-the-art multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm using several benchmark datasets. A comprehensive bibliography is included for further enhancement of this area.     

解多目标优化问题的新粒子群优化算法

通过定义的粒子序值方差和U-度量方差,把对任意多个目标函数的优化问题转化成为两个目标函数的优化问题。继而把Pareto最优与粒子群优化(PSO)算法相结合,对转化后的优化问题提出了一种新的多目标粒子群优化算法,并证明了其收敛性。新方法用较少计算量便可以求出一组在最优解集合中分布均匀且数量充足的最优解。计算机仿真表明该算法对不同的试验函数均可用较少计算量求出在最优解集合中分布均匀且数量充足的最优解。