基于Wang-Landau抽样的带静不平衡约束的简化卫星舱布局方法

以简化卫星舱承载板上三维布局设计问题为背景,研究一类带静不平衡约束的圆柱体和长方体混合待布物布局问题。针对该三维布局问题,将已成功应用于统计物理学和蛋白质结构预测的Wang-Landau抽样算法引入布局问题中。Wang- Landau抽样算法通过在复杂布局空间中进行有效抽样来得到一个平坦的能量直方图,从而精确估计布局系统的状态密度。通过将Wang- Landau抽样算法与带加速策略的最速下降法、质心平移策略相结合,提出了改进的Wang-Landau抽样算法。对文献中两个算例进行了实算,计算结果表明,改进的Wang-Landau抽样算法的收敛速度和解的质量相比文献中其它算法均有较大的提高。     

基于禁忌搜索的启发式算法求解带平衡约束的圆形装填问题

带平衡约束的圆形装填(Packing)问题是一类简化的卫星舱布局优化问题.现提出一个基于禁忌搜索的启发式(TSH)算法对该问题进行求解.算法从任一初始格局出发,应用基于自适应步长的梯度法进行能量极小化.为了使计算能有效地逃离局部极小点的陷阱且避免迂回搜索,算法采用了禁忌搜索的策略.在禁忌搜索的过程中,我们对传统的邻域解、禁忌对象以及当前解接受原则进行了有效的改进.对两组共11个有代表性的算例进行了实算.计算结果表明,TSH算法刷新了其中7个算例的当今国际上的最好纪录,对于其余4个算例,该算法均达到问题的最优解.     

带静不平衡约束的正交矩形布局问题的启发式模拟退火算法*

以卫星舱布局为背景,研究一类带静不平衡约束的正交矩形布局问题.借鉴拟物策略,定义矩形与矩形、矩形与圆形容器之间的嵌入度计算公式,将该问题转变为无约束的优化问题.通过将启发式格局更新策略、基于梯度法的局部搜索机制与具有全局优化功能的模拟退火算法相结合,提出一种求解带静不平衡约束的正交矩形布局问题的启发式模拟退火算法.算法中的启发式格局更新策略产生新格局和跳坑,梯度法搜索新格局附近能量更低的格局.另外,在布局优化过程中,通过在挤压弹性势能的基础上增加静不平衡量惩罚项,并采用质心平移的方法,使布局系统的静不平衡量达到约束要求.实验表明,文中算法是一种解决带静不平衡约束的正交矩形布局问题的有效算法.     

基于蚁群算法的带平衡约束矩形布局问题的启发式求解

以卫星舱布局问题作为研究背景,求解了带平衡约束的矩形布局问题。采用启发式策略设计了分区域分步布局法,该策略将圆形卫星舱承重板分成4个区域,分区域同步进行布局。当所布矩形和区域都确定时,采用最左最底填充策略进行布局。该方法通过不干涉约束,使布局紧凑,通过控制系统质心的位置,使系统保持平衡。在启发式策略的基础上,设计了蚁群算法搜索优化定位次序,从而得到优化的布局。数值仿真结果表明,该布局方法具有优良的计算性能。     

求解可重入并行机调度的混合禁忌搜索算法

为解决带有一台远程服务设备的可重入并行机调度问题,设计了一种混合禁忌搜索算法。针对传统禁忌搜索算法只从单起始点搜索、容易陷入局部最优等缺点,混合禁忌搜索算法设计了一种Restart策略。当传统禁忌搜索算法陷入局部最优时,用Restart策略重新产生初始解以进行禁忌搜索,将传统的禁忌搜索算法从单起始点搜索改进成多起始点搜索。数值实验中将混合禁忌搜索算法与启发式算法CS相比,结果表明该算法具有较高的求解质量,且其计算时间是可接受的。     

带静不平衡约束的矩形装填问题的启发式算法

卫星舱布局问题不仅是一个复杂的耦合系统设计问题,也是一个特殊的优化问题,具有NP难度性。解决这类问题最大的挑战在于需要优化的目标函数具有大量的被高能势垒分隔开的局部极小值点。Wang-Landau（WL）抽样算法是一种改进的蒙特卡罗方法,已经被成功地运用蛋白质结构预测等优化问题。本文以卫星舱布局优化问题为背景,首次将WL抽样算法引入矩形装填问题的求解。针对矩形装填物的特点,提出了启发式格局更新策略,以引导抽样算法在解空间中进行有效行走。为了加速搜索全局最优解,每次蒙特卡罗扫描生成新的布局时,便执行梯度法进行局部搜索。通过将局部搜索机制、启发式格局更新策略与WL抽样算法相结合,提出了一种用于解决带静不平衡约束的任意矩形装填问题的启发式布局算法。在布局优化过程中,通过在挤压弹性势能的基础上增加静不平衡量惩罚项并采用质心平移的方法,使布局系统的静不平衡量达到约束要求。另外,为了改进算法的搜索效率,提出了改进的有限圆族法用于装填物之间的干涉性判断和干涉量计算。通过对文献中两组共10个有代表性的算例进行实算,计算结果表明,所提出的装填算法是一种求解带静不平衡性能约束的任意矩形装填问题的有效算法。     

禁忌搜索算法解决零空闲流水线调度问题

针对流水线调度这一类NP-Hard难题,深入分析了零空闲流水线调度问题,提出了一种解决零空闲流水线调度问题的基于NEH方法的禁忌搜索算法,建立了以工件的最大完工时间为目标的算法模型.新算法利用NEH启发式算法产生问题的初始解,改善了新算法的搜索性能.利用动态方式更新禁忌表长,提高了新算法的鲁棒性.为了提高算法的运行时效,利用快速搜索算法对提出的禁忌搜索算法进行改进,即采用快速搜索算法作为禁忌搜索的邻域函数,得到另一种改进的禁忌搜索算法.仿真试验结果表明了该算法的有效性及优越性,新算法在流水线生产调度及自动化工程等领域具有较高的实用价值.     

带扰动和变异因子的改进禁忌搜索算法求解贴片机贴装过程优化

以多贴装头拱架式贴片机为研究对象,利用带扰动和变异因子的改进禁忌搜索算法,实现贴片机贴装过程优化.算法在传统禁忌搜索算法的基础上,利用以长期记忆为基础的多元化扰动策略和块变异算子来扩大贴片机贴装顺序优化搜索空间,并结合局部下降搜索策略优化喂料器分配,最终实现贴片机贴装整体优化.仿真实验表明,改进算法能快速有效地获得较好的贴片机贴装优化解.与其他文献中的算法相比,所提出的算法在求解质量和求解速度上有较大的优越性.     

混合流水车间调度的变邻域禁忌搜索算法

针对混合流水车间系统的最小化Makespan调度问题,提出一种基于关键路径理论的变邻域禁忌搜索算法,讨论其关键技术。在该算法中,提出基于关键路径的毗邻域概念,防止搜索算法陷入局部最优解,采用变邻域搜索策略,在无法改进解时,实现对移动毗邻域的搜索。仿真结果表明,该算法获得的调度结果优于简化禁忌搜索和启发式算法。     

大型钢铁企业原料场存储分配问题的研究

为钢铁企业原料存储分配问题建立了以降低成本并保持原料成分稳定为目标函数的非线性数学模型,并提出了改进禁忌搜索算法进行求解.该算法利用基于随机kick移动的迭代局域搜索策略作为跳出局部最优的策略,其中迭代局域搜索策略的邻域以环交换移动产生.通过150组随机数据的实验证明,引入迭代局域搜索策略的禁忌搜索算法具有较强的全局搜索能力,是解决该类实际工业问题的快速有效的近优算法.     

一种用于PFSP节能优化的混合禁忌搜索算法

为了追求节能减排与净利润最大化,建立一种置换流水车间订单接受与调度模型。禁忌搜索是一类启发式全局搜索算法,传统禁忌搜索对初始解依赖较大,没有对考虑能效的置换流水车间调度问题进行更深入的优化。鉴于问题的复杂性,提出了一种节能混合禁忌搜索算法,结合了NEH构造启发式算法的优势,并在该算法中设计了订单接受与拒绝编码方式、能耗调整与交货期配置策略。最后采用大量随机实例对性能进行分析。实验结果表明,通过上述改进,改善了算法的全局搜索能力与解决复杂模型的寻优能力,节能混合禁忌搜索较单一算法而言性能更优,可以有效增加企业总净利润,降低能源消耗。     

一种改进的禁忌搜索算法求解背包问题

提出一种改进的禁忌搜索算法来求解背包问题.该算法基于禁忌搜索技术,并采用I&D策略,同时设计了两种针对局部最优解的变异算子.改进后的算法能有效地弥补标准禁忌算法对初始解依赖的缺陷,同时也避免了搜索停滞的现象.通过对具体实例和随机问题的测试,表明改进后的禁忌搜索算法有更好的性能.     

基于可变禁忌长度的优化停机位分配

针对机场"最大化停机位利用率"以及"最小化旅客行走路程"问题,提出了一种动态、灵活分配停机位的禁忌搜索算法。首先介绍了基本禁忌搜索算法的相关设计,然后引出了改进后的动态禁忌搜索算法（DTS算法）,最后利用实际数据对改进后的禁忌搜索算法进行演算。通过几组数据的对比可看出,突出可变禁忌长度能够缩短全局寻优的循环次数。而与相关文献的演算结果进行对比显示：在资源不受限情况下,旅客行走总时间减少了15.75%;在资源受限情况下,旅客行走总时间减少了22.84%。实验结果表明,采用动态禁忌搜索算法能够得到更小的旅客行走路程的分配方案。     

基于禁忌搜索的生产—库存—配送协同计划问题研究

针对具有一定生产期和存储期的快速消费品,从供应链集成的角度研究了确定性需求情形下多工厂、多产品、多客户供应网络的生产—库存—配送协同计划问题,并建立了多周期环境下生产—库存—配送协同计划问题的混合整数规划模型,以协同优化各工厂的生产计划、库存计划与配送计划.提出了求解该模型的禁忌搜索算法方案,且通过设计启发式顺序分配方法生成初始解,采用了从改进的2-opt和λ-interchange的邻域解中产生候选解的策略,给出了提出算法的具体实现过程.最后,通过测试算例的仿真结果,证明了禁忌搜索算法在求解该类问题时具有比混合遗传算法更强的鲁棒性,并且能够得到更好的解.     

基于模拟退火算法的布局问题研究

在传统模拟退火算法的基础上,对布局问题的优化算法进行了研究,采用回火策略,改进一般模拟退火算法寻优的效果;结合布局问题的具体特点,采用Sequence Pair来描述布局问题的解结构,综合构成了一种新的求解布局问题的模拟退火算法.通过算例验证,该算法优于传统优化算法和普通启发式搜索算法,并且对增量布局也能够取得较好的效果.     

有车辆数限制的开放式车辆调度问题研究

有车辆数限制的开放式车辆调度问题(m-OVRP)是车辆调度类问题(VRP)的一个新的分支.本文通过多初始解选优、平滑动态的禁忌长度等改进手段,基于遗传算法中变异的思想,设计了改进的禁忌搜索算法来解决m-OVRP问题.实验结果表明,本文提出的算法不仅能很好地解决m-OVRP问题,对OVRP问题也能得到稳定的结果.本算法核心包括:提出一种全新的构造初始解的贪心算法,在禁忌搜索初始解的选取中采用多初始解选优的策略;提出在禁忌搜索中采用平滑动态的禁忌长度.本算法可以很方便地应用到其他的一些启发式搜索问题的求解中.     

正三角形容器内等圆Packing问题的启发式算法

等圆Packing问题研究如何将n个单位半径的圆形物体互不嵌入地置入一个边长尽量小的正三角形容器内,作为一类经典的NP难度问题,其有着重要的理论价值和广泛的应用背景.模拟退火算法是一种随机的全局寻优算法,通过将启发式格局更新策略与基于梯度法的局部搜索策略融入模拟退火算法,并与二分搜索相结合,提出一种求解正三角形容器内等圆Packing问题的启发式算法.该算法将启发式格局更新策略用来产生新格局和跳坑,用梯度法搜索新产生格局附近能量更低的格局,并用二分搜索得到正三角形容器的最小边长.对41个算例进行测试的实验结果表明,文中算法改进了其中38个实例的目前最优结果,是求解正三角形容器内等圆Packing问题的一种有效算法.     

基于禁忌搜索的启发式算法求解球体Packing问题*

为求解具有NP难度的球体Packing问题,通过将禁忌搜索方法与基于自适应步长的梯度下降法和二分法相结合,提出了一个启发式算法。对50个等球算例进行了实例测试,算法改进了其中44个算例的目前最优结果。大量的实例计算结果表明,该启发式算法是求解球体Packing问题的一个有效算法。     

大学城体育资源优化整合仿真研究

针对提高大学城体育资源合理使用的优化程度,为均衡分配资源,将蚁群算法和禁忌搜索算法相结合,提出了一种新的资源优化分配算法.将问题空间描述为一种互约束的六元组数学模型,并且设置求解的目标函数为各约束条件的加权和,然后通过禁忌搜索算法进行优化分配.算法初始时,利用蚁群算法迭代优化禁忌搜索的初始解,提高了算法的收敛速度;当系统迭代未能显著改善当前解时,采用保留5%的优秀种子策略,并强迫箅法进行第二轮优化以提高获得解的成功率.通过求解成功率、执行时间以及对成功解的模糊综合评判对算法结果进行实验分析,仿真结果表明,相对于传统禁忌搜索算法不仅提高了资源整合优化的成功率,同时提高了成功解的实际应用质量.     

并行I/O中一种基于服务时间最小变化的文件分配策略

论文中对于文件访问的服务时间进行了较深入的研究,提出一种并行I/O文件分配算法——启发式文件分类分配策略,它在负载基本均衡前提下,按照相似的访问服务时间对每个待分配的数据文件进行磁盘分配。通过对启发式文件分类分配策略与已有的贪婪文件分配法进行实验比较,结果表明:系统处理重负载时,访问响应时间提高了30%左右,而且数据访问速率越高,由启发式文件分类分配策略所提高的性能就越明显。