基于粒子群算法的多目标函数优化问题研究.pdf

武汉理工大学
硕士学位论文
基于粒子群算法的多目标函数优化问题研究
姓名:刘麟
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:熊盛武
20050201
中文摘要解。第一种算法利用算法的动态栅格归档鲥现实世界的优化问题往往属于多目标优化问题,与单目标优化不同,多个相互竞争目标的优化结果是得到的是一组可行解,被称作最优解集。由于缺少喜好信息,最优解集中找不到一个解比另一个解更好。另外,这些优化问题太多有较高维的搜索空间,如使用精确的传统方法解决多目标优化问题会导致很高的时间复杂性。因此,设计高效的优化算法来解决多目标优化问题变得相当迫切而现实。粒子群优化算法墙改攴⒄蛊鹄吹娜壕壑悄芩惴ā8盟惴ɑ这样的假设:群体中的各个粒子能够从其过去的经历和其它粒子的经历得到有效的信息。和演化算法相比,该算法需要设置较少的参数。实验发现,对于大多数优化问题,其有更快的收敛速度。但是,对于将粒子群优化算法运用于多目标函数优化领域却鲜有讨论。本文对粒子群算法和遗传算法进行了比较,讨论了多目标演化算法的相关重要的策略,并介绍了算法和惴āT诖嘶∩希肞的消息传递机制,借助多目标演化算法的相关策略,设计了两种改进的多目标粒子群算法。两种算法都需一个相应的外部集归档,用于保留历代的非支配技术,在整个群体中运用南⒋ǖ荩獠考榈抵性擞靡糯算法的杂交,变异因子操作,从而获得更好的最优解;第二种算法采用南⒋ǖ莼疲琒算法的嗬牍榈导际鹾突肪逞≡衽涠匝≡癫呗裕使得整个群体在保持适当的选择压力的情况下收敛于最优解。通过标准连续测试问题集的实验数据对比与分析,精英策略、共事策略、淘汰机制对多目标粒子群算法仍然适用,不同信息的来源能够明显加快算法的关键词;遗传算法,粒子群算法,多目标优化,精英机制收敛速度。实验结果也表明,改进的惴芄豢焖偈樟驳絇橇最优目标域,而且有很好的扩展性。武汉理工大学硕士学位论文
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。沙嗄独创性声明关于论文使用授权的说明C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑本人声明,所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名:本人完全了解武汉理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅:学校可以公布论文的全部内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。研究生签名注:请将此
第滦髀国内外研究情况问题的提出人类改造自然的方案规划与设计过程总体上反映了最大化效益、最小化成本这一基本优化原则W畲蠡б妗⒆钚』杀颈局噬鲜且桓龆嗄勘甑挠呕问题Pб婵赡馨ǘ嘀中б妫缇眯б妗⒄涡б嬗肷缁嵝б娴龋撼本或损失也可能包括生产成本与非生产成本,或与此相关联的其它目标如环境污染等方面的损失。航天器总体设计中的有效载荷、射程、推力等指标参数的综合是一个典型的多目标的优化问题。控制工程中控制系统的稳、准、快等时域指标与稳定域度、系统带宽等频域特性的综合问题也是一个多目标工程优化设计问题。此外还有社会发展与国民经济的中长远发展计划的优化与决策问题等。一般说来,科学与工程实践中的许多优化问题大都是多目标的优化与决策多目标最优化琈渤莆6啾曜加嗉ㄐ蛳蛄呕问题。它的最早出现,应追溯到年的提出的多目标矛盾如何协调的问题,国际上一般认为多目标最优问题最早由法国经济学家甈晏出4撕笳夥矫娴墓ぷ鞣叫宋窗珼论的角度,提出多个决策者而且彼此又互相矛盾的多目标决策问题:年,,热硕酝辜岢隽擞行У愕母拍睿辏琇甖又从控制论的角度提出多目标控制问题;甏乒懔薑蚑耐仄向量空间的结论从纯数学的角度巩固了多目标最优化;年,甁系统地提出了多目标优化问题的研究报告,这是多目标最优化这门学科发展的一个转折。到目前为止,已有超过个数值计算问题。因此解决多目标优化问题,是一个非常有实际意义的课题。:同年,
于解决该类问题。这段时期的方法往往是将多目标转化为各目标之加权和,:呕勘杲鑫8髂勘甑募尤ê停呕讨懈髂勘甑挠哦冉展不可操作:髂勘曛渫ü霾弑淞肯嗷ブ圃迹嬖谙嗷ッ艿哪勘致使加权目标函数的拓扑结构十分复杂。基于传统数学规划原理的多目标优化方法在实际工程优化问题中往往会表现出一定的脆弱性。理论上说,解