【摘要】：現(xiàn)實(shí)生活中,許多復(fù)雜的工程問題存在非線性、大規(guī)模、多模態(tài)、動態(tài)性的特點(diǎn)。傳統(tǒng)的進(jìn)化算法求解這類問題存在一定的局限性,因此需要對傳統(tǒng)進(jìn)化算法進(jìn)行改進(jìn)從而達(dá)到解決這類復(fù)雜問題的需求。粒子群算法(PSO),是對生物界中群聚動物尋找食物的行為進(jìn)行觀察而受到啟發(fā),而提出來的計算模型,具有簡單、魯邦性較強(qiáng)、搜索速度快以及精度高等特點(diǎn)。本文詳細(xì)闡述了PSO算法的源起、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及改進(jìn)發(fā)展和相關(guān)應(yīng)用。多模態(tài)優(yōu)化問題在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中較為常見,該類問題常常包含若干個最優(yōu)解(全局以及局部),為了求解此類問題,大量學(xué)者在進(jìn)化算法的基礎(chǔ)上,加入小生境技術(shù)做出改進(jìn)。本文在第三章對多模態(tài)優(yōu)化問題的數(shù)學(xué)模型做了詳細(xì)闡述,介紹了一些經(jīng)典的小生境技術(shù),闡述了近來PSO算法在多模態(tài)優(yōu)化中的相關(guān)研究。引入線性遞減慣權(quán)重系數(shù)對星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PSO算法進(jìn)行改進(jìn),并使用15種復(fù)雜的多模態(tài)測試函數(shù)對改進(jìn)后的兩種PSO算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),證明了相關(guān)算法的優(yōu)勢。現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中,許多待優(yōu)化問題都會隨時間動態(tài)變化,因此動態(tài)優(yōu)化問題是十分重要且十分具備難度的研究熱點(diǎn)。群智能進(jìn)化算法是優(yōu)化這類問題的可行方案。本文在引入線性遞減慣權(quán)重系數(shù)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)PSO算法的基礎(chǔ)上提出幾點(diǎn)改進(jìn)。首先加入動態(tài)探測例子來探測外部環(huán)境是否變化,其次,一旦探測到環(huán)境變化,加入了對應(yīng)的響應(yīng)機(jī)制。一種響應(yīng)機(jī)制是基于清除機(jī)制的小生境技術(shù),一種是基于自適應(yīng)擁擠度的小生境技術(shù)。通過相關(guān)動態(tài)測試函數(shù)對改進(jìn)前后的算法進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法較改進(jìn)前表現(xiàn)更好,具備一定的有效性,加入自適應(yīng)擁擠度的響應(yīng)機(jī)制的PSO算法在三者中表現(xiàn)最好。
【學(xué)位授予單位】：中原工學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TP18
【圖文】：

3. 基于多模態(tài)優(yōu)化問題的算法研究1 多模態(tài)優(yōu)化問題的定義定義如下一個優(yōu)化問題：( )11min/ max , ,..., [ ]DD i ix xif(x) s.t. x x l ,u== ∈ ∏x式中 f ( x )表示目標(biāo)函數(shù)，也就是待優(yōu)化問題，可分為最小化問題和最大化問。x 就表示可行解，D 為 x 的維度。[ ]∏=Diiilu1,是決策空間，D 為 x 的維度。 分別表示 的上下限。

圖 3.2 Shubert 函數(shù)么最理想結(jié)果就是找到所有峰值的位置。當(dāng)使用傳統(tǒng)的點(diǎn)對點(diǎn)式的優(yōu)化算法求模態(tài)優(yōu)化問題時，需要使用算法運(yùn)算多次，同時無法保證每次搜索到的最優(yōu)解復(fù)，顯然效率低下，可靠性不高。用進(jìn)化算法求解多模態(tài)問題時，能夠?qū)⒖赡軆?yōu)解以種群的形式保存，經(jīng)過若干次的迭代計算后，就能得到多個最優(yōu)解,尋找最優(yōu)解有許多好處:1.能為決策者提供更多有用的信息，有助于研究問題中隱含系屬性。2.能為決策者提供更多可靠的選擇。3.有助于提高算法求出全局最優(yōu)概率。4.有助于提高選擇壓力與種群多樣性間的平衡。2 經(jīng)典小生境算法簡介為了使進(jìn)化算法[49][50]準(zhǔn)確的搜索多模態(tài)適應(yīng)度函數(shù)值，研究者需要修改經(jīng)典，將群體劃分為適當(dāng)數(shù)量的子群體，再通過不同群體之間的雜交、變異操作產(chǎn)一代群體，從而找到多個極值點(diǎn)。在生物學(xué)范疇中，小生境（Niche）[51][52][53]

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本文編號：2721969