基于侧步爬山策略的混合多目标粒子群算法研究

为提高多目标粒子群算法(MOPSO)的收敛性与解集多样性,提出一种基于侧步爬山策略的混合多目标粒子群算法(H-MOPSO).通过建立局部搜索与粒子群优化的混合模型,在该模型中后期引入基于侧步爬山策略的局部搜索,周期性代替粒子群搜索并优化混合参数,使粒子根据距离前沿的远近朝下降或非支配方向搜索,加快粒子群收敛并改善其分布.同时采用非均匀变异算子和线性递减的惯性权重策略,避免算法早熟.通过标准测试函数的对比实验表明,该算法整体上比MOPSO、NSGA-II和MOEA/D具有更好的多样性与收敛性.     

教与同伴学习粒子群算法求解多目标柔性作业车间调度问题

针对多目标柔性作业车间调度问题,提出了带Pareto非支配解集的教与同伴学习粒子群算法。首先,以工件的最大完工时间、最大机器负荷和所有机器总负荷为优化目标建立了多目标柔性作业车间调度模型。然后,该算法结合多目标Pareto方法和教与同伴学习粒子群算法,采用快速非支配排序算法产生初始Pareto非支配解集,用提取Pareto支配层程序更新Pareto非支配解集,同时采用混合分派规则产生初始种群,采用开口向上抛物线递减的惯性权重选择策略提高算法的收敛速度。最后,对3个Benchmark算例进行仿真实验。理论分析和仿真表明,与带向导性局部搜索的多目标进化算法(MOEA-GLS)和带局部搜索的控制遗传算法(AL-CGA)相比,对于相同的测试实例,该算法能产生更多更好的Pareto非支配解;在计算时间方面,该算法要小于带向导性局部搜索的多目标进化算法。实验结果表明该算法可以有效解决多目标柔性作业车间调度问题。     

一种改进的多目标混合差分进化算法

将差分进化算法（DE）用于多目标优化问题,提出了一种精英保留和进化进程中非支配解集迁移操作的差分进化算法,以保证所求得多目标优化问题Pareto最优解的多样性。采用双群体约束处理技术,构建进化群体的Pareto非支配解外部存档集,并进行基于非支配解集的迁移操作,以增加非支配解的数目和质量。用多个经典测试函数测试的结果表明,与标准DE相比,该方法收敛到问题的Pareto前沿效果良好,能有效保持Pareto最优解多样性与收敛之间的平衡。     

带硬时间窗模糊车辆路径问题的多目标优化

针对带硬时间窗车辆路径问题的多重模糊性,基于模糊可信性理论建立多目标模糊期望值模型,提出求解该问题的自适应混合多目标粒子群优化算法.该算法根据相位空间的思想给出一种实数编码方式,设计双存档机制,分别存储演化过程中产生的非支配解和有益不可行解,并引入自适应局部搜索、变异和粒子全局向导选择策略.仿真实验结果表明,与多目标进化算法相比,该算法可以获得更优的Pareto解集.     

改进的约束优化多目标遗传算法及工程应用

利用多目标法处理约束条件,提出一种改进的基于多目标优化的遗传算法用于求解约束优化问题。该算法将约束优化问题转化为两个目标的多目标优化问题; 利用庄家法构造非劣个体,将种群分为支配子种群和非支配子种群,以一定概率分别从支配子种群和非支配子种群中选择个体进行算术交叉操作,引导个体逐步向极值点靠近,增强算法的局部搜索能力,对非支配子种群进行多样性变异操作。8个标准测试函数和3个工程应用的仿真实验结果表明了该算法的有效性。     

一种差分多目标优化算法

提出一种基于差分进化多目标优化算法.首先,采用基于差分进化的种群启发式搜索,根据多目标优化的特点,进行基于全部种群的Pareto占优比较和选择,有效实现全局搜索和局部搜索.另外,利用一个外部种群来储存非支配解,当非支配解的个数大于外部种群预先设定的规模时,对每个非支配个体采用基于支配关系和拥挤信息的适应度策略评价,然后采用基于密度的选择策略对外部种群进行删减,进一步提高算法的均匀性和宽广性.与NSGA-Ⅱ、PESA-Ⅱ、SPEA2的比较结果表明,该算法不仅收敛性较好,而且在均匀性和宽广性上优势明显.     

修正免疫克隆约束多目标优化算法

针对约束多目标优化问题,提出修正免疫克隆约束多目标优化算法.该算法通过引进一个约束处理策略,用一个修正算法对个体的目标函数值进行修正,并对修正后的目标函数值采用免疫克隆算法进行优化,用一个精英种群对可行非支配解进行存储.该算法在优化过程中,既保留了非支配可行解,也充分利用了约束偏离值小的非可行解,同时引进整体克隆策略来提高解分布的多样性.通过对约束多目标问题的各项性能指标的测试以及和对比算法的比较可以看出:该算法在处理约束多目标优化测试问题时,所得解的多样性得到了一定的提高.同时,解的收敛性和均匀性也得到了一定的改进.     

Modified Immune Clonal Constrained Multi-Objective Optimization Algorithm

针对约束多目标优化问题,提出修正免疫克隆约束多目标优化算法.该算法通过引进一个约束处理策略,用一个修正算法对个体的目标函数值进行修正,并对修正后的目标函数值采用免疫克隆算法进行优化,用一个精英种群对可行非支配解进行存储.该算法在优化过程中,既保留了非支配可行解,也充分利用了约束偏离值小的非可行解,同时引进整体克隆策略来提高解分布的多样性.通过对约束多目标问题的各项性能指标的测试以及和对比算法的比较可以看出:该算法在处理约束多目标优化测试问题时,所得解的多样性得到了一定的提高.同时,解的收敛性和均匀性也得到了一定的改进.     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

混合择优的多目标免疫粒子群优化算法

为解决多目标粒子群优化算法存在解的多样性差、分布不均等问题,提出一种混合择优机制：在迭代过程中每个粒子依概率,根据解集信息熵或Sigma值确定其全局极值;并直接对解集进行基于信息熵的克隆选择,根据支配关系更新解集,充分发掘分布性更好的解。测试函数的仿真实验结果表明,该算法在保持较好的收敛性能的同时,其求解的分布性指标要明显优于其他算法,这说明混合择优机制能够有效地提升多目标粒子群优化算法求解的多样性和分布性。     

混合粒子群算法求解多目标柔性作业车间调度问题

柔性作业车间调度问题是生产管理领域和组合优化领域的重要分支.本文提出一种基于Pareto支配的混合粒子群优化算法求解多目标柔性作业车间调度问题.首先采用基于工序排序和机器分配的粒子表达方式,并直接在离散域进行位置更新.其次,提出基于BaldWinian学习策略和模拟退火技术相结合的多目标局部搜索策略,以平衡算法的全局探索能力和局部开发能力.然后引入Pareto支配的概念来比较粒子的优劣性,并采用外部档案保存进化过程中的非支配解.最后用于求解该类问题的经典算例,并与已有算法进行比较,所提算法在收敛性和分布均匀性方面均具有明显优势.     

A new decomposition based evolutionary algorithm with uniform designs for many-objective optimization

For many-objective optimization problems, how to get a set of solutions with good convergence and diversity is a difficult and challenging work. In this paper, a new decomposition based evolutionary algorithm with uniform designs is proposed to achieve the goal. The proposed algorithm adopts the uniform design method to set the weight vectors which are uniformly distributed over the design space, and the size of the weight vectors neither increases nonlinearly with the number of objectives nor considers a formulaic setting. A crossover operator based on the uniform design method is constructed to enhance the search capacity of the proposed algorithm. Moreover, in order to improve the convergence performance of the algorithm, a sub-population strategy is used to optimize each sub-problem. Comparing with some efficient state-of-the-art algorithms, e.g., NSGAII-CE, MOEA/D and HypE, on six benchmark functions, the proposed algorithm is able to find a set of solutions with better diversity and convergence.     

提高多目标进化算法分布性的动态调整机制

为提高多目标进化算法的分布性,提出一种基于极坐标的动态调整机制。在极坐标下,根据解集的拥挤程度,计算个体解的缩放系数。在进化过程中利用该缩放系数动态调整解集支配关系,适当提高分布性好的解在支配关系中的地位以改善解的分布。对测试函数的仿真试验结果表明,将该机制应用于经典算法能显著提高算法的分布性,同时保持良好的收敛性。     

混合多目标粒子群优化算法在热精轧负荷分配优化中的应用

通过对热精轧负荷分配过程的分析,选取负荷均衡、板形良好和轧制功率最低为目标,建立了热精轧负荷分配多目标优化模型.为了提高多目标优化算法解集的分布性和收敛性,提出了一种混合多目标粒子群优化算法(HMOPSO),该算法根据Pareto支配关系得到Pareto前沿进而保证种群收敛;采用分解策略维护外部存档,该策略首先根据Pareto前沿求出上界点对目标空间进行归一化处理,然后对种群进行分区处理进而保证种群的分布性能.仿真结果表明,HMOPSO的收敛性和分布性都好于MOPSO和d MOPSO;采用模糊多属性决策的方法从Pareto最优解集中选择一个Pareto最优解,通过与经验负荷分配方法相比,表明该Pareto最优解可以使轧制方案更加合理.     

嵌入单纯形法的混合类电磁机制算法

针对类电磁机制算法存在局部搜索能力差的问题,提出一种基于单纯形法的混合类电磁机制算法。该混合算法首先利用反向学习策略构造初始种群以保证粒子均匀分布在搜索空间中。利用单纯形法对最优粒子进行局部搜索,增强了算法在最优点附近的局部搜索能力,以加快算法的收敛速度。四个基准测试函数的仿真实验结果表明,该算法具有更好的寻优性能。     

基于新的适应度函数和多搜索策略的高维多目标进化算法

为提高高维多目标进化算法的性能,提出了一个基于新的适应度函数和多搜索策略的高维多目标进化算法。该算法提出了一个新的适应度函数来平衡多样性和收敛性,并且设计了一个多搜索策略来帮助交叉算子产生优秀的后代进而提高收敛性。该适应度函数首先从当前种群和新产生的后代中挑出收敛性较好的个体,然后计算这些个体的稀疏程度;该多搜索策略选择稀疏且收敛的解来执行全局和局部搜索。数值实验测试了CEC2018高维多目标竞赛的15个测试问题,每个测试问题的目标个数分别为5、10、15。实验结果表明,该算法能找到一组比四种代表性算法（如NSGAIII、MOEA/DD、KnEA、RVEA）具有更好的多样性和收敛性的解集。     

Integrating Conjugate Gradients Into Evolutionary Algorithms for Large-Scale Continuous Multi-Objective Optimization

Large-scale multi-objective optimization problems (LSMOPs) pose challenges to existing optimizers since a set of well-converged and diverse solutions should be found in huge search spaces. While evolutionary algorithms are good at solving small-scale multi-objective optimization problems, they are criticized for low efficiency in converging to the optimums of LSMOPs. By contrast, mathematical programming methods offer fast convergence speed on large-scale single-objective optimization problems, but they have difficulties in finding diverse solutions for LSMOPs. Currently, how to integrate evolutionary algorithms with mathematical programming methods to solve LSMOPs remains unexplored. In this paper, a hybrid algorithm is tailored for LSMOPs by coupling differential evolution and a conjugate gradient method. On the one hand, conjugate gradients and differential evolution are used to update different decision variables of a set of solutions, where the former drives the solutions to quickly converge towards the Pareto front and the latter promotes the diversity of the solutions to cover the whole Pareto front. On the other hand, objective decomposition strategy of evolutionary multi-objective optimization is used to differentiate the conjugate gradients of solutions, and the line search strategy of mathematical programming is used to ensure the higher quality of each offspring than its parent. In comparison with state-of-the-art evolutionary algorithms, mathematical programming methods, and hybrid algorithms, the proposed algorithm exhibits better convergence and diversity performance on a variety of benchmark and real-world LSMOPs.      

目标空间映射策略的高维多目标粒子群优化算法

为了平衡优化算法在高维多目标优化问题中收敛性和多样性之间的关系,增加算法的选择压力,本文提出了一种基于目标空间映射策略的高维多目标粒子群优化算法(many-objective particle swarm optimization algorithm based on objective space mapping strategy,MOPSO-OSM)。在求解高维多目标优化问题时,Pareto准则难以从众多的非支配解中确定最优“折中”解,因此将高维多目标空间映射为以收敛性和多样性评价指标的2维空间,再将上述2维空间根据性能指标的优劣划分为4个不同区域。同时,使用反向学习策略提高算法跳出局部最优的能力。实验表明,MOPSO-OSM算法可以有效平衡收敛性和多样性之间的关系,达到求解复杂多目标优化问题的目的。     

混合蚁群优化算法求解卫星数传调度问题

为了求解卫星数传调度问题,提出了混合蚁群优化算法。算法设计了基于任务数传操作的解构造图,提出了基于解构造图的任务调度序列和资源分配序列概率决策模型,采用基于随机加权的混合策略综合利用问题的启发式信息。算法通过基于混沌变异的列信息素向量更新策略增强解构造的多样性,通过具有补偿机制的全局信息素更新策略来保证算法的收敛性。利用STK工具设计了五个调度场景,并利用计算机生成各场景的数传任务。仿真实验结果表明,该算法是可行、有效的,收敛性和解多样性较好。