自适应进化多目标粒子群优化算法

提出一种自适应进化粒子群优化算法以求解多目标优化问题．采用非支配排序策略和动态加权法选择最优粒子,引导种群飞行,提高Ｐａｒｅｔｏ解的多样性．采用动态惯性权重,提高其全局寻优能力．当种群的寻优能力减弱时,采用变异操作以引导粒子群跳出局部最优．通过ＺＤＴ１～ＺＤＴ４ 基准函数验证,该算法能够在保持优化解多样性的同时实现较好的收敛性．与其他多目标进化算法和多目标粒子群优化算法相比,该算法具有较好的性能．

     

基于动态多种群的多目标粒子群算法

研究进化算法在求解多目标优化问题时,极易陷入到伪Pareto前沿(等价于单目标优化问题中的局部最优解),为了提高优化过程,提出一种基于动态多种群的多目标粒子群算法(DMSMOPSO).在DMSMOPSO算法中,为了增加种群的多样性,提升粒子跳出局部最优解的能力,采用多子群进行搜索并且子群是动态地进行构建;采用K-均值聚...     

一种动态分组的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法易陷入局部最优的问题,提出一种动态分组的粒子群优化算法.通过对鸟群习性的研究,给出交互粒子的概念,并在粒子群优化过程中引入动态分组机制,将种群动态划分成多个子种群,且每次划分的子种群数目是从特定集合中随机选取,从而增加交互粒子划分到同一子种群的概率.每个子种群在收敛进化的同时,利用环拓扑结构提高种群多样性及算法搜索全局最优解的能力.实验结果表明,与其他粒子群优化算法相比,该算法具有更好的稳定性、寻优性能以及更高的收敛精度.     

基于差分进化粒子群算法的多目标无功优化

针对电力系统有功网损最小、电压水平最好和电压稳定裕度最大的多目标无功优化问题,提出一种基于差分进化的改进多目标粒子群优化算法。该算法通过对Pareto最优解集的差分进化来增加Pareto最优解的多样性,通过拥挤距离来控制精英集中非支配解的分布,以提高对种群空间的均匀采集;采用擂台赛法则构造多目标Pareto最优解集,较大程度的提高了算法的运行效率;自适应惯性权重和加速度因子的动态变化可增强算法的全局搜索能力。将该算法在IEEE14、IEEE30节点标准测试系统上进行了无功优化仿真,结果表明,基于差分进化的改进多目标粒子群优化算法能够在保持Pareto最优解的多样性的同时具有较好的收敛性能,为多目标无功优化提供了一种新的方法。     

基于多策略的多目标粒子群优化算法

针对目前多目标粒子群优化算法的收敛性能和非劣解的多样性不能同时得到满足等缺陷,提出一种基于多策略的多目标粒子群优化算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm for Multi-Strategy,MS-MOPSO）。采用非支配排序和拥挤距离排序相结合策略,重新划分外部种群和进化种群;采用小生境选择策略,在外部种群中选择最佳粒子作为领导粒子,用于领导进化种群中粒子的进化;在进化种群中利用多尺度高斯变异策略,平衡算法的全局搜索和局部精确搜索;采用邻域认知个体极值更新策略,不断更新个体极值。将该算法应用到典型的多目标测试函数,并与其他多目标优化算法进行对比分析,测试结果表明该算法中四个策略的有效性和互补性,同时验证了该算法不但具有较好的收敛性和收敛速度,而且该算法最优解的分布具有良好的均匀性和多样性。     

基于改进多目标HQPSOGA求解武器目标分配问题

由于进化算法求解多目标问题时易过早丧失种群多样性,造成早熟收敛,提出一种粒子多样性判别方法.基于随机选择的聚类算法与模糊贴近度原则综合求解粒子多样性贡献度,用于混合量子行为粒子群和可调节遗传算法的粒子群迭代中,结合随机新增粒子更新个体最优解,引导粒子向Pareto最优解靠近.仿真表明,所提方法是一种有效的多样性保持方法,具有更强的全局寻优能力,可有效提高求解质量,在武器-目标分配问题上求解精度更高.     

一种快速多种群的粒子群多模优化算法

针对粒子群多模优化问题中存在的易早熟、收敛速度慢及寻优精度低等问题,提出了一种快速多种群的粒子群多模优化算法。首先采用动态半径及种群划分策略,避免了多种群区域重叠问题;然后引入拓扑机制,使种群内粒子在速度上保持同步,以群落为单位在解空间上飞行,加快进化速度;同时增加种群之间的交流,在多样性和快速收敛之间达到平衡;最后采用随机权重、异步变化因子及种群淘汰策略,提高算法的搜索能力和学习能力。通过几个典型测试函数的实验结果表明,该算法具有较好的多模态寻优率,在收敛速度和精度等方面均有提高。     

一种邻居动态调整的粒子群优化算法

为了达到全局寻优能力与寻优速度的平衡,提出一种邻居动态调整的粒子群优化算法。该算法依据粒子的多样性变化和进化状态,实现邻居结构的动态改变。算法引入种群熵评估粒子的多样性,定义粒子邻居扩充因子和局部影响因子来描述粒子的进化状态,并提出邻居扩充与约束策略来控制好粒子的影响力。实验结果表明,该算法具有较强的全局寻优能力和较好的寻优速度。     

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.     

一种基于差异演化的协同粒子群优化算法

提出一种协同进化PSO算法,用于保持粒子种群的多样性并避免发生“早熟”的问题．该方法采用两个不同的分群;其中分群一的粒子采用标准PSO算法进行搜索寻优,分群二的粒子采用差异演化算法进行搜索和寻找最优解．在搜索过程中,如果标准PSO算法的适应度变化率低于一个阈值,则按照黄金分割率用分群二中的若干优势粒子取代分群一中的劣势粒子．用所提出的PSO算法和标准PSO算法对4种常用函数进行优化．结果表明,该粒子群优化算法比标准粒子群优化算法更容易找到最优解,而且优化效率和优化性能明显提高．     

基于Pareto熵的多目标粒子群优化算法

粒子群优化算法因形式简洁、收敛快速和参数调节机制灵活等优点,同时一次运行可得到多个解,且能逼近非凸或不连续的Pareto最优前端,因而被认为是求解多目标优化问题最具潜力的方法之一.但当粒子群优化算法从单目标问题扩展到多目标问题时,Pareto最优解集的存储与维护、全局和个体最优解的选择以及开发与开采的平衡等问题亦随之出现.通过目标空间变换方法,采用Pareto前端在被称为平行格坐标系统的新目标空间中的分布熵及差熵评估种群的多样性及进化状态,并以此为反馈信息来设计进化策略,使得算法能够兼顾近似Pareto前端的收敛性和多样性.同时,引入格占优和格距离密度的概念来评估Pareto最优解的个体环境适应度,以此建立外部档案更新方法和全局最优解选择机制,最终形成了基于Pareto熵的多目标粒子群优化算法.实验结果表明：在IGD性能指标上,与另外8种对等算法相比,该算法在由ZDT和DTLZ系列组成的12个多目标测试问题集中表现出了显著的性能优势.     

基于分解和多策略变异的多目标差分进化算法*

差分进化是一种有效的优化技术,已成功用于多目标优化问题。但也存在Pareto最优集合的收敛慢和多样性差等问题。针对上述不足,本文提出了一种基于分解和多策略变异的多目标差分进化算法(MODE/DMSM)。该算法利用基于分解的方法将多目标优化问题分解为多个单目标优化问题;通过高效的非支配排序方法选择具有良好收敛性和多样性的解来指导差分进化过程;采用了多策略变异方法来平衡进化过程中收敛性和多样性。在ZDT和DTLZ的10个测试函数上的仿真结果表明,本文算法在Parato最优集合的收敛性和多样性优于其他六种代表性多目标优化算法。     

基于动态调整的多目标粒子群优化算法

为了改善多目标粒子群优化算法生成的最终Pareto前端的多样性和收敛性,提出了一种针对多目标粒子群算法进化状态的检测机制.通过对外部Pareto解集的更新情况进行检测,进而评估算法的进化状态,获取反馈信息来动态调整进化策略,使得算法在进化过程中兼顾近似Pareto前端的多样性和收敛性.最后,在ZDT系列测试函数中,将本文算法与其他4种对等算法比较,证明了本文算法生成的最终Pareto前端在多样性和收敛性上均有显著的优势.     

基于极大极小距离密度的多目标微分进化算法

微分进化(differential evolution)是一种新的简单而有效的直接全局优化算法,并在许多领域得到了成功应用.提出了基于极大极小距离密度的多目标微分进化算法.新算法定义了极大极小距离密度,给出了基于极大极小距离密度的Pareto候选解集的维护方法,保证了非劣解集的多样性.并根据个体间的Pareto.支配关系和极大极小距离密度改进了微分进化的选择操作,保证了算法的收敛性,实现了利用微分进化算法求解多目标优化问题.通过对5个ZDT测试函数、两个高维测试函数的实验及与其他多目标进化算法的对比和分析,验证了新算法的可行性和有效性.     

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.     

Pareto-optimal solutions based multi-objective particle swarm optimization control for batch processes

In order to maximize the amount of the final product while reducing the amount of the by-product in batch process, an improved multi-objective particle swarm optimization based on Pareto-optimal solutions is proposed in this paper. A novel diversity preservation strategy that combines the information of distance and angle into similarity judgment is employed to select global best and thus the convergence and diversity of the Pareto front is guaranteed. As a result, enough Pareto solutions are distributed evenly in the Pareto front. To test the effectiveness of the proposed algorithm, some benchmark functions are used and a comparison with its conventional counterparts is made. Furthermore, the algorithm is applied to two classical batch processes. The results show that the quality at the end of each batch can approximate the desire value sufficiently and the input trajectory converges, thus verify the efficiency and practicability of the proposed algorithm.     

膜系统下的一种多目标优化算法

提出一种基于膜优化理论的多目标优化算法,该算法受膜计算的启发,结合膜结构、多重集和反应规则来求解多目标优化问题。为了增强算法的适应能力,采用了遗传算法中的交叉与变异机制,同时在膜中引入外部档案集,并采用非支配排序和拥挤距离方法对外部档案集进行更新操作来提高搜索解的多样性。仿真实验采用标准的KUR和ZDT系列多目标问题对所提出的算法进行测试,通过该算法得出的非支配解集能够较好地逼近真实的Pareto前沿,说明所提算法在求解多目标优化问题上具有可行性和有效性。     

基于环境经济调度问题的空间自适应划分多目标优化

提出一种基于空间自适应划分的多目标优化算法. 为了增强种群的收敛性和多样性, 多维搜索空间被划分成多个网格, 网格内的粒子通过共享“引导”粒子的经验信息调整自身的速度和位置, 并引入年龄观测器实时记录引导粒子对Pareto 解集所做的贡献, 及时更新引导粒子, 以增强算法的全局搜索能力. 对多目标测试函数以及环境经济调度问题进行了仿真实验, 实验结果表明, 所提出算法能对解空间进行更加全面、充分的探索, 快速找到一组分布具有较好的逼近性、宽广性和均匀性的最优解集合.

     

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。     

一种基于膜系统理论的多目标演化算法

提出一种用于求解多目标优化问题的基于膜系统理论的演化算法. 受膜系统理论的功能和处理化合物方式的启发,设计了求解多目标优化问题的演化操作. 此外,在表层膜中,引入了非支配排序和拥挤距离两种机制改善算法的搜索效率. 采用ZDT（Zitzler-Deb-Thiele）和DTLZ（Deb-Thiele-Laumanns-Zitzler）多目标问题对所提算法进行测试,所提算法求得的候选解既能较好地逼近真实Pareto前沿,又能满足非支配解集多样性的要求. 仿真结果表明,所提方法求解多目标优化问题是可行和有效的.