自适应学习的多目标粒子群优化算法

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基于自适应网格的多目标粒子群优化算法

基于自适应网格的多目标粒子群优化算法
杨俊杰;周建中;方仍存;李英海;刘力
【期刊名称】《系统仿真学报》
【年(卷),期】2008(20)21
【摘要】针对现有多目标进化算法计算复杂度高、搜索效率低等缺点,提出了基于自适应网格的多目标粒子群优化(AGA-MOPSO)算法,其特点包括:评估非劣解集中粒子密度估计信息的自适应网格算法;能够平衡全局和局部搜索能力的基于AGA的Pareto最优解搜索技术;删除非劣解集集中品质差的多余粒子以维持非劣解集在一定规模的基于AGA的非劣解集截断技术。

仿真计算表明,和文献中典型的多目标进化算法比较,AGA-MOPSO算法在求解复杂大规模优化问题方面表现了良好的性能。

【总页数】5页(P5843-5847)
【作者】杨俊杰;周建中;方仍存;李英海;刘力
【作者单位】华中科技大学水电与数字化工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP301.6
【相关文献】
1.基于网格排序的多目标粒子群优化算法
2.基于搜索空间自适应分割的多目标粒子群优化算法
3.基于种群曼哈顿距离的自适应多目标粒子群优化算法
4.基于改进粒
子群优化算法的多目标自适应巡航控制5.基于量子行为特性粒子群和自适应网格
的多目标优化算法
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基于粒子群算法的自适应多目标优化

学术论坛
基于粒子群算法的自适应多目标优化
郭占富崔葛谨（东华大学信息科学与技术学院上海２６００２）１摘要：本文描述了一种新曩的基于粒子群的多目标优化方法，自适应多目标拉子群优化。该算法采用自即适应的方法，惯性重和使加速度，数随对阃的变化而改变，而有助于算法更有效的探索搜索空间。对三个典型多目标测试函数所作实验的蛄果验证了谊方法ｆ－从的有效性和快速性。关键词：目多标优化粒子群优化Ｐｒｔ最优解莱ａｅｏ自适应参数调整中图分类号：６０文献标识码：Ａ文章编号：６２３９（ｏ８ｌ（）ｏ３一１１７－７ｌ２０）０ｂ一２６Ｏ
本文算法采用自适应的方法，惯性使个多目标优化问题可以表示如下：权重和加速度系数随时间的变化而改变，Ｍ血ｙｆ）｛ｌ），（）… ，（） — （一ｆ（ｘｘｆｘ，ｆｘ｝从而有助于算法更有效的探索搜索空间。２ｏｒ惯在ｓ ∈Ｓ｛舀Ｘ ≤０ｊｌ２… ，｝１其中，性权重采用动态设置的方法，每．Ｘｔ－ｘＩ（），，，ｐ（）＝次迭代中，据下式计算每个粒子的惯性根ｘｘ，２・ｘ］－［ｌｘ，－ｎＴ－，式中Ｘ为决策向量，为目标向量，权重值。ｙ鲥ｗ（）．－ｍａｔ／ｘ．（）ｔ＝Ｏ９ｘ－ｔｍａｔＸ０５４（）第ｊ约束，决策变量可行解域。ｘ为个ｓ为ｍａｔ０最大截止代数，是当前迭代ｘ）ｔ下面介绍多目标优化算法中几个常用的概代数。从上式可以看出，惯性权重值ｗ取值念。０４０９，定义ｌＰｒｔ：ａｅｏ支配：策变量ｕ支配ｖ决为［．，．】在算法前期例子惯性权重值趋９而４满足：有ｆｕ ≤ ｆｖ，Ｉ２ … ，且其向于０．，后期惯性权重趋向于０．。这所ｉ）ｉ）ｉ，，ｍ，（（－中至少一个严格不等式成立，称ｕ支配使得越优的粒子获得的惯性权重值越小，则越差的粒子获得的惯性权重值越大。ｖ记作ｕ≤ ｖ，。加速因子采用动态设置的方法，中其定义２若ｘ ∈ ，在ｓ中不存在比ｘ：且Ｃ是从Ｃ递减到Ｃ而Ｃ是从ｃ增到Ｃ，，，，递，ｏ更优越的解ｘ则ｘ称是多目标优化模型式，在每次迭代中，据以下两个公式计算每根（）Ｐｒｔ优解。１的ａｅｏ最定义３对于一个给定的多目标优化问个粒子的加速因子：：ｃｔ（ｌ－ｌｔｍａ＋ｌｌ＝ｃｆｃｉ）／ｘｔｃｉ（）５题ｆ）所有Ｐｒｔ最优解构成Ｐｒｔ最优（，ｘａｅｏａｅｏｃｔ（２— ｃｉ）ｍａ＋２２＝ｃｆ２ｔ／ｘｔｃｉ（）６解集（ａｅｏｔｌｓｔ，作Ｐ。Ｐｒｔｐｉｅ）记ｏｍａ在这里我们选用ｃｉ．ｃｆＯ．，ｌ＝２５，ｌ＝５解决实际工程中多目标优化问题，首ｃｉ．，２－２５通过实验表明，样可２－０５ｃｆ．。这先必须找出Ｐｒｔ最优解集和Ｐｒｔａｅｏａｅｏ前以更好地平衡搜索空间和全局收敛，保确端，后由决策者根据实际要求在其中选然能更好地寻找帕累托最优解。取合理的解。本文算法采用存档群体策略以保证算法的收敛性能，每次的迭代中将群体中在２基于粒子群算法的自适应多目优化标的非支配解保存到存档群体中。我们给存２．１粒子群优化算法（Ｓ）ＰＯ档群体限制了一个最大容量，中全局最其Ｐ０法源于对二维空间中鸟群捕食Ｓ算优值是依据一个多样化参数［该存档群６１从行为的模拟，初由Ｋｅｎｄ最ｎｅｙ和Ｅｅｈｒｂｒａｔ体中选取的。并且引进一个新颖的多样性于１９年提出。９５参数ｄｅ它是借鉴于距离排挤法（ｏｉｇｎｉ，ｃｗｄｎｒ假设在ｎ维搜索空间中粒子群的第ｉ个ｄｓａｃａｕｅ得来。本文采用了ｄｅｉｎｅｍｅｓｒ）ｔｎｉ粒子位置可以表示为Ｘ－ｘｌｘ２，ｉ，，这个参数，于ｄｅ的选择相当于对搜索ｉ（ｉｉ… ｘｎ）基ｎｉ它到当前迭代次数为止的最好位置称为粒空间进行了划分，以引导粒子在多个子可子最优位置，为Ｐ＝ｐｌｉ… ，ｉ，，体记ｉ（ｉｐ２ｐｎ）群空间中进行搜索，效控制粒子群算法单有中所有粒子到目前为止经历过的最好位置点集中的趋势，以很好的保持粒子的多可称为全局最优位置，为Ｐ＝ｐｌｇ … ，记ｇ（ｇｐ２样性，而保持解在整个帕累托解空间具从ｐｎ，，ａ）粒子ｉ的速度用Ｖ＝ｖｌｖ２，ｉ）ｉ（ｉｉ… ｖｎ，有较好的分布性能。表示。对于每一代，子寻优遵循以下基粒本公式为：

一种自适应混合多目标粒子群优化算法

１针对ＰＯ算法对初始值比较敏感的问题，）Ｓ
使用Ｓｂｌ列映射决策变量，得初始解集在全ｏｏ序使决策空间范围有更均匀的分布；２使用自适应权重，化过程初期增强算法全）优
传统的多目标优化算法是给每个目标定义一个权值，再将所有的目标函数加权处理。运行一次，只能优化得到一个值，而且权值的给定带有很大的随意性ｌ。而理想的多目标优化方法则希望通过一５Ｊ
同时获得更好的多样性。
关
键
词：目标粒子群优化，ｏｏ序列，多Ｓｂｌ自适应，变异算子，混沌搜索文献标识码：Ａ文章编号：００２５（０１０－６５７１０－８２１）５０９－７０ＰＯＥ。ＭＯＳＳ）８ｊＰＯ通常不需要根据Ｐｒｔ配和密ａｅｏ支
有更均匀的分布。使用线性递减权重法调整粒子群算法的权重，增强算法收敛性。提出了用基于使
多样性指标ｓＰ的自适应变异算子增加种群多样性的同时，还提出了在最优档案集中，用基于改进使的世代距离指标ＧＤ的自适应混沌搜索增强算法局部搜索能力。最后，文中提出的改进算法与将ＭＯＳ基本多目标粒子群优化算法）ＮＧ２对比，ＰＯ（和ＳＡ结果显示出该算法能够在保持优化解收敛性的
种自适应混合多目标粒子群优化算法
聂瑞，卫国，李广文，刘小雄章

多策略自适应粒子群优化算法

第41卷第3期 2017年6月南京理工大学学报Journal of Nanjing University of Science and TechnologyVol.41 No.3Jun.2017多策略自适应粒子群优化算法汤可宗\丰建文\李芳\杨静宇2(1.景德镇陶瓷大学信息工程学院，江西景德镇333403;2.南京理工大学高维信息智能感知与系统教育部重点实验室，江苏南京210094)摘要：为了提高粒子群优化算法搜索最优解的效率，该文提出多策略自适应粒子群优化 (MAPS0)算法。

通过构建多样性测试方式评价种群的分布性。

粒子的进化状态分别为勘探或开发状态，通过执行实时交替策略，确定粒子的进化状态。

在迭代优化时，根据粒子的多样性动态地控制惯性系数。

基于所构建的多样性测试方式，通过融入精英学习策略进一步改善种群多样性，以阻止种群陷入局部解。

实验结果表明，与自适应性粒子群优化（APS0)、综合性学习粒子群优化（CPS0)、振荡粒子群优化（PPS0)算法相比，MAPS0算法能够持续地改善PS0跳出局部最优解的能力，其可靠性和成功率均优于其它算法，并能有效改善搜索性能和收敛速度。

关键词：粒子群优化；多样性测试；实时交替策略;精英学习策略;种群多样性中图分类号:TP391.41 文章编号：1005-9830(2017)03-0301-06D O I：10.14177/ki.32-1397n.2017.41.03.005Multi-strategy adaptive particle swarm optimization algorithm Tang Kezong1，Feng Jianwen1，Li Fang1，Yang Jingyu2(1. School of Information Engineering,Jingdezhen Ceramic Institute,Jingdezhen333403 ,China;2. Key Laboratory of Intelligent Perception and Systems for High-dimensional Information ofMinistry of Education,Nanjing University of Science and Technology,Nanjing210094 ,China) Abstract：In order to improve the efficiency of particle swarm optimization(PSO)algorithm for searching for optimal solutions，a multi-strategy adaptive particle swarm optimization (MAPSO) algorithm is proposed.A diversity-measurement strategy is developed to evaluate the population distribution.A real-time alternating strategy is performed to determine predefined evolutionary states, exploration or exploitation.During iterative optimization,the inertia weight is dynamically controlled 收稿日期:2016-03-18 修回日期:2016-10-10基金项目：国家自然科学基金（61662037);高维信息智能感知与系统教育部重点实验室开放课题资助课题(JY B201507);江西省科技计划项目（20161BAB212042);江西省教育厅科学技术研究项目（GJJ150927) 作者简介:汤可宗（1978-)，男，博士，副教授，主要研究方向:智能信息处理，E-mail:tangkezong@ 126. com。

自适应变异的粒子群优化算法

自适应变异的粒子群优化算法一、本文概述粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）算法是一种基于群体智能的优化技术，它通过模拟鸟群捕食行为中的信息共享和社会心理学中的群体行为，形成了一种有效的搜索策略。

然而，传统的粒子群优化算法在面对复杂多变的优化问题时，往往表现出一定的局限性，如易陷入局部最优、搜索精度不高、收敛速度慢等。

为了克服这些缺点，提高算法的全局搜索能力和收敛速度，本文提出了一种自适应变异的粒子群优化算法。

自适应变异的粒子群优化算法在传统的粒子群优化算法基础上，引入了自适应变异机制。

该机制能够根据粒子的历史搜索信息和当前搜索环境，动态调整粒子的速度和位置，从而有效避免算法陷入局部最优，提高全局搜索能力。

同时，算法还通过引入自适应调整参数，实现了对粒子速度和加速度的灵活控制，进一步提高了算法的收敛速度和搜索精度。

本文首先简要介绍了粒子群优化算法的基本原理和存在的问题，然后详细阐述了自适应变异的粒子群优化算法的设计思路、实现方法和优势。

通过对比实验，验证了自适应变异的粒子群优化算法在解决复杂优化问题上的有效性和优越性。

本文还探讨了自适应变异的粒子群优化算法在实际应用中的潜力和研究方向。

本文的研究不仅为粒子群优化算法的发展提供了新的思路和方法，也为解决复杂优化问题提供了一种有效的工具。

本文的研究成果对于推动群体智能优化技术的发展和应用具有一定的理论价值和实际意义。

二、粒子群优化算法的基本原理粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）是一种基于群体智能的优化搜索技术，模拟了鸟群觅食行为中的社会心理学现象。

该算法由Eberhart和Kennedy于1995年提出，其基本原理在于通过群体中个体之间的信息共享和协作，使得整个群体能够向最优解区域逼近。

在PSO中，每个优化问题的潜在解都被视为搜索空间中的一个“粒子”，每个粒子都有一个由目标函数决定的适应度值，以及一个速度向量来决定其搜索的方向和步长。

粒子群优化算法及其在多目标优化中的应用

粒子群优化算法及其在多目标优化中的应用一、什么是粒子群优化算法粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）是一种智能优化算法，源自对鸟群迁徙和鱼群捕食行为的研究。

通过模拟粒子受到群体协作和个体经验的影响，不断调整自身的位置和速度，最终找到最优解。

PSO算法具有简单、易于实现、收敛速度快等优点，因此在许多领域中得到了广泛应用，比如函数优化、神经网络训练、图像处理和机器学习等。

二、PSO在多目标优化中的应用1.多目标优化问题在现实中，多个优化目标相互制约，无法同时达到最优解，这就是多目标优化问题。

例如，企业在做决策时需要考虑成本、效益、风险等多个因素，决策的结果是一个多维变量向量。

多目标优化问题的解决方法有很多，其中之一就是使用PSO算法。

2.多目标PSO算法在传统的PSO算法中，只考虑单一目标函数，但是在多目标优化问题中，需要考虑多个目标函数，因此需要改进PSO算法。

多目标PSO算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization，MOPSO）是一种改进后的PSO算法。

其基本思想就是将多个目标函数同时考虑，同时维护多个粒子的状态，不断优化粒子在多个目标函数上的表现，从而找到一个可以在多个目标函数上达到较优的解。

3.多目标PSO算法的特点与传统的PSO算法相比，多目标PSO算法具有以下特点：（1）多目标PSO算法考虑了多个目标函数，解决了多目标优化问题。

（2）通过维护多个粒子状态，可以更好地维护搜索空间的多样性，保证算法的全局搜索能力。

（3）通过优化粒子在多个目标函数上的表现，可以寻找出在多目标情况下较优的解。

三、总结PSO算法作为一种智能优化算法，具备搜索速度快、易于实现等优点，因此在多个领域有广泛的应用。

在多目标优化问题中，多目标PSO算法可以通过同时考虑多个目标函数，更好地寻找在多目标情况下的最优解，具有很好的应用前景。

多目标粒子群算法流程

多目标粒子群算法流程
多目标粒子群算法是一种优化算法，用于解决多目标优化问题。

它的流程包括以下几个步骤：
1. 初始化：设置种群大小、粒子的初始位置和速度、惯性权重等参数。

2. 适应度计算：根据目标函数计算每个粒子的适应度值。

3. 个体历史最优更新：根据粒子的适应度值和历史最优位置，更新每个粒子的个体历史最优位置。

4. 群体历史最优更新：根据所有粒子的个体历史最优位置，更新全局历史最优位置。

5. 速度更新：根据个体历史最优位置和全局历史最优位置，以及惯性权重和加速系数，更新每个粒子的速度。

6. 位置更新：根据更新后的速度，更新每个粒子的位置。

7. 终止条件判断：如果达到指定的终止条件（如迭代次数、适应度值等），则算法停止。

8. 输出结果：输出最优解及其对应的适应度值。

多目标粒子群算法的优点是可以同时考虑多个目标函数，并找到它们之间的权衡点，从而得到更加全面和优秀的解。

- 1 -。

多目标优化的粒子群算法及其应用研究共3篇

多目标优化的粒子群算法及其应用研究共3篇多目标优化的粒子群算法及其应用研究1多目标优化的粒子群算法及其应用研究随着科技的发展，人们对于优化问题的求解需求越来越高。

在工程实践中，很多问题都涉及到多个优化目标，比如说在物流方面，安全、效率、成本等指标都需要被考虑到。

传统的单目标优化算法已不能满足这些需求，因为单目标算法中只考虑单一的优化目标，在解决多目标问题时会失效。

因此，多目标优化算法应运而生。

其中，粒子群算法是一种被广泛应用的多目标优化算法，本文将对这种算法进行介绍，并展示其在实际应用中的成功案例。

1. 算法原理粒子群算法（Particle Swarm Optimization，PSO）是一种仿生智能算法，源自对鸟群的群体行为的研究。

在算法中，将待优化的问题抽象成一个高维的空间，然后在空间中随机生成一定数量的粒子，每个粒子都代表了一个潜在解。

每个粒子在空间中移动，并根据适应度函数对自身位置进行优化，以期找到最好的解。

粒子的移动和优化过程可以通过以下公式表示：$$v_{i,j} = \omega v_{i,j} + c_1r_1(p_{i,j} - x_{i,j}) + c_2r_2(g_j - x_{i,j})$$$$x_{i,j} = x_{i,j} + v_{i,j}$$其中，$i$ 表示粒子的编号，$j$ 表示该粒子在搜索空间中的第 $j$ 个维度，$v_{i,j}$ 表示粒子在该维度上的速度，$x_{i,j}$ 表示粒子在该维度上的位置，$p_{i,j}$ 表示粒子当前的最佳位置，$g_j$ 表示整个种群中最好的位置，$\omega$ 表示惯性权重，$c_1$ 和 $c_2$ 分别为粒子向自己最优点和全局最优点移动的加速度系数，$r_1$ 和 $r_2$ 为两个 $[0,1]$ 之间的随机值。

通过粒子群的迭代过程，粒子逐渐找到最优解。

2. 多目标优化问题多目标优化问题的具体表述为：给出一个目标函数集 $f(x) = \{f_1(x), f_2(x),...,f_m(x)\}$，其中 $x$ 为决策向量，包含 $n$ 个变量，优化过程中需求出 $f(x)$ 的所有最佳解。

粒子群优化算法与多目标优化

粒子群优化算法与多目标优化
粒子群优化算法与多目标优化
粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）是一种仿生算法，它模仿了群体里每个个体（粒子）搜索最优解的行为模式。

算法中的每个粒子代表一个可能的解决方案，根据粒子的历史位置和速度更新每个粒子的位置，以期最终达到最优解。

粒子群优化算法最初是用于单目标优化问题，但是近年来也被用于多目标优化问题。

多目标优化是指优化多个目标函数的一组变量，这些目标函数可以是相互矛盾的，从而使得优化问题变得更加复杂。

粒子群优化算法可以应用于多目标优化，它可以基于每个粒子的历史位置和速度来更新每个粒子的位置，以期最终达到最优解。

为了更好地解决多目标优化问题，研究者们还引入了一种新的粒子群优化算法，即多目标粒子群优化算法（MOPSO）。

MOPSO与PSO的主要区别在于它使用多个目标函数来更新粒子的位置，而PSO仅使用单个目标函数。

此外，MOPSO还添加了一个进化步骤来改进原有粒子的解决方案，以求得更优的解决方案。

此外，MOPSO还改进了粒子群优化算法中粒子的选择方式，以更好地支持多目标优化问题的求解。

粒子群优化算法既可以用于单目标优化问题，也可以用于多目标优化问题，它的灵活性使得它能够应用于各种优化问题。

粒子群优化算法的优点在于它对种群的搜索空间有很好的探索能力，并且可以快速收敛到全局最优解。

此外，粒子群优化算法还可以用于多目标优化，MOPSO可以更好地支持多目标优化问题的求解。

因此，粒子群优化算法可以说是一种有效的优化算法，它可以有效地解决多目标优化问题。

基于自适应学习的多目标粒子群优化算法

尹
摘
呈，观七，，郭一李文彬严太山，

（．南理工学院信息与通信工程学院，南岳阳４４０；．１湖湖１０６２湘潭大学信息工程学院，南湘潭４１０）湖１１５
要：将进化算法应用于某些多目标优化问题时，用增加种群规模和进化代数的方法往往耗费大量的目标采
集的分布均匀性，用最近邻学习方法为每个粒子在Ｐｒｏ支配解集中寻找一个最优飞行目标来提高其收敛使ａｔ非ｅ速度并保持粒子群搜索方向的多样性。实验结果表明，出的算法可在显著地降低函数评估成本的前提下实现提
快速的搜索，并使粒子群均匀地逼近Ｐｒｔａｅｏ最优面。关键词：粒子群优化；多目标优化；自适应惯性权值；聚类排挤；最优搜索方向学习中图分类号：Ｔ３１６Ｐ０．文献标志码：Ａ文章编号：１０ —６５２１）９３３ — ４０１３９（０２０ —２２０
ｏｔｚｔｎａｇｒｔｍａｅｉｓｌａａｔｅｌａｎｎｆｐｉｌｓａｃｉｃｉｎ．ｈｌｏｉｍｓｄｔｅｓｒａａｔｅｉｅｔｐｉａｉｌｏｈｂｓｄＯｌｅｆｄｐｉｅｒｉｇｏｔｍｉｏｉ－ｖｏｍａｅｒｈｄｒｔｓＴｅａｇｒｈｕｅｅ－ｄｐｉｎｒｉｅｏｔｈｆｖａ
ｗｅｇｔｔｅｔｅｔａｅｏｆｅｗｅｅｇｏａｎｃｌｅｒｈＡｄｉｕｅｅｃｕｔｒｇｃｏｉｇｔｉｔｉｅｕｉｒｉ— ｉｈｓｏｇｔｈｄ —ｆｔｅｎｔｌｂｌａｄｌａａｃ．ｎｓｄｔｌｓｉｒｗｄｎｍａｎａｎｔｎｆｍｄｓｒｂｈｏｓｔｈｅｎｏｈｏ

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收稿日期：２０１２０２１９；修回日期：２０１２０３２６基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０９７５０４９，３０９７１５４０）；湖南省自然科学基金重点资助项目（１１ＪＪ２０３７）作者简介：尹呈（１９８８），男，湖南邵阳人，硕士，主要研究方向为进化计算；郭观七（１９６３），男（通信作者），湖南岳阳人，教授，博士，主要研究方向为进化计算、多目标优化与决策（ｇｑ．ｇｕｏ＠１６３．ｃｏｍ）．
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｈｅｎｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｉｔｏｆｔｅｎｒｅｑｕｉｒｅｓａｌａｒｇｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｉｚｅａｎｄａｌａｒｇｅｎｕｍｂｅｒｏｆｅｖｏｌｕｔｉｏｎｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔｃｏｎｓｕｍｅｄｐｌｅｎｔｙｏｆｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎｏｖｅｒｈｅａｄｏｆｅｖａｌｕａｔｉｎｇｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｂｕｔｊｕｓｔｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎｐｏｏｒｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｅａｒｃｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｄａｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｓｅｌｆａｄａｐｔｉｖｅｌｅａｒｎｉｎｇｏｆｏｐｔｉｍａｌｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ．Ｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｕｓｅｄｔｈｅｓｅｌｆａｄａｐｔｉｖｅｉｎｅｒｔｉａｗｅｉｇｈｔｓｔｏｇｅｔｔｈｅｔｒａｄｅｏｆｆｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇｌｏｂａｌａｎｄｌｏｃａｌｓｅａｒｃｈ．ＡｎｄｉｔｕｓｅｄｔｈｅｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｃｒｏｗｄｉｎｇｔｏｍａｉｎｔａｉｎｔｈｅｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｏｎｄｏｍｉｎａｔｅｄＰａｒｅｔｏｓｏｌｕｔｉｏｎｓ．ＡｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｔｈｅｎｅａｒｅｓｔｎｅｉｇｈｂｏｒｒｕｌｅｔｏｓｅｅｋｔｈｅｂｅｓｔｔａｒｇｅｔｉｎｔｈｅｎｏｎｄｏｍｉｎａｔｅｄＰａｒｅｔｏｓｏｌｕｔｉｏｎｓｔｏｇｅｔｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｆｌｙｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｅａｃｈｐａｒｔｉｃｌｅ，ｉｔｓｐｅｄｔｈｅｆｌｙｉｎｇｏｆｓｉｎｇｌｅｐａｒｔｉｃｌｅａｎｄｋｅｐｔｔｈｅｄｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆｔｈｅｆｌｙｉｎｇｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍ．ＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｄｒｉｖｅｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｔｏａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｕｎｉｆｏｒｍｌｙｔｏｔｈｅＰａｒｅｔｏｆｒｏｎｔ，ａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｃｏｓｔｏｆｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ｓｅｌｆａｄａｐｔｉｖｅｉｎｅｒｔｉａｗｅｉｇｈｔ；ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇｃｒｏｗｄｉｎｇ；ｌｅａｒｎｉｎｇｏｐｔｉｍａｌｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
（１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ＆ＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨｕｎａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＹｕｅｙａｎｇＨｕｎａｎ４１４００６，Ｃｈｉｎａ；２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＸｉａｎｇｔａｎＨｕｎａｎ４１１１０５，Ｃｈｉｎａ）
，２尹呈１，郭观七１，李文彬１，严太山１
（１．湖南理工学院信息与通信工程学院，湖南岳阳４１４００６；２．湘潭大学信息工程学院，湖南湘潭４１１１０５）摘要：将进化算法应用于某些多目标优化问题时，采用增加种群规模和进化代数的方法往往耗费大量的目标函数计算开销，且达不到提高种群进化效率的目的，为此提出了一种基于自适应学习最优搜索方向的多目标粒子群优化算法。采用自适应惯性权值平衡算法的全局和局部搜索能力，采用聚类排挤方法保持Ｐａｒｅｔｏ非支配解集的分布均匀性，使用最近邻学习方法为每个粒子在Ｐａｒｅｔｏ非支配解集中寻找一个最优飞行目标来提高其收敛速度并保持粒子群搜索方向的多样性。实验结果表明，提出的算法可在显著地降低函数评估成本的前提下实现快速的搜索，并使粒子群均匀地逼近Ｐａｒｅｔｏ最优面。关键词：粒子群优化；多目标优化；自适应惯性权值；聚类排挤；最优搜索方向学习中图分类号：ＴＰ３０１６文献标志码：Ａ文章编号：１００１３６９５（２０１２）０９３２３２０４ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１３６９５．２０１２．０９．００８
第２９卷第９期２０１２年９月
计算机应用研究ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒｓ
Ｖｏｌ２９Ｎｏ９Ｓｅｐ．２０１２
基于自适应学习的多目标粒子群优化算法
同的进化方向选择不同的全局最优解，从而让粒子群具有多方
引言
粒子群优化算法（ｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＰＳＯ）是一种模拟鸟群觅食行为的进化算法，它不必进行类似遗传算法所采用的交叉与变异操作，而是通过粒子群在解空间中追随最优粒子的运动来搜寻最优解。由于粒子群算法具有结构简单、参数少、易于实现等优点，被广泛应用于求解最优化问题，并在很多工程优化实践中表现出优于其他进化算法的优化性能。ＰＳＯ应用于多目标优化问题时，面临两个问题：ａ）如何为粒子群中每个粒子选择一个合适的全局最优解（ｇｂｅｓｔ）来指引ｉ其搜索方向；ｂ）如何保存整个粒子群在优化过程中找到的非支配解。对于问题ｂ），通常的做法是采用一个外部档案或容器去保存这些非支配解；而对问题ａ），研究人员提出了很多优秀的算法。文献［２］采用粒子群分割策略，对子粒子群根据不
第９期
尹呈，等：基于自适应学习的多目标粒子群优化算法
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邻学习方法为每个粒子在非支配解中寻找一个全局最优解来指引其飞行，并运用聚类排挤法使外部容器中非支配解分布均匀以确保粒子能在搜索空间中飞行间距均匀，从而避免算法收敛于Ｐａｒｅｔｏ最优面的某一局部区域。对常用的多目标优化测试问题进行仿真实验，验证了该算法可在种群规模小、进化代数少的情况下，用较低的计算成本开销找到收敛精度和分布性均很好的Ｐａｒｅｔｏ最优解集。