鲁棒多目标线性规划模型及混合遗传算法
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分布鲁棒优化是指在考虑不确定性的条件下,寻找一个能够在各种情况下都表现良好的解的优化问题。
以下是一些常见的分布鲁棒优化求解算法:
1.随机优化:随机优化方法使用随机采样的方式来搜索解空间,在优化过程中可以通过多
次采样来减少不确定性的影响。
2.遗传算法:遗传算法基于生物进化理论,通过模拟基因遗传、交叉和变异等操作来搜索
解空间,并通过选择优秀个体进行繁殖,以逐步改进解的质量。
3.模拟退火算法:模拟退火算法模拟固体退火的过程,通过接受劣质解的概率逐渐降低,
以增加全局搜索的能力,并最终达到近似最优解。
4.置换算法:置换算法主要用于处理离散优化问题,通过生成候选解并逐步替换当前解来
进行搜索。
常用的置换算法包括领域搜索、模拟退火和遗传算法。
5.非线性规划:非线性规划方法可以应用于分布鲁棒优化问题,通过建立数学模型和约束
条件,利用优化算法求解最优解。
常见的非线性规划算法包括牛顿法、拟牛顿法和序列二次规划等。
6.鲁棒优化:鲁棒优化方法通过生成针对不确定性情况下的最坏情况的模型,以最小化规
划目标函数在这些情况下的损失。
鲁棒优化方法可以应用于各种优化问题,并提供了对不确定性的鲁棒性能保证。
需要根据具体的问题和要求选择合适的分布鲁棒优化求解算法。
同时,结合实际情况和经验,可能需要对算法进行调整和改进以获得更好的解决方案。
多目标优化算法综述随着科技的发展和社会进步,人们不断地提出更高的科学技术要求,其中许多问题都可以用多目标优化算法得到解决。
多目标优化算法的发展非常迅速,当前已经有各种综合性比较全面的算法,如:遗传算法、粒子群算法、蚁群算法、模拟退火算法等。
本文将进一步介绍这些算法及其应用情况。
一、遗传算法遗传算法(Genetic Algorithm,简称GA)是一种源于生物学进化思想的优化算法,它通过自然选择、交叉和变异等方法来产生新的解,并逐步优化最终的解。
过程中,解又称为个体,个体又组成种群,种群中的个体通过遗传操作产生新的个体。
遗传算法的主要应用领域为工程优化问题,如:智能控制、机器学习、数据分类等。
在实际应用上,遗传算法具有较好的鲁棒性和可靠性,能够为人们解决实际问题提供很好的帮助。
二、粒子群算法粒子群算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种基于群体智能的优化算法,其核心思想是通过群体中的个体相互协作,不断搜索目标函数的最优解。
粒子群算法适用于连续和离散函数优化问题。
和遗传算法不同,粒子群算法在每次迭代中对整个种群进行更新,通过粒子间的信息交流,误差及速度的修改,产生更好的解。
因此粒子群算法收敛速度快,对于动态环境的优化问题有着比较突出的优势。
三、蚁群算法蚁群算法(Ant Colony Optimization,简称ACO)是一种仿生学启发式算法,采用“蚂蚁寻路”策略,模仿蚂蚁寻找食物的行为,通过“信息素”的引导和更新,粗略地搜索解空间。
在实际问题中,这些target可以是要寻找的最优解(minimum或maximum)。
蚁群算法通常用于组合优化问题,如:旅行商问题、资源分配问题、调度问题等。
和其他优化算法相比,蚁群算法在处理组合优化问题时得到的结果更为准确,已经被广泛应用于各个领域。
四、模拟退火算法模拟退火算法(Simulated Annealing,简称SA)是一种启发式优化算法,通过随机搜索来寻找最优解。
Advances in Applied Mathematics 应用数学进展, 2023, 12(10), 4195-4207Published Online October 2023 in Hans. https:///journal/aamhttps:///10.12677/aam.2023.1210413基于NSGA-II算法解决多目标优化实际应用的研究向芷恒,王秉哲,雪景州,山晟北方工业大学理学院,北京收稿日期:2023年9月11日;录用日期:2023年10月5日;发布日期:2023年10月13日摘要优化问题是工业生产中十分常见的一类问题,但在具体的实际应用中,单目标优化往往无法满足实际的需求。
工厂需要在保证利润的前提下降低自己的成本,如能耗、人工、生产时间等。
此时单目标优化无法较好地给出需要的可行解,采用多目标优化能较为简单地解决此类问题。
NSGA-II算法在解决此类问题时具有较好的可行性,本文主要介绍NSGA-II算法的发展与原理,并以模拟工业生产的实际情况给出了简单的应用案例。
关键词多目标优化,NSGA-II算法,Pareto占优Research on the Practical Application ofNSGA-II Algorithm for Multi-ObjectiveOptimizationZhiheng Xiang, Bingzhe Wang, Jinzhou Xue, Shen ShanCollege of Science, North China University of Technology, BeijingReceived: Sep. 11th, 2023; accepted: Oct. 5th, 2023; published: Oct. 13th, 2023AbstractOptimization problems are common in industrial production, but in specific practical applications, single-objective optimization often fails to meet the actual requirements. Factories need to reduce their costs, such as energy consumption, labor, and production time, while ensuring profitabili-向芷恒等ty. In such cases, single-objective optimization cannot provide satisfactory feasible solutions, and multi-objective optimization can effectively address these problems. The NSGA-II algorithm demon-strates good feasibility in solving such problems. This paper primarily introduces the development and principles of the NSGA-II algorithm and provides a simple application case based on simulated industrial production scenarios.KeywordsMulti-Objective Optimization, NSGA-II Algorithm, Pareto Dominance Array Copyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 绪论1.1. 引言多目标优化是现实生活中许多实际问题的重要组成部分,如工程设计、资源分配、机器学习等。
鲁棒优化模型和最优解解法毕业论文1.简介装配线就是包括一系列在车间中进行连续操作的生产系统。
零部件依次向下移动直到完工。
它们通常被使用在高效地生产大量地标准件的工业行业之中。
在这方面,建模和解决生产线平衡问题也鉴于工业对于效率的追求变得日益重要。
生产线平衡处理的是分配作业到工作站来优化一些预定义的目标函数。
那些定义操作顺序的优先关系都是要被考虑的,同时也要对能力或基于成本的目标函数进行优化。
就生产(绍尔4999)产品型号的数量来说,装配线可分为三类:单一模型(SALBP),混合模型(MALBP)和多模式(MMALBP)。
在混合模型线和类似的生产流程中的同一产品的几个版本都需要他们。
凡生产流程有明显不同的生产线都需要计划并被称为多模型生产线。
从整体上对单一模型的装配线来说,对于一种均匀的产品的制造,就会有两个基本能力取向的问题:在给定一个所需的周期时间最小化工作站的数量,所有这是由工作站时间的最大值(SALBP1)中所定义;或在给定的工作站数目下最小化周期时间(SALBP2)。
AVORD版木.结合两种构想和优化工作站的数量和周期时间的效率问题(SALBP 2),也经常被研究。
在现实生活中,装配过程中受到各种不确定性来源的影响,如操作时间的可变性、资源使用或可用性。
这些变化威胁到装配目标和避免它们造成的损失是至关重要的。
在这些资源中,操作时间的变化是重要的,特别是对于包含手动操作的生产线。
在大量变化的情况下,生产管理是昂贵的(生产线停工,工人的再分配,加班、短缺,等等)。
在这方面,本研究着重于预防这些成本的产生。
为此,我们制定了鲁棒SALBP-2。
在这个问题中,工作站被认为是预先确定的数量,因此变化影响生产周期和生产率。
开发一个算法来分配操作工作站,使其有可能在定义的最小周期完成。
因此,即使面对突发事件也能表现良好的更可靠的装配系统将会被设计出来。
我们强调,这项研究既有助于装配线设计的理论也有助于其实践。
控制系统鲁棒性优化的遗传算法策略控制系统的鲁棒性是指系统对于外部扰动和变化的适应能力,是其保持稳定性和性能的关键要素。
然而,在现实工程中,控制系统往往面临各种不确定性因素,如模型参数的变化、传感器测量误差和外部环境变化等,这些因素都会对系统的性能造成不利影响。
因此,如何提高控制系统的鲁棒性成为了一个重要的研究领域。
遗传算法作为一种优化搜索方法,能够在解空间中寻找最优解。
其基本思想是通过模拟自然界中的生物进化过程,通过选择、交叉和变异等操作来搜索全局最优解。
在控制系统鲁棒性优化中,遗传算法可以被应用于设计控制器参数,以提高系统的抗扰性和稳定性。
首先,遗传算法通过对控制器参数进行编码,将参数空间映射到染色体空间中。
常见的编码方式有二进制编码和浮点数编码,根据问题的具体情况选择合适的编码方式。
然后,通过随机生成初始种群,每个个体代表一个可能的解。
根据目标函数对个体进行评估,评估函数可以是系统的性能指标,如时域响应曲线的峰值误差和稳定时间等。
评估之后,根据适应度函数对个体进行选择,优秀的个体将有更高的生存概率。
接着,选择的个体进行交叉操作,通过互换染色体中的基因片段来生成新的个体。
交叉操作可以增加种群的多样性,从而增加搜索空间的覆盖率。
同时,为了防止早熟收敛,需要引入变异操作,通过随机改变个体中的某些基因,引入新的解以避免陷入局部最优解。
在每一代的进化过程中,根据预先设定的终止准则,如达到最大迭代次数或收敛到一定误差范围内,选择适应度最高的个体作为最终的解。
最后,将找到的最优解解码回参数空间,并应用于控制系统中。
遗传算法策略在控制系统鲁棒性优化中具有以下优势:1. 全局优化能力:遗传算法通过随机生成初始种群,并且通过选择、交叉和变异等操作来搜索解空间,具有较强的全局搜索能力。
可以在复杂的参数空间中找到全局最优解。
2. 简单而有效:遗传算法的基本操作简单直观,易于实现。
不需要对控制系统的具体模型和行为进行复杂的数学建模,适用于各种类型的控制系统。
面向应急任务卫星鲁棒性规划模型及算法邓润;唐宏;单越;牛晓楠;刘颖慧【摘要】为解决常规卫星任务规划方案面对应急任务插入时,调整后的方案相对于原始方案差异较大,卫星重调度难度大的问题,本文提出总时间重叠度及总任务执行时长两项鲁棒性指标,建立面向应急任务卫星鲁棒性规划模型,并基于经典的多目标进化算法 NSGA-П设计卫星鲁棒性任务规划算法求解。
仿真实验表明新应急任务到来时,使用该方法得到的卫星鲁棒性规划方案较常规卫星任务规划方案及考虑邻域指标的鲁棒性卫星任务规划方案,更易于调整,引起的新老调度方案差异相对较小,卫星能量消耗也相对较低。
%In order to reduce the difference between original satellite schedule and new adjusted one for emergency task,this paper proposes robust indicators based on overlap time & the total task execution time,and establishes robust imaging satellite mission planning model in emergency situation,then designs robust satellite mission planning algorithm,based on classic multi-objective evolutionary algorithm NSGA-П,to solve the model.The simulation results show that overlaptime&total task execution time indicators of satellite schedule which obtained by the method above,compared to that of schedules which just consider task weight-sum and which consider task weight-sum and schedule’s neighborhood size,tend to be more excellent when these schedules’task weight-sum indicators are approximate,so when new emergency task arrives,the schedule,obtained by the method proposed by this paper,is easier to adjust and the difference between the new schedule and the old one is smaller and cosumes less energy.【期刊名称】《遥感信息》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】8页(P25-31,50)【关键词】卫星任务规划;应急任务;鲁棒性;NSGA-П【作者】邓润;唐宏;单越;牛晓楠;刘颖慧【作者单位】北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875;北京师范大学地表过程与资源生态国家重点实验室,北京 100875【正文语种】中文【中图分类】TP3191 引言成像卫星具有一次成像范围大、成像成本低等特点,已广泛应用于国防、环保、农业、气象、灾害应急等领域。
基于多场景建模的动态鲁棒多目标进化优化算法在科技领域,算法如同航海者的罗盘,指引着问题解决的方向。
今天,我们要探讨的是一种高级算法——基于多场景建模的动态鲁棒多目标进化优化算法。
这种算法就像一位精通多种武术的高手,在复杂多变的环境中游刃有余,展现出卓越的适应性和稳定性。
首先,让我们来了解一下这种算法的核心概念。
多场景建模就像是为这位高手绘制了一幅详尽的地图,标注了各种可能遇到的情况和挑战。
而动态鲁棒性则是他应对这些挑战的能力,无论是突如其来的暴风雨还是崎岖不平的道路,他都能从容应对,保持前进的方向和速度。
至于多目标进化优化,那便是他在追求多个目标时的高效策略,既能捕捉到猎物,又不会惊扰森林中的其他生物。
现在,让我们深入剖析这位高手的绝技。
他的第一项技能是“环境感知”。
正如一只敏锐的猎豹能够洞察草原上的每一个细微变化,这种算法通过多场景建模,对环境进行精准的感知和预测。
它能够识别出哪些因素是稳定的,哪些是变化的,从而做出相应的调整。
第二项技能是“灵活应变”。
想象一下,当一位舞者在舞台上翩翩起舞时,她必须根据音乐的节奏和观众的反应来调整自己的舞步。
同样地,这种算法具有动态鲁棒性,能够在不同场景下保持稳定的性能表现。
即使面临突发事件或极端条件,它也能迅速找到新的平衡点,继续向前迈进。
第三项技能是“全面协调”。
在追求多个目标的过程中,往往需要权衡利弊、取舍得失。
这种算法就像一位善于运筹帷幄的将军,能够在战场上同时考虑进攻、防守和后勤补给等多个方面。
它通过进化优化的方式,不断寻找最优解集,实现多个目标之间的最佳平衡。
然而,正如任何一位英雄都会面临挑战一样,这种算法也有其局限性和挑战。
例如,在处理大规模问题时,计算资源的需求可能会成为一个瓶颈;同时,如何确保算法的公平性和透明度也是一个重要的议题。
在未来的发展中,我们可以期待这种算法在更多领域的应用。
例如,在智能交通系统中,它可以帮助优化交通流量控制;在能源管理领域,它可以协助实现供需平衡和节能减排;在金融工程中,它可以用来管理风险和提高投资回报。