改進(jìn)的多目標(biāo)遺傳算法在結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)中的應(yīng)用-文庫(kù)吧
2025-06-01 12:40 本頁(yè)面
【正文】 在一定范圍內(nèi)擴(kuò)張。也就是在一定范圍內(nèi)的多樣化。(2) 怎樣加入一些特定的終止準(zhǔn)則，這些特定的終止準(zhǔn)則可以有效的檢測(cè)出進(jìn)化過(guò)程中是否產(chǎn)生了Pareto集，并且檢測(cè)出這些Pareto集是否是均勻分布的。均勻分布的Pareto集中的解不應(yīng)該在某些區(qū)域中解過(guò)于集中；而在另一些區(qū)域中過(guò)于分散。這些Pareto解過(guò)于集中和過(guò)于分散的區(qū)域往往是小生境正在形成的區(qū)域，如果這時(shí)終止算法的話，就可能使算法過(guò)早地收斂于局部?jī)?yōu)化解而得不到全局的優(yōu)化解。(3) 如何使設(shè)計(jì)者有一個(gè)相對(duì)自由地選擇來(lái)對(duì)它感興趣的特定區(qū)域進(jìn)行放大，以便進(jìn)一步對(duì)特定區(qū)域進(jìn)行優(yōu)化。這樣做的好處是：設(shè)計(jì)者可以在某個(gè)特定的階段選擇特定的區(qū)域，從而可以人為地控制這個(gè)階段的種群大小，以較小的種群獲得較好的結(jié)果和較快的收斂效果，使算法運(yùn)行效率較高。它的不足之處在于較小的種群規(guī)?？赡軣o(wú)法覆蓋整個(gè)可行域。2 改進(jìn)的MOGAs改進(jìn)的終止準(zhǔn)則可按如下步驟進(jìn)行：a) 從當(dāng)前近優(yōu)解集中指定一個(gè)佳點(diǎn)（或由設(shè)計(jì)者直接指定），計(jì)算每個(gè)個(gè)體與這個(gè)佳點(diǎn)的距離，形成一個(gè)距離矩陣；b) 計(jì)算這個(gè)距離矩陣的均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差；c) 隨著進(jìn)化代數(shù)的增加，近優(yōu)解集中的點(diǎn)逐漸聚攏，因此，距離矩陣中的元素值逐漸減小，這個(gè)過(guò)程可以由其均值反映出來(lái)；而個(gè)體的分布程度可以由標(biāo)準(zhǔn)偏差的增大反映出來(lái)。d) 如果均值的減小到小于某一個(gè)給定值，則可以認(rèn)為算法收斂并終止算法。否則，轉(zhuǎn)向步驟a)。（crowding）機(jī)制的小生境技術(shù)在每一個(gè)進(jìn)化代中，當(dāng)獲得近優(yōu)解集時(shí)，可以采取過(guò)濾機(jī)制人為地從小生境中刪除一些個(gè)體，刪除的個(gè)體數(shù)目取決于小生境的擁擠程度（小生境密度），被刪除的個(gè)體由隨機(jī)產(chǎn)生的個(gè)體補(bǔ)充。這樣可以使設(shè)計(jì)者更清晰的理解問(wèn)題本身并且確定問(wèn)題的關(guān)鍵區(qū)域。具體做法為采用基于擁擠（crowding）機(jī)制的小生境技術(shù)。主要采用了群體間的代間覆蓋方法，其實(shí)現(xiàn)方法為：a) 初始化（建立初始種群，確定遺傳算子。設(shè)定擁擠因子CF）；b) 計(jì)算個(gè)體適應(yīng)度；c) 遺傳操作；d) 從當(dāng)前群體中隨機(jī)選出群體規(guī)模的1/CF個(gè)個(gè)體組成擁擠因子成員；e) 比較新產(chǎn)生的個(gè)體與擁擠因子成員之間的相似性；f) 用新產(chǎn)生的個(gè)體替換擁擠因子成員中最相似的個(gè)體，形成新的當(dāng)前群體；g) 如未滿足終止準(zhǔn)則，轉(zhuǎn)b），否則終止算法。上述方法在進(jìn)化的初始階段，由于群體間個(gè)體的相似性相差不大，個(gè)體的更新呈隨機(jī)性。隨著進(jìn)化的過(guò)程，群體中的個(gè)體逐漸被分成若干個(gè)小生境，這時(shí)，基于個(gè)體相似性的擁擠因子法可以在一定程度上維持群體的分布特性，并為進(jìn)一步的分類(lèi)和新的小生境的形成留出了空間。在選擇父代進(jìn)行交叉以前，先計(jì)算兩個(gè)父本之間的目標(biāo)函數(shù)空間內(nèi)的距離，如果距離小于給定的值，則這兩個(gè)父本不進(jìn)行交叉；否則，允許交叉。這種對(duì)父本的過(guò)濾和限制交叉的機(jī)制依賴(lài)于小生境的密度和其中的種群分布情況。這樣可以限制“近親”交叉，保持種群的均勻分布和多樣性。當(dāng)?shù)贸稣麄€(gè)空間中的近優(yōu)解以后設(shè)計(jì)者可以通過(guò)給近優(yōu)解加上約束條件來(lái)放大特定的區(qū)域。步驟如下：a) 暫停進(jìn)化過(guò)程；b) 加入必要的約束條件；c) 重新開(kāi)始進(jìn)化。這個(gè)策略可以在每代進(jìn)化結(jié)束時(shí)進(jìn)行，也可以由設(shè)計(jì)者自己選擇時(shí)間進(jìn)行。這樣，可以避免那些不滿足約束條件的個(gè)體的進(jìn)一步復(fù)制。而靈活地選擇加入約束的時(shí)間，可以加強(qiáng)設(shè)計(jì)者對(duì)進(jìn)化過(guò)程的控制。由于我們只
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