以下是关于多目标差分进化(Multi-Objective Differential Evolution,MODE)的更详细的解释,尽量避免使用公式~
多目标差分进化-MODE-可用于(机器人路径规划/多变量控制系统参数整定/车间调度问题)
基本概念
- 多目标优化问题:在许多实际问题中,我们需要同时优化多个目标函数,而这些目标函数之间可能是相互冲突的。例如,在设计一个产品时,可能既要考虑成本最低,又要考虑性能最好,这就是一个典型的多目标优化问题。由于多个目标之间的冲突,通常不存在一个单一的最优解,而是存在一组最优解,这些解构成了 Pareto 最优解集。Pareto 最优解集中的解是这样一些解:在不损害其他目标的前提下,无法在某个目标上得到进一步的优化。
多目标差分进化(MODE)算法的主要步骤
1. 种群初始化
- 种群:首先,我们需要创建一个初始的种群。这个种群包含多个个体,每个个体代表一个潜在的解决方案。想象一下,每个个体是一个候选方案,包含了多个决策变量,这些决策变量的不同取值组合构成了不同的方案。
- 生成方式:这些个体的决策变量通常是在一定的取值范围(由问题决定的下限和上限)内随机生成的。例如,如果我们在优化一个产品的设计,决策变量可能包括产品的长度、宽度、高度、重量等,它们的取值范围可以根据实际情况设定,然后随机生成初始的个体。
2. 评估个体
- 目标函数评估:对于每个个体,使用我们设定的多个目标函数来评估其性能。这些目标函数会根据个体的决策变量计算出多个结果,反映了该个体在不同目标上的表现。例如,对于产品设计的例子,可能会计算出该个体(即某种设计方案)的成本和性能。
- Pareto 最优解集的初始确定:在评估完初始种群中的每个个体后,找出其中的 Pareto 最优解。这些解是当前种群中相对较好的解,它们在多个目标上的表现是比较优秀的,而且在不损害其他目标的情况下,不能再在某个目标上进一步优化。这些初始的 Pareto 最优解构成了初始的 Pareto 最优解集。
3. 变异操作
- 变异原理:在每次迭代中,对于种群中的每个个体,我们要对其进行变异操作,以产生新的潜在解。这类似于对当前的解决方案进行一些改变,试图找到更好的方案。
- 变异方式:从种

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