论文学习——多种变化环境下基于多种群进化的动态约束多目标优化

论文题目:Multipopulation Evolution-Based Dynamic Constrained Multiobjective Optimization Under Diverse Changing Environments

多种变化环境下基于多种群进化的动态约束多目标优化(Qingda Chen , Member, IEEE, Jinliang Ding , Senior Member, IEEE, Gary G. Yen , Fellow, IEEE, Shengxiang Yang , Senior Member, IEEE, and Tianyou Chai , Life Fellow, IEEE)IEEE TRANSACTIONS ON EVOLUTIONARY COMPUTATION, VOL. 28, NO. 3, JUNE 2024

刚开始学习多目标优化算法,不作商业用途,如果有不正确的地方请指正!

个人总结:

2022年出的一篇文章和上次看的swarm的那边协同进化的分类有点像,

将种群划分为可行,不可行分为非支配不可行和支配不可行。

摘要

  • 动态约束多目标优化涉及真实Pareto最优前沿分布的不规则变化,约束引起的可行域的剧烈变化,以及由于不同变化环境导致的最优距离变量的移动方向和大小。
  • 提出了一种基于多种群进化的动态约束多目标优化算法。在该算法中,我们设计了一个部落分类算子,根据可行性检验和目标值将种群划分为不同的部落,这有利于驱动种群向可行域和帕累托最优前沿移动。
  • 同时,提出一种种群选择策略,从部落中识别出有希望的解决方案,并利用它们来更新
动态目标进化算法(Dynamic Multi-Objective Evolutionary Algorithm, DMOEA)是一种用于解决多目标优化问题的计算方法,尤其适用于目标函数或约束条件随时间变化的动态环境。这类算法通过模拟生物进化过程中的选择、交叉和变异等操作,旨在寻找一组Pareto最优解,以适应不断变化环境需求。梁正平在2023年的研究论文中探讨了自适应变化响应机制在动态目标进化算法中的应用,提出了针对环境变化的快速响应策略,以提高算法在动态环境下的收敛速度和样性保持能力[^1]。 自适应变化响应机制的核心在于能够根据环境变化的特征自动调整算法参数或搜索策略。例如,在检测到环境发生显著变化时,算法可以增加种群样性以探索新的解空间区域;而在环境相对稳定时,则可以减少样性以加速收敛。这种灵活性使得动态目标进化算法在处理实际工程优化、资源分配、路径规划等问题时表现出色。 为了更好地理解动态目标进化算法的应用,下面提供一个简单的Python代码示例,演示如何使用DEAP库实现一个基础版本的目标进化算法框架。需要注意的是,此示例仅用于展示基本结构,并未包含针对动态环境的具体响应机制。 ```python from deap import base, creator, tools, algorithms import random # 定义评估函数 def eval_func(individual): # 这里定义两个目标函数 return sum(individual), sum(x**2 for x in individual) # 初始化工具箱 toolbox = base.Toolbox() toolbox.register("attr_float", random.random) toolbox.register("individual", tools.initRepeat, list, toolbox.attr_float, n=5) toolbox.register("population", tools.initRepeat, list, toolbox.individual) # 注册评估、交叉、变异和选择操作 creator.create("FitnessMin", base.Fitness, weights=(-1.0, -1.0)) creator.create("Individual", list, fitness=creator.FitnessMin) toolbox.register("evaluate", eval_func) toolbox.register("mate", tools.cxTwoPoint) toolbox.register("mutate", tools.mutGaussian, mu=0, sigma=1, indpb=0.1) toolbox.register("select", tools.selNSGA2) # 主程序 def main(): pop = toolbox.population(n=50) hof = tools.ParetoFront() stats = tools.Statistics(lambda ind: ind.fitness.values) stats.register("avg", numpy.mean, axis=0) stats.register("std", numpy.std, axis=0) stats.register("min", numpy.min, axis=0) stats.register("max", numpy.max, axis=0) algorithms.eaMuPlusLambda(pop, toolbox, mu=50, lambda_=100, cxpb=0.5, mutpb=0.1, ngen=100, stats=stats, halloffame=hof, verbose=True) if __name__ == "__main__": main() ``` 此代码片段展示了如何使用DEAP库构建一个多目标优化问题的基本框架。对于动态目标问题,可以在上述基础上加入环境变化检测机制以及相应的参数调整策略,以实现更高效的优化过程。
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