多目标优化方法与实践
在现实生活的设计问题中,常常会涉及到多个需要达成的目标或标准,例如在降低系统成本的同时,要最大化系统效率并最小化系统重量。这就需要特殊的方法论来解决这类多目标设计问题。下面将介绍一些多目标优化的方法、工具以及相关的实践问题。
1. 目标规划与物理规划方法对比
1.1 目标规划(GP)
目标规划是尝试为每个目标达到给定的目标值。其关键特性如下:
- GP实施相对容易。
- 编码较为简单。
- 在许多实际案例中能提供有用的答案。
- 可能过度依赖所选的目标值。
- 对于每个目标需要分配权重,在处理两个以上目标的情况时,确定权重极为困难。
1.2 物理规划(PP)
物理规划方法能更真实地表达偏好。以质量目标为例,它可以用不同的期望范围来描述,如质量小于2kg是高度期望的,2 - 3kg是期望的,3 - 5kg是可容忍的,5 - 7kg是不可取的,7 - 8kg是高度不可取的,超过8kg则是不可接受的。物理规划的关键特性如下:
- 更有助于引导设计者找到最偏好的解决方案。
- 对所选的期望价值不太敏感。
- 不需要分配权重,在处理两个以上目标的实际情况中,权重很难正确确定。
- 在各种多目标实际案例中表现良好。
- 使技术知识有限的用户也能进行优化。
1.3 两种方法对比总结
| 方法 | 实施难度 | 编码难度 | 对目标值依赖 |
|---|
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