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《东北大学》 2011年
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启发式算法及其在工程优化中的应用

邹德旋  
【摘要】:在国防现代化、控制工程、经济调度、机械加工等领域都存在大量的优化问题,人们提出了许多优化算法以解决这些实际的工程优化问题。一些实际工程优化问题往往是多极值点的复杂优化问题,很难用古典的优化算法解决。因此,求取全局最优点的启发式算法已经成为了焦点。本文对启发式算法及其在工程优化问题中的应用进行了深入的研究和分析。 可靠性问题是指选择最优的元件和冗余度水平来满足资源约束,并使所获得系统的可靠性最大。本文提出了一种修正的粒子群优化(MPSO)算法解决复杂系统可靠性问题。MPSO算法通过分开使用个体最优粒子和全局最优粒子来更新每个粒子的速度,这取决于一个动态概率。另外,它在速度更新中引入一种新的惯性权重来平衡全局搜索和局部搜索。根据大量的实验,在解决可靠性问题上,MPSO算法比其他两种PSO算法具有更强的收敛性和稳定性。 工作分配问题(TAP)涉及在一个离散系统中将一定数量的工作分配给一定数量的处理器。TAP的目标是最小化由于工作分配而蒙受的执行和通讯的总成本,这是有约束的优化问题。本文提出了一种改进的差分进化算法(IDE),并将它应用于工作分配问题(TAP)。IDE算法根据所有候选解的目标函数值来自适应地调整尺度因子,根据迭代次数来动态地调整交叉率,这样能增加候选解的多样性。实验结果表明,在一些工作分配问题上,IDE算法所获得的最优解都要好于其他两种DE算法所得到的结果。 和声搜索算法(HS)是受音乐即兴创作过程的启发而产生的一种启发式算法。HS算法缺乏全局搜索能力,因此容易陷入局部最优。本文提出了一种新颖的全局和声搜索算法(NGHS),从而可以有效地避免HS算法早熟。NGHS算法使用了一种新颖的位置更新和一种常用的基因变异方法。前者提高了算法的精确性和收敛速度,后者使和声记忆库(种群)多样化,从而使得和声向量能够轻易地逃出局部最优。 研究了NGHS算法的优化性能,并分析了参数对NGHS算法的影响。NGHS算法在每次迭代中更新和声记忆库中的最差和声,这提高了整个和声记忆库的质量。进一步利用NGHS算法有效地解决了三种工程优化问题:0-1背包问题,它属于一种特殊的线性0-1整数规划问题;复杂的化学方程式的配平问题;Hoo控制中的鲁棒PID调节。文中进行了大量的仿真实验,实验结果表明,在解决以上三种工程优化问题上,NGHS算法要好于HS算法和它的几种改进算法。同时,NGHS算法具有很强的收敛性、稳定性和解空间开发能力。它为解决复杂的工程优化问题提供了一种有效的选择。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP18

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 牛大鹏;王福利;何大阔;贾明兴;;改进差分进化算法及其在发酵优化中的应用[J];东北大学学报(自然科学版);2008年04期
2 何怡刚;祝文姬;周炎涛;刘美容;;基于粒子群算法的模拟电路故障诊断方法[J];电工技术学报;2010年06期
3 舒健生;武健;赵建波;王晓梅;王少峰;;基于改进粒子群算法的巡航高度优化[J];电光与控制;2010年02期
4 王俊;蔡兴国;;基于差分进化算法的动态可用输电能力计算研究[J];电力系统保护与控制;2010年04期
5 赵连朋;金喜子;王娜;姚明海;;求解超大规模旅行商问题的纵深遗传算法[J];计算机工程与应用;2009年04期
6 沈斌;周莹君;王家海;;基于自适应遗传算法的流水车间作业调度[J];计算机工程;2010年14期
7 朱莹;任立红;丁永生;Kongsuwan Kritaya;;背包问题DNA算法的反应设计及其生物实现(英文)[J];计算机学报;2008年12期
8 曹海林;杨力生;王韬;王帅涛;;基于遗传算法的深空探测天线综合[J];计算机应用;2010年07期
9 姜立强;刘光斌;郭铮;;基于差分进化算法的PID参数整定[J];计算机仿真;2009年06期
10 李北斗;;关于0-1背包问题的算法研究[J];计算机与数字工程;2008年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘文彬;刘保国;刘中战;崔少东;;基于改进PSO算法的岩石蠕变模型参数辨识[J];北京交通大学学报;2009年04期
2 高彬;吕善伟;郭庆丰;张娜;;遗传算法在电子战干扰规划中的应用[J];北京航空航天大学学报;2006年08期
3 李大林;李杰;;基于PSO算法的多巡飞器任务分配方法[J];北京理工大学学报;2010年12期
4 张一农;刘伯龙;王文婷;;基于神经网络的客服中心话务量预测模型[J];吉林大学学报(信息科学版);2011年02期
5 贾志伟;关忠仁;赵建芳;;粒子群优化的半监督入侵检测算法[J];成都信息工程学院学报;2012年03期
6 王波;王灿林;梁国强;;基于粒子群寻优的D-S算法[J];传感器与微系统;2007年01期
7 王洪斌;侯婉姝;;异步粒子群优化算法在QoS组播路由中的应用[J];传感器与微系统;2007年09期
8 王苫社;张宏礼;黄体德;;混合背包问题的算法设计与分析[J];长江大学学报(自然科学版)理工卷;2009年01期
9 董文辉,巩亚东,王宛山;基于遗传算法的网络化制造伙伴选择与优化[J];东北大学学报;2005年05期
10 王兴伟;王军伟;吴铁艳;黄敏;;NGI中一种基于粒子群优化的QoS单播路由算法[J];东北大学学报;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 ;A Multiple Tuning Method for PID Controllers Using Constrained Particle Swarm Optimization[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
2 李勇刚;李浩;阳春华;王莎;;基于NIWVP-PSO的沉铁过程铁离子浓度软测量[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 ;A Modified Global Harmony Search Algorithm for Robust PID Controller Tuning[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
4 秦洪德;石丽丽;;基于粒子群算法的船体结构优化设计研究[A];第十四届中国海洋(岸)工程学术讨论会论文集(上册)[C];2009年
5 白瑞林;王利峰;;一种基于共享法的改进型粒子群优化算法[A];2005中国控制与决策学术年会论文集(上)[C];2005年
6 ;Parameter Estimation of Water Quality Model Using Particle Swarm Optimization Technique[A];2009中国控制与决策会议论文集(1)[C];2009年
7 江善和;王其申;江巨浪;;一种速度差分变异的粒子群优化算法[A];2009中国控制与决策会议论文集(2)[C];2009年
8 ;Adaptive Neural Network Predictive Control Based on PSO Algorithm[A];2009中国控制与决策会议论文集(3)[C];2009年
9 ;A Particle Swarm Optimization for Fuel-Optimal Impulsive Control Problems of Guided Projectile[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
10 孙长银;冯纯伯;夏良正;;群体智能——最优化技术的一种新的有效实现模式[A];全国自动化新技术学术交流会会议论文集(一)[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 谭佳琳;粒子群优化算法研究及其在海底地形辅助导航中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 曲建华;基于群体智能的聚类分析[D];山东师范大学;2010年
3 高雪瑶;语义特征造型的与历程无关技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2009年
4 彭宏;基于机器学习方法的数字音频水印技术研究[D];电子科技大学;2010年
5 许可;面向生态保护和恢复的梯级水电站联合优化调度研究[D];华中科技大学;2011年
6 刘冲;模拟电路故障诊断AdaBoost集成学习方法研究[D];大连海事大学;2011年
7 夏益民;基于传感器信息融合的移动机器人定位与地图创建研究[D];广东工业大学;2011年
8 王延伟;基于物理参数辨识的结构损伤识别方法研究[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
9 贺伟凇;骨干网络流量异常行为感知方法研究[D];电子科技大学;2011年
10 王炼红;人工免疫优化与分类算法及其应用研究[D];湖南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 石丽丽;智能优化算法对比研究及其在船体双底结构优化中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
2 马勤;基于群体智能算法的动态目标跟踪技术研究[D];天津理工大学;2010年
3 郭小花;改进遗传算法及其在求解背包问题中的应用[D];广西民族大学;2010年
4 乔立勇;基于特征提取和神经网络的ECT流型辨识的研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
5 刘涛;基于神经网络和群智能优化算法的生产过程预警技术及其应用[D];华东理工大学;2011年
6 吴增宏;基于多显型染色体的基因表达式编程算法及其应用[D];浙江大学;2011年
7 窦永梅;基于粒子群算法和卡尔曼滤波的运动目标跟踪算法[D];太原理工大学;2011年
8 阳文学;克隆选择算法及其在数据挖掘分类中的应用研究[D];重庆师范大学;2011年
9 陈欢;集装箱场桥调度及其仿真研究[D];武汉理工大学;2011年
10 关志丽;无线传感器网络节点故障修复机制[D];北京邮电大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈华艳,周文彬;PID参数优化的实值遗传算法[J];兵工自动化;2004年05期
2 徐涛;王祁;;基于小波包神经网络的传感器故障诊断方法[J];传感技术学报;2006年04期
3 丁勇军;金国贵;廖文彬;;防空导弹对巡航导弹的作战效能分析[J];四川兵工学报;2007年01期
4 蔡金錠;付中云;;粒子群-神经网络混合算法在三相整流电路故障诊断中的应用[J];电工电能新技术;2006年04期
5 郭远帆;杨峰;董朝霞;;应用粒子群优化算法求解可用输电能力[J];电工电能新技术;2006年04期
6 王淑娟,陈博,赵国良;基于小波包变换预处理的模拟电路故障诊断方法[J];电工技术学报;2003年04期
7 谭阳红,何怡刚;模拟电路故障诊断的小波方法[J];电工技术学报;2005年08期
8 魏桥;赵英俊;俞群;田海林;;改进粒子群算法的巡航导弹路径规划[J];电光与控制;2008年03期
9 王威;许鹏;张多林;;混合优化策略在巡航导弹多航迹规划中的应用[J];电光与控制;2008年04期
10 刘德新,吴兆麟,贾传荧;船舶智能避碰决策与控制系统研究综述[J];大连海事大学学报;2003年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 厉芸;基于神经网络和遗传算法模拟电路故障诊断方法研究[D];湖南大学;2005年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 程渭吕;通信及信号处理用的新算法[J];上海航天;1985年01期
2 杨世达;易亚林;单志勇;李庆华;;蜜蜂进化型的类电磁机制算法[J];计算机工程与应用;2013年06期
3 郭福顺 ,高铁军;抽象数据型与一类表达式的化简[J];哈尔滨工业大学学报;1985年A3期
4 吴一全,王厚枢;基于快速W变换-Ⅱ计算偶离散sine变换-Ⅳ的新算法[J];声学学报;1993年05期
5 王晓娟;高亮;陈亚洲;;类电磁机制算法及其应用[J];计算机应用研究;2006年06期
6 于艳艳;;蚁群算法研究综述[J];科技广场;2009年01期
7 焦健;瞿有利;;知网的话题更新与跟踪算法研究[J];北京交通大学学报;2009年05期
8 潘仕彬;周建勇;;固定压缩率算法的开发及实现[J];微计算机信息;2010年18期
9 梁新华;潘泉;杨峰;王增福;;基于两级采样的粒子滤波检测前跟踪算法[J];系统工程与电子技术;2011年09期
10 吴鸥琦;;同根子树问题的一个算法[J];计算机应用通讯;1983年02期
中国重要会议论文全文数据库 前9条
1 刘明兰;王玲琍;曾春年;钟绍华;张俊;;双模自组织Fuzzy-Dahlin算法研究[A];1997中国控制与决策学术年会论文集[C];1997年
2 胡海清;;序列最小优化及其改进算法[A];第十届中国科协年会信息化与社会发展学术讨论会分会场论文集[C];2008年
3 王春厚;许都;孙健;;一种降低误判率的BF快速匹配算法结构[A];2010年全国通信安全学术会议论文集[C];2010年
4 桑红燕;潘全科;任立群;;解决单机准时排序问题的差异进化算法[A];Proceedings of 2010 Chinese Control and Decision Conference[C];2010年
5 周川;张璐;陈庆伟;;基于神经网络PID的智能AQM新算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
6 陈小林;赵建;王延杰;;多模实时跟踪算法研究[A];第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2009年
7 傅荟璇;王宇超;孙枫;;融合Kalman滤波的自适应带宽Mean Shift算法[A];2011年中国智能自动化学术会议论文集(第一分册)[C];2011年
8 羌磊;肖田元;宋士吉;;多种群模式协同搜索贝叶斯优化算法[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
9 阮秀凯;张志涌;;一种基于支持向量回归的盲恢复新算法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 许伟;基于进化算法的复杂化工过程智能建模方法及其应用[D];华东理工大学;2011年
2 郑友莲;面向模糊车间调度问题的智能算法研究[D];武汉大学;2011年
3 高健;分布式环境的同顺序流水作业问题求解算法研究[D];大连海事大学;2013年
4 毕云龙;自适应声学回声抑制算法研究及其VLSI芯片设计[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 赵立权;ICA算法及其在阵列信号处理中的应用研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
6 邹德旋;启发式算法及其在工程优化中的应用[D];东北大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 焦健;基于知网和话题更新的话题跟踪算法研究[D];北京交通大学;2009年
2 岳凤;多态蚁群算法研究及其应用[D];山东师范大学;2009年
3 涂小坡;图像显著性算法和评价研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 张俊杰;改进的社会力模型优化算法的研究与应用[D];太原理工大学;2014年
5 易卜拉欣;基于文化框架的群搜索和粒子群的混合算法及其应用[D];华东理工大学;2014年
6 刘梦楠;类电磁机制算法的研究与改进[D];西安电子科技大学;2014年
7 张可;蚁群算法的参数调整研究[D];合肥工业大学;2012年
8 房艳红;基于蚁群算法的订单接受与加工调度优化决策问题研究[D];南京理工大学;2013年
9 张冰冰;蚁群算法在控制系统中的应用研究[D];新疆大学;2013年
10 汪博峰;三维编织复合材料几何成型仿真及算法研究[D];华中科技大学;2006年
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