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《华东师范大学》 2005年
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遗传算法的改进及其在组合优化中的应用

郎敏峰  
【摘要】:遗传算法是一种概率搜索算法,其基本思想是模拟生物进化过程。由于遗传算法具有不受搜索空间的限制性假设的约束,不要求解空间有连续性、可导等性质,且固有并行性,目前它在许多领域得到了广泛的运用。 组合优化(combinatorial optimization)研究那些含有有限个可行解的、日常生活中(尤其是工程设计中)大量存在的问题。典型的组合优化问题包括:旅行商(TSP)问题、车间流水作业调度问题等。本文主要研究对遗传算法的改进算法及这些改进算法在组合优化上的应用。 本文对遗传算法的理论、优化及应用进行了一些研究与分析工作。首先,介绍了遗传算法基础原理——模式定理,并分析了其在一维染色体编码方案上的适用性:其次介绍了遗传算法的理论基础,对诸如:未成熟收敛、遗传漂移及如何保持种群的多样性等有关问题作了探讨;同时介绍了一些常见的改进方法,诸如:混合遗传算法、基于基因库的改进遗传算法、自适应遗传算法和小生境技术和共享函数等。针对标准遗传算法中初始种群产生的随机性,在借鉴基因库思想的基础上,本文提出了一种基于基因库的模拟退火混合遗传算法。这种改进遗传算法具有以下优点: 1.基于基因库和单亲遗传算法生成的初始种群。单亲遗传算子使用了基因库中的优质基因,使得初始种群中个体具有的优质基因比随机产生个体的优质基因要多,种群中每个个体都十分接近最优个体。因此,它们在种群演化较易产生最优解。 2.利用模拟退火算法较强的局部搜索能力,加快了算法的收敛速度,同时也提高了得到的全局最优解的可靠性。 同时,将这种改进算法应用于求解经典的货郎担(TSP)问题;试验结果表明:改进算法具有更好的收敛性,而且算法收敛速度快、收敛稳定性更好;且得到了目前该问题的最优解。 在上述改进的基础上,针对标准遗传过程中交叉概率和变异概率固定不变所带来的局限性,本文进一步提出了一种基于基因库的自适应遗传算法:使遗传过程中遗传算子能根据种群的集中程度自适应变化。这种改进遗传算法具有以下优点: 1.基于基因库和单亲遗传算法生成的初始种群中每个个体都十分接近最优个体,它们具有的优质基因比随机产生个体的优质基因要多,种群演化较易产生最优解。 2.遗传过程中遗传算子根据适应值集中程度,自适应地变化;确保了种群向性能好的方向演化,因此加快了算法的收敛速度。 同时,还将这种改进算法应用于求解流水作业排序问题;试验结果表明:改进算法在收敛速度、收敛稳定性上有了较大改进:并在执行效率上比改进前的算法有了显著的提高。最后,利用压缩映射原理和有限Markov链原理分别对两种改进算法进行了收敛性分析。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TP18

【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 方秀珍;复合材料层合板稳定性的遗传算法优化设计研究[D];东北大学;2006年
2 杨春松;基于进化类混合算法的桥门式起重机结构优化[D];西南交通大学;2006年
3 张利建;仿人智能控制算法研究[D];青岛科技大学;2007年
4 刘晓霞;种群规模对遗传算法性能影响的研究[D];华北电力大学(河北);2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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6 曹素兵;朱婵;;RNA二级结构遗传预测算法中的选择操作研究[J];安徽农业科学;2011年14期
7 郑克;王喜成;;基于服务最大化的果蔬品配送中心选址问题[J];安徽农业科学;2011年14期
8 高伟增;曹玉松;张江维;;渠系配水优化遗传算法求解[J];安徽农业科学;2011年19期
9 叶长芳;雷继呈;高卫斌;;自适应遗传算法在智能组卷中的应用[J];信息安全与技术;2011年07期
10 张志华;王莉;;网络环境下广告资源优化决策模型[J];鞍山科技大学学报;2006年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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3 高尚;江新姿;汤可宗;;蚁群算法与遗传算法的混合算法[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 李枚毅;游维;蔡自兴;;多样度和适应度引导的遗传算法操作概率计算研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 孙俊清;李平;韩梅;;装卸桥调度问题及其混合智能优化算法GASA[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 张志华;王莉;刘洪;;最大化网络广告收入的投放决策[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
7 曹浪财;罗键;;一种改进求解TSP问题智能蚂蚁算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
8 彭建亮;孙秀霞;朱凡;张健;;基于遗传算法的多约束三维航迹规划方法研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
9 徐耀群;何少平;;傅立叶混沌神经网络及其在优化中的应用[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
10 倪何;程刚;孙丰瑞;;演化建模的收敛策略与停时问题[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张杏莉;几何约束求解关键问题研究[D];山东科技大学;2010年
2 樊建聪;分布估计学习算法研究[D];山东科技大学;2010年
3 李佳;载人潜器阻力性能的数值和试验预报及外形优化研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 谭枫;介入式文化算法及其应用研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 戴运桃;粒子群优化算法研究及其在船舶运动参数辨识中的应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 孙明;基于小波和迟滞的混沌神经网络及其应用[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 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
8 王龙金;零/低航速减摇鳍升力模型及系统控制策略研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
9 王蕊;无线传感器网络部署与拓扑控制研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
10 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李坤;参数参与进化的自适应遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 柳枝华;微粒群优化算法的改进及应用[D];南昌航空大学;2010年
3 杨龙飞;非线性双层规划的算法研究[D];山东科技大学;2010年
4 吴香庭;基于遗传算法的K-means聚类方法的研究[D];山东科技大学;2010年
5 张静;协同产品开发过程规划方法研究[D];山东科技大学;2010年
6 张海峰;空间三维信息重构与飞行器路径规划[D];山东科技大学;2010年
7 程慧;基于神经网络的两类问题研究[D];广西师范学院;2010年
8 肖小城;粒子群算法求解作业车间调度问题的研究[D];郑州大学;2010年
9 李跃;三维运动估计在织物动态仿真中的应用[D];浙江理工大学;2010年
10 王庆丽;火电厂负荷经济调度算法研究及锅炉热经济性诊断[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 李祖珉,万文略,郭文书,左为恒;计算机电液控制系统中仿人智能控制的研究[J];四川兵工学报;1997年03期
2 聂绍珉,邵云芝,王纪红;遗传算法在复杂结构离散优化中的应用[J];燕山大学学报;1998年02期
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10 任子武;伞冶;;实数遗传算法的改进及性能研究[J];电子学报;2007年02期
中国博士学位论文全文数据库 前6条
1 孙建平;时滞及非最小相位系统智能复合控制策略研究[D];华北电力大学;2002年
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3 晏飞;复合材料翼面结构综合优化设计技术研究[D];西北工业大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 周敏;遗传算法的若干改进及应用[D];中国科学院软件研究所;2001年
2 陈永兵;遗传算法及其在结构工程优化中的应用研究[D];西北工业大学;2001年
3 姚颖;复合材料层合板的优化设计方法研究[D];西北工业大学;2001年
4 吴龙树;遗传算法在数值优化中的应用[D];郑州大学;2002年
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6 王磊;结构优化中的遗传算法研究和应用[D];河北工业大学;2004年
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8 韩玲;经验遗传算法及其应用研究[D];北京工业大学;2004年
9 王艺;变论域自适应模糊控制器的研究[D];西南师范大学;2004年
10 李明;遗传算法的改进及其在优化问题中的应用研究[D];吉林大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 王群;;基于专家系统模糊PID控制器的研究[J];控制工程;2010年S2期
2 郑亚雄;;复合材料梯形波纹夹层板的优化设计[J];直升机技术;2011年02期
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴祥;碳纤维—铝合金复合材料气瓶的应力分析与优化设计[D];北京化工大学;2011年
2 徐斌;基于遗传算法与并行计算的电磁场逆问题研究[D];浙江大学;2012年
3 李玮;碳纤维复合材料强度与碳纤维缠绕铝内胆复合气瓶的研究[D];北京化工大学;2010年
4 任冰;模糊仿人智能控制在倒立摆系统中的应用研究[D];兰州理工大学;2010年
5 薛珂;电网物资的托盘规格选型研究[D];山东大学;2012年
6 毕建朝;仿人智能控制在SBR污水处理系统中的研究与应用[D];重庆大学;2012年
7 路士增;水泥生产过程分解炉环节的优化控制研究[D];济南大学;2012年
8 刘美贤;一种求解图顶点着色问题的遗传算法[D];华中科技大学;2012年
9 朱小海;大型门式起重机结构特性与系统虚拟仿真研究[D];西南交通大学;2013年
10 张攀;空间可展开折叠式剪刀肋结构分析[D];西安电子科技大学;2013年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 徐宗本,高勇;遗传算法过早收敛现象的特征分析及其预防[J];中国科学E辑:技术科学;1996年04期
3 吴斌,史忠植;一种基于蚁群算法的TSP问题分段求解算法[J];计算机学报;2001年12期
4 马钧水,刘贵忠,贾玉兰;改进遗传算法搜索性能的大变异操作[J];控制理论与应用;1998年03期
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6 吴志远,邵惠鹤,吴新余;一种新的自适应遗传算法及其在多峰值函数优化中的应用[J];控制理论与应用;1999年01期
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8 郭涛,康立山,李艳;一种求解不等式约束下函数优化问题的新算法[J];武汉大学学报(自然科学版);1999年05期
9 王锡禄,姚伟力,冯恩民;Job-Shop调度问题的优化模型及算法[J];系统工程理论与实践;2000年11期
10 纪树新,钱积新,孙优贤;遗传算法在车间作业调度中的应用[J];系统工程理论与实践;1998年05期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 廖俊,朱世强,林建亚,任德祥;遗传算法在T-S模糊模型辨识中的应用[J];信息与控制;1997年02期
2 刘健庄,谢维信,高新波;一种图象中基元检测的新方法[J];电子与信息学报;1997年02期
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4 曹先彬;庄镇泉;;一种基于遗传算法的模糊规则生成方法[J];模式识别与人工智能;1997年02期
5 夏文,王华芝;遗传算法在多波束赋形天线优化中的研究[J];北京邮电大学学报;1998年04期
6 龙甫荟,郑南宁,张晓缋;基于多层感知遗传算法的图象分割新方法[J];控制理论与应用;1998年02期
7 刘莹,王宝树,马建峰,杨耆董;模糊聚合及遗传算法在多传感器数据融合中的应用[J];电子科技;1998年01期
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10 陈勇,邓先灿;基于遗传算法的微波电路优化方法[J];微波学报;2000年S1期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 朱秀娥;周宝焜;;振动筛设计的遗传算法[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
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10 汝勇;杨树强;;遗传算法在历史性约束组合优化问题中的应用[A];2010通信理论与技术新发展——第十五届全国青年通信学术会议论文集(上册)[C];2010年
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7 李磊;让电子政务更聪明[N];计算机世界;2001年
8 高澜庆;矿山企盼智能化[N];中国矿业报;2000年
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10 顾正华 唐洪武 肖洋 河海大学水利水电工程学院 李云 南京水利科学研究院水工研究所;水流智能模拟大步走来[N];中国水利报;2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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3 曹宇;利用遗传算法对声障板优化设计的研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 张旭;具有拓扑结构布局优化的理论及算法[D];大连理工大学;2004年
5 廖平;基于遗传算法的形状误差计算研究[D];中南大学;2002年
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7 于健海;基于遗传算法的模拟电路优化设计方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 赵诗奎;基于遗传算法的柔性资源调度优化方法研究[D];浙江大学;2013年
9 李军华;基于知识和多种群进化的遗传算法研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 姚静;基于遗传算法的火电机组负荷优化分配研究[D];武汉大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 朱奉梅;遗传算法在高校排课系统中的研究与应用[D];东北大学;2009年
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3 冯秋霞;解最小生成树问题的新的遗传算法[D];西安电子科技大学;2010年
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5 宋品;基于改进遗传算法的波束形成技术研究及其应用[D];西安电子科技大学;2010年
6 梁云静;基于遗传算法的主题爬虫搜索策略研究[D];湖北工业大学;2010年
7 高建兵;基于遗传算法的模糊推理控制系统的参数优化研究[D];辽宁工程技术大学;2011年
8 李振业;多向变异遗传算法及其优化神经网络的研究[D];华南理工大学;2011年
9 栾丽霞;遗传算法在潍坊商校排课系统的研究与应用[D];电子科技大学;2011年
10 王辉;基于改进遗传算法的物流配送路径优化研究[D];山东科技大学;2010年
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