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《华南理工大学》 2006年
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多变异拟子—基因共同进化算法的理论及应用研究

孙国玺  
【摘要】: 遗传算法(Genetic Algorithm, GA)是一类借鉴生物界的进化规律演化而来的采用概率转移准则的随机化搜索方法。由于它在求解复杂优化问题上的巨大潜力,近年来在工程技术领域中获得了极其广泛的应用,同时也随之涌现出数目繁多的改进遗传算法。这些改进GA针对具体问题,或改进算子,或混合策略,或构造编码,取得了良好的应用效果。但是这些改进GA往往具有强的领域性,所用改进也缺乏理论支持和对比,鲁棒性不足,极大地限制了GA的实际应用。 本文首次将社会生物学理论与遗传算法结合,提出了拟子-基因共同进化策略,以提高算法搜索效率和鲁棒性为目的,充分利用改进GA成果和GA固有的并行优势,构造出一种新的源于社会进化和文化传播理论的具有结构策略自适应、自组织性的综合进化算法。论文对这种进化算法系统地进行了理论分析,并选择性地将其应用在三个不同领域的具体问题,在算法的研究方面取得了一些基础性和开创性的成果。 全文主要涉及到以下几个方面的工作: 1、基于社会生物学文化进化理论,分析了拟子进化和基因进化的基本特征,综合成可操作的数学概念,提出了拟子分类和基因-文化信息的数据结构,提出了拟子进化算子(复制、感染、复兴),构造了文化进化策略,构成了多变异拟子-基因共同进化算法。 2、针对CEOP问题,描述了一种简单可实现的共同进化算法的基本结构,利用Markov链分析了算法的收敛性,证明了算法的全局收敛。基于指标熵的概念,分析了算法的群体多样性,得出若干结论。分析了算法的时间复杂度,研究了文化算子对算法时间复杂度的影响。 3、提出了GA的应用性能评价标准,从连续性、多峰性、随机性、振荡性、广域性多个角度出发选择五个测试函数,对共同进化算法的搜索性能和鲁棒性作了函数优化的性能测试,分析了仿真结果,研究了文化算子对算法的影响。 4、基于集覆盖的概念,研究了MAS中的任务分配问题,建立了任务分配问题的分层数学模型,给出了子任务分解共同进化算法,实验比较了IGA、SGA、CN,验证了共同进化算法对NP完全问题的有效性。 5、针对近地天线加载优化设计问题,结合多种改进GA策略,提出了策略型拟子,给出天线加载设计的共同进化算法,对有耗半空间对称偶极子天线加载优化设计作了仿真实验,验证了共同进化算法对多变量多峰连续搜索问题上的有效性。 6、针对图像模板匹配问题的领域知识,采用单类拟子和实数编码,给出快速共同进化匹配算法策略,基于NPROD相似度测度,仿真试验了无差别和有差别模板匹配,验证了共同进化算法对实数编码和实时性搜索问题上的有效性。 本文研究工作表明: 多学科交叉会拓展研究思路,改进研究方法。从应用技术角度出发,也能产生新的理论研究方向。
【学位授予单位】:华南理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP18

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 张华威;孙国玺;;深基坑支护工程遗传优化设计算法[J];四川建材;2010年05期
2 罗云霞;周慕逊;王万良;;基于基因拟子协同进化算法的水电优化调度研究[J];水力发电学报;2010年04期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 王航;SINS/GPS制导炸弹鲁棒控制方法研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 欧阳俊;成像面目标跟踪技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 葛志远,王永县,南兰,刘清;基于二叉树结构编码的遗传算法[J];清华大学学报(自然科学版);2000年10期
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3 滕奇志,何小海,罗代升,袁支润;自适应遗传算法用于心肌细胞运动矢量检测[J];四川大学学报(自然科学版);2005年01期
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中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 罗隆福;基因控制遗传算法的理论与应用研究[D];湖南大学;2001年
2 高锷;基于多Agent的车间制造系统控制结构及控制技术研究[D];合肥工业大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
1 赵琴;进化模板匹配法及其应用研究[D];合肥工业大学;2005年
2 崔建林;基于遗传算法的反辐射导弹控制系统参数优化[D];哈尔滨工程大学;2005年
3 胡友为;遗传算法在图像识别中的应用研究[D];武汉理工大学;2006年
4 李洪英;射频识别系统的研究[D];大连交通大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 谢朝群;林大津;;meme的翻译[J];外语学刊;2008年01期
2 顾嘉祖;;从谜米学的崛起看动态符号学的理论框架[J];外语学刊;2008年01期
3 张旭红;;语言“内在论”的模因新解[J];外语学刊;2008年02期
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6 宋洪英;;从模因论看民族文化定型[J];外语学刊;2012年01期
7 刘敬宇;;改进自适应遗传模拟退火算法的结构优化设计[J];徐州工程学院学报(自然科学版);2011年02期
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10 薛洁;;互惠利他:和谐交往的公民态度[J];政治学研究;2011年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨益;方潜生;汪力君;;基于Handel-C的数字芯片的设计方法研究与实现[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
2 谭守标;霍剑青;郝建;王晓蒲;赵永飞;谢行恕;;高分辨率软X射线显微成像下细胞的自动提取?[A];2005年“数字安徽”博士科技论坛论文集[C];2005年
3 胡杨林;蒋洁琼;王明煌;曾勤;邱岳峰;邹俊;陈红丽;FDS team;;聚变裂变混合堆长寿命锕系废料嬗变处理的中子学优化分析[A];安徽新能源技术创新与产业发展博士科技论坛论文集[C];2010年
4 郭威;;法律文化变迁的内在逻辑[A];繁荣学术 服务龙江——黑龙江省第二届社会科学学术年会优秀论文集(上册)[C];2010年
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10 周佳男;;一种拓扑纹理图像的相位场模型分割算法[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008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 王兴梅;水下声纳图像的MRF目标检测与水平集的轮廓提取方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 陈得宇;基于MAS的智能电压控制系统研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 陈飞;基于Agent船载危险品应急管理资源协同分配机制研究[D];大连海事大学;2010年
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6 时长江;豆科类杂草种子图像识别系统研究[D];中国海洋大学;2009年
7 韩艳玲;可能性构造空间理论与计算机作曲思维模型研究[D];华中科技大学;2010年
8 韩守东;纹理建模与图切分优化方法研究[D];华中科技大学;2010年
9 莫堃;基于隐式函数的曲面重构方法及其应用[D];华中科技大学;2010年
10 彭北青;第三方物流配送车辆路径问题模型及算法研究[D];华中科技大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙涛;基于DR骨密度分析系统的研究[D];南京医科大学;2010年
2 刘甲玉;基于ARM的图像采集与无线传输技术的研究[D];安徽工程大学;2010年
3 赫英毅;毫米波段基于TE_(21)模差网络设计[D];中国工程物理研究院;2009年
4 万成;动态环境下的元胞遗传算法研究[D];南昌航空大学;2010年
5 代宏伟;布里渊散射水下探测目标的自动识别[D];南昌航空大学;2010年
6 廖甜甜;白细胞图像语义识别分类的研究[D];南昌航空大学;2010年
7 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
8 赵永刚;图像检索中形状描述和匹配算法研究[D];南昌航空大学;2010年
9 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
10 李臻;城市公交车辆智能调度优化研究[D];山东科技大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张立群,李东海,薛亚丽,唐多元;H_∞混合灵敏度约束下PID控制器设计[J];清华大学学报(自然科学版);2005年05期
2 张晨光;陈大融;;拦截机动目标的一种鲁棒末制导律设计[J];清华大学学报(自然科学版);2007年08期
3 程鹏;张自力;;多目标进化算法测试问题的设计[J];清华大学学报(自然科学版);2008年S2期
4 吴旭东,解学书;H_∞鲁棒控制中的加权阵选择[J];清华大学学报(自然科学版);1997年01期
5 李晓磊,薛云灿,路飞,田国会;基于人工鱼群算法的参数估计方法[J];山东大学学报(工学版);2004年03期
6 李晓磊,路飞,田国会,钱积新;组合优化问题的人工鱼群算法应用[J];山东大学学报(工学版);2004年05期
7 畅建霞,黄强,王义民;水电站水库优化调度几种方法的探讨[J];水电能源科学;2000年03期
8 罗云霞;王万良;周慕逊;;基于自适应粒子群算法的梯级小水电群优化调度研究[J];水力发电学报;2008年04期
9 陈立华;梅亚东;董雅洁;杨娜;;改进遗传算法及其在水库群优化调度中的应用[J];水利学报;2008年05期
10 贾仁甫;陈守伦;梁伟;;基于混沌优化算法的混联水电站群长期优化调度[J];水利学报;2008年09期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 李晓磊;一种新型的智能优化方法-人工鱼群算法[D];浙江大学;2003年
2 李国友;基于广义模糊集及主动轮廓线模型的图像分割方法研究[D];燕山大学;2006年
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中国硕士学位论文全文数据库 前2条
1 刘锦峰;图像模板匹配快速算法研究[D];中南大学;2007年
2 李超;浮标主动定位系统信道匹配策略研究与实现[D];哈尔滨工程大学;2009年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 丛琳;沙宇恒;罗军刚;;基于免疫克隆选择算法的水电站水库优化调度[J];陕西电力;2011年10期
2 余平;;流域水电站群经济运行和优化调度系统设计研究[J];自动化技术与应用;2012年01期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 余平;刘广宇;;梯级水电站优化调度系统研究[A];梯级调度控制研究论丛——2011年学术交流论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 李树山;富水电电网短期与实时节能发电调度控制方法及策略研究[D];大连理工大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 梁彦超;捷联惯性组合导航系统的滤波器设计与分析[D];哈尔滨工程大学;2012年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 周远晖,陆玉昌,石纯一;基于克服过早收敛的自适应并行遗传算法[J];清华大学学报(自然科学版);1998年03期
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6 陆一平,查建中;三维矩形块布局的序列三元组编码方法[J];软件学报;2002年11期
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10 柳存根,裘泳铭,姚震球,林杰人;遗传进化算法在船舶初步设计中的应用[J];上海交通大学学报;2000年01期
中国博士学位论文全文数据库 前2条
1 熊仲宇;基于计算机智的结构优化设计[D];南京航空航天大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 徐璐;改进遗传算法(IGA)及其在图像处理中的应用[D];北京工业大学;2000年
2 徐琰;粗天线和半空间界面附近线天线的MOM分析[D];西安电子科技大学;2002年
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4 孟玲玲;进化计算及其在图像匹配中的应用[D];合肥工业大学;2003年
5 文高进;遗传算法在数字图像处理中的应用[D];湖南师范大学;2003年
6 李明明;基于现代优化算法的分形图像压缩编码的研究[D];西安科技大学;2003年
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