多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的研究及應(yīng)用.pdf

1、在工程問(wèn)題和實(shí)際生活中，一般會(huì)碰到很多多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方法都存在著一定的弊端和缺陷。粒子群算法因?yàn)榫哂锌焖偈諗亢蛥?shù)設(shè)置簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因而被廣泛利用來(lái)解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題。多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的理論體系并不完善，而且算法存在容易陷入早熟、收斂精度不高和解集分布不均勻等缺點(diǎn)。本文針對(duì)現(xiàn)有多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的不足提出相應(yīng)改進(jìn)的措施和策略，并在機(jī)器人路徑規(guī)劃中進(jìn)行應(yīng)用。主要研究工作如下：
　　(1)針對(duì)算法容易陷入局部早熟并且跳

2、出早熟的能力不強(qiáng)的問(wèn)題，本文提出一種高斯擾動(dòng)策略，以使粒子群算法在解決多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題時(shí)增強(qiáng)跳出局部極值的能力，有效避免了算法陷入早熟。結(jié)合帶慣性權(quán)重的粒子群速度更新公式，給出了實(shí)現(xiàn)高斯擾動(dòng)策略的方式。
　　(2)提出了一種判斷粒子當(dāng)前收斂狀態(tài)的方法。粒子群在進(jìn)化的前后期分別處于不同的收斂狀態(tài)，單一的參數(shù)選取容易導(dǎo)致群體的進(jìn)化效率不高。通過(guò)判斷算法迭代產(chǎn)生的新非支配解在外部檔案中的占優(yōu)情況來(lái)判斷粒子當(dāng)前處于的收斂狀態(tài)，調(diào)節(jié)參數(shù)，提高

3、群體進(jìn)化的效率和精度。
　　(3)針對(duì)多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法收斂精度不高以及解空間分布不均勻的問(wèn)題，提出了一種基于粒子收斂狀態(tài)的慣性權(quán)重的自適應(yīng)策略。該策略可以提高算法收斂的速度和收斂的精度。
　　(4)為了保持和提高算法的收斂速度，在外部檔案中加入單純形交叉算子，本文為改進(jìn)的多目標(biāo)粒子群算法加上一定的方向，從而達(dá)到了提高算法的收斂速度及準(zhǔn)確性的目的。
　　(5)將提出的改進(jìn)的多目標(biāo)粒子群算法應(yīng)用到機(jī)器人路徑規(guī)劃中，對(duì)機(jī)

4、器人的任務(wù)進(jìn)行建模，然后提出目標(biāo)函數(shù)，通過(guò)多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法獲得最優(yōu)路徑，通過(guò)與基本多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法的仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)比。
　　采用了標(biāo)準(zhǔn)的多目標(biāo)優(yōu)化問(wèn)題測(cè)試函數(shù)集ZDT系列和DTLZ系列對(duì)所提出的算法進(jìn)行了驗(yàn)證測(cè)試，與基本的MOPSO算法及多目標(biāo)進(jìn)化算法NSGA-Ⅱ進(jìn)行對(duì)比，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的算法能夠獲得更好的Pareto前沿面，能獲得更均勻和更精確的非支配解集。在機(jī)器人路徑規(guī)劃問(wèn)題中，通過(guò)對(duì)兩種不同任務(wù)環(huán)境的進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)