自适应参考点辅助指标计算的高维多目标进化优化研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:www6331758
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
多目标优化问题由多个相互冲突的目标组成;当目标数超过三时,被称为高维多目标优化问题。由于目标之间相互冲突的性质,通常需要一组最优解用于平衡各个目标;进化算法在一次运行中能够生成一组解,被广泛地运用在多目标优化领域,形成多目标进化算法。多目标进化算法的目的是生成一组无限靠近Pareto前沿并且分布均匀的最优解;然而随着目标数目的增加,出现种群的收敛性和多样性失衡、算法普适性下降、无法获得Pareto前沿的先验信息等问题。为了高效地解决高维多目标优化问题,本文针对目前存在的诸多难点,一方面对参考点进行自适应调整,确保在各种类型的优化问题上都能利用参考点近似真实Pareto前沿,获得先验信息;另一方面对指标进行改进,增强指标评估种群质量时的准确性。主要研究内容如下:为了增加算法在不同形状Pareto前沿上的普适性,提出了参考点自适应调整下的高维多目标进化算法(Ma OEA-AR)。该算法设计了一种Pareto前沿形状监测下的参考点自适应策略,在该策略中,首先利用闵氏距离轮廓曲线近似Pareto前沿,在此基础上选择一组具有良好多样性的参考点;然后将得到的参考点用于增强的反世代距离指标的计算中。实验证明本章提出的算法在处理具有各种形状Pareto前沿的优化问题时能获得良好的性能,算法具有较高的通用性与普适性。为了提高指标在评估种群质量时的准确性,提出了基于改进增强的反世代距离指标的高维多目标进化策略(IIES)。该策略改进增强的反世代距离指标,提出一种新的指标,在新指标中,参考点与候选解之间的距离被分成两部分,一部分为参考点与候选解之间的闵式距离,用于衡量收敛性;另一部分为参考点与候选解在闵式距离轮廓曲线上的投影点之间的欧氏距离,用于衡量多样性。实验证明,新指标能够较为准确地评估种群质量,并且基于该指标的进化算法能在各类优化问题上获得较好的性能。为了增强算法在不规则优化问题上的性能,提出了Pareto前沿分解策略下基于指标的高维多目标进化算法(DIEA)。该算法首先利用分解方法改进Ma OEA-AR中的参考点自适应策略,用不同的闵氏距离轮廓曲线近似不同的子Pareto前沿,在此基础上对参考点进行自适应选择;然后对IIES中的指标进行优化,利用权重信息在不同进化阶段赋予不同的选择压力;最后将得到的参考点用于计算改进后的指标,并基于指标值选择最优解。实验表明,该算法在大部分测试问题上都能取得较好的性能,尤其在断开或是混合的测试问题上性能显著。
其他文献
自垂直起降固定翼无人机(VTOL fixed-wing UAV)的概念提出之后,便始终是无人机领域的研究热点。其融合了旋翼类无人机和传统固定翼无人机的优势,可不受起降场地限制完成垂直起降,具备可悬停、灵活性好、巡航速度快以及航时长的特点。作为垂直起降固定翼无人机的主要类别之一,倾转机翼式无人机因受制于复杂且笨重的倾转传动机构,研究进程始终无法取得明显突破。因此,设计新型倾转翼系统,进而淘汰传统倾转
学位
基于仿生学原理的多孔介质翼型,其雷诺数在一定范围内,会使翼型的后缘产生湍流,因此向外辐射出湍流噪声。对多孔介质仿生翼型后缘湍流流动及气动噪声进行研究,可以进一步理解仿生翼型有效控制气动噪声的机理,并可以为飞行器气动噪声的控制提供理论依据。本文通过使用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法,对雷诺数为8×10~5、来流速度U0为50m/s的Selig-Donovan(SD
学位
鱼类在运动过程中会根据周围环境的变化而自发的改变自己所处的位置,同时,鱼类会改变自身的运动方式来提高自己的推进效率,因此,探究鱼类运动过程中与周围流体的相互作用,有利于进一步了解鱼类运动中的内在机理,为人造仿生推进器的设计提供重要参考价值。本文提出了一种全新的实验测量处理算法,有效提高了实验测量结果的准确性,为获得真实的流场信息提供了更准确的方法。同时,本文利用浸入边界法,数值模拟了扑翼尾迹中全自
学位
近年来,基于监督学习的图像分类方法取得了良好的分类效果,但这些分类效果依赖于大量标记样本。考虑到对大量样本的标注在成本与时间方面均造成了过度消耗的问题,零样本图像分类技术应运而生。零样本图像分类借助辅助信息和可见类别图像信息,可实现对未见类别图像的分类。当前,在零样本图像分类领域中,基于生成式模型的零样本图像分类方法取得了可观的效果,然而此类方法存在一些问题,例如无法保证生成样本的质量、辅助信息存
学位
太阳能无人机作为一种将太阳辐射能转化为推进能源的飞行器,理论上能够实现长时间巡航飞行,在地质测绘、通信侦查等应用领域具有广阔的发展潜力。螺旋桨是太阳能无人机产生动力的主要部件,设计适用于太阳能无人机的高效螺旋桨,对提高太阳能无人机载重、续航等性能具有重要意义。本文围绕某型太阳能无人机,开展了螺旋桨理论设计、数值计算、加工制作和风洞试验等工作。此外,结合太阳能无人机采用螺旋桨分布式布局的特点,本文后
学位
由于Pb对环境和健康的不良问题,全球范围内正在进行大规模的无铅过渡。Sn Bi基焊料合金由于熔点低,拉伸强度高等优点而受到广泛关注。然而Sn Bi基焊料在服役过程中脆性金属间化合物生长过快以及界面Bi偏析等缺陷制约其在封装行业的应用。本文以Sn58Bi钎料为基础,研究Nb纳米颗粒增强、Cu基板镀Ni改性以及两种工艺联合处理对Sn58Bi/Cu钎焊接头组织及性能的影响。研究Nb纳米颗粒对Sn58Bi
学位
机会网络是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路,依靠节点移动构建消息传递路径的自组织网络,适用于缺乏稳定链路或无固定通信设施的场景。由于消息传递机制的特殊性,机会网络具有结构稀疏、拓扑时变等特点。链路预测是机会网络研究领域的关键问题之一,根据网络状态参数等信息发掘其动态演化规律,预测未来时刻的链路,为改善网络信息传输、制定路由协议等研究提供支撑。针对机会网络的多维链路属性和动态演化特性,考虑
学位
金属波纹管膨胀节广泛应用于石油化工、核动力、航空宇航等领域,作为一种具有弹性位移补偿能力的压力容器,除了满足强度要求,必须适当减小刚度使其同时满足柔度要求更好发挥位移补偿能力。加强环的使用可以有效提高膨胀节的承载能力,但与此同时加强环使膨胀节刚度急剧增加,从而导致膨胀节的位移补偿能力减弱。目前国内外并未对加强环与膨胀节的装配间隙展开研究,在计算膨胀节强度刚度性能时也并未考虑温度差所带来的热应力,难
学位
机械装备的健康管理是保证生产正常运转、避免安全事故、保障人员安全、提高经济效益的关键。其中,轴承作为应用性广、工作场景复杂的支撑部件和回转零件,其健康状态的监控、管理与预测,关乎各机械系统、部件的正常运行,因此具有重大意义。轴承故障诊断的难点在于轴承安装部位多为不易接近的位置、零部件拆装不易;轴承型号多变,标件非标件混杂;工作环境复杂,以航空发动机为例,部分场景具备高温、高压、复合振动的特点。因此
学位
显著性目标检测旨在从输入图像中分割出视觉上最为明显的区域,而这部分区域有着图片中最为丰富的有效信息。因此,通过使用显著性目标检测技术,大部分计算机视觉任务可以只关注显著区域,从而获得更为高效的性能。随着深度学习技术的不断发展,显著性目标检测技术的性能也提升到一个新的水平,并广泛应用于计算机视觉的多个领域,如视觉跟踪、图像分割、图像质量评估、图像检索、人物重识别等。在基于卷积神经网络的SOD(sal
学位