多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法-农业机械学报.PDF

２０１５年 １月 农 业 机 械 学 报 第 ４６卷 第 １期 ｄｏｉ：１０．６０４１／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００１２９８．２０１５．０１．０５１ 多邻域链式结构的多目标粒子群优化算法 王亚辉　唐明奇 （华北水利水电大学机械学院，郑州 ４５００１１） 摘要：为了提高多目标粒子群算法求解多目标问题的性能，改善算法的收敛性，提出一种多邻域链式结构的多目标 粒子群优化算法。首先，以一种环形链式拓扑结构，将种群划分为多个邻域，每个邻域之间相互交叉重叠，并针对 不同位置的粒子，进行不同的速度和位置更新策略。其次，对所有粒子采用速度钳制策略，并引入差分进化策略对 粒子进行扰动，从而进一步提高算法的多样性。通过 １４个无约束和３个有约束函数仿真实验，表明该算法相对于 ＮＳＧＡＩＩ、ＳＰＥＡ２、ＭＯＥＡ／ＤＤＥ、ＳＭＰＳＯ和 ＯＭＯＰＳＯ算法，获得 Ｐａｒｅｔｏ解集分布更加均匀，算法的收敛性和多样性也 更好。为了进一步验证算法的可行性和有效性，将其应用于７２杆桁架结构尺寸设计，并与其他优化方法进行了比 较，结果表明该算法获得的Ｐａｒｅｔｏ前端更均匀，收敛性更好。 关键词：多目标优化　粒子群算法　多邻域链式结构　速度钳制策略　差分进化策略　桁架结构 中图分类号：ＴＰ３０１６ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００１２９８（２０１５）０１０３６５０８ ＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆＭｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅＰａｒｔｉｃｌｅＳｗａｒｍＡｌｇｏｒｉｔｈｍＢａｓｅｄｏｎ ＭｕｌｔｉｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄＣｙｃｌｅｃｈａｉｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅ ＷａｎｇＹａｈｕｉ　ＴａｎｇＭｉｎｇｑｉ （ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＮｏｒｔｈＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５００１１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｅｎｈａｎｃｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｏｆｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＭＯＰＳＯ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ａｍｕｌｔｉｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄｃｙｃｌｅｃｈａｉｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｗａｒｍｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ（ＭＮＣＳＭＯＰＳＯ）ｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｍａｎｙｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄｓ．Ｔｈｅｍｕｔｕａｌｏｖｅｒｌａｐｓｗｅｒｅｅｘｉｓｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅａｄｊａｃｅｎｔ ｎｅｉｇｈｂｏｒｈｏｏｄ，ａｎｄｕｐｄａｔｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｕｓｅｄｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｖｅｌｏｃｉｔｙａｎｄｐｏｓｉｔｉｏｎａｉｍｅｄａｔｐａｒｔｉｃｌｅｓｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，ｖｅｌｏｃｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓａｄｏｐｔｅｄｆｏｒａｌｌｐａｒｔｉｃｌｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙｗａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｏｍａｋｅｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ．ＣｏｍｐａｒｉｎｇｗｉｔｈＮＳＧＡＩＩ，ＳＰＥＡ２，ＭＯＥＡ／Ｄ ＤＥ，ＳＭＰＳＯａｎｄＯＭＯＰＳＯｂｙｔｅｓｔｉｎｇ１４ｕｎｃｏｎｓｔｒａｉｎｔａｎｄ３ｃｏｎｓｔｒａｉｎｂｅｎｃｈｍａｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎｓ，ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｃｏｕｌｄｏｂｔａｉｎａｍｏｒｅｕｎｉｆｏｒｍｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＰａｒｅｔｏｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｅｔ，ａｎｄｂｅｔｔｅｒｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｓｗｅｌｌａｓｄｉｖｅｒｓｉｔｙｔｈａｎｔｈｏｓｅｓｔａｔｅｏｆｔｈｅａｒｔｍｕｌｔｉｏｂｊｅｃｔｉｖｅｍｅ