多目标0-1规划问题的元胞狼群优化算法研究

doi:10.12005/orms.2018.0055

运筹与管理 ›› 2018, Vol. 27 ›› Issue (3): 17-24.DOI: 10.12005/orms.2018.0055

多目标0-1规划问题的元胞狼群优化算法研究

马龙¹, 卢才武¹, 顾清华¹, 陈晓妮²

1.西安建筑科技大学管理学院,陕西西安 710055;
2.中软国际科技服务有限公司,陕西西安 710077

收稿日期:2017-05-08 出版日期:2018-03-25
作者简介:马龙(1982-),男,博士研究生,讲师,研究方向:智能系统优化理论、矿业系统工程、算法设计等;卢才武(1965-),男,博士,教授,研究方向:系统优化理论、管理决策分析;陈晓妮(1980-),女,硕士,系统工程师,研究方向:智能优化理论、算法设计;通信作者:顾清华(1981-),男,博士,副教授,研究方向:系统优化理论、系统仿真等。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(51774228,51404182);陕西省自然科学基金资助项目(2017JM5043);陕西省教育厅专项计划项目(17JK0425)

Research on Solving Multi-objective 0-1 Programming by Cellular Wolf Pack Algorithm

MA Long¹, LU Cai-wu¹, GU Qing-hua¹, CHEN Xiao-ni²

1.School of Management, Xi’an University of Architecture and Technology, Xi’an 710055,China;
2.Chinasoft International Technology Services Co.,Ltd, Xi’an 710077, China

Received:2017-05-08 Online:2018-03-25

摘要/Abstract

摘要： 针对多目标0-1规划问题,首先基于元胞自动机原理和人工狼群智能算法,提出一种元胞狼群优化算法,该算法将元胞机的演化规则与嚎叫信息素更新规则、人工狼群更新规则进行组合,采用元胞及其邻居来增强搜索过程的多样性和分布性,使人工头狼在元胞空间搜索的过程中,增强了人工狼群算法的全局搜索能力,并获得更多的全局非劣解;其次结合多目标0-1规划模型对元胞狼群算法进行了详细的数学描述,定义了人工狼群搜索空间、移动算子、元胞演化规则和非劣解集更新规则,并给出了元胞狼群算法的具体实现步骤;最后通过MATLAB软件对3个典型的多目标0-1规划问题算例进行解算,并将解算结果与其它人工智能算法的结果进行比较,结果表明:元胞狼群算法在多目标0-1规划问题求解方面可获得更多的非劣解集和更优的非劣解,并具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力。

关键词: 狼群算法, 元胞自动机, 智能优化, 多目标, 0-1规划

Abstract: A cellular wolf pack algorithm,based on cellular automation principleand artificial intelligent wolf algorithm,is proposed for solving the multi-objective 0-1 programming problem. Using cellular and its neighbors to enhance the diversity and distribution of the search process,evolution rules of celluar automation and howling pheromone update rule as well as wolf update rule are combined, in order to realize global search and obtain more global non-dominated solution in cellular space search process. Secondly, search space, mobile operator, cellular evolution rules and update rules of optimal solution sets are defined by using mathematical form to describe the cellular wolfpackalgorithm. What’s more,the specific steps of implementation by celluar wolf pack algorithm are presented. Finally, the three typical examples of multi-objective 0-1 programming problem are the solution through the MATLAB software, and compared with the solutions of the other artificial intelligence algorithm,the results show that cellular wolf algorithm can get more non-dominated solution sets and better non-dominated solution in solving multi-objective 0-1 programming problem, and at the same time,the algorithm has faster convergence speed and better global search ability.

Key words: wolf pack algorithm, cellar Automation, intelligent optimization, multi-objective, 0-1 programming

中图分类号:

马龙, 卢才武, 顾清华, 陈晓妮. 多目标0-1规划问题的元胞狼群优化算法研究[J]. 运筹与管理, 2018, 27(3): 17-24.

MA Long, LU Cai-wu, GU Qing-hua, CHEN Xiao-ni. Research on Solving Multi-objective 0-1 Programming by Cellular Wolf Pack Algorithm[J]. Operations Research and Management Science, 2018, 27(3): 17-24.

参考文献

[1] 周育人,闵华清,许孝元,李元香.多目标演化算法的收敛性研究[J].计算机学报,2004,27(10):1415-1421.
[2] 牛鸿蕾,江可申.中国产业结构调整碳排放效应的多目标遗传算法[J].系统管理学报,2013,7(4):560-566.
[3] 王瑞琪,张承慧,李珂.基于改进混沌优化的多目标遗传算法[J].控制与决策,2011,26(9):1391-1397.
[4] 刘勇,马良.非线性规划的元胞蚁群算法[J].系统管理学报,2010,19(3):351-355.
[5] 李春梅,马良.非线性0-1规划问题的人工鱼群算法[J].计算机应用研究,2011,28(7):2449-2451.
[6] 韩燕燕,马良,赵小强.多目标0-1规划问题的蜂群算法[J].运筹与管理,2012,21(2):23-26.
[7] 李枝勇,马良,张惠珍.多目标0-1规划问题的蝙蝠算法[J].智能系统学报,2014,9(6): 672-676.
[8] 黄帅,马良.多目标0-1规划的和声搜索算法[J].数学的实践与认识,2012,42(17):178-181.
[9] 程魁,马良.多目标0-1规划的萤火虫算法[J].数学的实践与认识,2013,43(9):62-67.
[10] 熊小华,马良,宁爱兵.多目标0-1规划的元胞竞争决策算法[J].上海理工大学学报,2011,33(2):163-167.
[11] 管屏,朱刚,马良,邱勇平.求解0-1规划的生长竞争蚁群算法[J] 计算机工程与科学,2012,34(3):128-131.
[12] Von Neumann J, Burks A W. Theory of self reproducing automata[M]. Urbana:University of Illinois Press, 1966:64-87.
[13] 张丽娟,张艳芳,赵宜宾,曾文艺.基于元胞自动机的智能疏散模型的仿真研究[J].系统工程理论与实践,2015,35(1):247-253.
[14] Mech L D. The wolf: the ecology and behavior of an endangered species[M]. New York Natural History Press, 1970: 1-66.
[15] 刘永兰,李为民,吴虎胜,宋文静.基于狼群算法的无人机航迹规划[J].系统仿真学报,2015,27(8):1837-1843.
[16] 薛俊杰,王瑛,李浩,肖吉阳.一种狼群智能算法及收敛性分析[J].控制与决策,2016,31(12):2131-2139.
[17] 吴虎胜,张凤鸣,战仁军,李浩,梁晓龙.利用改进的二进制狼群算法求解多维背包问题[J].系统工程与电子技术,2015,37(5):1084-1091.
[18] 吴虎胜,张风鸣,李浩,梁晓龙.求解TSP问题的离散狼群算法[J].控制与决策,2015,30(10):1861-1867.
[19] Ye Y M,Y in J W, Feng Z L, Cao B. Wolf-pack algorithm for business process model syntactic and semantic structure verification in the workflow management environment[C]. 2010 Asia-Pacific Services Computing Conference on IEEE, 2010: 694-699.
[20] 杨玲玲,马良,张慧珍.多目标0-1规划的混沌优化算法[J].计算机应用研究,2012,29(12):4486-4488.

多目标0-1规划问题的元胞狼群优化算法研究

Research on Solving Multi-objective 0-1 Programming by Cellular Wolf Pack Algorithm

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

[1]	陈可嘉, 段瑞明, 刘碧玉, 周晓敏. 模糊置换流水车间调度的多目标模型[J]. 运筹与管理, 2021, 30(8): 28-36.
[2]	郑豆豆龚晶, 高蕾. 基于UTA方法的关键基础设施系统的保护研究[J]. 运筹与管理, 2021, 30(8): 75-80.
[3]	胡文发, 何新华. 绿色建筑前期设计阶段的多目标优化及多属性决策模型[J]. 运筹与管理, 2021, 30(7): 44-49.
[4]	吴澎, 吴群, 周礼刚, 陈华友. 基于多目标属性权重优化的犹豫模糊语言TOPSIS决策方法[J]. 运筹与管理, 2021, 30(6): 42-47.
[5]	黄川, 吕靖. VTS雷达站选址优化研究[J]. 运筹与管理, 2021, 30(5): 6-14.
[6]	王文烈. 政府促进银行实施绿色信贷的多目标优化策略研究[J]. 运筹与管理, 2021, 30(4): 178-183.
[7]	丁秋雷, 胡祥培, 位娟, 姜洋. 动态需求下蓄冷式多温共配多目标优化模型及算法[J]. 运筹与管理, 2021, 30(12): 13-19.
[8]	魏瑾瑞, 黄月, 陈旭, 倪凯来. 自助选座系统资源分配效率评价与优化[J]. 运筹与管理, 2021, 30(12): 136-143.
[9]	白朝阳, 王浩, 王姝婷, 兰甜甜. 考虑产品与单元匹配的单元装配系统构建模型[J]. 运筹与管理, 2021, 30(12): 212-219.
[10]	宋云婷, 于安琪, 吴迪, 赵伟杰,田玺环. 出口海陆仓融资决策多目标优化模型与算法[J]. 运筹与管理, 2021, 30(11): 14-18.
[11]	王海宇. 兼顾效率和成本的ARMA控制图多目标优化设计[J]. 运筹与管理, 2021, 30(10): 80-86.
[12]	赵萌, 张晨曦, 秦金磊, 张冰. 基于实验设计的概率语言权重信息多准则决策方法[J]. 运筹与管理, 2021, 30(1): 50-56.
[13]	胡玉真, 张耸. 基于多目标规划的飞机路径恢复最优化算法研究[J]. 运筹与管理, 2020, 29(9): 10-17.
[14]	张庆, 余淼. 基于两阶段混合整数规划模型的洪涝灾害应急管理研究[J]. 运筹与管理, 2020, 29(9): 62-69.
[15]	何建佳, 刘举胜, 刘洋. 基于元胞自动机的供需网企业合作驱动建模与仿真[J]. 运筹与管理, 2020, 29(8): 186-191.