這使得復(fù)制、交叉、變具有了選擇性和適應(yīng)性,由于復(fù)制操作的這種選擇性,使在局部極值點附近的體被復(fù)制的概率下降,相應(yīng)的新產(chǎn)生的遠離fav 的個體被復(fù)制的概率增加,減少了復(fù)制操作造成有效基因缺失的情況,使群體多樣性得到了保證。環(huán)境試驗設(shè)備發(fā)展前景更加寬廣,而交叉和變異概率的增加使產(chǎn)生新個體的概率上升,交叉概率的提高增強了算法的搜索能力。本節(jié)為提高上述自適應(yīng)遺傳算法的搜索效率,做了幾點改進:
一 采用浮點數(shù)編碼
遺傳算法一般采用二進制編碼,其優(yōu)點是操作清晰。但較長的二進制串一直占用計算機內(nèi)存,而其中很少一部分進行遺傳操作使得計算機內(nèi)存運行效率過低。這個問題在多參數(shù)優(yōu)化和高精度需求時顯得尤為突出,如模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器參數(shù)的優(yōu)化。此外。二進制編碼的遺傳算法的變異方式和編碼形式,即使算法搜索到了離理想解很接近的次理想解時,找到理想解仍然可能很困難,如編碼01111 是次理想解,而編碼10000 是理想解的情況。從精度及其使用方便的角度來看,在涉及參數(shù)優(yōu)化的問題中,如控制領(lǐng)域。更偏愛浮點數(shù)編碼??梢员苊鈹?shù)制轉(zhuǎn)換帶來的誤差,提高了算法的精度和效率。

二 引入概率接受操作數(shù)
傳統(tǒng)的遺傳算法用交叉操作產(chǎn)生的子個體完全代替交叉前的父個體,改進方法是用新產(chǎn)生的個體以一定的概率代替父個體。具體方法是:一對父代個體經(jīng)過交叉產(chǎn)生一對子代個體。將子代個體的適合度與父代個體的適合度相比較,如果子代個體的適合度高于父代個體的適合度則接受子代個體,淘汰父代個體;反之以概率接受子代個體,既產(chǎn)生一個0—1 之間的隨機數(shù),如果該隨機數(shù)大于某一預(yù)定的接受概率則接受子代個體,反之保留父代個體。通過模式定理可知,上述方法能夠減少好的模式被破壞的概率,從而提高算法性能。
三 引入混沌插入操作數(shù)
前面提到通過自適應(yīng)改變變異概率可以預(yù)防算法未成熟收斂現(xiàn)象的發(fā)生,但使用較大的變異概率會使算法更加接近純隨機搜索,從而使算法喪失模擬進化的仿生實質(zhì),且過大的變異概率會破壞已經(jīng)獲得的理想性信息。為解決該問題,運用混沌變換更新群體。這就是混沌插入操作數(shù)的思想。利用Logistic 映像產(chǎn)生混沌變換序列混沌變量具有隨機性、規(guī)律性、遍歷性和對初值的敏感性。即使初值微小的變化也將導(dǎo)致遠期行為的巨大差異。設(shè)待優(yōu)化參數(shù)取值范圍.則產(chǎn)生新個體的步驟如下:其中ci 和di 為參數(shù),通過恰當?shù)倪x取參數(shù)可以將混沌變量映像到整個參數(shù)搜索范圍或范圍內(nèi)的某一部分。混沌運動能遍歷空間內(nèi)的所有狀態(tài),因而由其產(chǎn)生的小群體具有多樣性,能夠補充進化過程中缺失的有效基因。
四 理想個體保留策略
理想解一直保持下去。因此,理想個體保留策略全局收斂的充分條件是:在搜索過程中理想個體保留GA 能發(fā)現(xiàn)全局理想解或經(jīng)歷包含理想解的狀態(tài)E。這樣就可以保證算法以概率一收斂到全局理想解 。
五 引入微變異操作數(shù)
遺傳算法的初期為了能搜索到全局解,要在整個過程中搜索空間內(nèi)大范圍搜索。但往往只能得到次理想解,而非真正的全局理想解。一旦算法接近全局理想解時,由于采用全局搜索策略使得收縮速度迅速下降,很難快速搜索到比目前適應(yīng)度更高的個體,因而表現(xiàn)為當前理想個體長時間的不發(fā)生變化,造成收斂速度緩慢甚至停滯的現(xiàn)象。如果能在進化后期加大對次理想解的周圍空間的搜索力度,就能盡快的得到全局理想解,提高算法的收斂速度。微變異操作數(shù)就是基于這種思想提出的。微變異操作數(shù)的實現(xiàn)方法:首先計算群體中適合度較好的前50%個個體的平均適合度fav 和當前理想個體的適合度比較,若其偏差小于一個很小的正數(shù)ε 則認為算法已進入后期。然后對種群x 的每一個染色體的參數(shù)基因逐一訪問,當隨機數(shù)rand<Plm 時(微變異概率)就對選中的參數(shù)基因進行微變異操作,但微變異量的大小和正負是隨機確定的。并將其設(shè)為 xij=xij*{[rand-0.5]*0.1+1}。其中,(rand-0.5)是一個可正可負的數(shù),而且沒有固定大小,而0.1 控制了微調(diào)的數(shù)量級。為防止微調(diào)量過大,微調(diào)量采用相對量。當希望獲得更高精度時可將上式變?yōu)椋?br />
通過引入了理想個體保留策略以及混沌插入操作數(shù)、概率接受交叉操作數(shù)、微變異操作數(shù)技術(shù)對自適應(yīng)遺傳算法進行改進,不僅加快了算法的收斂速度,有效避免了為成熟收斂現(xiàn)象的發(fā)生,而且是提高了進化后期的搜索效率。
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