具有對偶知識的文化算法研究及應用.pdf

1、進化算法對問題的優(yōu)化求解過程并不依賴相關專業(yè)知識，因此自其提出以來已廣泛應用于各類領域中。文化算法是一種新興的模擬人類社會進化過程而提出的進化算法，它具有種群空間與信仰空間雙層進化結構，種群空間個體在進化過程中同時會受到信仰空間知識的指導影響。各類滿足其要求的算法均能被融入其中并彌補傳統(tǒng)算法的不足，但文化算法自身也有許多缺點需要改進：文化算法只是對人類社會的簡單模擬，并不能有效完成自我演化、推陳出新的過程；種群空間沒有地域性；種群內(nèi)所有

2、個體受到同一信仰空間知識的影響等。
　　本文針對現(xiàn)有文化算法種群空間中不同個體，遇到同一知識得到的是相同的進化經(jīng)驗這一問題進行改進，提出了一種由當前個體與現(xiàn)有知識共同確定的新知識——對偶知識，對偶知識表征個體受現(xiàn)有知識影響所得獨有進化經(jīng)驗，因此在影響進化過程中，對偶知識的指導會因當前待進化的個體不同而不同，對偶知識的影響更有針對性，能提高算法的全局收斂率并有效應用于高維問題。本文研究的內(nèi)容與成果如下：
　　(1)介紹了元胞空

3、間結構下的文化算法，并對文化算法組成部分中信仰空間以及知識的影響策略進行詳盡的介紹。利用測試函數(shù)對文化算法、元胞遺傳算法以及元胞空間結構下的文化算法測試比對，驗證了在文化算法種群空間以及信仰空間引入元胞空間結構可以有效提高算法收斂性能。
　　(2)對元胞空間結構下的文化算法進行改進，提出對偶知識，對偶知識由當前個體與形勢知識以及規(guī)范知識共同確定。受知識影響，子代分別向著對偶知識所在方向以及形勢知識所在方向靠近，通過父子競爭保留其中

4、最優(yōu)的一個個體，完成種群更新，并以此構造出具有對偶知識的文化算法。通過使用測試函數(shù)對其進行測試，實驗數(shù)據(jù)表明，在進化過程中對偶知識的作用比例均高于形勢知識的作用比例，證明了對偶知識的有效性，且引入對偶知識可以提高算法跳出局部最優(yōu)解的能力，使得算法能達到全局收斂。
　　(3)將具有對偶知識的文化算法應用于求解動態(tài)環(huán)境下無人飛行器航跡規(guī)劃問題中。利用文化算法框架，通過知識提取，將不同規(guī)劃方法相互結合，彌補現(xiàn)有方法的缺點。通過仿真實驗，