元胞空間結(jié)構(gòu)下的文化算法研究.pdf

1、文化算法是一種新型的全局優(yōu)化搜索算法,它通過模擬人類社會的演化過程,以及微觀和宏觀兩個層面的進(jìn)化,可以準(zhǔn)確地反應(yīng)物種的進(jìn)化規(guī)律。在傳統(tǒng)的種群進(jìn)化基礎(chǔ)之上,文化算法還可以將進(jìn)化過程中形成的各類信息以知識的形式保存至信念空間當(dāng)中,各類知識再反作用于種群空間,引導(dǎo)個體的進(jìn)化操作,從而提高種群進(jìn)化的效率,實現(xiàn)最優(yōu)解的快速搜索。隨著文化算法的產(chǎn)生和發(fā)展,因其良好的自適應(yīng)性、魯棒性、實用性和易操作性便得到越來越多人的關(guān)注,并且被運用到不同的領(lǐng)域當(dāng)中

2、。在解決諸多函數(shù)優(yōu)化問題的時候,文化算法還可以將不同的進(jìn)化模型結(jié)構(gòu)融入其中,而且可以混合其它優(yōu)化算法的進(jìn)化思想,并能夠彌補(bǔ)傳統(tǒng)算法的不足,在收斂速度、全局收斂能力等方面顯示出比同類算法更好的效果。
　　為了較為真實地模擬人類居住環(huán)境,建立更加復(fù)雜的地理空間系統(tǒng),突顯社會進(jìn)化規(guī)律,并實現(xiàn)文化進(jìn)化機(jī)制,以加快種群進(jìn)化速度,進(jìn)一步提高文化算法的收斂精度和全局收斂性能。本文將元胞空間結(jié)構(gòu)引入到文化算法的計算框架當(dāng)中,并將進(jìn)化個體以及進(jìn)化信

3、息分別存放于元胞空間中的網(wǎng)格。通過在種群空間融入其它進(jìn)化算法和建立空間地域以模擬種群的進(jìn)化,從而保證了種群空間個體的多樣性。在信念空間則提出了新的文化進(jìn)化機(jī)制,建立了元胞空間結(jié)構(gòu)下的文化擴(kuò)散模型結(jié)構(gòu),使用了多種知識融合策略,并借鑒擴(kuò)展擴(kuò)散和遷移擴(kuò)散的理論實現(xiàn)了不同地域中的文化的進(jìn)化。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)介紹了文化算法的基本原理,對文化算法的種群空間、信念空間、影響函數(shù)和接受函數(shù)等組成部分進(jìn)行了詳細(xì)的描述,并且選取了三種不

4、同的測試函數(shù)分別對文化算法、元胞遺傳算法和差分進(jìn)化算法進(jìn)行測試,證明了文化算法在全局收斂能力以及算法通用性等方面具有優(yōu)勢,但是面對高維復(fù)雜優(yōu)化問題時存在收斂速度慢以及收斂精度不高等缺陷。
　　(2)為了改進(jìn)文化算法的上述不足,在其基本框架之下,本文將元胞空間結(jié)構(gòu)引入其中,并且在元胞結(jié)構(gòu)下使用差分進(jìn)化和密度制約的演化元胞遺傳算法共同完成種群個體的進(jìn)化操作,從而改變了以往的簡單行為規(guī)則,在保證種群空間種群個體多樣性的同時,還可以加快種

5、群個體的進(jìn)化,提高算法的尋優(yōu)性能。通過六個典型的測試函數(shù)分別對改進(jìn)算法與常用的文化算法、帶演化規(guī)則的遺傳算法以及差分文化算法的尋優(yōu)能力進(jìn)行測試,結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法可以有效地提高算法的尋優(yōu)精度,減少收斂時間,進(jìn)一步提高算法的穩(wěn)定性。
　　(3)以往的文化算法種群空間沒有地域的概念,信念空間缺少文化的進(jìn)化機(jī)制,結(jié)果算法尋優(yōu)精度不高、易陷入局部最優(yōu)。通過將元胞空間網(wǎng)格分別嵌入文化算法的種群空間和信念空間,可以構(gòu)建更加復(fù)雜的空間地理環(huán)