螢火蟲(chóng)算法研究及其在多AUV多任務(wù)分配的應(yīng)用.pdf

1、螢火蟲(chóng)算法是一種啟發(fā)式群智能優(yōu)化算法，它通過(guò)模仿螢火蟲(chóng)之間利用熒光進(jìn)行信息溝通的行為，抽象出了一種優(yōu)化模型。該模型以吸引和更新為兩大步驟，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，收斂迅速，且優(yōu)化精度較高，在很多應(yīng)用領(lǐng)域得到了很好的優(yōu)化效果。本課題對(duì)標(biāo)準(zhǔn)螢火蟲(chóng)算法進(jìn)行研究，分析算法的收斂性，給出算法使用的參數(shù)建議；在此基礎(chǔ)上，給出一種多目標(biāo)螢火蟲(chóng)算法框架，并將其應(yīng)用到多AUV任務(wù)分配問(wèn)題中。
　　本文首先介紹了螢火蟲(chóng)算法的生物學(xué)原理，闡釋了算法的基本思想和優(yōu)化特

2、點(diǎn)，給出了標(biāo)準(zhǔn)形式的算法框架。通過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明不考慮隨機(jī)移動(dòng)的算法收斂性，并基于測(cè)度的假設(shè)對(duì)考慮隨機(jī)移動(dòng)的算法收斂性進(jìn)行了討論。根據(jù)收斂性證明和討論的結(jié)果，給出了算法參數(shù)使用的建議。其次，分析目前已有的螢火蟲(chóng)算法多目標(biāo)框架，提出一種螢火蟲(chóng)多目標(biāo)優(yōu)化算法框架。該算法結(jié)合檔案，對(duì)整個(gè)優(yōu)化過(guò)程的非劣解進(jìn)行監(jiān)控，并利用檔案中的非劣解指導(dǎo)算法解空間的移動(dòng)。為了增加算法種群的多樣性，利用密度檢測(cè)算子監(jiān)控種群的密度，并通過(guò)隨機(jī)化填充算子改善種群的單一

3、性。實(shí)驗(yàn)表明，該多目標(biāo)算法框架能夠獲得更靠近pareto最優(yōu)前沿、更加均勻、分布更廣的評(píng)估前沿。再次，把單目標(biāo)螢火蟲(chóng)算法應(yīng)用到單目標(biāo)任務(wù)分配問(wèn)題中。介紹任務(wù)分配的問(wèn)題模型和相關(guān)約束，提出利于算法優(yōu)化的能量消耗目標(biāo)函數(shù)構(gòu)建方法，以及促進(jìn)算法跳出非法解空間的啟發(fā)算子。實(shí)驗(yàn)根據(jù)任務(wù)與AUV數(shù)量的匹配情況進(jìn)行了6組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明算法能夠在滿足約束條件的前提下，搜索到較好的任務(wù)分配方案。最后，將多目標(biāo)螢火蟲(chóng)算法應(yīng)用于多目標(biāo)任務(wù)分配問(wèn)題中。本課題以