具有對(duì)偶知識(shí)的文化算法研究及應(yīng)用.pdf

1、進(jìn)化算法對(duì)問(wèn)題的優(yōu)化求解過(guò)程并不依賴相關(guān)專業(yè)知識(shí)，因此自其提出以來(lái)已廣泛應(yīng)用于各類領(lǐng)域中。文化算法是一種新興的模擬人類社會(huì)進(jìn)化過(guò)程而提出的進(jìn)化算法，它具有種群空間與信仰空間雙層進(jìn)化結(jié)構(gòu)，種群空間個(gè)體在進(jìn)化過(guò)程中同時(shí)會(huì)受到信仰空間知識(shí)的指導(dǎo)影響。各類滿足其要求的算法均能被融入其中并彌補(bǔ)傳統(tǒng)算法的不足，但文化算法自身也有許多缺點(diǎn)需要改進(jìn)：文化算法只是對(duì)人類社會(huì)的簡(jiǎn)單模擬，并不能有效完成自我演化、推陳出新的過(guò)程；種群空間沒(méi)有地域性；種群內(nèi)所有

2、個(gè)體受到同一信仰空間知識(shí)的影響等。
　　本文針對(duì)現(xiàn)有文化算法種群空間中不同個(gè)體，遇到同一知識(shí)得到的是相同的進(jìn)化經(jīng)驗(yàn)這一問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種由當(dāng)前個(gè)體與現(xiàn)有知識(shí)共同確定的新知識(shí)——對(duì)偶知識(shí)，對(duì)偶知識(shí)表征個(gè)體受現(xiàn)有知識(shí)影響所得獨(dú)有進(jìn)化經(jīng)驗(yàn)，因此在影響進(jìn)化過(guò)程中，對(duì)偶知識(shí)的指導(dǎo)會(huì)因當(dāng)前待進(jìn)化的個(gè)體不同而不同，對(duì)偶知識(shí)的影響更有針對(duì)性，能提高算法的全局收斂率并有效應(yīng)用于高維問(wèn)題。本文研究的內(nèi)容與成果如下：
　　(1)介紹了元胞空

3、間結(jié)構(gòu)下的文化算法，并對(duì)文化算法組成部分中信仰空間以及知識(shí)的影響策略進(jìn)行詳盡的介紹。利用測(cè)試函數(shù)對(duì)文化算法、元胞遺傳算法以及元胞空間結(jié)構(gòu)下的文化算法測(cè)試比對(duì)，驗(yàn)證了在文化算法種群空間以及信仰空間引入元胞空間結(jié)構(gòu)可以有效提高算法收斂性能。
　　(2)對(duì)元胞空間結(jié)構(gòu)下的文化算法進(jìn)行改進(jìn)，提出對(duì)偶知識(shí)，對(duì)偶知識(shí)由當(dāng)前個(gè)體與形勢(shì)知識(shí)以及規(guī)范知識(shí)共同確定。受知識(shí)影響，子代分別向著對(duì)偶知識(shí)所在方向以及形勢(shì)知識(shí)所在方向靠近，通過(guò)父子競(jìng)爭(zhēng)保留其中

4、最優(yōu)的一個(gè)個(gè)體，完成種群更新，并以此構(gòu)造出具有對(duì)偶知識(shí)的文化算法。通過(guò)使用測(cè)試函數(shù)對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，在進(jìn)化過(guò)程中對(duì)偶知識(shí)的作用比例均高于形勢(shì)知識(shí)的作用比例，證明了對(duì)偶知識(shí)的有效性，且引入對(duì)偶知識(shí)可以提高算法跳出局部最優(yōu)解的能力，使得算法能達(dá)到全局收斂。
　　(3)將具有對(duì)偶知識(shí)的文化算法應(yīng)用于求解動(dòng)態(tài)環(huán)境下無(wú)人飛行器航跡規(guī)劃問(wèn)題中。利用文化算法框架，通過(guò)知識(shí)提取，將不同規(guī)劃方法相互結(jié)合，彌補(bǔ)現(xiàn)有方法的缺點(diǎn)。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，