基于矩陣編碼的遺傳算法研究與應(yīng)用.pdf

1、作為一種搜索算法，遺傳算法通過對(duì)編碼、適應(yīng)度函數(shù)、復(fù)制、交叉和變異等主要操作的適當(dāng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行后，可以做到兼顧全局搜索和局部搜索遺傳算法不依賴于問題的具體領(lǐng)域，它具有自適應(yīng)性、全局優(yōu)化性和隱含并行性，體現(xiàn)出很強(qiáng)的解決問題的能力。 隨著遺傳算法應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)大，其操作、搜索能力不滿足要求的現(xiàn)象也日趨增多。在解決多參數(shù)尋優(yōu)問題時(shí)，通常的二進(jìn)制編碼串很長(zhǎng)。一個(gè)長(zhǎng)的二進(jìn)制串會(huì)給選擇、交叉等操作帶來不便，造成計(jì)算機(jī)的運(yùn)算過程復(fù)雜而時(shí)間長(zhǎng)，

2、從而降低了遺傳算法的搜索效率。若采用的編碼串短又不能滿足問題的精度要求。在多維空間內(nèi)尋優(yōu)時(shí)，要把一個(gè)矩陣展開成一個(gè)串，同樣也有字符串過長(zhǎng)的現(xiàn)象?？梢姡咨平鉀Q多參數(shù)尋優(yōu)問題、高維矩陣等問題，首先要改善編碼策略。 針對(duì)上述問題，本文提出了一種改善二進(jìn)制編碼的方法一矩陣編碼。它是根據(jù)待求參數(shù)的個(gè)數(shù)來確定所用矩陣的行數(shù)和列數(shù)，根據(jù)實(shí)際問題的精度要求確定矩陣編碼串長(zhǎng)度L。將1×m維的二進(jìn)制編碼串化為n×h的矩陣向量。在這種編碼方法下，

3、有效降低了編碼串的長(zhǎng)度L，增強(qiáng)了選擇、交叉的操作能力，緩解了計(jì)算機(jī)內(nèi)存的占有率，進(jìn)一步提高了遺傳算法的搜索效率。 論文分別從理論角度和實(shí)際應(yīng)用兩方面來論證矩陣編碼遺傳算法的可行性。本文主要做了以下工作: 1)深入學(xué)習(xí)遺傳算法；介紹了遺傳算法的產(chǎn)生和發(fā)展、基本原理和特點(diǎn)、遺傳算法中存在的共性問題及遺傳算法的理論研究現(xiàn)狀及應(yīng)用。 2)在分析遺傳算法存在問題的基礎(chǔ)上，提出了矩陣編碼遺傳算法。對(duì)基于矩陣編碼遺傳算法的編碼策略，遺

4、傳操作，適應(yīng)度函等相關(guān)理論進(jìn)行詳盡論述。 3)將基于矩陣編碼的遺傳算法應(yīng)用于實(shí)際。 首先通過PID參數(shù)整定來驗(yàn)證矩陣編碼遺傳算法的可行性，然后采用矩陣編碼遺傳算法來解決實(shí)際問題。 多輸入n維連續(xù)時(shí)間線性系統(tǒng)極點(diǎn)配置和最小二乘模型辨識(shí)問題其實(shí)質(zhì)屬于多參尋優(yōu)、高維矩陣運(yùn)算求解問題范疇，符合矩陣編碼遺傳算法的適用范圍。采用基于矩陣編碼的遺傳算法來實(shí)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)表明矩陣編碼遺傳算法可以很好地解決這類問題。 總之，本文