基于矩陣編碼的遺傳算法研究與應用.pdf

1、作為一種搜索算法，遺傳算法通過對編碼、適應度函數(shù)、復制、交叉和變異等主要操作的適當設計和運行后，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域，它具有自適應性、全局優(yōu)化性和隱含并行性，體現(xiàn)出很強的解決問題的能力。 隨著遺傳算法應用領域的不斷擴大，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，通常的二進制編碼串很長。一個長的二進制串會給選擇、交叉等操作帶來不便，造成計算機的運算過程復雜而時間長，

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，要把一個矩陣展開成一個串，同樣也有字符串過長的現(xiàn)象。可見，要妥善解決多參數(shù)尋優(yōu)問題、高維矩陣等問題，首先要改善編碼策略。 針對上述問題，本文提出了一種改善二進制編碼的方法一矩陣編碼。它是根據(jù)待求參數(shù)的個數(shù)來確定所用矩陣的行數(shù)和列數(shù)，根據(jù)實際問題的精度要求確定矩陣編碼串長度L。將1×m維的二進制編碼串化為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度L，增強了選擇、交叉的操作能力，緩解了計算機內(nèi)存的占有率，進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際應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)深入學習遺傳算法；介紹了遺傳算法的產(chǎn)生和發(fā)展、基本原理和特點、遺傳算法中存在的共性問題及遺傳算法的理論研究現(xiàn)狀及應用。 2)在分析遺傳算法存在問題的基礎上，提出了矩陣編碼遺傳算法。對基于矩陣編碼遺傳算法的編碼策略，遺

4、傳操作，適應度函等相關理論進行詳盡論述。 3)將基于矩陣編碼的遺傳算法應用于實際。 首先通過PID參數(shù)整定來驗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際問題。 多輸入n維連續(xù)時間線性系統(tǒng)極點配置和最小二乘模型辨識問題其實質(zhì)屬于多參尋優(yōu)、高維矩陣運算求解問題范疇，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現(xiàn)，實驗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