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改进的nsga-ⅱ算法求解多目标柔性作业车间调度问题

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改进的NSGA-Ⅱ算法求解多目标柔性作业车间调度问题

作者：刘轶凡大连交通大学

学位级别：硕士

在实际生产中,企业需要合理分配资源满足企业日常生产要求。同传统的车间调度相比,柔性作业车间调度更加切合企业车间的实际。所以,越来越多的学者开始研究柔性作业车间调度问题。现阶段,大多数柔性作业车间调度问题的求解,除了需要考... 详细信息

在实际生产中,企业需要合理分配资源满足企业日常生产要求。同传统的车间调度相比,柔性作业车间调度更加切合企业车间的实际。所以,越来越多的学者开始研究柔性作业车间调度问题。现阶段,大多数柔性作业车间调度问题的求解,除了需要考虑多个优化目标,还需要综合考虑柔性生产的特点、车间内的调度性能等因素,虽然求解过程较为复杂,但对现代制造的长远发展具有重要的意义。本文以现有车间调度成果为切入点,深入研究了多目标柔性作业车间调度问题,建立了以最小化最大完工时间、设备总负载、车间碳排放总量、车间总能耗以及交货期为目标的调度模型,通过比较已有算法的优缺点,选择nsga-Ⅱ算法对所建立的车间调度模型进行求解。nsga-Ⅱ算法在解决多目标问题时,展现出了卓越的求解性能,但在问题的求解过程中仍会出现收敛性差和种群多样性不足等问题。因此,本文对nsga-Ⅱ算法做了如下改进:一是改进子代个体的生成方式,根据种群中个体的非支配排序等级和生成的随机数来决定父代种群执行变邻域搜索操作或交叉变异操作生成子代个体,以此来避免种群中出现过多的重复个体。二是改进精英个体的选择策略,在其中加入随机选择策略,对父代种群的多样性加以保证。同时,提出了一种改进的自适应交叉和变异算子,避免算法陷入局部最优。将本文改进后的nsga-Ⅱ算法应用于车间调度传统算例的求解当中,通过将本文算法的求解结果与其他学者的求解结果相比较,对改进后的算法优劣进行判断。在目标函数的对比结果中,改进后的nsga-Ⅱ算法求解问题时所获得的结果更优,算法易于陷入局部最优的问题也得以解决,由此可见本文改进后的算法具有一定的有效性。最后将本文改进后的nsga-Ⅱ算法应用到实际模具车间生产中,设计并开发了相应的车间调度系统,获得了比较理想的效果。

关键词：多目标柔性作业车间调度改进的nsga-ⅱ算法多目标优化

基于改进nsga-Ⅱ算法的含分布式电源的配电网无功优化

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基于改进NSGA-Ⅱ算法的含分布式电源的配电网无功优化

作者：张艺兰州理工大学

学位级别：硕士

随着我国经济发展进程的日益加快,传统能源短缺和化石能源消耗所带来的环境污染等问题愈加严重。因此,分布式电源(Distributed Generation,DG)以它环保高效、充足清洁等优点获得了快速的发展。但是,大量分布式电源接入配电网,使得配电... 详细信息

随着我国经济发展进程的日益加快,传统能源短缺和化石能源消耗所带来的环境污染等问题愈加严重。因此,分布式电源(Distributed Generation,DG)以它环保高效、充足清洁等优点获得了快速的发展。但是,大量分布式电源接入配电网,使得配电网由原来的无源网络转变为电源和用户互联的有源网络,这导致配电网的稳定运行受到了巨大的影响。为了尽可能保证研究过程中对于分布式电源不确定性的考虑,本文基于概率论中的相关方法,通过概率建模的方式研究以风光为代表的分布式电源的出力特性。在此基础上,对同一区域风电DG和光伏DG的相关性进行研究,并采用一种改进的带精英策略的快速非支配排序遗传(The Elitist Non-dominated Sorting Genetic,nsga-II)多目标优化算法对配电网无功优化模型进行求解,具体研究工作如下:以风光为代表的分布式电源具有明显的随机性和波动性,而且同一区域风光之间还存在着不可忽视的相关性。这两点对于配电网的安全稳定运行都有着极大的影响,所以研究分布式电源的概率建模是研究含分布式电源配电网无功优化的基础。对此,本文选择加权高斯混合分布和Beta分布作为构造风电DG和光伏DG各自出力概率模型的分布函数。然后通过对同一区域风光相关性的研究,在获得风光出力概率模型的情况下,通过Copula函数来反映风光之间的相关性,将影响配电网安全可靠运行的因素以数学变换的方式考虑在内,保证后续配电网无功优化研究的有效性和准确性。最后,以某地区的实测数据对各种概率模型的拟合效果进行了检验。在获取了以风光为代表的分布式电源出力联合概率模型的基础上,针对配电网无功优化中所涉及到的多目标问题的求解方法进行分析。为了求取满足配电网拓扑约束的Pareto最优解集,本文采用一种改进的nsga-II算法。经过改进有效增强了算法的空间搜索能力和收敛速度,同时保证了种群的稳定多样性,使得Pareto前沿分布更优。通过在测试函数上进行仿真分析,结合优化算法评价指标,验证了改进的nsga-II算法在求解多目标优化问题的可行性和有效性。在无功优化的研究过程中,需要对负荷和分布式电源的随机性采用合适的方式进行处理。针对这一问题,本文通过基于切片采样算法的马尔科夫链蒙特卡洛模拟法进行概率潮流计算。不仅在概率潮流计算的过程中将分布式电源与负荷的随机性考虑在内,而且提高了分布式电源接入系统后概率潮流计算的准确性。最后,建立以系统有功网损最小和节点电压总偏差最小为目标函数的多目标无功优化模型,并采用改进的nsga-II算法对该优化模型进行求解。在接入风光DG的IEEE33节点系统中,通过仿真获得Pareto最优解集后,选取同样的三组解,针对风光独立情况下和考虑两者相关性的情况分别进行分析,验证了本文所提方法的可行性和有效性。

关键词：配电网无功优化分布式电源 Copula函数改进的nsga-ⅱ算法切片采样算法

基于改进nsga-Ⅱ算法的可持续闭环供应链网络优化设计

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基于改进NSGA-Ⅱ算法的可持续闭环供应链网络优化设计

作者：李福月沈阳大学

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随着人们对环境、法律合规性、原材料可用性以及客户对环保产品需求的日益关注,越来越多地企业采用可持续闭环供应链(CLSC)管理。但是对于所需的逆向物流网络,企业必须能够咨询可靠的第三方逆向物流供应商(3PRLS),而且评估和选择最佳的3... 详细信息

随着人们对环境、法律合规性、原材料可用性以及客户对环保产品需求的日益关注,越来越多地企业采用可持续闭环供应链(CLSC)管理。但是对于所需的逆向物流网络,企业必须能够咨询可靠的第三方逆向物流供应商(3PRLS),而且评估和选择最佳的3PRLS是一个重要的决策问题。因此本文设计一个可持续CLSC网络,确保有效和高效的进行供应链管理,并且利用3PRLS降低总体成本、模糊性、主观性以及增加灵活性,为制造商节省更多资本以投资其他领域。本文首先针对可持续性和不确定性,考虑了供应商、生产商、分销商、客户中心以及收集检验中心、处置中心、回收中心和维修中心,以成本、环境影响最小化以及社会影响最大化为目标,建立模糊多目标混合整数线性规划(FMOMILP)模型,并根据三角模糊数理论,利用加权平均法将FMOMILP模型转化为确定性的混合整数线性规划(MILP)模型,解决复杂多级的可持续CLSC网络设计问题;其次考虑客户需求、设施产能等模糊性,基于免疫算子,提出改进的nsga-ⅱ算法,寻找可持续闭环供应链网络优化设计问题的帕累托前沿,同时通过不同规模的例子,利用测试函数ZDT1、DTLZ1以及CPLEX软件证明改进nsga-Ⅱ算法的有效性,并与初始的nsga-Ⅱ算法、多目标模拟退火法和粒子群算法进行比较,验证了随着问题复杂性的增加,改进的nsga-ⅱ算法在运算效率、多样性和收敛性能方面更具有优势;最后为了选择最佳的供应商,将模糊决策实验室法(R-DEMATEL)和模糊多属性边界估计区域比较法(R-MABAC)相结合,处理3PRLS评估的复杂性以及决策标准的不确定性,并将R-DEMATEL-MABAC法与其他多标准决策方法进行比较,验证了该组合方法不仅能够有效地确定最合适的供应商,而且可以准确地对供应商进行排序。

关键词：可持续闭环供应链改进的nsga-ⅱ算法免疫算子 R-DEMATEL R-MABAC 3PRLS

基于改进nsga-Ⅱ算法的移动机器人路径规划研究

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基于改进NSGA-Ⅱ算法的移动机器人路径规划研究

作者：杨嘉长安大学

学位级别：硕士

多目标优化问题广泛存在于科学研究与实际生活应用等各个方面。在实际应用中多目标之间通常都具有十分复杂的关系,往往各目标间都存在着一定的冲突,而如何通过对多目标问题中的各个单目标进行优化,最终获得满足要求的最优解是研究多目... 详细信息

多目标优化问题广泛存在于科学研究与实际生活应用等各个方面。在实际应用中多目标之间通常都具有十分复杂的关系,往往各目标间都存在着一定的冲突,而如何通过对多目标问题中的各个单目标进行优化,最终获得满足要求的最优解是研究多目标优化问题的关键。本文在研究小型移动机器人路径规划问题的基础上,分别建立复杂程度不同的静态与动态运动场景,结合改进的多目标遗传算法,对移动机器人进行路径规划研究,其路径搜索过程中涉及的优化目标包括路径长度、平滑性和安全性。本课题选用鲁棒性好、收敛速度快,具有较高求解精度的nsga-Ⅱ算法,并对该算法进行了改进,提出了基于排序的个体选择策略,然后将其运用到机器人路径规划的研究中,旨在起点与终点位置之间搜索出一条满足要求的更优的运动轨迹。本文首先阐述了论文选题的研究背景、意义及目的,针对机器人路径规划方面的研究现状进行了分析概述;给出了多目标优化求解实际问题的一般流程,并对多目标优化算法的研究现状进行了相关分析,给出了论文的结构框架图;然后以小型移动机器人为研究对象,作运动学分析,并建立相应运动学模型,研究了不同运动方式的实现原理,再对移动机器人的系统组成以及环境信息感知系统进行了分析概述,并基于里程计和激光雷达两种传感器模型,对机器人在运动轨迹搜索过程中所获取的相关信息处理原理进行了分析,从导航方式与定位方式两方面分析了移动机器人的导航技术;其次阐述了nsga-Ⅱ算法的原理,在此基础上对nsga-Ⅱ算法进行了改进,提出了基于排序的个体选择策略,给出了改进算法的实现步骤,并且对改进策略进行了有效性分析;针对移动机器人路径规划方法进行了分析研究,构建了机器人运动环境地图模型,结合路径规划过程中所需要优化的目标,提出并构建了相应的适应度函数。最后,基于MATLAB R2016b的仿真实验环境,通过在含有不同障碍物分布类型的环境场景中进行仿真实验,并与多种算法的仿真结果进行对比,验证了改进算法在求解移动机器人路径规划问题上的有效性。本文通过仿真实验,验证了改进nsga-Ⅱ算法的合理性与优越性,通过进行仿真实验对比,可以得到改进后的算法所规划出的路径距离更短,平滑度更好,起点至终点的可行路径上无任何障碍物,算法在收敛速度上也有了明显的提升,因此,可以证明算法的改进是有效并且满足移动机器人路径规划要求的。

关键词：改进的nsga-ⅱ算法路径规划移动机器人

基于改进nsga-Ⅱ算法的多光谱测温数据处理

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应用科技 2017年第1期44卷 33-39页

作者：肖易寒李明逵陈立伟哈尔滨工程大学信息与通信工程学院黑龙江哈尔滨150001

多波长测温能够对高速运动物体的温度进行测量,通过算法对其数据进行处理有助于提升测量的精度。通过对四光谱高温计获得温度的数据进行处理,计算得到目标的真实温度,测温范围为700~900℃。文中对nsga-Ⅱ算法进行了修改,使其交叉变异概... 详细信息

多波长测温能够对高速运动物体的温度进行测量,通过算法对其数据进行处理有助于提升测量的精度。通过对四光谱高温计获得温度的数据进行处理,计算得到目标的真实温度,测温范围为700~900℃。文中对nsga-Ⅱ算法进行了修改,使其交叉变异概率以及交叉策略具有动态的调整的能力,并采用了与差分进化算法相融合对变异的方向进行了优化。利用改进后的算法从求解的稳定性、计算的精度、收敛速度以及对于经典发射率模型物体温度的求解精度上与目前测温所采用的遗传算法进行比较,结果表明应用改进的nsga-ⅱ算法求得的目标温度精度较高,稳定性较强。

关键词：多波长测温遗传算法改进的nsga-ⅱ算法精度稳定性

基于改进nsga-Ⅱ算法的飞机牵引车安全调度

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科技和产业 2020年第4期20卷 175-180页

作者：钟建华中国民航局第二研究所成都民航空管科技发展有限公司成都610041

为了进一步优化机场机坪保障牵引车的调度问题,快速制定安全调度策略,提高航班的运行效率和减少运行的保障成本,通过以某一时段内牵引车保障造成的航班运行总延误时长最小和牵引车行驶耗时最小为多目标建立模型,并结合西南某一机场A-CD... 详细信息

为了进一步优化机场机坪保障牵引车的调度问题,快速制定安全调度策略,提高航班的运行效率和减少运行的保障成本,通过以某一时段内牵引车保障造成的航班运行总延误时长最小和牵引车行驶耗时最小为多目标建立模型,并结合西南某一机场A-CDM系统实时的预计关舱门时刻数据,以4台牵引车保障50架飞机为例,采用改进的nsga-ⅱ算法进行求解,得出不同的安全调度策略,最后对不同策略进行了分析,可为机场牵引车安全调度运行提供一定的参考。

关键词：机场机坪牵引车安全调度策略航班运行总延误牵引车行驶耗时改进的nsga-ⅱ算法

基于改进nsga-Ⅱ算法的某连续刚构桥纵向钢束设计优化研究

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西部交通科技 2021年第6期 150-153,157页

作者：梁茜雪广西交科集团有限公司广西南宁530007

传统的连续刚构桥纵向预应力设计需要根据行业标准及规范进行反复计算分析。为了更好地实现多目标同时优化,达到提高工作效率的目的,文章基于改进的nsga-ⅱ算法,结合Midas Civil有限元分析模型,对连续刚构桥纵向预应力钢束进行优化研究... 详细信息

传统的连续刚构桥纵向预应力设计需要根据行业标准及规范进行反复计算分析。为了更好地实现多目标同时优化,达到提高工作效率的目的,文章基于改进的nsga-ⅱ算法,结合Midas Civil有限元分析模型,对连续刚构桥纵向预应力钢束进行优化研究。结果表明:采用改进的nsga-Ⅱ优化算法,在满足连续刚构桥承载能力的前提下,钢束用量减少了11.1%;优化后截面平均正应力与初始设计变化规律基本一致,其压应力数值相较于初始设计模型总体降低,且截面下缘仍有较大的压应力储备值。

关键词：改进的nsga-ⅱ算法连续刚构桥纵向预应力钢束用量优化设计

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考虑司机工作量均衡的成品油配送优化

系统工程理论与实践 2018年第3期38卷 677-686页

作者：孙丽君石海洋胡祥培大连理工大学管理与经济学部系统工程研究所

针对考虑司机工作量均衡的成品油配送方案优化问题，引入公平理论中社会比较的思想，客观上实现了司机工作量的均衡性度量，进而构建了考虑司机工作量均衡的成品油配送的多目标优化模型．该模型表达的问题集多车舱，多油品，多路径，多... 详细信息

针对考虑司机工作量均衡的成品油配送方案优化问题，引入公平理论中社会比较的思想，客观上实现了司机工作量的均衡性度量，进而构建了考虑司机工作量均衡的成品油配送的多目标优化模型．该模型表达的问题集多车舱，多油品，多路径，多目标等特点于一身．为了求解这一难题，提出一种新型的Split-Assign算法对第二代非支配快速排序遗传算法（nondominatedsortinggeneticalgorithmII，nsga-Ⅱ）进行了改进．最后，基于实际数据完成了数据实验与实例分析，验证了模型及算法的有效性，并提出了相应的管理启示．此研究可以为成品油配送方案的制定提供决策支持，对于实际中有较高工作量均衡性要求的类似问题都具有一定的启发意义．

关键词：成品油配送多目标优化模型改进的nsga-ⅱ算法车辆路径规划问题

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基于火电厂发电量预测的多目标配煤方法

煤炭转化 2021年第4期44卷 73-80页

作者：胡涛茅大钧程鹏远陈思勤上海电力大学自动化工程学院上海200090 华能国际电力股份有限公司上海石洞口第二电厂上海200942

分析上海某火电厂实际生产数据,建立基于Elman神经网络的火电厂发电量滚动预测模型,根据发电量历史数据本身的动态特性预测未来发电量数据,预测精度较其他算法有明显提高。将火电厂年发电量预测数据与年耗煤量数据相结合,计算出混煤平... 详细信息

分析上海某火电厂实际生产数据,建立基于Elman神经网络的火电厂发电量滚动预测模型,根据发电量历史数据本身的动态特性预测未来发电量数据,预测精度较其他算法有明显提高。将火电厂年发电量预测数据与年耗煤量数据相结合,计算出混煤平均发热量,将其作为配煤影响指标,与通过设计煤种参数构建的控煤约束指标共同构成控煤目标函数,与经济目标函数建立多目标配煤模型,采用改进交叉、变异概率的非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,nsga-Ⅱ)进行模型求解,使其更符合配煤特点。提出一种基于火电厂发电量预测的多目标配煤方法,结果表明:该配煤方法不仅充分考虑耗煤量和煤质特性约束情况,还将整个模型应用于实际配煤过程,提高了配煤结果的可靠性、实用性和灵活性,并使电厂获得了较好的经济效益。

关键词：火电厂发电量预测 Elman神经网络约束条件多目标优化改进的nsga-ⅱ算法