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基于离散微粒群算法和混合差分进化算法的复杂生产调度问题求解

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基于离散微粒群算法和混合差分进化算法的复杂生产调度问题求解

作者：万婧昆明理工大学

学位级别：硕士

车间生产调度问题一直是学术界和工业界广泛关注的热点问题,随着近期的发展,由于其NP-hard性、种群规模巨大、约束性强等特性,求解过程的限制问题也越来越突出。而针对此问题的相关智能调度算法研究也逐渐引起两界重视。离散微粒群算法(... 详细信息

车间生产调度问题一直是学术界和工业界广泛关注的热点问题,随着近期的发展,由于其NP-hard性、种群规模巨大、约束性强等特性,求解过程的限制问题也越来越突出。而针对此问题的相关智能调度算法研究也逐渐引起两界重视。离散微粒群算法(Discrete Particle Swarm Optimization, DPSO)和差分进化算法(Differential Evolution, DE)都是应用颇多且效果很好的智能算法,目前已备受学者们的青睐,并成功运用于多个生产研究系统。本论文针对两类重要的流水线车间调度问题,采用基于不同改进方案的两种算法进行了研究,其中包括基于混合差分进化算法的求解研究和基于混合离散微粒群算法的求解研究。论文的主要工作归纳如下：(1)针对可重入流水线调度问题,通过分析问题的求解过程,开发了一种基于交换邻域搜索的局部搜索机制,将其与离散微粒群算法的全局搜索策略有机结合,并通过仿真实验加以证明,得到结果比较验证了所提算法的优越性。(2)针对重入次数可变的流水线调度问题,根据问题模型特点,将重入次数设为可变,增加问题难度,利用差分进化算法的全局搜索机制,结合前端省略搜索机制,提出了一种高效混合差分进化算法,仿真实验和结果比较验证了所提算法的有效性和稳定性。针对广泛存在于流程工业的可重入流水线调度问题,目前尚无基于差分进化算法和离散微粒群算法的相关研究,因此,本论文将已有差分进化算法和自已独立设计的局部搜索融合在一起,同时也将已有离散微粒群算法进行改进,其研究具有重要学术价值和工程实用价值,具有一定创新性。

关键词：差分进化算法离散微粒群算法流水线局部搜索有效性可重入

基于混合离散微粒群算法求解复杂并行机生产调度问题

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基于混合离散微粒群算法求解复杂并行机生产调度问题

作者：历莉昆明理工大学

学位级别：硕士

近年来,作为研究热点的非传统生产调度的相关问题,如复杂并行机生产调度问题等,受到了研究学者的广泛关注。离散微粒群(Discrete Partial Swarm Optimization Algorithm, DPSO)作为一种简单有效的人工智能算法,已受到机械加工和钢铁冶... 详细信息

近年来,作为研究热点的非传统生产调度的相关问题,如复杂并行机生产调度问题等,受到了研究学者的广泛关注。离散微粒群(Discrete Partial Swarm Optimization Algorithm, DPSO)作为一种简单有效的人工智能算法,已受到机械加工和钢铁冶炼等多个工业领域得到了成功应用,对于并行机生产调度问题的DPSO已经成为国际上前沿研究课题。因此,本论文对两类重要并行机生产调度问题进行基于DPSO的求解算法研究。论文的主要工作归纳如下：(1)针对最大完成时间(makespan)指标下的带多工序和加工约束并行机调度问题,通过分析问题的结构特性,重新设计了一种微粒的位置更新公式,进而与DPSO的全局搜索有机结合,得到IDPSO,通过随机生成测试数据进行仿真实验并与其他算法进行比较验证IDPSO的有效性。(2)针对makespan指标下的带到达时间、多工序、加工约束和序相关设置时间的复杂并行机生产调度问题,将(1)中的微粒位置更新方法应用到该问题中,并加入首次改进跳出策略和基于Interchange和Insert的局部搜索方法,进而结合IDPSO的全局搜索机制,提出HDPSO,通过比较仿真实验结果,验证了HDPSO相对于其他算法的高效性和有效性(3)针对makespan指标下的(2)中的复杂并行机生产调度问题,分析DPSO中惯性权重、学习因子对算法的影响,提出一种自适应微粒群算法,进而与(2)中提出的HDPSO有机的融合,从而得到一种AHDPSO,仿真实验验证了AHDPSO加入自适应的必要性和有效性。由文献调研可知,特别是基于DPSO算法求解复杂并行机生产调度问题的研究十分有限,有些较为复杂的问题甚至处于空白状态。本文针对上述调度问题的数学模型将已有的DPSO算法进行改进,因此针对上述的复杂并行机生产调度的研究具有实际的工程价值和学术价值。

关键词：并行机调度到达时间多工序序相关设置时间离散微粒群算法自适应

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解决TSP问题的局部调整离散微粒群算法

计算机工程与设计 2009年第21期30卷 4936-4938页

作者：王蒙介婧曾建潮董殿敏太原科技大学系统仿真与计算机应用研究所山西太原030024

微粒群算法提出以来一直不能较好的解决离散及组合优化问题,针对这个问题,通过对微粒群算法的优化机理的分析,对原有的微粒群进化方程中的速度和位置的更新等进行重新的定义,同时提出一种具有自适应能力的惯性因子,使其适合解决TSP这样... 详细信息

微粒群算法提出以来一直不能较好的解决离散及组合优化问题,针对这个问题,通过对微粒群算法的优化机理的分析,对原有的微粒群进化方程中的速度和位置的更新等进行重新的定义,同时提出一种具有自适应能力的惯性因子,使其适合解决TSP这样的组合优化问题。针对过去的离散算法整体调整容易形成对路径的破坏这一缺点,在重新定义的算法上加入局部调整的策略,形成一种局部调整的离散微粒群算法(local adjustive discrete PSO,LADPSO),通过在ch31和eil51上的试验,证明了该算法在解决这一问题上是可行的。

关键词：离散微粒群算法旅行商问题局部调整组合优化自适应

求解可重入作业车间调度问题的改进离散微粒群优化算法

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山东科学 2017年第6期30卷 105-109页

作者：万婧山东省科学院海洋仪器仪表研究所山东省海洋仪器仪表科技中心山东青岛26600

本文针对可重入作业车间调度问题,对离散微粒群算法的搜索方式进行改进,混合一种变异机制,并结合Interchange邻域局部搜索机制,设计与开发有效的混合离散微粒群算法。通过实验仿真结果的比较,有力地证明了所提算法的有效性。

关键词：离散微粒群算法局部搜索作业车间

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解决批量流水线调度问题的离散微粒群算法

聊城大学学报（自然科学版） 2009年第3期22卷 90-93页

作者：潘玉霞潘全科桑红燕武磊聊城大学计算机学院山东聊城252059

提出了解决以makespan为目标的批量流水线调度问题的离散微粒群优化算法.该算法采用了基于工序的编码方式,设计了新的粒子生成公式,通过局部搜索来提高算法的开发能力,从而使微粒群算法可以直接应用于调度问题.仿真实验表明了上述算法... 详细信息

提出了解决以makespan为目标的批量流水线调度问题的离散微粒群优化算法.该算法采用了基于工序的编码方式,设计了新的粒子生成公式,通过局部搜索来提高算法的开发能力,从而使微粒群算法可以直接应用于调度问题.仿真实验表明了上述算法的有效性.

关键词：批量流水线调度离散微粒群算法局部搜索

产品开发方案优化的模糊机会约束规划模型及求解

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计算机辅助设计与图形学学报 2012年第11期24卷 1385-1393页

作者：林晓华冯毅雄谭建荣高一聪浙江大学流体动力与机电系统国家重点实验室杭州310027

为解决项目网络计划中产品开发方案的时间、成本、质量的不确定优化问题,在模糊机会约束规划的框架下分别建立了基于关键路线的项目周期优化模型、基于资源使用的项目周期-成本优化模型和基于质量功能展开(QFD)的产品周期-质量优化模型... 详细信息

为解决项目网络计划中产品开发方案的时间、成本、质量的不确定优化问题,在模糊机会约束规划的框架下分别建立了基于关键路线的项目周期优化模型、基于资源使用的项目周期-成本优化模型和基于质量功能展开(QFD)的产品周期-质量优化模型,在此基础上构建了项目周期-成本-质量多目标优化模型;在使用模糊模拟技术处理3个目标函数约束的过程中,构建了一个基于遗憾度的适应度函数,然后利用离散微粒群算法对多目标优化模型进行求解.最后,以滚珠丝杆副产品开发项目的方案优化为例验证了文中模型的合理性和算法的有效性;实验结果表明,周期-成本-质量多目标优化模型的求解得到的方案能够取得时间、成本和质量的平衡优化,为产品开发项目的规划提供了定量、可靠的决策依据.

关键词：方案优化模糊机会约束规划质量功能展开模糊模拟离散微粒群算法

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元胞微粒群算法及其在多维背包问题中的应用

管理科学学报 2011年第1期14卷 86-96页

作者：刘勇马良上海理工大学管理学院上海200093 盐城工学院基础教学部盐城224051

针对离散微粒群算法早熟收敛问题,基于元胞自动机的原理和离散微粒群算法,提出一种元胞微粒群算法.将元胞及其邻居引入到算法中来保持种群的多样性,利用元胞的演化规则进行局部优化,避免算法陷入局部极值.通过对典型多维背包问题的仿真... 详细信息

针对离散微粒群算法早熟收敛问题,基于元胞自动机的原理和离散微粒群算法,提出一种元胞微粒群算法.将元胞及其邻居引入到算法中来保持种群的多样性,利用元胞的演化规则进行局部优化,避免算法陷入局部极值.通过对典型多维背包问题的仿真实验和与其他算法的比较,表明本算法可行有效,有良好的全局优化能力.

关键词：元胞自动机离散微粒群算法多维背包问题优化

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基于MLD的混杂系统控制及故障检测与重构

基于MLD的混杂系统控制及故障检测与重构

作者：蒋辉中国石油大学

学位级别：硕士

随着流程工业中控制对象越来越复杂,以及计算机的广泛应用,导致了现代工业控制中计算复杂性大大增加及混杂系统的广泛的存在。针对这类情况,本文利用混合逻辑动态系统( Mixed Logical Dynamical,MLD)理论研究了混杂系统的控制,改进了混... 详细信息

随着流程工业中控制对象越来越复杂,以及计算机的广泛应用,导致了现代工业控制中计算复杂性大大增加及混杂系统的广泛的存在。针对这类情况,本文利用混合逻辑动态系统( Mixed Logical Dynamical,MLD)理论研究了混杂系统的控制,改进了混杂系统预测控制求解中的混合整数优化问题求解算法;同时针对混杂系统的故障检测和控制器重构,研究了基于MLD模型的故障建模和检测方法,给出了两种基于冗余操作变量的控制器重构方法,实现了对混杂系统的控制。仿真结果表明了论文算法的有效性。本文的主要研究内容和取得的成果体现在以下几个方面: 在研究命题逻辑转化为混合整数不等式和利用二进制编码减少离散变量个数的基础上,利用求解混合整数规划问题的方法得到混杂系统的循环稳态值,以解决混杂系统稳态时可能存在极限环的问题;利用调解器性能指标研究了混杂系统基于混合逻辑动态模型的预测控制。研究了建立混杂系统的混合逻辑动态故障模型的方法,并分别对执行器故障和传感器故障下的混合逻辑动态故障建模进行了讨论。提出了一种基于混合逻辑动态故障模型的滚动时域估计性能指标,利用滚动时域估计的方法对混合逻辑动态故障模型的状态进行估计,并进行故障检测。讨论了故障状态下混杂系统的控制器重构问题,给出了两种基于冗余操作变量的混杂系统控制器重构策略,实现了故障状态下的混杂系统的控制。基于混合逻辑动态的混杂系统预测控制、故障检测以及控制器重构中都存在着控制算法的求解问题,而控制算法最终都转化为混合整数优化问题。本文提出了分支定界算法的一种新的树的搜索策略,以减少优化问题求解过程中所求解的子问题个数。同时研究了利用离散微粒群算法求解混合整数优化问题,提出了对微粒群算法的惯性权重、离散粒子更新等方面的改进方法,仿真结果证明了该算法的有效性。论文对研究的理论与算法通过一个三容水箱进行了大量的仿真研究和验证,取得了满意的效果。仿真结果表明了论文算法在混杂系统的控制、故障检测和控制器重构上的有效性。

关键词：预测控制混合逻辑动态模型故障检测控制器重构离散微粒群算法