基于正交设计的动态多目标优化算法

Computer Engineering and Applications 计算机工程与应用

2016，52（14）1引言动态多目标优化问题（Dynamic Multi-objective Opti-mization Problems ，DMOP ）是指目标函数与决策变量、时间（环境）相关的一类优化问题，其最优解随时间（环境）动态变化。例如：金融市场走势预测、天气预报、无人驾驶车的自主移动控制等，这类问题常发生在复杂、动态变化的环境中，而且是不易于直接求解的问题。目前，该类问题引起了研究者们的广泛关注，针对DMOPs 的特点，设计新的针对问题特性的动态多目标优化算法显得尤为重要。早期学者们解决动态多目标优化问题所采取的方法，大多是基于传统静态优化算法，忽略问题的动态特性，将每一次环境变化看成是一个新的优化问题，然后重新优化[1-3]。近年来，一些学者尝试将其他自然计算机理引入动态多目标优化[4-6]，试图从新的视角提出新的动态多目标进化计算模型，提出高效、通用的动态多目标

优化方法。此外，有学者认为在对动态多目标优化算法的研究中，除了对其理论的研究外，更有必要将动态多目标优化算法应用于更多的领域[7-9]。

在工农业的生产过程中，为了得到较高的产量，人们往往要准备一系列的试验，对新产品进行改良，以寻找一个优良的生产条件。如果全面地考虑各种因素，往往成本会相当高。正交试验设计（Orthogonal Experimental Design ，OED ）方法是研究带有多指标多条件问题的一种试验设计方法，该方法通过从全面试验组合中选出一

部分具有代表性的点来进行试验，这些点均匀地分散在解空间中。因此，它能够通过少数的试验得到最好或较好的解[10-12]。本文拟将正交试验法引入到多目标优化算法中，以提高算法的效率。

本文针对传统动态多目标优化算法在解决动态问基于正交设计的动态多目标优化算法

李智勇，李峥，陈恒勇，张世文

LI Zhiyong,LI Zheng,CHEN Hengyong,ZHANG Shiwen

湖南大学信息科学与工程学院，长沙410082

College of Computer Science and Electronic Engineering,Hunan University,Changsha 410082,China

LI Zhiyong,LI Zheng,CHEN Hengyong,et al.Orthogonal design-based dynamic multi-objective optimization https://www.360docs.net/doc/282164758.html,puter Engineering and Applications,2016,52（14）：42-49.

Abstract ：This paper presents an Orthogonal Design-based Dynamic Multi-Objective Optimization Algorithm （ODMOA ）.The algorithm makes use of the historical optimal solution,and then predicts a new population by considering the properties of DOPs when an environmental change is detected.Otherwise,it will cause orthogonal experimental method to make a systematic and rational search in the solution space,which makes it converge to the optima faster.Some comparison experi-ments are carried out and the results prove the effectiveness of the algorithm.

Key words ：dynamic multi-objective optimization;Pareto optimal solution set;orthogonal design;environment detection 摘要：提出了一种基于正交设计的动态多目标优化算法（ODMOA ），当环境变化时通过分析动态多目标优化问题的特点，利用历史信息对新环境下的Pareto 最优解集进行预测，得到一个新的预测种群；否则在静态环境下使用正交试验法在解空间内进行系统且高效的搜索，使算法能够在当前环境下快速收敛到最优解。进行了多组对比试验，验证了该算法的有效性。

关键词：动态多目标优化；Pareto 最优解集；正交设计；环境检测

文献标志码：A 中图分类号：TP301.6doi ：10.3778/j.issn.1002-8331.1409-0064

基金项目：国家自然科学基金（No.61173107）；国家高技术研究发展计划（863）（No.2012AA01A301-01）。

作者简介：李智勇（1971—），男，CCF 会员，教授，博士生导师，主要研究方向为智能优化算法、模式识别与智能系统等，E-mail ：

zhiyong.li@https://www.360docs.net/doc/282164758.html, ；李峥（1989—），女，硕士，研究方向为智能优化算法。

收稿日期：2014-09-04修回日期：2014-10-28文章编号：1002-8331（2016）14-0042-08

CNKI 网络优先出版：2015-04-21,https://www.360docs.net/doc/282164758.html,/kcms/detail/11.2127.TP.20150421.1022.007.html

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