遗传算法动态寻优

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遗传算法优化问题控制参数寻优策略分析

遗传算法优化问题控制参数寻优策略分析1、引言随着科学技术的发展，优化问题的解决越来越受到重视。

遗传算法作为一种重要的优化算法，在解决复杂问题中展现出了巨大的潜力。

本文将分析遗传算法在优化问题控制参数寻优中的应用策略。

2、遗传算法概述遗传算法是一种模拟自然界生物进化过程的优化算法。

其基本思想是通过模拟自然选择、交叉和变异等过程，不断优化问题的解。

遗传算法具有全局搜索能力，适用于复杂问题的优化。

3、问题控制参数优化在实际应用中，很多复杂问题都存在着控制参数需要优化的情况。

例如，在工业生产中，控制参数的选择将直接影响产品的质量和效率。

通过遗传算法优化问题控制参数能够找到最优的参数组合，从而提升系统性能。

4、遗传算法在问题控制参数寻优中的应用策略4.1 初始种群的设计对于复杂问题的优化，初始种群的设计直接影响到算法的搜索空间和收敛速度。

一种常用的策略是通过随机生成种群，并根据实际问题设置合理的初始值范围。

另外，可以结合先验知识，将一些具有更大潜力的个体加入到初始种群中。

4.2 适应度函数的定义在遗传算法中，适应度函数决定了每个个体在选择和交叉过程中的权重。

对于问题控制参数寻优，在设计适应度函数时，需要根据具体问题制定精确的评价准则。

例如，在优化产品质量时，可以将适应度函数定义为与目标质量指标的偏差程度。

适应度函数的设计要尽可能符合实际问题需求。

4.3 选择操作的策略选择操作是指根据适应度函数对种群中的个体进行选择，以保留适应度较高的个体。

常用的选择操作策略包括轮盘赌选择、竞争选择等。

针对问题控制参数优化，可以根据适应度值的大小进行比例选择，或者设定一个阈值，只选择适应度最高的个体。

4.4 交叉操作的方式交叉操作是指通过交叉两个个体的基因信息来产生新的个体。

常见的交叉操作方式有单点交叉、多点交叉、均匀交叉等。

在问题控制参数优化中，交叉操作可以通过交换参数的值，生成新的参数组合。

可以根据问题的特点选择不同的交叉操作方式。

遗传算法入门实例：对 PID 参数寻优

遗传算法入门实例：对PID参数寻优[原创][这乌龟飙得好快啊]开始之前：假设你已经：能运用C语言，初步了解PID、遗传算法的原理。

遗传算法能干什么？（我有个毛病：每当遇到一个东东，我首先会设法知道：这个东东能干什么呢？）遗传算法可以解决非线性、难以用数学描述的复杂问题。

也许这样的陈述让你觉得很抽象，把它换成白话说就是：有个问题我不知道甚至不可能用数学的方法去推导、解算，那么也许我就可以用遗传算法来解决。

遗传算法的优点是：你不需要知道怎么去解决一个问题; 你需要知道的仅仅是，用怎么的方式对可行解进行编码，使得它能能被遗传算法机制所利用。

如果你运用过PID来控制某个系统，那你一定非常清楚：PID麻烦就在那三个参量的调整上，很多介绍PID的书上常搬一些已知数学模型的系统来做实例环节，但事实上我们面对的往往是不可能用数学模型描述的系统，这个时候该怎么取PID的参值呢？1、可以依靠经验凑试，耗时耗精力。

2、离线规划，这就是下文要做的事情3、在线规划，比方说神经网络PID（后续文章将推出，做个广告先^_^）。

一、将PID用在本次试验中来个问题先：A VR怎样利用片上和少量的外围器件快速准确地实现D/A输出？（0~5V）1、实验电路的搭建：图１：实验原理图搭建这样的电路纯粹是为了本次实验的直观（超调、调整不足等现象通过示波器一目了然），当然，如果实际工程这么简单那也用不到PID，更用不到遗传算法了。

回归话题，解释下上面的电路：M16单片机的OC2输出0~100%占空比的PWM，经过RC，可以得到0~5V 的直流电压，这就实现了简易的Ｄ／Ａ（实际实验，发现输出电压是1.XX伏~4.XX 伏，未带负载）。

用一个图表示：这个时候如果我要输出 3.5V （可以是其它值）电压，该加怎样的ＰＷＭ呢？（有个简单的方法：标定，但是这种方法系统调整响应速度较为缓慢，理由见图５下附言）也许我们可以把这个输出电压加到Ａ／Ｄ反馈到系统，这样就形成了闭环控制：系统输出PWM ——>> PWM 转换成电压——>>A/D 采集，获得实际值与目标值的偏差（例如3.5V ）——>>将偏差进行PID 加载到PWM 输出(然后输出又影响下一次的输入……)把示波器加到测试点上，调整扫描周期，使示波器能看到完整的一个调整过程。

基于遗传算法的函数寻优算法

基于遗传算法的函数寻优算法龙源期刊⽹ /doc/198723271.html基于遗传算法的函数寻优算法作者：沈晓芳来源：《课程教育研究·上》2015年第03期【摘要】遗传算法对问题的依赖性⼩，是⼀种全局优化算法，可⽤于函数寻优。

本⽂利⽤Maflab优化⼯具箱，有效地实现了⽤遗传算法求解函数优化问题，实验结果表明该算法收敛速度快，寻优性能良好。

【关键词】遗传算法函数寻优⽬标函数【中图分类号】G64 【⽂献标识码】A 【⽂章编号】2095-3089（2015）03-0152-01遗传算法（Genetic Algorithm，GA）起始于20世纪60年代，主要由美国密执根⼤学的John Holland与同事和学⽣研究形成了较为完整的理论和⽅法，是⼀种重要的现代优化算法。

遗传算法对问题的依赖性⼩，是⼀种全局优化算法，所以在很多领域获得了⼴泛的应⽤。

遗传算法基本思想：将“优胜劣汰，适者⽣存”的⽣物进化思想引⼊优化参数形成的编码串联群体中，按所选择的适配值函数并通过遗传中的选择、交叉及变异对个体进⾏筛选，使适配值⾼的个体被保留下来，组成新的群体，这样周⽽复始，群体中的个体适应度不断升⾼，直到满⾜⼀定的条件。

遗传算法的⼀个重要应⽤是函数寻优，该算法对于寻优的函数基本⽆限制，既不要求函数连续，更不要求函数可微；既可以是函数解析式所表达的显函数，⼜可以是映射矩阵等隐函数，应⽤范围很⼴。

⼀、遗传算法的实现1.遗传算法的应⽤步骤（1）确定决策变量及各种约束条件，即确定出个体的表现型和问题的解空间。

（2）建⽴优化模型，即确定出⽬标函数的类型及数学描述形式或量化⽅法。

（3）确定表⽰可⾏解的染⾊体编码⽅法，即确定出个体的基因型及遗传算法的搜索空间。

（4）确定解码⽅法，即确定出由个体基因型到个体表现型的对应关系或转化⽅法。

（5）确定个体适应度的量化评价⽅法，即确定出由⽬标函数值到个体适应度函数的转换规则。

（6）设计遗传算⼦，即确定选择运算、交叉运算、变异运算等算⼦的具体操作⽅法。

遗传算法的研究与进展

遗传算法的研究与进展一、综述随着科学技术的不断发展和计算能力的持续提高，遗传算法作为一种高效的优化方法，在许多领域中得到了广泛的应用。

本文将对遗传算法的研究进展进行综述，包括基本原理、改进策略、应用领域及最新研究成果等方面的内容。

自1975年Brendo和Wolfe首次提出遗传算法以来，该算法已经发展成为一种广泛应用于求解最优化问题的通用方法。

遗传算法主要基于自然选择的生物进化机制，通过模拟生物基因的自然选择、交叉和变异过程来寻找最优解。

在过去的几十年里，众多研究者和开发者针对遗传算法的性能瓶颈和改进方向进行了深入探讨，提出了许多重要的改进策略。

本文将对这些策略进行综述，并介绍相关的理论依据、实现方法以及在具体问题中的应用。

遗传算法的核心思想是基于种群搜索策略，在一组可行解（称为种群）中通过选择、交叉和变异等遗传操作产生新的候选解，进而根据适应度函数在种群中选择优良的候选解，重复上述过程，最终收敛于最优解。

遗传算法的关键要素包括：染色体表示、适应度函数设计、遗传操作方法等。

为进一步提高遗传算法的性能，研究者们提出了一系列改进策略。

这些策略可以从以下几个方面对遗传算法进行改进：多目标优化策略：针对单点遗传算法在求解多目标优化问题时容易出现陷入局部最优解的问题，可以通过引入多目标遗传算法来求解多目标问题。

精英保留策略：为了避免遗传算法在进化过程中可能出现未成熟个体过早死亡的现象，可以采用精英保留策略来保持种群的优良特性。

基于随机邻域搜索策略：这种策略通过对当前解的随机邻域进行搜索，可以在一定程度上避免陷入局部最优解，并提高算法的全局收敛性。

遗传算法作为一种常用的优化方法，在许多领域都有广泛应用，如组合优化、约束满足问题、机器学习参数优化、路径规划等。

随着技术的发展，遗传算法在深度学习、强化学习和智能交通系统等领域取得了显著成果。

研究者们在遗传算法的设计和应用方面取得了一系列创新成果。

基于神经网络的遗传算法被用于解决非线性优化问题；基于模型的遗传算法通过建立优化问题模型来提高算法的精度和效率；一些研究还关注了遗传算法的鲁棒性和稳定性问题，提出了相应的改进措施。

人工智能中的遗传算法与粒子群优化算法比较分析

人工智能中的遗传算法与粒子群优化算法比较分析遗传算法与粒子群优化算法是两种经典的优化算法，它们都是受到自然界的启发而产生的。

在人工智能领域，这两种算法都被广泛应用于解决优化问题。

本文将对遗传算法与粒子群优化算法进行比较分析，通过对它们的原理、优缺点以及应用领域进行对比，帮助读者更好地理解它们各自的特点和适用范围。

一、遗传算法的原理与特点遗传算法是一种模拟自然界生物进化过程的优化算法。

它的基本原理是借鉴了达尔文的进化论和孟德尔的遗传学理论。

在遗传算法中，候选解被编码成一组染色体，通过选择、交叉和变异等操作来产生新的解，以逐步优化种群中的个体。

遗传算法的主要特点包括并行搜索、全局寻优和适应度函数等。

1.并行搜索：遗传算法通过维护一个种群，每一代的个体都是同时存在的，可以并行地进行搜索。

这种特点使得遗传算法适用于高维度的优化问题，具有较好的鲁棒性和全局搜索能力。

2.全局寻优：由于遗传算法的并行搜索特性，它在寻找全局最优解方面具有一定的优势。

相对于局部搜索算法，遗传算法可以更好地避免陷入局部最优解。

3.适应度函数：遗传算法通过适应度函数来评价个体的优劣，从而进行选择、交叉和变异等操作。

适应度函数可以根据具体问题的特点来设计，使得遗传算法具有较好的通用性和灵活性。

遗传算法的应用领域包括但不限于工程优化、组合优化、机器学习和神经网络等。

在实际应用中，遗传算法被广泛用于解决复杂的优化问题，取得了很好的效果。

二、粒子群优化算法的原理与特点粒子群优化算法是一种模拟鸟群觅食行为的优化算法。

它的基本原理是通过模拟每个候选解在解空间中的移动轨迹，以寻找最优解。

粒子群优化算法的核心思想是借鉴了社会学和物理学的相关理论，通过更新每个粒子的速度和位置来不断调整解的质量，从而逐步收敛到最优解。

1.群体搜索：粒子群优化算法是一种群体智能算法，它通过调整每个粒子的位置和速度来实现全局搜索和局部搜索。

这种特点使得粒子群优化算法适用于多峰函数的优化问题，能够快速找到全局最优解。

改进混沌遗传算法寻优敏捷供需链动态调度时段

知识世纪已来临，企业间竞争升级为供需链
间竞争，产品制造模式和市场营销方式都发生实质性转变。全球化及不确定性客户需求的外部市场环境，对供需链提出了敏捷性的客观要求，敏捷供需链（ＡｇｉｌｅＳｕｐｐｌｙＣｈａｉｎ，简称ＡＳＣ）ＡＳＣ成
而且时段等瓶颈资源调度技术也是必不可缺的前
提要件，即在ＡＳＣ的稀缺时段资源约束下，怎样
选择、组织、配置ＡＳＣ资源，确定有效的进货、
收稿日期：２０１３—０５—１３
违约费、运输费及加班费最小化等多目标的最优
孔令夷
（西安邮电大学管理工程学院，西安７１００６１）
摘要：本文面向敏捷供需链动态调度时段优选方案设计，构建以最低总成本为目标的动态调度
模型；基于传统遗传算法的常见缺陷以及启发式算法的局限性，提出面向敏捷供需链时段资源动态调度全局寻优的改进混沌遗传算法。首先设计分节式编码，再利用随机法与贪心法产生更
优良初始种群，提高染色体可行性及遗传效果；选用优先保留交叉以及贪心机制下的目标导向变异，确保优良基因继承，改善遗传操作；实施局部邻域搜索以及混沌搜索以加快收敛；提出

基于改进遗传算法的配电网动态无功优化

明本文方法在全局收敛性以及克服早熟等方面具有优势．
关键词：电力系统；配电网；功优化；无遗传算法；沌混
中图分类号：ＴＭ７４４文献标识码：Ａ
ＤｙｍｉａｔｖｗｅｔｍｉａｉｎＭｅｈｄｆｒＤｉｔｉｕｉｎｎａｃＲｅｃｉｅＰｏｒＯｐｉｚｔｏｔｏｏｓｒｂｔｏＮｅｗｏｋＢａｅｎＩｐｒｖｄＧｅｅｉｇｒｔｍｔｒｓｄｏｍｏｅｎｔｃＡｌｏｉｈ
摘要：综合混沌变异的泛化能力和邻域搜索的局部寻优能力，实现配电网动态无功优
化问题的快速求解．用混沌神经元的输入输出特性建立变异算子与种群多样性测度的自利
适应关系，实现种群多样性的动态调节，出基于优秀个体特征信息的邻域搜索，提实现局部寻优．编码过程中，在结合配电网动态无功优化的特点提出一种由投运组数和投运时间构成的两段式整数编码方式，短了染色体长度、除了不可行码．ＥＥ９配电网算例结果表缩消ＩＥ６
第３７卷第３期
２１年Ｏ然科学版）
Ｖｏ．７，．１３Ｎｏ３
Ｍａ￣２０ｌ０ｒ
３月
Ｊｕｎｌｏｕａｉｅｓｔ（ｔｒｌｃｅｃｓｏｒａｆＨｎｎＵｎｖｒｉＮａｕａｉｎｅ）ｙＳ
ｎｉｅｇｈｂｒｏｅｒｈｍｅｈｏｏｈｏｄｓａｃｔｄ，ａｎｅｄａｃｒａｔｖｏｒｏｉｉａｉｎｍｅｈｏｒｄｉｔｉｉｎｎｔｒｗｙｎｍｉｅｃｉｅｐｗｅｐｔｍｚｔｏｔｏｄｆｓｒｂｕｔｏｅｗｏｋｗａｒｏｅｓｐｏｐｓｄ．Ｔｈｅｅｆａｐｅａｉｓｐｅｗｅｎｍｕａｉｅａｏｒａｄｐｏｌｔｏｎｄｉｅｓｔｓｂｕｌｓｌ－ｄａｔｒｌｔｏｎｈｉｂｔｅｔｔｏｎｏｐｒｔｎｐｕａｉｖｒｉｙｗａｉｔｂｓｄｏｈｎｔｏｕｐｕｅａｉｎｓｐｏｈｏｉｕｒｎ，ｗｈｃｍｐｅｎｅｈｅｄｙａｉａｈｎｇｆｐｐ— ａｅｎｔｅｉｐｕ — ｔｔｒｌｔｏｈｉｆｃａｔｃｎｅｏｉｈｉｌｍｅｔｄｔｎｍｃｌｃａｅｏｏｕｌｔｏｖｒｉｙ．Ｉｒｒｔｃｅｅａｅｔｅｃｎｖｒｎｅ，ｎｉｈｂｈｄｓａｃｎｓａｌｅｈｅｂａｉａｉｎｄｉｅｓｔｎｏｄｅｏａｃｌｒｔｈｏｅｇｅｃｅｇｏｒｏｏｅｒｈｉｇｗａｐｐｉｄｏｎｔｓｓｏｈｅｆａｕｅｉｏｍａｉｎｏｈｅｅｃｌｅｔｉｉｉａｓｄｉｇｅｃｖｕｉｎ．Ａｗｏｓｃｉｎｉｅｒｃｉｇｆｔｅｔｒｎｆｒｔｏｆｔｘｅｌｎｎｄｖｄｕｌｕｒｎａｈｅｏｌｔｏｔ — ｅｔｏｎｔｇｅｏｄｎｍｅｈｄｗｈｉｈｃｔｉｅｈｅｃｐｃｔｒｎｕｂｒａｄｓｔｈｔｍｅｗａｅｅｅｔｏｃｏｎａｎｄｔａａｉｏｍｅｎｗｉｃｉｓｐｒｓｎｔｄ．ＴｈｉｃｄｎｇｍｅｈｏｕｄｓｏｉｔｏｄｃｌｓｒｅｈｅｌｎｈｏｆｃｏｈｏｔｎｔｅｇｔｈｒｍｏｓｍｅａｌｍｉｔｈｅｉｆａｉｅｃｅｅｆｃｉｅｙＴｈｅｐｏｐｓｄｍｅｈｄｗａｏｎｄｅｉｎａｅｔｎｅｓｂｌｏｄｆｅｔｖｌ．ｒｏｅｔｏｓａｌｅｏＩｐｐｉｄｔＥＥＥ９ｂｙｔｍ．Ｏｐｉｚｔｏｎｒｓｌｓｈａｈｏｈｔｉｓｓｒｎｏｌｓａｃｎａ — ６ｕｓｓｓｅｔｍｉａｉｅｕｔｖｅｓｗｎｔａｔｈａｔｏｇｇｌｂａｅｒｈｉｇｃｐａｂｌｔｎｄｈａｄｖｎａｅｎｏｖｒｏｎｇｐｅｔｒｉｉｙａｓａａｔｇｓｉｅｃｍｉｒｍａｕｅｐｈｅｍｅ．ｎｏｎａ

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摘要
遗传算法作为一种近代最优化方法，广泛地用于计算科学、模式识别和智能故障诊断等方面，它适用于解决复杂的非线性和多维空间寻优问题，近年来也得到了较为广阔的应用。

本文介绍了遗传算法基本原理并且对测试函数进行了遗传算法的matlab仿真。

关键词：遗传算法最优化
1.引言
遗传算法（Genetic Algorithm）是一类借鉴生物界的进化规律（适者生存，优胜劣汰遗传机制）演化而来的随机化搜索方法。

它是由美国的J.Holland教授1975年首先提出，其主要特点是直接对结构对象进行操作，不存在求导和函数连续性的限定；具有内在的隐并行性和更好的全局寻优能力；采用概率化的寻优方法，能自动获取和指导优化的搜索空间，自适应地调整搜索方向，不需要确定的规则。

遗传算法的这些性质，已被人们广泛地应用于组合优化、机器学习、信号处理、自适应控制和人工生命等领域。

它是现代有关智能计算中的关键技术。

2.遗传算法过程
遗传算法的基本流程：
●初始化：设置进化代数计数器t=0，设置最大进化代数T，随机生成M
个个体作为初始群体P(0)。

●个体评价：计算群体P(t)中各个个体的适应度。

●选择运算:将选择算子作用于群体。

选择的目的是把优化的个体直接遗传
到下一代或通过配对交叉产生新的个体再遗传到下一代。

选择操作是建
立在群体中个体的适应度评估基础上的。

●交叉运算：将交叉算子作用于群体。

遗传算法中起核心作用的就是交叉
算子。

●变异运算：将变异算子作用于群体。

即是对群体中的个体串的某些基因
座上的基因值作变动。

●群体P(t)经过选择、交叉、变异运算之后得到下一代群体P(t+1)。

●终止条件判断:若t=T,则以进化过程中所得到的具有最大适应度个体作为
最优解输出，终止计算。

遗传算法流程图
遗传算法的关键在于迭代过程中的选择，交叉，变异。

◆选择
选择是用来确定交叉个体，以及被选个体将产生多少个子代个体。

其主要思想是个体的复制概率正比于其适应值，但按比例选择不一定能达到好的效果。

选择操作从早期的轮盘赌选择发展到现在有最佳个体保存法、排序选择法、联赛选择法、随机遍历抽样法、局部选择法、柔性分段复制、稳态复制、最优串复制、最优串保留等。

◆交叉
交叉是指把两个父代个体的部分结构加以替换重组而生成新个体的操作，其作用是组合出新的个体，在空间进行有效搜索，同时降低对有效模式的破坏概率。

各种交叉算子均包含两个基本内容：确定交叉点的位置和进行部分基因的交换。

常用的交叉操作方法有单点交叉、双点交叉、一致交叉、均匀交叉、算术交叉、二维交叉、树结构交叉、部分匹配交叉、顺序交叉和周期交叉等等。

变异
变异是指将个体中的某些基因值用其它基因值来替换,形成一个新的个体。

遗传算法中的变异运算是产生新个体的辅助方法，其目的是使遗传算法具有局部的随机搜索能力和保持群体的多样性。

变异算法包括确定变异点的位置和进行基因值替换。

常见的变异算子有基本位变异、均匀变异、高斯变异、二元变异、逆转变异、自适应变异等。

3.测试
对
f函数进行最优化处理：
1
其中n=6，k依次取0,0.1,0.2,0.3,0.5,1，每次的最后种群作为下一次的初始种群
流程如下：
第一步：初始化参数：设定进化代数为200代，种群规模为100，交叉概率为0.85，变异概率为0.001；
第二步：产生初始化群体：产生随机初始种群数，将k=0的最后种群作为k=0.1的初始化种群，将k=0.1的最后种群作为k=0.3的初始化种群，将k=0.3的最后种群作为k=0.5的初始化种群，将k=0.5的最后种群作为k=1的初始化种群。

选择初始种群后计算每个个体的适应度，平均适应度，最有适应度，这里的适应度即为函数值，最优为最小的；
第三步：进化开始：选择个体进行后面的交叉和变异，选择方法为转种群规模次轮盘，随机选择种群规模个个体序号，选择的序号可能重复即后面可能发生同一个体与不同个体交叉；
第四步：交叉：每个被选序号进行交叉判定，先判定其交叉概率，发生交叉事件后，采用比例交叉法，即随机生成一个pick范围（0~1），选择x1个体的x1（pos）项与x2个体的x2（pos）项进行等比例交叉，x1（pos）=pick*x1 （pos）+（1-pick）*x2（pos），其中pos为随机序号，x2的交叉同理；。