一种求解实值优化问题的文化算法制造技术

本发明专利技术提供了一种求解实值优化问题的文化算法，其中所述知识精炼方法分别包括：方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识（CAbm）；方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)和方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)，相比现有技术，本发明专利技术算法设计了三种知识精炼的方法，使得上下代之间建立了联系，为知识的传承起到了作用，具有知识精炼技术的文化算法提高了收敛到全局最优解的成功率，最优解的求解精度和算法稳定性。

A cultural algorithm for solving real value optimization problems

The invention provides a method for solving real valued optimization problems with cultural algorithm, wherein the method includes: the knowledge refining method, according to the average amount of change and update the belief space knowledge (CAbm); two, to update the belief space according to the knowledge of arithmetic and the square root of the variation of the square (CAbv) and method three to update the belief, according to the center of the cross parents knowledge space (CApc), compared with the prior art, the invention is designed three methods of knowledge refinement, which establishes a link between generations, the role for the transmission of knowledge, cultural knowledge with refining technology improves the algorithm converges to the global optimal solution of success the solution of the optimal rate, accuracy and stability of the algorithm.

【技术实现步骤摘要】
一种求解实值优化问题的文化算法
本专利技术属于人工智能、优化算法领域，特别涉及一种求解实值优化问题的文化算法。
技术介绍
文化算法具有双层进化结构，包括信仰空间和种群空间，两个空间通过一组通讯函数相互联系。种群空间中可以应用各种基于种群的进化算法，利用接收函数选取优秀个体，提取知识储存在信仰空间中，信仰空间中的知识利用影响函数来指导种群空间中个体的进化。现有文化算法信仰空间的知识仅依靠种群空间中个体提取，上一代知识和下一代知识之间并没有显性联系。有可能会导致文化算法的双演化结构失效，早熟收敛。人类社会中的知识之间是相互联系具有传承性的，本文算法提出了三种建立上下代知识之间联系的方法，用以提高文化算法收敛到全局最优解的成功率，最优解的求解精度和算法稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决上述问题，提出了一种求解实值优化问题的文化算法具体方案如下：一种求解实值优化问题的文化算法，步骤如下：步骤一，初始化文化算法相关参数；步骤二，初始化种群空间，评价个体的适应度值；步骤三，初始化信仰空间；步骤四，影响函数生成新个体；步骤五，父子竞争更新种群；步骤六，种群个体交叉变异；步骤七,从种群空间提取形势知识和规范知识；步骤八，利用知识精炼方法更新信仰空间知识；步骤九，判断是否满足终止条件；是，算法终止；否，返回步骤四；所述步骤八中的知识精炼方法分别包括：方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)；方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)和方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)。所述方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)的计算公式如下：M＝skt+1-skt(1)f(i)＝M(i)*N(i)(3)skt+1＝skt+1+f(4)假设可行解是n维变量，i＝1,2,…,n；公式(1)中,skt是第t代形势知识，skt+1是第t+1代形势知识，M是第t+1代形势知识和第t代形势知识的变化量；公式(2)中，sum(M)是M的各维变量之和，N是M各维变化量占总变化量和的比例，公式(3)中M(i)是M的第i维变量，N(i)是N的第i维变量，f(i)是f的第i维变量在原变化量的基础上沿变化方向增加的量，按照公式(4)更新出新的第t+1代的形势知识。所述方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)的计算公式如下：M＝skt+1-skt(5)f(i)＝M(i)*N(i)(7)skt+1＝skt+1+f(8)公式(5)中，skt是第t代形势知识，skt+1是第t+1代形势知识，M是第t+1代形势知识和第t代形势知识的变化量，公式(6)中sum(M.^2)表示M各维变量平方和，各变量向不同方向变化时，不考虑正负号求和可能会导致变化量的和较小，所以设计N是M各维变化量占总变化量平方和开根号的比例，公式(7)中f是在原变化量的基础上沿变化方向增加的量，按照公式(8)更新出新的第t+1代的形势知识。所述方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)，计算公式如下：假设可行解是n维变量，则i＝1,2,…,n；其中li，ui,分别表示可行解第i维变量取值的下界和上界；其中表示第t代的形势知识的第i维变量，表示第t+1代的形势知识的第i为变量，Ii表示第t+1代形势知识和第t代形势知识的第i维变量之间差值的绝对值，利用公式(9)计算两代形势知识第i维变量的变化量；d是0，1之间的随机数；利用公式(10)、(11)更新第i维变量的上界和下界，利用公式(12)更新第t+1代形势知识的第i维变量。和现有技术相比较本专利技术算法设计了三种知识精炼的方法，使得上下代之间建立了联系，为知识的传承起到了作用。具有知识精炼技术的文化算法提高了收敛到全局最优解的成功率，最优解的求解精度和算法稳定性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明；图1是具有关键知识精炼的文化算法的流程图；图2是知识精炼示意图；图3是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F1的最优解适应度值随代数变化曲线；图4是是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F2的最优解适应度值随代数变化曲线；图5是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F3的最优解适应度值随代数变化曲线；图6是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F4的最优解适应度值随代数变化曲线；图7是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F5的最优解适应度值随代数变化曲线；图8是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F6的最优解适应度值随代数变化曲线；图9是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F7的最优解适应度值随代数变化曲线；图10是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F8的最优解适应度值随代数变化曲线；图11是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F9的最优解适应度值随代数变化曲线；图12是现有文化算法和三种知识精炼技术的文化算法在测试函数F10的最优解适应度值随代数变化曲线。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。实施例1一种求解实值优化问题的文化算法，步骤如下：步骤一，初始化文化算法相关参数；步骤二，初始化种群空间，评价个体的适应度值；步骤三，初始化信仰空间；步骤四，影响函数生成新个体；步骤五，父子竞争更新种群；步骤六，种群个体交叉变异；步骤七,从种群空间提取形势知识和规范知识；步骤八，利用知识精炼方法更新信仰空间知识；步骤九，判断是否满足终止条件；是，算法终止；否，返回步骤四；所述步骤八中的知识精炼方法分别包括：方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)；方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)和方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)。所述方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)的计算公式如下：M＝skt+1-skt(1)f(i)＝M(i)*N(i)(3)skt+1＝skt+1+f(4)假设可行解是n维变量，i＝1,2,…,n；公式(1)中,skt是第t代形势知识，skt+1是第t+1代形势知识，M是第t+1代形势知识和第t代形势知识的变化量；公式(2)中，sum(M)是M的各维变量之和，N是M各维变化量占总变化量和的比例，公式(3)中M(i)是M的第i维变量，N(i)是N的第i维变量，f(i)是f的第i维变量在原变化量的基础上沿变化方向增加的量，按照公式(4)更新出新的第t+1代的形势知识。所述方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)的计算公式如下：M＝skt+1-skt(5)f(i)＝M(i)*N(i)(7)skt+1＝skt+1+f(8)公式(5)中，skt是第t代形势知识，skt+1是第t+1代形势知识，M是第t+1代形势知识和第t代形势知识的变化量，公式(6)中sum(M.^2)表示M各维变量平方和，各变量向不同方向变化时，不考虑正负号求和可能会导致变化量的和较小，所以设计N是M各维变化量占总变化量平方和开根号的比例，公式(7)中f是在原变化量的基础上沿变化方向增加的量，按照公式(8)更新出新的第t+本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种求解实值优化问题的文化算法，步骤如下：步骤一，初始化文化算法相关参数；步骤二，初始化种群空间，评价个体的适应度值；步骤三，初始化信仰空间；步骤四，影响函数生成新个体；步骤五，父子竞争更新种群；步骤六，种群个体交叉变异；步骤七,从种群空间提取形势知识和规范知识；步骤八，利用知识精炼方法更新信仰空间知识；步骤九，判断是否满足终止条件；是，算法终止；否，返回步骤四；其特征在于，所述步骤八中的知识精炼方法分别包括：方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)；方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)和方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)。

【技术特征摘要】
1.一种求解实值优化问题的文化算法，步骤如下：步骤一，初始化文化算法相关参数；步骤二，初始化种群空间，评价个体的适应度值；步骤三，初始化信仰空间；步骤四，影响函数生成新个体；步骤五，父子竞争更新种群；步骤六，种群个体交叉变异；步骤七,从种群空间提取形势知识和规范知识；步骤八，利用知识精炼方法更新信仰空间知识；步骤九，判断是否满足终止条件；是，算法终止；否，返回步骤四；其特征在于，所述步骤八中的知识精炼方法分别包括：方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)；方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)和方法三，根据父母中心交叉来更新信仰空间知识(CApc)。2.根据权利要求1所述的一种求解实值优化问题的文化算法，其特征在于，所述方法一，根据平均变化量之和更新信仰空间知识(CAbm)的计算公式如下：M＝skt+1-skt(1)f(i)＝M(i)*N(i)(3)skt+1＝skt+1+f(4)假设可行解是n维变量，i＝1,2,…,n；公式(1)中,skt是第t代形势知识，skt+1是第t+1代形势知识，M是第t+1代形势知识和第t代形势知识的变化量；公式(2)中，sum(M)是M的各维变量之和，N是M各维变化量占总变化量和的比例，公式(3)中M(i)是M的第i维变量，N(i)是N的第i维变量，f(i)是f的第i维变量在原变化量的基础上沿变化方向增加的量，按照公式(4)更新出新的第t+1代的形势知识。3.根据权利要求1所述的一种求解实值优化问题的文化算法，其特征在于，所述方法二，根据变化量平方和的算术平方根来更新信仰空间知识(CAbv)的计算公式如下：M＝s...

【专利技术属性】
技术研发人员：张君，黎明，王艳，汪宇玲，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32