烟花算法在多目标优化中的应用研究

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烟花算法是一种新型群体智能算法。烟花算法的核心思想主要由爆炸算子、变异算子、选择策略和映射规则四个部分组成。爆炸算子主要包括爆炸强度、爆炸幅度和位移操作。变异爆炸主要包括高斯变异操作。映射规则主要包括模运算规则、镜面反射规则和随机映射规则等操作。选择策略主要包括基于距离的选择和随机选择等操作。烟花算法具有比较好的优化性能和效果,在多目标优化中的应用研究取得了一些进展,算法已应用于图像处理、农作物施肥等领域中。本文在烟花算法基本原理的基础上,对多目标烟花算法进行研究,并将多目标烟花算法应用于农作物施肥问题中。论文首先介绍烟花算法相关理论知识、算法基本原理和主要流程,分析了烟花算法的几种算子,详细介绍了爆炸算子、变异算子和选择策略等核心算子。使用Matlab实现了基本烟花算法,并且利用测试函数对烟花算法的性能进行测试,实验结果表明,烟花算法对单目标优化函数的优化效果令人满意。介绍了多目标优化的相关理论知识和数学模型,并分析了多目标优化评价指标。给出了多目标烟花算法的基本原理和算法流程,与其它几种多目标优化算法进行了对比,分析实现了多目标烟花算法,对多目标优化标准测试函数进行测试,对实验结果进行了分析。讨论了多目标优化应用于农作物施肥问题中,根据参考文献给出了问题对应的多目标优化函数,并利用烟花算法对农作物施肥多目标优化函数进行优化,对实验结果进行分析,实验表明多目标烟花算法在测试函数中能达到较好的IGD值,总体IGD值要明显强于其他四种算法。在农作物施肥中,多目标烟花算法所表现出的优越性能要优于其他算法,CPU消耗也基本上是最少的。利用烟花算法解决多目标优化问题是当前一种新的途径,通过对烟花算法的研究,成功的将该算法应用在多目标优化问题中的研究以及在农作物施肥的实际问题中的研究。同时也得出烟花算法的收敛性和优化性能的高效性特点。目前,对烟花算法的研究还处在初步阶段,随着新的算法和思想不断涌现,烟花算法未来的发展方向为各种改进方法的深入研究、混合方法的研究、大数据求解问题以及动态优化问题的求解等等。如何将烟花算法应用到更为广泛的应用中具有重大意义。
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