基于布谷鸟搜索的多目标优化matlab仿真

目录

1.程序功能描述

2.测试软件版本以及运行结果展示

3.核心程序

4.本算法原理

1. 布谷鸟搜索算法基础

2. 多目标优化问题

3. 基于布谷鸟搜索的多目标优化算法

4. 解的存储和选择策略

5.算法步骤

5.完整程序


1.程序功能描述

        基于布谷鸟搜索的多目标优化,设置三个目标函数,进行多目标优化,输出三维优化曲面以及收敛曲线。

2.测试软件版本以及运行结果展示

MATLAB2022a版本运行

3.核心程序

.......................................................................
X0        = func_obj(X0);
%基于非支配排序对它们进行排名  
X0        = func_sort(X0,1);
%基于拥挤度计算领先巢穴 
[~,XL]    = func_Leader(X0);%开始迭代 
for i = 1:Iteration% 获取新的巢穴值Xnew = func_cuckoo(X0,XL,Vmin,Vmax);% 考虑找到巢穴的可能性更新巢穴  Xnew = func_empty(Xnew,Vmin,Vmax,pa);% 生成目标函数值Xnew = func_obj(Xnew);% 非支配排序Xnew = [X0(:,1:(Nvar+Nobjs));Xnew];Xnew = func_sort(Xnew,1);% 基于拥挤度计算领先巢穴[~,XL] = func_Leader(Xnew);% 更新巢穴Xnew = Xnew(1:Nums,:);X0   = Xnew;Xnew = [];if i>30figure(1);plot3(X0(:,Nvar + 1),X0(:,Nvar + 2),X0(:,Nvar+3),'r.');title(['迭代次数:',num2str(i)]);xlabel('X');ylabel('Y');zlabel('Z');grid on;endpause(0.00002);idx = find(X0(:,end)<10000);err(i) = mean2(X0(idx,end));
end
figure;
plot(err,'-bs',...'LineWidth',1,...'MarkerSize',6,...'MarkerEdgeColor','k',...'MarkerFaceColor',[0.9,0.0,0.0]);
xlabel('迭代次数');
ylabel('fitness');
26

4.本算法原理

          布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search Algorithm, CSA)是一种基于布谷鸟寄生繁殖行为和列维飞行行为的优化算法。它最初被设计用于解决连续单目标优化问题,但经过改进和扩展,也可以应用于多目标优化问题。在多目标优化中,目标是找到一个解决方案集,该集合在多个相互冲突的目标之间提供最佳的权衡。

1. 布谷鸟搜索算法基础

       布谷鸟搜索算法模拟了布谷鸟寄生繁殖行为和列维飞行行为。在算法中,每个解被看作一个布谷鸟蛋,而最优解则对应于最好的寄生巢。布谷鸟通过列维飞行在搜索空间中进行长距离跳跃和短距离搜索,以寻找更好的解。

2. 多目标优化问题

多目标优化问题可以数学上表示为:

3. 基于布谷鸟搜索的多目标优化算法

        将布谷鸟搜索算法扩展到多目标优化问题,需要引入一些额外的策略和机制,如帕累托支配关系、解的存储和选择策略等。

       对于两个解 x1​ 和 x2​,如果满足以下条件:

4. 解的存储和选择策略

       为了存储和选择帕累托最优解,通常使用一个称为帕累托前沿的集合。帕累托前沿包含了在当前搜索过程中找到的所有非支配解。

5.算法步骤

基于布谷鸟搜索的多目标优化算法可以概括为以下步骤:

初始化:生成初始布谷鸟群体,并评估其目标函数值。

构建帕累托前沿:从初始群体中选择非支配解,构建初始帕累托前沿。

循环迭代:对于每个迭代步骤,执行以下操作:

生成新解:通过列维飞行和边界检查生成新解。

评估新解:计算新解的目标函数值。

更新帕累托前沿:将新解与当前帕累托前沿进行比较,更新前沿集合。

保留最优解:根据某种策略(如精英策略)保留一部分最优解。

替换部分解:根据某种准则(如劣解替换准则)替换部分解。

终止条件:如果达到最大迭代次数或满足其他终止条件,则停止迭代。

输出结果:输出帕累托前沿作为最终解集。

5.完整程序

VVV

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