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什么是多目标优化?

您可能需要用多个目标来描述问题,因为带有多个约束条件的单个目标可能不能充分表示所面临的问题。如果是这样,就会有一个目标矢量,

Fx) = (F1x),F2x),…Fx)), (1)
必须以某种方式交易。在确定系统的最佳能力和完全理解的目标之间的权衡之前,这些目标的相对重要性普遍不同。随着目标次数增加,权衡可能变得复杂,不易量化。设计师必须依赖于他或她的直觉和能够在整个优化周期中表达偏好。因此,对多目标设计策略的要求必须能够表达自然问题,并且能够解决问题并进入偏好进入数值易易行和现实的设计问题。

多目标优化研究的是目标向量的最小化问题Fx),它可以是一些约束或界限的主题:

最小值 x n F x G x 0 1 ... k e G x 0 k e + 1 ... k l x u

注意,因为Fx)是一个矢量,如果Fx)的竞争,这个问题没有唯一的解决办法。相反,扎德的非自卑概念[4](在《Censor》中也称为帕累托最优[1]达库尼亚和波拉克[2])必须用来描述目标的特征。一个非劣等的解决方案是,一个目标的改进需要另一个目标的退化。为了更精确地定义这个概念,在参数空间中考虑一个可行域Ω。x元素是n维实数 x n 它满足所有约束条件,

Ω x n

G x 0 1 ... k e G x 0 k e + 1 ... k l x u

这样就可以为目标函数空间Λ定义相应的可行域:

Λ y y F x x Ω

性能向量Fx)将参数空间映射到目标函数空间,如图所示的二维空间图13-1从参数空间映射到目标函数空间

图13-1从参数空间映射到目标函数空间

现在可以定义一个非劣解点。

定义: x Ω 是一个非劣解如果对于某个邻域x*不存在Δx这样 x + Δ x Ω

F x + Δ x F x 1 ... F j x + Δ x < F j x 至少有一个 j

在图的二维表示中图13-2非劣解决方案集金宝搏官方网站时,非劣解集位于区间的曲线上金宝搏官方网站CD.点一个B代表特定的非劣势点。

图13-2非劣解决方案集金宝搏官方网站

一个B很明显是非劣解点,因为一个目标的改进,F1,需要降低另一个目标,F2,也就是说,F1B<F1一个F2B>F2一个

由于Ω中的任何一个劣势点代表了在所有目标中都可以获得改进的点,很明显,这样的点是没有价值的。因此,多目标优化是关于非劣解点的生成和选择。

非劣解也称为非劣解金宝搏官方网站帕累托最佳状态.多目标优化的一般目标是构造帕累托最优。

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