Разработка и исследование гибридного алгоритма решения сложных задач оптимизации
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
КВАЛИФИКАЦИОННАЯ РАБОТА
БАКАЛАВРА
Разработка и исследование гибридного алгоритма
решения сложных задач оптимизации
Оглавление
Введение
Глава 1 Теоретическая часть
1.1 Постановка задачи оптимизации показателей эффективности функционирования технологического контура системы управления космическим аппаратом
1.2 Алгоритмы целочисленной оптимизации
.3 Генетический алгоритм
.4 Искусственные нейронные сети
Глава 2. Практическая часть
2.1 Исследование свойств показателей эффективности функционирования технологического контура
.2 Оптимизация показателей эффективности технологического контура генетическим алгоритмом
.3 Настройка нейронной сети на целевые функции отдельно от процесса оптимизации и ее проверка в ГА
2.4 Настройка НС в процессе оптимизации с помощью ГА
2.5 Проверка настройки НС во время оптимизации ГА одномерных функций
.6 Гибридизация генетического алгоритма с алгоритмами локального поиска
Заключение
Список используемой литературы
Список публикаций автора
Приложение А
Приложение Б
Приложение В
алгоритм гибридный нейронная оптимизация
Введение
Актуальность. На сегодняшний день требования к качеству создаваемых систем значительно возросли. Анализ надежности функционирования весьма затруднен в силу того, что любая сложная система включает в себя десятки и сотни тысяч элементов. Поэтому, необходима разработка таких компьютерных систем, которые позволяют принимать ЛПР более обоснованные решения. В данной диссертационной работе предполагается разработка и исследование КС iелью поддержки принятия решений на стадии предварительного проектирования систем управления космическими аппаратами.
На современном этапе развития науки возрастают требования к качеству создаваемых систем. На данный момент любая сложная система состоит из десятков и сотен тысяч элементов. Анализ надежности и эффективности функционирования таких систем значительно затруднен, что заставляет разработчиков применять сложные модели и алгоритмы на стадии предварительного проектирования, а также для поддержки принятия проектных и управленческих решений.
Задачи оптимизации, которые требуется решать на этапе предварительного оценивания и проектирования сложных систем, обладают свойствами, существенно затрудняющими их решение: дискретные или смешанные переменные, алгоритмически заданные целевые функции, отсутствие удобных для оптимизации свойств или, по крайней мере, отсутствие информации о таких свойствах, и т.д. Поэтому в таких задачах зачастую могут быть применены только алгоритмы прямого поиска, не требующие информации о свойствах оптимизируемой функции. Наиболее перспективными в настоящее время признаны так называемые эволюционные алгоритмы, теоретический анализ и практические применения которых до настоящего времени испытывают серьезные трудности.
В этой связи можно утверждать, что разработка таких алгоритмов и оценивание их эффективности на реальных практических задачах, чему посвящена данная работа, являются актуальной научно-технической проблемой.
Целью квалификационной работы является разработка и исследование гибридного эволюционного алгоритма решения сложных задач оптимизации.
В качестве объекта исследований в данной работе рассматривается технологический контур системы управления космическим аппаратом связи и ретрансляции при предположении, что наземный комплекс управления является абсолютно надежным.
Поставленная цель исследования предопределила следующую совокупность решаемых задач:
1.Исследовать свойства целевых функций в рассматриваемой задаче оптимизации сложной системы.
2.Выбрать и реализовать подходящие алгоритмы для решения поставленных задач оптимизации.
.Провести исследование эффективности алгоритмов и установить их оптимальную структуру.
.Проанализировать достоинства и недостатки алгоритмов.
.Используя современные технологии и методы выполнить модификацию алгоритмов iелью устранения выявленных недостатков.
.Программно реализовать разработанный модифицированный алгоритм и исследовать его эффективность на решаемой практической задаче.
Методы исследования. При выполнении квалификационной работы использовался аппарат системного анализа, исследования операций, теории оптимизации, теории вероятностей и математической статистики, методика создания прикладных интеллектуальных систем.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1.Установлено, что показатели эффективности технологического контура системы управления космическим аппаратом в общем случае являются многоэкстремальными и немонотонными.
2.Впервые проведено сравнение гибридного генетического алгоритма, моделирующего эволюцию по Дарвину и по Ламарку, со стандартным генетическим алгоритмом на задаче оптимизации показателей эффективности сложной системы.
.Обоснована целесообразность использования нейросетевой аппроксимации показателей эффективности технологического контура системы управления космическим аппаратом в задаче выбора эффективного варианта технологического контура при использовании как стандартного, так и гибридного генетического алгоритма.
Практическая