基于混合二进制粒子群-遗传算法的测试优化选择研究

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1、基于混合二进制粒子群-遗传算法的测试优化选择研究摘　要：测试优化选择是一个组合优化问题。通过对测试选择的目标和约束条件进行深入分析,建立了其数学模型,并提出了一种混合粒子群-遗传算法用于求解满足测试性指标要求的最小完备测试集。该算法将遗传算法中的遗传算子引入到二进制粒子群算法中,既避免陷入局部最优和早熟收敛现象,又提高了搜索效率。大量实验证明,对于测试优化选择问题,混合粒子群-遗传算法能够快速有效的获得全局最优解。关键词：测试性设计；测试选择；遗传算法；二进制粒子群算法OptimaltestselectionbasedonhybridBPSOand

2、GAAbstract：Testselectionisoneofthecombinatorialoptimizationproblems.Basedondeepanalysisofobjectivesandconstraintsoftestselection,amathematicalmodelisfounded,andahybridalgorithmbasedonBPSOandGAisproposedtosolvetheminimumcompletetestsetthatsatisfiesthetestabilityrequirements.Thr

3、oughintroducinggeneticoperatorsintotheBPSO,thealgorithmnotonlyavoidsthelocaloptimizationandprematureconvergence,butalsoimprovesthesearchingefficiency.Experimentsshowthattheproposedalgorithmisfastandeffectivetoachieveglobaloptimalsolutionoftestoptimizationselectionproblems.Keyw

4、ords：designfortestability;testselection;GA;BPSO基于混合二进制粒子群–遗传算法的测试优化选择研究16751　引　　言随着武器装备系统性能的提高和复杂性的日益增加，对其进行故障检测与诊断的难度越来越大，开展测试性设计已是当务之急[1]。系统测试性方案优化设计是测试性设计的重要组成部分。作为测试性方案的重要内容之一，测试优化选择[1-2]是测试性方案优化工作的开始，将关系到整个测试性设计工作的好坏，这一问题越来越受到人们的关注。测试选择的目的在于：在系统所有可能的测试配置中，寻找满足系统测试性参数指标要求的

5、最佳测试组合，使得测试代价最小。从数学上讲，测试选择问题是一个组合优化问题，可用集合覆盖模型进行描述。集合覆盖问题是一个NP完全问题，目前许多文献都提出了相应的求解算法[2-7]，其中遗传算法（geneticalgorithm，GA）和粒子群算法（particleswarmoptimization，PSO）都取得了一定的效果，但由于问题本身固有的难度，求解效率与准确性都不尽如人意。尤其随着装备系统复杂程度的提高，集合规模的增大，需要寻求新的有效算法以获得最优解。无免费午餐定理[8]说明，对于所有优化问题集，任意两种不同的优化算法平均优化性能是相同的

6、。也就是说，没有一种优化算法在所有性能上，包括计算效率、全局搜索性、通用性和简洁性等方面都占有优势。因此本文针对遗传算法和粒子群算法的不足，将遗传算法和二进制粒子群算法（binaryversionofPSO，BPSO）结合起来，提出一种用于求解测试选择的混合二进制粒子群-遗传算法（hybridBPSOandGA，HBPSOGA）。实验证明该算法能够有效、快速地收敛到全局最优解。基于混合二进制粒子群–遗传算法的测试优化选择研究16752　问题的描述与建模2.1　故障-测试相关性矩阵对系统进行FMECA分析，获得系统所有的潜在故障集，令表示故障的故障率

7、，定义故障率矢量。可供选择的测试构成n维备选测试集，其测试代价矢量，此处的测试代价是一个广义的概念，指测试过程中所有消耗性属性的综合。通过可达性分析（分析每个测试所覆盖的故障集）便可得到描述故障与测试关联矩阵。若假设每个测试均对应一个二值输出，且各测试相互独立，此时当测试可以观测到时，否则。2.2　测试集完备性描述在测试选择之前，必须确保备选测试集满足完备性要求。定义1:若测试集T能满足系统要求的相关测试性指标，则该测试集是完备测试集。定义2:给定完备测试集T，若剔除任意一个测试就不再满足完备性要求，则该测试集为最小完备测试集。因此，完整的测试选择

8、过程应该包括下面3个方的内容：1）判断备选测试集的完备性，即利用该测试集能否满足系统测试性指标要求；2）若备选测试集不完备