新型三平移并联机构结构参数优化的研究

《新型三平移并联机构结构参数优化的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、山东理下人学顾fj学位论文第．二章遗传算法概述’jMATI。AB遗传算法T具莉的席用第二章遗传算法概述与MATLAB遗传算法工具箱的应用2．1遗传算法的基本概念遗传算法(GeneticAlgorithm)是模仿自然界生物进化机制发展起来的随机全局搜索的优化方法，它借鉴了达尔文的进化论和孟德尔的遗传学说。它是由美国Michigan大学J．Holland教授于1975年首先提出来的，它将计算机科学与进化论思想有机结合起来，借助于生物进化机制与遗传学原理，根据优胜劣汰和适者生存的原则，通过模拟自然界中生物群体由低级、简单到高级、复杂的生物进化过程，使所要解决的问题从初始解逐

2、渐逼近最优解或准最优解，其本质是一种高效、并行、全局搜索的方法，它能在搜索过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识，并自适应地控制搜索过程以求得最优解。2．2遗传算法基础2．2．1遗传算法的基本原理遗传算法(GA)把问题的解表示成“染色体”，用二进制编码的串表示，并且在执行遗传算法之前，给出一群“染色体”，也即是假设解。然后把这些假设解置于问题的“环境"中，并按适者生存的原理，从中选择出较适应环境的“染色体’’进行复制，再通过交叉、变异过程产生更适应“环境"的新一代“染色体”群。这样一代一代地进化，最后就会收敛到最适应“环境’’的一个“染色体”上，它就是问题的最优解。2

3、．2．2遗传算法的基本操作遗传算法是一种群体型操作，该操作以群体中的所有个体为对象。选择(selection)、交叉(crossover)和变异(mutation)是遗传算法的三个主要操作算子，它们构成了所谓的遗传操作，使遗传算法具有了其它传统算法所没有的特性。遗传算法的基本流程⋯l如图2一l所示。遗传算法一般包括下面七个要素：个体编码、初始群体的设定、适应度评价、选择、交叉、变异和终止准则。山东理T人学硕l：学位论丈第：章遗传算法概述与MATLAB遗传算法T具箱的戍用图2～l遗传算法的基本流程(1)个体编码遗传算法不能直接处理解空间的数据，必须通过编码将它们表示成遗

4、传空间的基因型个体符号串。这一转换过程叫做编码，也可以称为(问题)表示(representation)。一般来讲，由于遗传算法的鲁棒性，它对编码的要求并不苛刻。然而，编码的策略或方法对于遗传操作，尤其是对于交叉操作的功能有很大影响。在很多情况下，编码形式也就决定了交叉操作，编码问题往往称作编码一交叉问题。因此，作为遗传算法流程中第一步的编码技术是遗传算法中需要认真考虑的方面，它将直接影响到优化结果和算法的计算效率。标准遗传算法采用的是二进制编码方案，因为它符合Dejong的编码原理。但二进制编码易引起精度和效率的冲突。为得到高精度最优解，个体的二进制编码串就要保持相当

5、的长度，从而造成计算量的迅速增加。要保证计算效率，又不得不缩短编码长度，从而造成解的精度受限。因此，对于较复杂的解空间，一般采用十进制编码方案或实数编码方案，这种编码方案比较直观，不需解码过程。(2)生成初始群体由于遗传算法群体性操作的需要，所以需要准备一些起始搜索的初始群体。群体规模的确定受遗传操作中选择的影响很大，群体规模越大，遗传操作6山东理T人学硕lj学位论文第二章遗传算法概述’jMATI。AB遗传算法T具箱的膨用所处理的模式就越多，生成有意义的最优解的机会就越高。换句话说，群体规模越大，群体中个体的多样性越高，算法陷入局部解的危险就越小，但是，群体规模越大，

6、则其适应度评估次数越大，所以计算量也越大，从而影响计算效率。所以，考虑群体规模不能太大也不能太小，在实际应用中群体个数的取值范围一般为几十个至几百个。(3)适应度函数遗传算法在随机搜索中基本上不用外部信息，仅以基于目标函数的适应度函数为依据。遗传算法的目标函数不受连续可微的约束且定义域可以为任意集合。在具体应用中，适应度函数的设计要结合求解问题本身的要求而定。需要强调的是，适应度函数评估是选择操作的依据。适应度函数设计直接影响到遗传算法的性能。一般而言，适应度函数是由目标函数变换而成的。对目标函数值域的某种映射变换成为适应度的尺寸变换j目前遗传算法中常用的适应度函数有

7、以下几种：按比例的适应度分配；基于排序的适应度分配；等机会变换；非单调适应度变换。需要注意的是，只有对整个群体的目标函数，才能计算出经过变换后的适应度，对单个个体计算适应度是没有意义的。(4)选择操作(复制操作)选择操作的目的是为了从当前群体中选出优良的个体，使它们有机会作为父代为下一代繁衍子代。选择操作算子作用是判断个体优良与否，标准就是个体各自的适应度的大小。个体适应度越大，其被选中的机会就越大。个体适应度越小，其被选中的机会就越小。目前常用的选择算子有：赌轮选择算子；排序选择算子；联赛选择算子；随机遍历选择算子；正态几何选择算子和基于对约束判断