探析基于免疫原理的优化算法及应用研究

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1、华东交通大学硕士学位论文基于免疫原理的优化算法及应用研究姓名：何珍梅申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：徐雪松20080420摘要基于免疫原理的优化算法及应用研究摘要作为一个复杂的生物系统，免疫系统具有强大的信息处理能力。基于免疫机理发展起来的人工免疫系统具有噪声忍耐、自组织、自学习、记忆等优良特性；它吸取了分类器、神经网络等系统的优点。其独特的信息处理方式，为求解复杂的优化和控制问题提供了有益的参考。本文对基于免疫原理的优化进行了研究探讨。主要研究内容和成果如下：1.对人工免疫系统的生物学理论基础、免疫优化机理进行了概述，综述了国内外

2、在该领域的理论及工程应用研究情况，并简单介绍了常见的免疫算法及其特点。2.借鉴B细胞的克隆选择、免疫网络及Baldwin效应等机制，提出了一种针对多模态函数优化的免疫算法，通过与小生境遗传算法及克隆选择算法的实验比较，结果表明该算法优化速度快，保持模式多样性的能力强，具有较强的优化能力。3.借鉴免疫反应机理，提出一种动态环境下的免疫算法。通过与几种典型算法的比较，仿真结果表明该算法具有较强的动态优化能力，跟踪性能及其跟踪变化的效率都较强，优化性能较为稳定。4.将动态免疫算法用于城市交通信号控制，提出一种城市交通信号免疫自适应控制方法。通过仿真实验进一步

3、验证算法在实际工程应用中的有效性。关键词：人工免疫系统，免疫算法，克隆选择，函数优化，动态环境，交通信号控制IAbstractRESEARCHONOPTIMIZATIONALGORITHMSANDITSAPPLICATIONSBASEDONIMMUNEMECHANISMSABSTRACTAsacomplexsystemoforganism,immunesystemhasstrongcapabilitiesofinformationprocessing.Theartificialimmunesystemisbasedonmechanismsoftheim

4、munesystem,whichhaseminentcharacteristicsofnoisetolerance,self-organization,self-learningandmemoryandotherexcellentfeatures.Itcombinesadvantagesoftheclassifier,neuralnetwork,andotherartificialintelligencesystems.Itsspecialmethodsofinformationprocessingprovidebeneficialreferences

5、tosolveproblemsofcomplexoptimizationandcontrol.Inthispaper,functionoptimizationapproachesbasedonmechanismsofthenaturalimmunesystemareresearched.Themainworkscanbesummarizedasfollows:1.Summarizedtheusefulmechanismsofnaturalimmunesystem,andtheresearchworksonartificialimmunesysteman

6、ditsapplicationsintheworld.Meanwhile,theframesandcharactersofsomefamiliarimmunealgorithmsweresimplyintroduced.2.Amulti-modalfunctionoptimizationalgorithmbasedonthemechanismsofclonalselection,immunenetworksandBaldwineffectofBcellsispresented.Comparingsimulationsofnichinggenetical

7、gorithmandclonalselectionalgorithmareconducted.Resultsshowthisalgorithmhadstrongabilityoffunctionoptimizationandmaintainingdiversity.3.Animmunealgorithmbasedonimmuneresponsedmechanismsispresentedfordynamicenvironmentaloptimization.Thealgorithmisapplieddynamicenvironmentmutil-mod

8、alfunction,andcomparedwithsometypicalalgorithms