Matlab遺傳算法工具箱簡介.pdf

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1、Matlab遺傳算法工具箱基于Matlab平臺的遺傳算法(GA)工具箱主要有：美國北卡羅來納大學(xué)開發(fā)的GAOT、英國謝菲爾德大學(xué)開發(fā)的GATBX以及GADS(GeneticAlgorithmandDirectSearchToolbox)遺傳算法與直接搜索工具箱。遺傳算法與直接搜索工具箱的界面如圖所示：GADS工具箱用戶界面(1)Solver(求解器)：用于選擇需要的算法。(2)Problem：需要解決的問題。包括：1)Fitnessfunction：需要最小化的適應(yīng)度函數(shù)，填寫的格式為：@objfun，其中objfun.m是編寫適應(yīng)度函數(shù)的M文件，返回一個具體數(shù)值。2)Numberof

2、variables：適應(yīng)度函數(shù)的自變量的數(shù)目，此處表示優(yōu)化設(shè)計的設(shè)計變量個數(shù)。(3)Constraints約束。1)Linearinequalities線性不等式約束，表示為：Ax*?b，填寫矩陣A和向量b的信息。2)Linearequalities線性等式約束，表示為：Aeqxbeq*?，填寫矩陣Aeq和向量beq的信息。3)Bounds：填寫?yīng)毩⒆兞康娜≈捣秶Ｔ贚ower中填寫變量的取值下界，Upper中填寫變量的取值上界，均以向量形式表示。4)Nonlinearconstraintfunction非線性約束函數(shù)，編寫非線性約束函數(shù)的M文件nonlcon.m，則在此處填寫@non

3、lcon。(4)Runsolverandviewresults運行求解器并觀察結(jié)果。點擊Start即可開始運行。Currentiteration中將顯示當前運行的代數(shù)。Finalpoint欄中顯示最優(yōu)解對應(yīng)的變量的取值。(5)Option部分是遺傳算法參數(shù)的設(shè)定。1)Population種群參數(shù)設(shè)定。Populationtype種群類型，設(shè)定適應(yīng)度函數(shù)的輸入數(shù)據(jù)類型。工具箱提供了兩種輸入類型：雙精度、串位，用戶還可以編寫M文件自定義輸入數(shù)據(jù)的類型。Populationsize種群規(guī)模，定義每一代種群的個體數(shù)量。種群規(guī)模越大，遺傳算法的運行速度越慢。Creationfunction創(chuàng)建函

4、數(shù)，用于創(chuàng)建初始種群。Initialpopulation初始種群，如果不指定初始種群，則系統(tǒng)將運用創(chuàng)建函數(shù)創(chuàng)建初始種群。Initialscores初始得分，如果此處沒有定義初始得分，則系統(tǒng)應(yīng)用適應(yīng)度函數(shù)來計算初始得分。Initialrange初始范圍，用于指定初始種群中的各變量的上下限。初始范圍用一個矩陣表示，該矩陣行數(shù)為2，列數(shù)為變量的個數(shù)。其中第一行描述初始種群中變量的取值下限，第二行描述初始種群中變量的取值上限。2)Fitnessscaling適應(yīng)度測量，包括：Rank排序尺度變換、Proportional比例尺度變換、Top頂級尺度變換、Shiftlinear線性轉(zhuǎn)換尺度變換以

5、及Custom用戶自定義。3)Selection選擇，工具箱提供了以下幾種選擇函數(shù)：Stochasticuniform隨機均勻分布、Remainder剩余、Uniform均勻分布、Roulette輪盤賭選擇、Tournament錦標賽選項、Custom用戶自定義。4)Reproduction再生參數(shù)，需設(shè)定可生存到下一代的精英個數(shù)Elitecount，以及下一代由交叉產(chǎn)生的部分所占比例Crossoverfraction。5)Mutation變異，工具箱提供的變異函數(shù)有：Gaussian高斯函數(shù)、Uniform均勻變異、Adaptivefeasible自適應(yīng)變異、以及用戶自定義。6)Cr

6、ossover交叉，工具箱提供的交叉函數(shù)有：Scattered多點交叉、Singlepoint單點交叉、Twopoint兩點交叉、Arithmetic算數(shù)交叉等。7)Migration遷移，需設(shè)置個體在子種群中移動的方向Direction、間隔Interval，以及兩個子種群中較小種群的個體遷移百分比Fraction。8)Stopingcriteria終止條件?？稍O(shè)置遺傳算法的最大代數(shù)、適應(yīng)度極限、停滯時間、停滯代數(shù)等。9)Hybirdfunction混合函數(shù)參數(shù)。在遺傳算法結(jié)束之后，可指定一個最小值優(yōu)化函數(shù)。工具箱提供的優(yōu)化函數(shù)有：fminsearch、patternsearch、f

7、minunc、fmincon。其中fminsearch、fminunc適用于無約束的優(yōu)化，fmincon適用于有約束的優(yōu)化。10)Displaytocommandwindow輸出命令到窗口。Display表示顯示級別，是一個結(jié)構(gòu)體。其中包含：Off只有最終結(jié)果顯示；Iterative顯示每一次迭代的有關(guān)信息；Diagnose顯示每一次迭代的信息，而且還列出函數(shù)缺省值已經(jīng)被改變的有關(guān)信息；Final顯示遺傳算法的結(jié)果(成功與否)、停止的原因、最終