约束动态环境优化免疫算法设计、理论分析及应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61304146
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0302.控制系统与应用
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Firstly, a few adaptive constraint handling approaches, based on the basic charactaristics of dynamic constrained optimization problems, is presented to deal with constrained optimization problems in dynamic environments. Secondly, an effective environment recognition module, relying on the function of clonal proliferation and immune response and immune memory in bio-inspired artificial immune systems, is designed to examine dynamically whether the environment changes or whether a change takes place in the optimization problems. Furthermore, combining immune mechanisms with differential evolution methods to form a hybrid constrained immune algorithm that consists of dynamic immune operators, we compare the advantages and disadvantages of algorithm obtained with other existing algorithms in terms of testing and analysis, and discuss the applications of algorithm proposed. Thirdly, a parallel processing immune algorithm with constraint handling methodology and adaptive immune operators is proposed to solving complex dynamic constrained optimization problems, the framework of algorithm is constructed involving of subpopulation parallel evolution each other, information change and transformation, network suppression and other principles of biological immune systems. Meanwhile, discussing the applications of algorith designed. Performance criteria of algorithm is established and the convergence is proved in time-varying environments. Lastly, we apply these algorithms on the real-word problems, so as to improve the disadvantages of algorithm proposed by comparison and testing. The software of algorithm is developed to apply real-word dynamic engineering constrained optimization problems, the results has profound significance for the development of information science.
研究约束优化动态环境问题的基本特征,提出适合于约束优化动态环境算法的自适应约束处理策略和方法。挖掘生物免疫系统的克隆繁殖、免疫应答及免疫记忆等功能,设计环境识别模块自适应识别环境变化,构建动态免疫算子,结合微进化策略,提出混杂约束优化动态环境免疫算法,测试分析算法与其他算法的优越性,讨论算法的实用价值。基于生物免疫系统自适应学习及网络抑制等原理,设计自适应免疫算子,结合约束处理策略,提出并行约束优化动态环境免疫算法,采用子群并行进化、信息传播交换、网络抑制等策略构建算法框架,讨论算法的实用价值。提出约束优化动态环境算法的评价准则,证明算法的收敛性问题。将新设计的算法用于大量测试问题及实际问题检测算法的实用性,并比较算法的优越性,改进和完善算法的不足,进而获得高级的免疫算法,实现算法软件的开发和利用,为工程和实践人员提供技术和方法,对信息科学技术的发展具有深远研究意义。

结项摘要

动态约束优化问题(DCOPs) 在控制科学与工程中有着广泛的应用, 传统的数学优化方法对优化问题的特征很敏感, 对复杂的 (非凸的、离散的、动态的等)DCOPs的处理具有极大的挑战。然而, 基于生物免疫系统的免疫算法具有高度并行性、自适应性和抗体多样性等特征, 其更适合求解DCOPs。本课题充分挖掘生物免疫系统的内部运行机理, 开发智能技术设计高级的约束优化算法解决复杂的静态约束优化问题(SCOPs) 和动态约束优化问题(DCOPs), 并探索其在控制科学与工程中的应用。具体工作如下 :.1) 针对多模态的、高维的、复杂的Pareto最优前沿类SCOPs, 基于生物免疫系统的多层响应模型, 提出一种多层响应免疫算法(CMIGA) 求解SCOPs。2) 为了克服已有约束处理技术对非可行解直接淘汰而仅保留可行解, 致使算法易于陷入局部搜索或早熟的现象, 基于生物免疫系统的固有免疫和自适应免疫交互运行模式, 提出目标约束融合的并行约束多目标免疫算法(PCMIOA)。3) 针对DCOPs的测试函数目前研究很不成熟, 基于SCOPs 的基准测试函数探索性提出一系列DCOPs。结合CMIGA的设计框架提出了一种邻域搜索的免疫算法 (DCMOIA)。4) 提出简化的克隆选择算法(SCSA)应用于逆变器PWM开关序列优化。克服了已有的群智能算法所获的最优PWM开关序列产生的电流谐波失真大、计算复杂度高、不适合实时控制等缺点。5) 针对CSA求解高维背包问题(KPs)时可行抗体比率低且易于陷入局部搜索的缺点, 提出受体编辑机制, 并设计二次修补策略增强约束处理能力, 获得提高的克隆选择算法(CSA-ER)。6) 提出一种不重复的精英提高记忆和自适应环境响应的免疫算法(MERIA)解决动态优化问题(DOPs)。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
基于环境识别的免疫算法求解高维动态背包问题
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱淑渠;武慧虹
  • 通讯作者:
    武慧虹
A Micro-cloning dynamic multiobjective algorithm with an adaptive change reaction strategy
一种具有自适应变化反应策略的微克隆动态多目标算法
  • DOI:
    10.1007/s00500-016-2370-0
  • 发表时间:
    2016-10
  • 期刊:
    Soft Computing
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Shuqu Qian;Yongqiang Ye;Bin Jiang;Guofeng Xu
  • 通讯作者:
    Guofeng Xu
Constrained Multiobjective Optimization Algorithm Based on Immune System Model
基于免疫系统模型的约束多目标优化算法
  • DOI:
    10.1109/tcyb.2015.2461651
  • 发表时间:
    2016-09
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Cybernetics
  • 影响因子:
    11.8
  • 作者:
    Shuqu Qian;Yongqiang Ye;Bin Jiang;Jianghong Wang
  • 通讯作者:
    Jianghong Wang
An improved immune algorithm for optimizing PWM control sequence of inverters
优化逆变器PWM控制序列的改进免疫算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Engineering Optimization
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Long Shen;Shuqu Qian;Yongqiang Ye;Yuheng Wu
  • 通讯作者:
    Yuheng Wu
改进的克隆选择算法及对高维背包问题的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    计算机科学与探索
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钱淑渠;武慧虹
  • 通讯作者:
    武慧虹

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其他文献

自适应进化算法及其对动态优化问题的应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武慧虹;林妤;曾茜;钱淑渠
  • 通讯作者:
    钱淑渠
改进的非传统遗传算法用于逆变器PWM控制
  • DOI:
    10.16862/j.cnki.issn1674-3873.2018.03.023
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    吉林师范大学学报(自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武慧虹;钱淑渠
  • 通讯作者:
    钱淑渠
基于伪标签的无监督领域自适应分类方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨国庆;郭本华;钱淑渠
  • 通讯作者:
    钱淑渠
精英克隆局部搜索的多目标动态环境经济调度差分进化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    山东大学学报(工学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    武慧虹;钱淑渠;刘衍民;徐国峰;郭本华
  • 通讯作者:
    郭本华
基于灰关联聚类降维数据空间的GM(1,n)预测模型
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    数学的实践与认识
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩静;吴永武;郭本华;王辉;钱淑渠;杨正泽
  • 通讯作者:
    杨正泽

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钱淑渠的其他基金

基于人工免疫系统的动态环境经济调度优化算法理论、方法设计及测试研究
  • 批准号:
    61762001
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    37.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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