多目标优化决策方法

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多目标优化方法

多目标优化方法

多目标优化方法

多目标优化方法指在实际问题中存在多个优化目标时,如何找到一组最优解的问题。传统的单目标优化方法无法直接应用于多目标问题,因为多目标问题的最优解不止一个,而是一个解集合,称为Pareto最优解集合,其中每个解都是在某种意义上最优的,但在其他目标方面可能并不是最好的。

目前,已经有许多多目标优化方法被提出,并在实际问题中取得了很好的应用效果。其中,最常用且效果较好的方法主要包括:Pareto排序法、随机权重法、进化算法和支配关系法等。

Pareto排序法是将多目标问题转化为单目标优化问题的一种方法。首先,对候选解集合进行排序,按照某种准则将解集合划分为不同的非支配层,其中非支配层最高的层即为Pareto最优解集合。其优点是直观易理解,但不适用于解集合较大的问题。

随机权重法是通过随机生成一系列的权重向量来转化多目标问题为一系列的单目标优化问题,通过求解这些单目标问题,得到多个最优解,从而构成Pareto最优解集合。该方法的优点是收敛速度快,但需要事先决定权重向量的个数。

进化算法是一种常用的多目标优化方法,常见的有遗传算法、粒子群算法和蚁群算法等。这些算法通过在解空间中进行搜索和优化,逐渐逼近Pareto最优解集合,并在解集合中寻找最优解。

支配关系法是根据解之间的支配关系来进行优化的一种方法。对于多目标问题,若解A在所有目标上至少与解B相等且在某个目标上更好,则称解A支配解B。通过判断解之间的支配关系,可以排除掉不在Pareto最优解集合中的解,从而减少搜索空间。

综上所述,多目标优化方法是在解决实际问题中存在多个优化目标时的一种有效手段。通过合理选取合适的方法和策略,可以找到问题的多个最优解,并帮助决策者在多个目标之间做出合理的权衡和选择。

多目标优化的求解方法

多目标优化的求解方法

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多目标优化的求解方法

多目标优化(MOP)是数学规划的一个重要分支,是多于一个的数值目标函数在给定区域上的最优化问题。

多目标优化问题的数学形式可以描述为如下:

多目标优化方法本质是将多目标优化中的各分目标函数,经处理或数学变换,转变成一个单目标函数,然后采用单目标优化技术求解。目前主要有以下方法:

(1)评价函数法。常用的方法有:线性加权和法、极大极小法、理想点法。评价函数法的实质是通过构造评价函数式把多目标转化为单目标。

(2)交互规划法。不直接使用评价函数的表达式,而是使决策者参与到求解过程,控制优化的进行过程,使分析和决策交替进行,这种方法称为交互规划法。常用的方法有:逐步宽容法、权衡比替代法,逐次线性加权和法等。

(3)分层求解法。按目标函数的重要程度进行排序,然后按这个排序依次进行单目标的优化求解,以最终得到的解作为多目标优化的最优解。

而这些主要是通过算法来实现的, 一直以来很多专家学者采用不同算法解决多目标优化问题,

如多目标进化算法、多目标粒子群算法和蚁群算法、模拟退火算法及人工免疫系统等。

在工程应用、生产管理以及国防建设等实际问题中很多优化问题都是多目标优化问题, 它的应用很广泛。

1)物资调运车辆路径问题

某部门要将几个仓库里的物资调拨到其他若干个销售点去, 在制定调拨计划时一般就要考虑两个目标, 即在运输过程中所要走的公里数最少和总的运输费用最低, 这是含有两个目标的优化问题。利用首次适配递减算法和标准蚁群算法对救灾物资运输问题求解, 求得完成运输任务的最少时间, 将所得结果进行了比较。

基于多目标优化的规划方案决策模型

基于多目标优化的规划方案决策模型

基于多目标优化的规划方案决策模型引言

在现代社会中,规划方案的决策过程对于各个领域的发展和决策者的决策能力

至关重要。然而,由于不同的决策目标和约束条件之间的冲突,规划方案的决策往往面临着复杂的挑战。为了解决这一问题,多目标优化技术被引入到规划方案决策模型中,以帮助决策者在多个目标之间做出最佳决策。本文将探讨基于多目标优化的规划方案决策模型的原理、方法和应用。

一、多目标优化的基本原理

多目标优化是一种决策模型,其目标是在多个冲突的目标之间找到最佳平衡点。在规划方案决策中,通常会涉及多个目标,如成本、效率、可行性等。这些目标之间往往存在着相互制约和冲突,因此需要一种方法来找到最佳的解决方案。

多目标优化的基本原理是通过建立数学模型,将决策问题转化为一个多目标优

化问题。在这个问题中,决策者需要确定一组决策变量的取值,以最小化或最大化多个目标函数。这些目标函数可以是线性的、非线性的,也可以是离散的或连续的。通过求解这个多目标优化问题,决策者可以获得一组最优解,这些解构成了决策空间中的一个前沿集。

二、多目标优化的方法

多目标优化方法根据问题的性质和求解的要求,可以分为传统方法和进化算法

方法。

1. 传统方法

传统方法主要包括线性规划、整数规划和动态规划等。这些方法通常基于数学

模型和优化理论,通过求解数学方程组或优化问题的最优解来得到规划方案的最佳

决策。然而,由于传统方法在处理多目标决策问题时存在一些局限性,如难以处理非线性、多模态和离散的问题,因此在实际应用中受到了一定的限制。

2. 进化算法方法

进化算法方法是一类基于生物进化原理的优化算法,如遗传算法、粒子群优化

3.多目标优化决策方法(共19张PPT)

3.多目标优化决策方法(共19张PPT)

第八页,共十九页。
gi ( x* ) 0,i 1,, p有两种情况:
1、gi ( x* ) 0 2、gi ( x* ) 0
若x*有变化(biànhuà),则约束条件可能没有破

若x*有变化,则约束条件一定(yīdìng)被破坏
使gi ( x* ) 0的约束条件gi ( x) 0称为x*的积极约束
令J表示MP的全部等式约束的下标(xià biāo)集合,即J={1,2…q}, I表示MP的全部不等式约束的下标集合,即I={1,2…p}
1
1 1
2
1 0
3
0 1
1
1 1
0
1( x1 x2 2) 0 2( x1 ) 0
3( x2 ) 0
1,2 ,3 0
互补(hù bǔ)松紧条

h1 (x) x1 x2 1 0
求解(qiú jiě)方程组,得到x*。
第十三页,共十九页。
定理 (dìnglǐ)2
min f ( x)
目标规划问题(2)。
单目标规划(2):
max V f 2 (x)
s.t. gi (x) 0, i 1,, p
h j (x) 0, j 1,, q
f1 (x) U
求解该规划(guīhuà)问题,得最优目标函数值V*。
第十七页,共十九页。
多目标 规划 (mùbiāo)

多目标优化问题的处理技巧

多目标优化问题的处理技巧

多目标优化问题的处理技巧

摘要:多目标优化问题在实际应用中非常常见,它们涉及到多个目标函数的优化,同时需要考虑各个目标之间的权衡和平衡。本篇文章将介绍处理多目标优化问题的一些技巧和方法,包括目标权重法、多目标遗传算法、多目标粒子群算法和多目标模拟退火算法等。这些方法在实践中已被广泛应用,并取得了很好的效果。

1. 引言

多目标优化问题是指同时优化多个目标函数的问题。在实际中,许多决策问题涉及到多个目标,例如工程设计中要兼顾成本和质量、投资决策中要平衡收益和风险等。处理多目标优化问题需要考虑各个目标之间的权衡和平衡,因此,传统的单目标优化方法无法直接应用于多目标优化问题。

2. 目标权重法

目标权重法是处理多目标优化问题的一种常用方法。它基于目标函数之间的权重关系,通过为每个目标设定权重,将多目标优化问题转化为单目标优化问题。具体做法是,将多个目标函数线性组合为一个综合目标函数,并通过调整各个目标的权重来寻找一个最优解。目标权重法的优点是简单易懂,计算效率较高,但在无法明确确定各个目标的权重的情况下,它可能得到的结果并不是最优的。

3. 多目标遗传算法

多目标遗传算法是一种基于进化计算的优化方法,它模拟了生物进化的过程。多目标遗传算法通过使用种群的多个个体来表示可能的解空间,通过遗传算子(交叉、变异等)来产生新的个体,并利用适应度函数来评估个体的优劣。与传统的遗传算法不同的是,多目标遗传算法的适应度函数不再是单个指标,而是多个目标函数。多目标遗传算法通过选择操作来筛选出一组最优的解,这组解代表了在多个目标下的最优解集。它具有较好的搜索性能,能够在较短的时间内找到一系列的近似最优解,并提供给决策者作为选择的依据。

考虑多目标和不确定性的优化决策方法及其应用

考虑多目标和不确定性的优化决策方法及其应用

考虑多目标和不确定性的优化决策方法及其

应用

一、前言

优化决策方法是现代工业生产、商业经营和决策管理的基础。

在实践中,我们面临的问题往往是多目标和不确定性的,如何考

虑多目标和不确定性因素,从而制定出最优化的决策方案,一直

是决策者和研究者关注的焦点。本文将从多目标和不确定性两个

方面,分别介绍一些优化决策方法及其应用。

二、考虑多目标的优化决策方法

2.1 优化决策方法的分类

优化决策方法可以分为单目标和多目标两种类型。单目标决策

方法旨在寻找最大化或最小化一个性能指标的最优解,常用的方

法有线性规划、非线性规划和整数规划等。多目标决策方法则旨

在找到多个相互矛盾的性能指标的最优解,由于存在多个最优解,因此需要采用一些综合评价方法来确定最优解。

2.2 综合评价方法

综合评价方法是将多个性能指标综合考虑,从而得出最终的评

价结果。目前常用的综合评价方法有加权平均法、TOPSIS、熵权法、模糊综合评价法和群决策等。其中,加权平均法的基本思想

是通过对各项指标给予不同的权重,进行加权平均来达到决策的目的。TOPSIS方法则是将决策对象从最优决策点和最劣决策点的距离比较大小,判断决策对象在这两个点之间的位置,从而确定决策对象的最优位置。熵权法是将性能指标的不确定程度作为权重,来进行评价。模糊综合评价法则是通过建立模糊数学模型,来进行不确定性决策。

2.3 应用案例

多目标决策方法广泛应用于制造业、军事、金融等领域中。例如,在制造业中,生产成本和产品质量是最为关键的指标之一。一个不断优化的生产过程可以在生产成本和产品质量之间寻找平衡点。在金融领域中,投资组合优化是一个常见的多目标决策问题。通过同时考虑收益和风险,可以选择最优的投资组合。

多目标优化方法及实例解析

多目标优化方法及实例解析

多目标优化方法及实例解析

多目标优化是一种优化问题,其中有多个目标函数需要同时优化。在

传统的单目标优化中,我们只需要优化一个目标函数,而在多目标优化中,我们需要找到一组解,这组解称为“非劣解集合”或“帕累托最优集合”,其中没有解可以在所有目标函数上获得更好的值。在本文中,我们将详细

介绍多目标优化的方法和一些实例解析。

1.多目标优化方法:

a. Pareto优化:Pareto优化是最常见的多目标优化方法。它基于帕

累托原理,即一个解在至少一个目标函数上比另一个解更好。Pareto优

化的目标是找到尽可能多的非劣解。

b.加权和方法:加权和方法将多个目标函数线性组合为一个单目标函数,并通过调整权重系数来控制不同目标函数之间的重要性。这种方法的

局限性在于我们必须预先指定权重系数,而且结果可能受权重选择的影响。

c.约束方法:约束方法将多目标优化问题转化为一个带有约束条件的

单目标优化问题。这些约束条件可以是各个目标函数的约束条件,也可以

是基于目标之间的特定关系的约束条件。

d.演化算法:演化算法是一类基于自然选择和遗传机制的优化算法,

例如遗传算法和粒子群优化。演化算法通常能够找到帕累托最优解集合,

并且不需要预先指定权重系数。

2.实例解析:

a. 假设我们希望同时优化一个函数 f1(x) 表示最小化成本,以及函

数 f2(x) 表示最大化效益。我们可以使用 Pareto优化方法来找到一组

非劣解。我们可以通过在参数空间中生成一组解,并对每个解进行评估来

实现。然后,我们可以根据解的优劣程度对它们进行排序,找到最优的非

多目标决策优化算法研究

多目标决策优化算法研究

多目标决策优化算法研究

随着科技的发展,我们面临的问题越来越复杂化,需要做出越来越多的决策。

然而,不同的决策往往会牵扯到不同的目标,因此单一目标决策难以解决实际问题。在这种情况下,多目标决策便成为了一种优秀的解决方案。而多目标决策也因此成为了目前研究的热点之一。本文将介绍多目标决策优化算法的研究现状和最新进展。

什么是多目标决策?

首先,我们需要了解何为多目标决策。所谓多目标决策,就是在考虑到多个目

标的情况下,选择最好的决策方案。例如,我们在选择一款手机时,需要考虑它的价格、屏幕大小、电池寿命、摄像头像素等多个因素。不同的人会有不同的重视程度和优先级,因此我们需要将所有这些因素考虑进去,综合评估后再做出决策。

多目标决策具有以下几个特点:

1. 目标之间存在矛盾。例如,在考虑购置家庭汽车时,我们希望它既要有足够

的空间容纳家人和行李,又要省油,车身要小巧,舒适性好等等。这些目标之间可能会存在矛盾,需要在权衡之后做出最佳决策。

2. 目标是多样化的。不同的人会有不同的目标和侧重点,因此不同的决策方案

也应该具备多样性。比如,在创业公司中,有的人更看重盈利能力,有的则更关注市场占有率等因素。

3. 决策是动态的。随着时间和环境的变化,决策的优先级和权重也可能发生变化。因此,多目标决策需要具有一定的灵活性和可调节性。

多目标决策的应用非常广泛,涉及到经济、环境、医疗、管理、工程等多个领域。因此,如何高效地进行多目标决策成为了研究的热点之一。

多目标决策优化算法

在进行多目标决策时,我们需要将各个目标量化为数值。此时,便会产生一个

多目标最优化算法

多目标最优化算法

多目标最优化算法

多目标最优化算法是一种用于解决具有多个目标的优化问题的方法。在多目标优化中,需要同时优化多个相互冲突的目标,而不是仅仅关注单个目标的最大化或最小化。

常见的多目标最优化算法包括:

1. 权重法:通过给每个目标分配权重,将多目标问题转化为单目标问题进行求解。

2. 帕累托最优解:寻找一组非支配解,这些解在不牺牲其他目标的情况下无法进一步改进。

3. 基于进化算法的方法:如遗传算法、粒子群算法等,通过模拟自然进化过程来搜索多目标最优解。

4. 妥协方法:通过找到一组权衡各个目标的解,以获得一个可接受的折衷方案。

5. 多目标优化算法的评估通常使用帕累托前沿来比较不同算法的性能。

在实际应用中,选择合适的多目标最优化算法需要考虑问题的特点、算法的复杂度、计算资源等因素。同时,还需要根据具体情况进行算法的改进和调整,以获得更好的优化效果。

多目标最优化算法在许多领域都有广泛的应用,如工程设计、经济决策、环境管理等。它们帮助决策者在多个相互冲突的目标之间找到最优的权衡方案,以实现综合的最优决策。

多目标优化方法及实例解析

多目标优化方法及实例解析

多目标优化方法及实例解析

传统的加权法是将多个目标函数线性组合为一个综合目标函数,并通

过调节权重来实现优化。比较常用的加权法有加权规划法和加权规整法。

加权规划法将多个目标函数进行线性组合,构建一个新的综合目标函数,通过调节不同目标函数的权重来实现优化。例如,在工程设计中,需

要同时考虑成本和质量两个目标,可以通过加权规划法确定一个成本质量

综合目标函数,并通过调节成本和质量的权重来得到最优解。

加权规整法是在保持各目标函数均有所改善的前提下确定最优解。该

方法首先将每个目标函数进行规整,使其取值范围都在0到1之间,然后

通过加权规则将各目标函数的规整结果进行综合得到最终的解。例如,在

多目标投资组合优化中,可以将收益率和风险进行规整,然后通过加权规

则得到最优的投资组合。

基于进化算法的Pareto最优解集方法是通过模拟生物进化过程来多

目标优化问题的Pareto最优解集。进化算法通过维护一个个体群体,不

断进行选择、交叉和变异操作,以逐步改进个体群体的性能。在多目标优

化问题中,进化算法不追求单一的最优解,而是通过维护一个Pareto最

优解集来表示多个最优解。Pareto最优解集是指没有任何解能比其中的

解在所有目标上更好。

基于进化算法的Pareto最优解集方法主要包括遗传算法和粒子群算法。

遗传算法是一种模拟自然界遗传和进化机制的优化算法。通过遗传算

法可以得到多个Pareto最优解。遗传算法首先随机初始化一个个体群体,

然后通过选择、交叉和变异操作,逐步改进个体群体的性能,最终得到一个Pareto最优解集。

多目标优化算法在经济决策中的应用研究

多目标优化算法在经济决策中的应用研究

多目标优化算法在经济决策中的应用研究

近年来,随着科技的不断发展,多目标优化算法在经济决策中的应用越来越普遍。多目标优化算法能够对多个目标进行全面评估和优化,从而优化整个系统的决策效果。本文将探讨多目标优化算法在经济决策中的应用研究。

一、多目标优化算法的基本概念

多目标优化算法是一种在多个优化目标下寻找最优解的算法。其目标是找到最优的解,同时优化多个目标,常用的多目标优化算法有NSGA-II、MOEA/D、SPEA2等。

二、多目标优化算法在经济决策中的应用

1.投资组合

在投资组合中,我们往往需要同时考虑到投资的利润、风险、流动性等多种因素。对于投资者来说,最优的投资组合应该能够在投资回报、风险控制和流动性之间达到平衡。这也是多目标优化算法在投资组合中应用的一个重要领域。通过多目标优化算法,可以根据不同的投资者偏好和风险承受能力,找到最优的投资组合。

2.供应链管理

供应链管理意味着协调从原材料采购到产品销售的各个环节,实现供应链的优化,从而降低成本、提高效率和提高客户满意度。多目标优化算法可以在供应链每个环节的成本、质量、服务水平等多个目标之间做出权衡和分析,最终实现整个供应链的优化。

3.销售预测

销售预测是企业经常需要面对的问题之一。通过多目标优化算法,可以综合考虑销售额、利润、库存等多种因素,对未来的销售趋势做出准确预测,从而帮助企业做出更加合理的决策,实现最佳的销售效果。

三、多目标优化算法在经济决策中的优势

多目标优化算法在经济决策中有以下几个优势:

1.提高效率:多目标优化算法能够对多个决策因素进行全面评估和优化,从而提高了决策效率。

多目标优化的方法

多目标优化的方法

多目标优化的方法

多目标优化是指在优化问题中存在多个相互独立的目标函数,而不是单一的目标函数。由于不同的目标函数往往是相互冲突的,使得同时最小化或最大化多个目标函数是一个具有挑战性的问题。在多目标优化中,我们追求的是找到一组解,这组解对于每个目标函数来说都是最优的,而这个解称为Pareto最优解。

在多目标优化中,使用传统的单目标优化方法是不适用的,因为它只能找到单个最优解。因此,为了解决多目标优化问题,研究人员提出了许多有效的方法。下面将介绍几种常见的多目标优化方法。

1. 加权求和法(Weighted Sum Method)

加权求和法是最简单直观的一种方法。它把多目标优化问题转化为单目标优化问题,通过给每个目标函数赋予不同的权重,将多个目标函数线性组合成一个单目标函数。然后使用传统的单目标优化方法求解得到最优解。这种方法的缺点是需要人工赋权,不同的权重分配可能得到不同的结果,且不能找到Pareto最优解。

2. 约束法(Constraint Method)

约束法是通过约束目标函数的方式来解决多目标优化问题。它将目标函数之间的关系转化为约束条件,并追求找到满足所有约束条件的最优解。这种方法需要事先给出目标函数之间的约束条件,且难以找到满足所有约束条件的最优解。

3. 基于Evolutionary Algorithm的方法

最常用的多目标优化方法是基于Evolutionary Algorithm(进化算法)的方法,如遗传算法(Genetic Algorithm, GA)和粒子群算法(Particle Swarm Optimization, PSO)。这些算法通过模拟生物进化过程,使用种群的思想来搜索最优解。它们通过不断演化改进解的质量,迭代地更新解的位置以逼近Pareto 最优解。这些方法优势明显,能够找到Pareto最优解,但计算复杂度较高。

多目标决策的方法

多目标决策的方法

多目标决策的方法

多目标决策是指在决策过程中存在多个目标,在各个目标之间存在相互制约和冲突的情况下,寻求最优的决策方案。在实际生活和工作中,我们常常需要面对多个目标同时考虑的情况,如企业在经营过程中需要同时考虑利润、市场份额和员工满意度等多个目标。

在多目标决策中,有许多方法可以帮助我们找到最优的决策方案。下面将就一些常用的多目标决策方法进行介绍。

1. 加权综合评价法(Weighted Sum Method)

加权综合评价法是一种常用且直观的多目标决策方法。在这种方法中,首先需要确定各个目标的权重,然后将每个目标的影响程度与权重相乘得到加权值,再将各个目标的加权值相加得到综合评价值,最终依据综合评价值大小进行决策。这种方法适用于目标间存在明确的优先级关系的情况。

2. 顺序偏好法(Lexicographic Method)

顺序偏好法是一种逐步筛选的多目标决策方法。在这种方法中,首先确定目标的优先级次序,然后按照优先级次序进行筛选,直到最终找到满足所有条件的最优决策方案。这种方法适用于目标之间存在确定的优先级关系,且决策者能够明确地对优先级关系排序的情况。

3. 线性规划法(Linear Programming)

线性规划法是一种常用的数学优化方法,也可以用于多目标决策。在这种方法中,将多目标决策转化为一系列线性规划问题,然后通过求解这些线性规划问题得到最优决策方案。线性规划法适用于目标之间存在明确的线性关系的情况,且决策者可以准确地量化目标之间的关系。

4. 敏感度分析法(Sensitivity Analysis)

多目标决策模型及其在最优方案选择中的应用

多目标决策模型及其在最优方案选择中的应用

多目标决策模型及其在最优方案选择中的应

在现实生活和商业决策中,面对多个目标和多个约束条件的情况时,如何选择出最优方案是一个重要问题。多目标决策模型被广泛应用于这类问题中,它可以帮助决策者在有限的资源和不完善的信息条件下作出最佳决策。

一、多目标决策模型的基本概念

多目标决策模型是一种数学模型,其目标是找到一个可行解,使得在多个目标函数下达到最佳综合效果。常见的多目标决策模型有线性规划、非线性规划和多目标规划等。

例如,在企业中,选择生产线的投资方案时,需要考虑投资成本、生产效率、环境影响等多个目标。多目标决策模型可以帮助企业决策者权衡这些目标,找到最适合的方案。

二、多目标决策模型的基本原理

多目标决策模型的核心思想是将多个目标函数转化成一个综合目标函数,通过优化综合目标函数来得出最优解。常用的多目标优化方法有加权法、熵权法和TOPSIS法等。

1. 加权法

加权法是最简单且常用的多目标优化方法之一。它根据决策者对不同目标的重要性给目标设定权重,然后计算加权目标函数的值,选取使加权目标函数最小(或最大)的方案作为最优解。

2. 熵权法

熵权法基于信息论中的熵概念,通过计算各目标函数的信息熵来确定权重。熵

越大表示信息不确定性越大,权重越小;熵越小表示信息不确定性越小,权重越大。熵权法可以客观地确定各个目标的权重,适用于信息不完全或者决策者主观判断困难的情况。

3. TOPSIS法

TOPSIS法通过计算方案与最理想解和最劣解的距离来评估方案的优劣,并选

择距离最小的方案作为最优解。通过正向和负向的距离计算,TOPSIS法可以考虑

数学建模中的多目标决策与多准则决策

数学建模中的多目标决策与多准则决策

数学建模中的多目标决策与多准则决策

在数学建模中,决策问题一直是一个重要而复杂的研究领域。在实

际应用中,我们常常会面临多个目标和多个准则的抉择,这就需要采

用多目标决策和多准则决策的方法来解决。本文将讨论数学建模中的

多目标决策与多准则决策的应用和方法。

一、多目标决策

多目标决策是指在决策问题中,存在多个相互联系但又有所独立的

目标,我们需要在这些目标之间进行权衡和取舍。多目标决策的核心

是建立一个评价指标体系,将多个目标统一地考虑在内,并找到一个

最优化的结果。

在多目标决策中,我们可以采用多种方法来求解最优解。其中比较

常用的方法有以下几种:

1.加权法:加权法是将每个指标的重要性进行加权后进行综合评价,得到一个加权和最大的方案作为最优解。这种方法简单直观,但也存

在一定的主观性。

2.约束法:约束法是在满足一定约束条件的前提下,使目标函数最

小化或最大化。通过对各个目标进行约束,可以有效避免因为某个目

标过分追求而导致其他目标的损失。

3.非支配排序遗传算法:非支配排序遗传算法是一种基于进化计算

的多目标优化算法。通过对候选解进行非支配排序,并根据解的适应

度进行遗传操作,最终得到一组非劣解。

二、多准则决策

多准则决策是指在决策问题中,存在多个相互独立但又有一定重叠

性的准则,我们需要在这些准则之间进行权衡和衡量,找到最优的方案。

多准则决策通常需要考虑到几个关键因素:准则权重、准则的计算

方法和准则的分值范围等。在多准则决策的过程中,我们可以采用以

下几种方法:

1.正交实验设计法:正交实验设计法是一种常用的多准则决策方法。通过合理选择实验设计方案,对多个准则进行全面而又系统地评估,

建立多目标优化模型的方法

建立多目标优化模型的方法

建立多目标优化模型的方法

摘要:多目标优化是一种常见的决策问题,其目标是在多个冲突的目标之间找到最优解。本文介绍了建立多目标优化模型的方法,包括问题定义、目标设定、约束条件、决策变量选择等方面的内容。

一、问题定义

多目标优化模型的第一步是明确问题定义。在这一步骤中,需要明确问题的背景和目标,了解各个目标之间的关系,以及可能的约束条件。

二、目标设定

在建立多目标优化模型时,需要确定多个目标,并且这些目标可能是相互冲突的。因此,目标设定是一个关键的步骤。在这一步骤中,需要明确每个目标的优先级和权重,以及目标之间的相对重要性。

三、约束条件

约束条件是指在优化过程中需要满足的条件。这些条件可以是硬约束,即必须满足的条件,也可以是软约束,即可以适当放宽的条件。在建立多目标优化模型时,需要明确约束条件,并将其纳入到模型中。

四、决策变量选择

决策变量是指在优化过程中需要选择的变量。在建立多目标优化模

型时,需要明确决策变量,并将其纳入到模型中。决策变量的选择应该考虑到目标的优先级和约束条件,以及问题的实际情况。

五、建立数学模型

建立数学模型是建立多目标优化模型的核心步骤。在这一步骤中,需要将问题定义、目标设定、约束条件和决策变量等内容转化为数学表达式,并将其组合成一个数学模型。数学模型可以是线性模型、非线性模型、整数规划模型等。

六、求解模型

求解模型是指利用数学方法或计算机算法求解多目标优化模型。常见的求解方法包括线性规划、非线性规划、遗传算法、粒子群算法等。根据实际情况选择合适的求解方法,并对模型进行求解。

七、模型评估

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浅谈多目标优化决策方法

摘要:随着科学技术的不断进步,传统的只考虑单一目标的方法已经不能满足人们的需求,在进行决策的过程中,对多目标问题进行综合的考虑,并用合理的优化方法对其进行决策将会带来很大的实际效益。

关键词:多目标决策;优化决策方法

中图分类号:c93-0 文献标识码:a 文章编号:1001-828x(2013)08-00-01

一、引言

人们在对科学问题进行研究的过程中,仅考虑单一目标的做法已经不能满足实际需求,随着研究问题规模的不断扩大以及复杂程度的不断增加,必然涉及对多个目标进行分析、优化,并最终做出合理的决策。一般情况下,多目标决策问题的各个目标之间往往是矛盾的,改善其中的一个目标,有可能会是其他目标难以实现,或者说是效用降低,也就是说想要使多个目标一起达到最优值是不现实的,而只能通过的一定的方法进行处理,使各个子目标最大程度的实现最优化[1]。自 20世纪60年代早期以来,多目标优化决策问题吸引了越来越多研究人员的注意力。因此,解决多目标优化决策问题具有非常重要的科研价值和实际意义。

二、多目标优化决策方法

在对文献研究的基础上,得出keen和morton将决策问题分类为结构化决策问题、半结构化决策问题和非结构化决策问题[2]。在

实际解决问题的过程中,一般情况下,多目标优化问题是不存在唯一全局最优解的,而求解得到的过多的非劣解是无法直接应用的,所以在求解时要需要通过一定的方法寻找到一个最终解。目前对于多目标优化决策方法还没有一个统一的分类标准,从国外的研究资料来看,本文将从以下三个方面进行分类介绍。

1.按照优化决策过程

根据优化过程和决策过程的先后顺序,可以将多目标优化决策方法分为以下3大类[3]。

(1)先验优先权方法,即先决策后搜索。这种方法是通过预先确定各目标的优先权值,再将所有目标按权值大小组合成一个标量效用函数,通过这种方法最终可以复杂的多目标优化决策问题转化成比较常规的单目标优化决策问题。这种方法可以说是一种化繁为简的方法。

(2)交互式方法,即决策与搜索交互进行。这里所说的交互是指优先权决策与非劣解集的搜索二者之间是交替进行的。首先按照优先权进行决策,逐渐产生非劣解,最后又从非劣解集搜索的过程中提出取能够对优先权设置进行改良的信息。可以说,交互式方法结合了概率的相关知识,是先验与后验优权设置方法的有机结合。(3)后验优先权方法,即先搜索后决策。首先通过优化器进行非劣解集的搜索,然后再利用决策器从搜索到的非劣解集中进行选择。

2.按照适应度和选择方式

基于适应度和选择方式的不同,可以将多目标优化决策方法分为以下3类[4]。

(1)基于聚合选择的优化方法。这些算法的原理是首先将多目标优化决策问题转化为单目标优化问题,然后再利用一般的解决单目标优化决策问题的方法进行求解。不过,这类方法在将多目标问题转化为单目标问题的过程中,会具有一定的主观色彩,当决策人员对优化对象认识的经验不足时聚合得到的单目标问题将不再符合原有多目标问题的初衷以及特点。

(2)基于准则选择的优化方法。这种算法会依据不同的准则进行选择、交叉以及转变,并最终将所有目标融合起来,其实相当于把适应度函数进行线性求和,而目标的权重则取决于当前代的种群。

(3)基于pareto选择的优化方法。这是基于pareto概念的一种优化决策算法,它的基本原理是将多个目标的值直接映射到一个基于秩的适应度函数中。

3.偏好信息的表达方式

按照偏好信息的表达方式,可以将多目标优化决策方法分为了以下三类:

(1)事前偏好信息索取。这种方法在优化之前,决策者首先要把所有的偏好信息一次性都提供给分析人员,而分析人依据这些偏好,结合一定的方法优化计算出可行的“最优解”。

(2)事后偏好信息索取。这种方法是指在对问题进行了最大优

化之后,由分析人求得了大部分的非劣解之后,再请决策者在这些非劣解中按照自己的偏好做出选择。

(3)逐步偏好信息索取。这种优化方式是在优化过程中,由分析人员通过不断交流的方式向决策者不停地、逐步地获取偏好信息,在过程中逐渐优化决策信息的一种方法。

三、结论

对以上的多目标优化决策方法进行分类了解之后,可以得出多目标优化问题的目标间具有矛盾性,当某一目标值得到改进时,可能造成其他目标值的变坏。在多目标优化决策方法发展之初,决策者的性格、偏好、经验、知识等几乎没有被考虑在决策问题的求解过程中,这样使得决策结果往往不太贴合实际情况,因此在后来产生的很多决策算法,都加入了决策者的意愿。可以得知,多目标优化问题求解是一个决策过程,决策者的主要任务就是在各个目标之间进行折衷,通过牺牲某个或某些目标的性能来改善其它目标,所以寻找令决策者满意的解。不同的优化问题具有不同的属性和特点,每种优化算法也都具有自身的特点,其适应性是相对的而不是绝对的。因此,在解决实际的问题时候,应该首先了解待求解问题的特点,从而选择出适合于优化问题自身特点的优化算法。所以说,多目标优化决策方法的研究,不仅仅要对单一算法进行深入的分析,更重要的是算法之间的结合运用,使其能够互相取长补短,共同解决好实际中满足决策人要求的问题。

参考文献:

[1]肖晓伟,肖迪,林锦国,肖玉峰.多目标优化问题的研究概述[j].计算机应用研究,2011,28(3):805-808.

[2]陈雪龙.面向复杂决策问题的模型构造与管理方法研究[d].

大连:大连理工大学,2008:3-5.

[3] veldhuizen d a v, lamont g b, evolutionary computation and convergence to a pareto front[a]. 1998 genetic programming conference [c]. madison, wisconsin, 1998. 144-150.

[4] horn j, handbook of evolutionary computation [m]. bristol(uk): institute of physics publishing, 1997.

作者简介:杨颖蓉(1989-),女,云南玉溪人,研究生在读,管理科学与工程专业,作者研究方向:工程项目管理方法与技术。

侯学良(1966-),男,山西太原人,博士后,华北电力大学教授,博士生导师,作者研究方向:工程项目管理、工程实用技术开发。

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