将多目标优化问题转化为单目标优化问题的三种方法

将多目标优化问题转化为单目标优化问题的三种方法

多目标优化问题

多目标优化问题,即求多个目标函数在给定区域上的最优化问题。在实际的工程、经济、管理等过程中,一个方案的好坏难以用一个指标来判断,而需要多个目标来比较,且需要在多个目标中做权衡取舍。

对于多目标优化问题的求解,通常有以下两种做法:

  • 将多目标优化问题转化为单目标优化问题进行求解;

  • 分层序列法,即首先根据目标的重要程度进行排序,每次都在前一目标的最优解内,寻找下一目标的最优解,直到最后求出共同的最优解。

对于L个目标函数,n个优化变量,若干个约束条件的多目标优化问题,可描述为:

将多目标优化问题转化为单目标优化问题的三种方法

多目标优化问题

这里介绍三种将多目标优化问题转化为单目标优化问题的方法。

1、线性加权组合法

即根据各个目标的重要程度,乘以对应的权重系数,然后相加,构成一个目标函数。

将多目标优化问题转化为单目标优化问题的三种方法

线性加权组合法

2、理想点法

先用单目标优化方法求得各子目标的最优解,然后使各子目标函数离各自优化解的距离相对值,线性加权组合,得到单一目标函数。

3、主要目标函数法

从L个子目标函数中选出一个设计者认为最重要的作为主要目标函数,而将其余L-1个子目标限制在一定的范围内,并转化为新的约束条件,从而将多目标优化问题转化为单目标优化问题。

将多目标优化问题转化为单目标优化问题的三种方法

主要目标函数法


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