[发明专利]基于改进微分进化算法的微机电系统组件的布局优化方法

权利要求书

1.一种基于改进微分进化算法的微机电系统组件的布局优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.确定优化目标，建立微机电系统中组件的布局模型；

b.输入组件的设定参数，确定改进微分进化算法各控制参数，并随机生成初始种群，设种群规模为N，迭代次数t=0，最大迭代次数为t_max，初始种群为P(t)＝{X_i|i＝1,2,…,N}；

c.分析个体，计算P(t)中所有个体的目标函数f(X_i)和约束违反度

d.随机排序，对P(t)中所有个体以目标函数和约束违反度为比较基准，进行随机排序；

e.变异操作，以排序后的种群个体为基准，根据变异算子引导变异向量的产生；

f.交叉和选择操作，根据交叉算子对P(t)中的个体进行操作，得到N个个体，计算交叉生成的试验向量的目标函数值，并将其与目标向量进行比较，选择函数值较小的成为下一代个体，构成种群P(t+1)；

g.判定终止条件，如果P(t+1)中最好个体的函数值达到期望值或者迭代次数t超过设定的最大迭代次数t_max，则退出循环并输出组件布局优化结果，否则t加1并返回步骤c。

2.根据权利要求1所述的布局优化方法，其特征在于，所述布局优化实质上是一个带约束的进化优化问题，表述如下：

min f(X_i)

s.t.  g_j(X_i)≤0,j＝1,…,l

h_j(X_i)＝0,j＝l+1,…,m

l_k≤x_ik≤u_k,i＝1,…,N;k＝1,…,n

式中X_i＝[x_i1,x_i2,…,x_in]为自变量向量，f(X_i)为目标函数，g_j(X_i)为不等式约束，h_j(X_i)为等式约束，u_k和l_k为自变量x_ik的上、下界，

所述约束违反度按以下式子计算：

式中ε为等式约束容忍度。

3.根据权利要求1所述的布局优化方法，其特征在于，所述步骤d中随机排序过程是：如果种群为可行种群或η＜P_f，则按目标函数f(X_i)从小到大排序；否则按约束违反度从小到大排序，其中，η∈U(0,1)，U(0,1)是一个均匀分布随机数发生器，P_f是随机排序参数，且P_f∈[0,1]。

4.根据权利要求1或3所述的布局优化方法，其特征在于，所述随机排序后的种群被分为排序高的上半部分Q₁和排序低的下半部分Q₂，所述步骤e中变异操作产生的变异向量为：

V_i,t＝X_r1,t+N(μ,σ)(X_r2,t-X_r3,t)，r1≠r2≠r3&X_r1,t,X_r2,t∈Q_1,t,X_r3,t∈Q_2,t。

5.根据权利要求4所述的布局优化方法，其特征在于，所述步骤f中交叉操作为：

选择操作为：

式中U_ik,t为试验向量，V_ik,t为变异向量，X_ik,t为目标向量，i＝1,2,…,N，k＝1,…,n，rand为随机数，这里rand∈[0,1]，k_rand为随机数，且k_rand∈[1,n]，P_CR＝0.8。