群集智能優(yōu)化算法及其在機(jī)場停機(jī)位分配中的應(yīng)用
《群集智能優(yōu)化算法及其在機(jī)場停機(jī)位分配中的應(yīng)用》綜述了機(jī)場停機(jī)位分配問題的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)態(tài)，闡述了停機(jī)位分配問題的基本概念、特性和理論；分別介紹了群集智能優(yōu)化算法中的蟻群優(yōu)化算法、差分進(jìn)化算法、粒子群優(yōu)化算法、量子進(jìn)化算法等改進(jìn)算法和協(xié)同進(jìn)化蟻群優(yōu)化算法在機(jī)場停機(jī)位分配中的應(yīng)用，通過機(jī)場停機(jī)位的實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提方法的可行性與有效性。針對機(jī)場延誤航班停機(jī)位再分配問題，論述了基于GA-ACO兩階段優(yōu)化算法的機(jī)場延誤航班停機(jī)位再分配方法，并對其進(jìn)行了有效性驗(yàn)證。
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目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 停機(jī)位分配問題的研究背景和意義 1
1.2 機(jī)場停機(jī)位分配問題 2
1.3 停機(jī)位分配問題的研究現(xiàn)狀 3
1.3.1 停機(jī)位靜態(tài)分配問題的研究現(xiàn)狀 3
1.3.2 多目標(biāo)停機(jī)位分配問題的研究現(xiàn)狀 4
1.3.3 具有魯棒性的停機(jī)位分配問題研究現(xiàn)狀 5
1.3.4 不正常航班停機(jī)位動(dòng)態(tài)分配問題的研究現(xiàn)狀 6
1.4 本書的結(jié)構(gòu)及主要內(nèi)容 7
1.5 本章小結(jié) 8
參考文獻(xiàn) 8
第2章 機(jī)場停機(jī)位分配問題的分析、模型與方法 13
2.1 機(jī)場停機(jī)位分配問題分析 13
2.1.1 民航機(jī)場系統(tǒng) 13
2.1.2 機(jī)場停機(jī)位特性 15
2.1.3 機(jī)場航班特性 16
2.1.4 機(jī)場停機(jī)位分配特性 17
2.1.5 機(jī)場停機(jī)位分配規(guī)則 18
2.1.6 機(jī)場停機(jī)位分配約束條件 19
2.1.7 機(jī)場停機(jī)位實(shí)時(shí)分配 20
2.1.8 機(jī)場停機(jī)位與航班之間關(guān)系 20
2.2 停機(jī)位分配問題域的分析 21
2.2.1 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)流模型 21
2.2.2 假設(shè)條件 22
2.2.3 數(shù)據(jù)定義 23
2.2.4 復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)流模型構(gòu)建 23
2.3 機(jī)場停機(jī)位分配的優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)分析 24
2.3.1 旅客總行走距離之和短 24
2.3.2 各停機(jī)位空閑時(shí)間均衡 25
2.3.3 遠(yuǎn)機(jī)位停靠航班數(shù)量少 25
2.3.4 停機(jī)位占用效率 25
2.3.5 航班-機(jī)位匹配差異度小 26
2.3.6 飛機(jī)地面滑行油耗小 26
2.4 停機(jī)位分配問題的研究方法 27
2.4.1 精確求解方法 27
2.4.2 近似求解方法 27
2.5 多目標(biāo)優(yōu)化問題描述 29
2.6 本章小結(jié) 29
參考文獻(xiàn) 29
第3章 多策略蟻群優(yōu)化算法求解機(jī)場停機(jī)位分配問題 33
3.1 基本蟻群優(yōu)化算法 33
3.1.1 蟻群優(yōu)化算法原理 33
3.1.2 蟻群優(yōu)化算法流程 34
3.1.3 蟻群優(yōu)化算法優(yōu)缺點(diǎn) 36
3.2 多策略蟻群優(yōu)化算法 36
3.2.1 信息素初始濃度的改進(jìn)方法 36
3.2.2 轉(zhuǎn)移概率的改進(jìn)方法 37
3.2.3 揮發(fā)系數(shù)的改進(jìn)方法 37
3.2.4 PSVACO算法的實(shí)現(xiàn) 37
3.2.5 PSVACO算法的數(shù)值驗(yàn)證 39
3.3 機(jī)場停機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立 42
3.3.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 42
3.3.2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的無量化 43
3.4 多策略蟻群優(yōu)化算法求解停機(jī)位分配優(yōu)化模型 44
3.4.1 機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 44
3.4.2 機(jī)場停機(jī)位分配流程 44
3.5 算例分析 45
3.5.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 45
3.5.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 46
3.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 46
3.5.4 結(jié)果比較與分析 48
3.6 本章小結(jié) 49
參考文獻(xiàn) 50
第4章 協(xié)同進(jìn)化蟻群優(yōu)化算法求解機(jī)場停機(jī)位分配問題 52
4.1 協(xié)同進(jìn)化算法 52
4.1.1 協(xié)同進(jìn)化算法概述 52
4.1.2 協(xié)同進(jìn)化算法的分類 52
4.1.3 協(xié)同進(jìn)化算法的框架 56
4.1.4 協(xié)同進(jìn)化算法動(dòng)力學(xué)描述 56
4.2 自適應(yīng)蟻群優(yōu)化算法 58
4.2.1 信息素更新策略 58
4.2.2 信息素更新約束范圍 59
4.3 協(xié)同進(jìn)化蟻群優(yōu)化算法 59
4.3.1 協(xié)同進(jìn)化蟻群優(yōu)化算法思想 59
4.3.2 SCEACO算法模型 59
4.3.3 SCEACO算法描述 60
4.3.4 SCEACO算法求解TSP 61
4.4 SCEACO算法參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整與協(xié)作策略 65
4.4.1 參數(shù)自適應(yīng)調(diào)整策略 65
4.4.2 參數(shù)協(xié)作策略 65
4.5 機(jī)場停機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立 66
4.5.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 66
4.5.2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的無量化 66
4.6 SCEACO算法求解停機(jī)位分配優(yōu)化模型 66
4.6.1 機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 66
4.6.2 機(jī)場停機(jī)位分配流程 67
4.6.3 機(jī)場停機(jī)位分配步驟 67
4.7 算例分析 68
4.7.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 68
4.7.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 69
4.7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 70
4.7.4 結(jié)果比較與分析 72
4.8 本章小結(jié) 75
參考文獻(xiàn) 75
第5章 多策略差分進(jìn)化算法求解機(jī)場停機(jī)位分配問題 78
5.1 差分進(jìn)化算法 78
5.1.1 差分進(jìn)化算法原理 78
5.1.2 差分進(jìn)化算法的優(yōu)缺點(diǎn) 80
5.2 CPOMSDE算法 80
5.2.1 CPOMSDE算法的思想 80
5.2.2 小波基函數(shù)改進(jìn)縮放因子 81
5.2.3 正態(tài)分布改進(jìn)交叉概率 82
5.2.4 變異策略 82
5.2.5 CPOMSDE算法模型 84
5.2.6 CPOMSDE算法步驟 85
5.3 數(shù)值實(shí)驗(yàn)與分析 85
5.3.1 標(biāo)準(zhǔn)測試函數(shù) 85
5.3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 86
5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 87
5.3.4 結(jié)果比較與分析 95
5.4 機(jī)場停機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立 96
5.4.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 96
5.4.2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的無量化 97
5.5 CPOMSDE算法求解停機(jī)位分配優(yōu)化模型 98
5.5.1 機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 98
5.5.2 機(jī)場停機(jī)位分配流程 98
5.5.3 機(jī)場停機(jī)位分配步驟 99
5.6 算例分析 99
5.6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與實(shí)驗(yàn)環(huán)境 99
5.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 101
5.6.3 結(jié)果比較與分析 104
5.7 本章小結(jié) 104
參考文獻(xiàn) 105
第6章 自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法求解機(jī)場停機(jī)位分配問題 108
6.1 粒子群優(yōu)化算法 108
6.1.1 粒子群優(yōu)化算法原理 108
6.1.2 粒子群優(yōu)化算法的優(yōu)缺點(diǎn) 109
6.2 分?jǐn)?shù)階微分和Alpha穩(wěn)定分布理論 110
6.2.1 分?jǐn)?shù)階微分理論 110
6.2.2 Alpha穩(wěn)定分布理論 111
6.3 自適應(yīng)粒子群優(yōu)化算法 112
6.3.1 ADFCAPO算法思想 112
6.3.2 均勻初始化粒子策略 112
6.3.3 Alpha穩(wěn)定分布隨機(jī)函數(shù)策略 112
6.3.4 基于動(dòng)態(tài)分?jǐn)?shù)階微分的速度計(jì)算策略 114
6.3.5 ADFCAPO算法流程 115
6.4 機(jī)場停機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立 115
6.4.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 115
6.4.2 多目標(biāo)優(yōu)化函數(shù)的無量化 116
6.5 基于ADFCAPO算法的機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 117
6.6 算例分析 118
6.6.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與參數(shù)設(shè)置 118
6.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 120
6.6.3 結(jié)果比較與分析 123
6.7 本章小結(jié) 125
參考文獻(xiàn) 125
第7章 多策略量子進(jìn)化算法求解機(jī)場停機(jī)位分配問題 127
7.1 進(jìn)化算法 127
7.1.1 進(jìn)化算法概述 127
7.1.2 進(jìn)化算法原理 127
7.1.3 進(jìn)化算法特點(diǎn) 128
7.2 量子計(jì)算 129
7.2.1 量子計(jì)算概述 129
7.2.2 量子計(jì)算原理 129
7.2.3 量子門 130
7.2.4 量子旋轉(zhuǎn)門 131
7.3 量子進(jìn)化算法 136
7.3.1 量子進(jìn)化算法概述 136
7.3.2 量子遺傳算法 137
7.4 多策略量子進(jìn)化算法 139
7.4.1 NCPQEA思想 139
7.4.2 基于小生境進(jìn)化策略的QEA種群初始化 140
7.4.3 PSO學(xué)習(xí)因子的動(dòng)態(tài)確定策略 140
7.4.4 基于改進(jìn)PSO的量子旋轉(zhuǎn)門更新策略 141
7.4.5 NCPQEA模型 142
7.4.6 NCPQEA步驟 142
7.5 數(shù)值實(shí)驗(yàn)與分析 143
7.5.1 標(biāo)準(zhǔn)測試函數(shù) 143
7.5.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 144
7.5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與比較 144
7.6 機(jī)場停機(jī)位分配多目標(biāo)優(yōu)化模型的建立 150
7.6.1 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 150
7.6.2 多目標(biāo)優(yōu)化模型的無量化 151
7.7 基于NCPQEA的機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 151
7.7.1 機(jī)場停機(jī)位分配優(yōu)化方法 151
7.7.2 機(jī)場停機(jī)位分配流程 151
7.7.3 機(jī)場停機(jī)位分配步驟 151
7.8 算例分析 152
7.8.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 152
7.8.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 154
7.8.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 154
7.8.4 結(jié)果比較與分析 159
7.9 本章小結(jié) 162
參考文獻(xiàn) 162
第8章 兩階段優(yōu)化算法求解機(jī)場延誤航班停機(jī)位分配問題 166
8.1 遺傳算法 166
8.1.1 遺傳算法概述 166
8.1.2 遺傳算法原理 166
8.1.3算法定理及其收斂性 167
8.1.4 遺傳算法的優(yōu)缺點(diǎn) 168
8.2 兩階段優(yōu)化算法 168
8.2.1 兩階段優(yōu)化算法思想 168
8.2.2 兩階段優(yōu)化算法流程 169
8.2.3 兩階段優(yōu)化算法步驟 169
8.3 數(shù)值實(shí)驗(yàn)與分析 170
8.3.1 TSP問題描述 170
8.3.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 171
8.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 171
8.4 延誤航班停機(jī)位再分配優(yōu)化模型的建立 173
8.4.1 航班延誤分析 174
8.4.2 停機(jī)位再分配描述與分析 174
8.4.3 優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的構(gòu)建 176
8.4.4 多目標(biāo)優(yōu)化模型的無量化 177
8.5 基于兩階段優(yōu)化算法的延誤航班停機(jī)位再分配方法 177
8.5.1 延誤航班停機(jī)位再分配方法 177
8.5.2 延誤航班停機(jī)位再分配流程 178
8.6 延誤航班停機(jī)位再分配實(shí)現(xiàn)過程 178
8.6.1 延誤航班停機(jī)位再分配**階段的實(shí)現(xiàn) 178
8.6.2 延誤航班停機(jī)位再分配第二階段的實(shí)現(xiàn) 186
8.7 實(shí)例分析 190
8.7.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 190
8.7.2 實(shí)驗(yàn)環(huán)境與參數(shù)設(shè)置 191
8.7.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析 192
8.7.4 結(jié)果比較與分析 195
8.8 本章小結(jié) 200
參考文獻(xiàn) 200
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