[发明专利]一种求解零等待流水车间调度问题的改进粒子群优化方法

权利要求书

1.一种求解零等待流水车间调度问题的改进粒子群优化方法，其特征在于按照以下步骤进行：

步骤1：参数初始化；

设置控制参数的值：MRT为最大运行时间限制，c₁和c₂为速度常数，w_min和w_max影响惯性重量的参数，c＝0是种群距离未变化次数；

步骤2：种群初始化；

使用最近邻算法NN+插入式启发式算法NEH生成初始工件序列，评估其适应度值得到当前最优解pbest，历史最优解gbest＝pbest，种群之间的欧氏距离D₀，然后使用阶乘编码方法，将所有排列映射至整数构成初始种群，最后，随机生成可行的初始速度集；

步骤3：移动粒子；

通过原始PSO种群更新策略更新种群，将新的种群映射到相应的工件序列，并评估每个新工件序列的完工时间，并更新当前最优解pbest以及历史最优解gbest；

步骤4：使用改进的变邻域搜索算法对pbest进行局部搜索，并将搜索得到的结果替换pbest；

步骤5：使用种群自适应算子PA增加种群的多样性；

步骤6：检查终止条件，如果终止条件满足，停止，返回变量gbest的值和相应的序列作为最终的解，否则继续步骤7；

步骤7：更新粒子速度；使用原始PSO速度更新策略更新粒子速度集，转到步骤3；

步骤2中为了加快早期收敛速度生成工件序列，NN将每个步骤的部分调度序列的最后工件以最小的延迟时间附加到未调度的工件，NN+NEH的详细步骤可以描述如下：

(1)：设集合为待加工的工件集合，其中为集合P中的第i个工件，从通用集合P中随机选取L个工件其中为从集合P中随机选取的的第j个工件；

(2)：将来自S的第j个工件J_j，j＝1，2，...，L作为在初始种群中第j个初始序列中的第一个工件，表示为然后应用NN启发式规则，寻找拥有至最小延迟时间的工件

(3)：将来自S₁的其他n-2个工件应用NEH启发式规则来构建子序列S_NEH；

(4)：通过将S_NEH附加到前两个工件之后来构造初始种群的第j个初始序列重复步骤2和步骤3，直到得到L个初始序列；

步骤4中改进的变邻域搜索算法如下：

(1)在交换第η个和第k个工件，η≠k；

(2)删除第η个工件，并将其插入到第k个工件后，η≠k；

步骤5中PA的方法如下：

在一维整数域中的欧氏距离被用于测量PA中的种群多样性，设X_g＝{x₁，x₂，...，x_L}是第g代的种群，其中L代表种群大小，计算X_g个体之间的欧氏距离D_g如下：

当种群收敛在局部最优时，种群多样性低下，在这种情况下，两代之间的D_g变化不显着，如果D_g在连续的T代中保持不变，当种群规模变大时，算法进入稳定停滞状态将需要更多的时间，因此设定T＝L，这表示PSO不能产生更好的解以逃逸局部最优区域，那就意味着必须重新生成新的种群，新种群X′_g＝{x′₁，x′₂，...，x′_L}由如下方法产生：

x′_i＝N(μ，σ)i＝1，2，...，L (2)

其中N表示产生一个正态分布随机数，其平均值为μ，方差为σ，计算公式如下：

在等式(3)中，UB和LB分别是搜索空间的上界和下界，在等式(4)中，Time_g表示从算法开始到当前代g的运行时间。