A fast and elitist multiobjective genetic algorithm: nsga-ii evolutionary Computation, ieee transactions on



tải về 0.7 Mb.
Chế độ xem pdf
trang8/11
Chuyển đổi dữ liệu11.05.2022
Kích0.7 Mb.
#51819
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
A. Proposed Constraint-Handling Approach (Constrained
NSGA-II)
This constraint-handling method uses the binary tournament
selection, where two solutions are picked from the population
and the better solution is chosen. In the presence of constraints,
each solution can be either feasible or infeasible. Thus, there
may be at most three situations: 1) both solutions are feasible;
2) one is feasible and other is not; and 3) both are infeasible.
For single objective optimization, we used a simple rule for each
case.
Case 1) Choose the solution with better objective function
value.
Case 2) Choose the feasible solution.
Case 3) Choose the solution with smaller overall constraint
violation.
Since in no case constraints and objective function values are
compared with each other, there is no need of having any penalty
parameter, a matter that makes the proposed constraint-handling
approach useful and attractive.
In the context of multiobjective optimization, the latter two
cases can be used as they are and the first case can be resolved by
using the crowded-comparison operator as before. To maintain
the modularity in the procedures of NSGA-II, we simply modify
the definition of domination between two solutions and .
Definition 1: A solution
is said to constrained-dominate a
solution , if any of the following conditions is true.
1) Solution is feasible and solution
is not.
2) Solutions and
are both infeasible, but solution has a
smaller overall constraint violation.
3) Solutions
and
are feasible and solution
dominates
solution .
The effect of using this constrained-domination principle
is that any feasible solution has a better nondomination rank
than any infeasible solution. All feasible solutions are ranked
according to their nondomination level based on the objective
function values. However, among two infeasible solutions, the
solution with a smaller constraint violation has a better rank.
Moreover, this modification in the nondomination principle
does not change the computational complexity of NSGA-II.
The rest of the NSGA-II procedure as described earlier can be
used as usual.
The above constrained-domination definition is similar to that
suggested by Fonseca and Fleming [9]. The only difference is
in the way domination is defined for the infeasible solutions.
In the above definition, an infeasible solution having a larger
overall constraint-violation are classified as members of a larger
nondomination level. On the other hand, in [9], infeasible solu-
tions violating different constraints are classified as members
of the same nondominated front. Thus, one infeasible solution
violating a constraint marginally will be placed in the same
nondominated level with another solution violating a different
constraint to a large extent. This may cause an algorithm to
wander in the infeasible search region for more generations be-
fore reaching the feasible region through constraint boundaries.
Moreover, since Fonseca–Fleming’s approach requires domina-
tion checks with the constraint-violation values, the proposed
approach of this paper is computationally less expensive and is
simpler.
B. Ray–Tai–Seow’s Constraint-Handling Approach
Ray et al. [17] suggested a more elaborate constraint-han-
dling technique, where constraint violations of all constraints
are not simply summed together. Instead, a nondomination
check of constraint violations is also made. We give an outline
of this procedure here.


DEB et al.: A FAST AND ELITIST MULTIOBJECTIVE GA: NSGA-II
193
TABLE V
C
ONSTRAINED
T
EST
P
ROBLEMS
U
SED IN
T
HIS
S
TUDY
All objective functions are to be minimized.
Three different nondominated rankings of the population are
first performed. The first ranking is performed using
objec-
tive function values and the resulting ranking is stored in a
-di-
mensional vector
. The second ranking
is performed
using only the constraint violation values of all ( of them) con-
straints and no objective function information is used. Thus,
constraint violation of each constraint is used a criterion and
a nondomination classification of the population is performed
with the constraint violation values. Notice that for a feasible
solution all constraint violations are zero. Thus, all feasible so-
lutions have a rank 1 in
. The third ranking is performed
on a combination of objective functions and constraint-violation
values [a total of
values]. This produces the ranking
. Although objective function values and constraint viola-
tions are used together, one nice aspect of this algorithm is that
there is no need for any penalty parameter. In the domination
check, criteria are compared individually, thereby eliminating
the need of any penalty parameter. Once these rankings are over,
all feasible solutions having the best rank in
are chosen
for the new population. If more population slots are available,
they are created from the remaining solutions systematically. By
giving importance to the ranking in
in the selection op-
erator and by giving importance to the ranking in
in the
crossover operator, the investigators laid out a systematic multi-
objective GA, which also includes a niche-preserving operator.
For details, readers may refer to [17]. Although the investiga-
tors did not compare their algorithm with any other method,
they showed the working of this constraint-handling method
on a number of engineering design problems. However, since
nondominated sorting of three different sets of criteria are re-
quired and the algorithm introduces many different operators,
it remains to be investigated how it performs on more complex
problems, particularly from the point of view of computational
burden associated with the method.
In the following section, we choose a set of four prob-
lems and compare the simple constrained NSGA-II with the
Ray–Tai–Seow’s method.

tải về 0.7 Mb.

Chia sẻ với bạn bè của bạn:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11




Cơ sở dữ liệu được bảo vệ bởi bản quyền ©hocday.com 2024
được sử dụng cho việc quản lý

    Quê hương