用于动态多目标路径规划的自适应适应度—距离引导牛顿下山优化器
《Machines》:Adaptive Fitness–Distance-Guided Newton Downhill Optimizer for Dynamic Multi-Target Path Planning
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时间:2026年09月13日
来源:Machines 3.0
摘要
牛顿下山优化器(NDO)将无导数下山关系与种群差异相结合。然而,其混合引导算子采用随机参考和持续最优解引导,可能导致方向波动和种群过早收缩。本研究提出了自适应适应度-距离引导牛顿下山优化器(AFDNDO)。适应度-距离平衡选择机制识别同时兼顾解质量和空间多样性的引导个体。阶段保护、精英保护和历史成功率反馈共同调控改进分支的激活。三脚架重尾更新和波加权掩膜差分更新重建了原始的两个分支。此外,当全局最优值停滞时,还会对低质量个体触发非均匀变异。在CEC2017、CEC2020和CEC2022上的30次独立运行中,AFDNDO在所有六项正式基准配置中均取得了最低平均排名。其在10维、30维和50维CEC2017测试上的平均排名分别为1.172、1.241和1.276。动态路径规划环境包含刚性障碍物、三个等级的软风险区域以及移动障碍物。在单目标环境中,AFDNDO-DWA实现了100%的执行成功率且无碰撞。在多目标环境中,相对于NDO,其平均目标值降低了4.46%至6.64%。在最受限的环境中,成功率也从63.33%提高至70.00%。这些结果表明,AFDNDO在保留NDO基本框架的同时,提升了跨景观优化性能。同时,其也支持在所测试的动态多任务环境中作为全局规划器使用。
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