基于混沌知识迁移的多种群粒子群文化算法

在已有的多种群粒子群文化算法知识迁移策略中,迁移知识不一定能反映优势区域中的较优点.为提高知识迁移效率,在知识迁移机制中引入混沌搜索策略,提出一种多种群粒子群文化算法的混沌知识迁移策略.它利用混沌序列对迁移单元进行深入探索,以提高迁移知识的有效性;根据进化代数动态调整知识迁移间隔,从而在进化前期维持种群的多样性,在进化后期加速种群收敛.数值计算结果表明,该算法可以有效提高进化收敛速度,帮助子种群跳出局部较优解.     

一种基于混沌迁移的伪并行遗传算法及其应用

为了解决遗传算法寻优过程中的早熟收敛问题 ,本文提出了一种基于混沌迁移策略的伪并行遗传算法 ,该算法针对实时性要求不高的优化问题采用串行的算法结构实现分解型并行遗传算法的“独立进化、信息交换”思想 .在并行进化的个体异步迁移过程中 ,引入了混沌迁移序列引导个体迁移过程 ,利用其遍历性和随机性 ,保证了子种群之间能够进行充分高效的信息交换 .仿真研究和在库存优化方面的应用研究表明 ,这种算法具有很强的全局搜索能力 ,寻优效率高 ,有效克服了标准遗传算法的早熟收敛问题 .     

粒子群与多种群元胞遗传混合优化算法

元胞遗传算法通过限定个体之间的相互作用邻域提高算法的全局收敛率,但在一定程度降低搜索效率。文中提出一种粒子群与多种群元胞遗传混合优化算法。首先将群体分割成多个相互之间没有邻域关系的元胞子种群,适度降低算法的选择压力,从而更好地保持种群的多样性。算法的变异操作被粒子群算法替代,使得局部搜索能力明显提高。元胞群体分割和粒子群变异较好地均衡全局探索和局部寻优之间的关系。分析混合算法的选择压力和多样性变化规律。实验结果表明,该算法在保证搜索效率较高的同时还显著提高元胞遗传算法的全局收敛率且稳定性得到明显改善。     

基于交叉模型的改进遗传算法

提出一种解决早熟收敛问题的改进遗传算法. 通过最小生成树聚类将种群划分为若干个子种群, 子种群内的个体之间及不同子种群间的个体之间同时进行遗传操作. 同子种群间个体的遗传操作可以保证算法的进化方向和收敛速度, 不同子种群间个体的遗传操作可以避免近亲繁殖, 提供多样性. 分别采用二进制和实数编码, 在经典的 23 个基准函数上的对比测试结果表明, 所提出算法具有较好的收敛速度和寻优能力.

     

动态环境下基于预测机制的多种群进化算法

提出一种动态环境下基于预测机制的多种群进化算法,将预测机制引入到动态进化算法的研究中,对算法所得的某些信息进行记忆,根据记忆序列构建预测模型,当环境发生变化时能够通过预测模型对动态环境进行预先判断.算法采用自组织侦查的多种群策略,多个子种群对搜索子空间进行局部搜索,主种群用于确定新的搜索子空间.在子种群的自适应调整、子种群间的拥挤操作等方面进行了改进,根据子种群所跟踪的最优解位置信息构建预测模型,当环境发生变化时通过预测及子种群的进化实现对动态环境的自适应跟踪.以移动峰问题为测试对象,实验结果表明新算法具有良好的处理动态问题的能力.     

A multi-population cultural algorithm with adaptive diversity preservation and its application in ammonia synthesis process

A multi-population cultural differential evolution (MCDE) algorithm is proposed. Each of the populations is managed by its private cultural differential evolution algorithm, in which a center individual is introduced into the belief space and selection function follows a new method to select the offspring for the next generation. To accelerate the convergence speed, the populations exchange their knowledge with each other every given generations. An adaptive mechanism of population diversity preservation is put forward to prevent the populations from being trapped in local optima. In the adaptive mechanism, the idea of culture fusion between populations is used to know the convergence status, so that the diversity of populations is kept along the evolutionary process. The performance evaluation on MCDE using eleven constrained optimization problems shows that MCDE is a competitive approach. MCDE is further applied to a practical optimization problem in an ammonia synthesis system with the objective to maximize the net value of ammonia. The results achieved by MCDE are compared with those by two traditional differential evolution algorithms, which indicate that MCDE has more excellent performance and better effectiveness.     

一种基于灾变的多群体遗传算法

在多群体遗传算法的实现中,迁移算子常会产生大量通信开销,也不利于搜索出多个模态峰点。针对上述不足,提出了一种改进的多群体遗传算法,用灾变产生新个体方式代替子群体之间的迁移效果,同时提出了尖点灾变模型及灾变发生的分歧条件。各子群遗传方式受灾条件的控制。仿真结果验证了算法的有效性。     

改进迁移算子的BBO算法及其在PID参数中的优化

针对生物地理学优化（BBO）算法寻优过程中易陷入搜索动力不足、收敛精度不高等问题,提出一种基于改进迁移算子的生物地理学优化算法（IMO-BBO）。在BBO算法基础上,结合“优胜劣汰”的进化思想,将迁移距离作为影响因素对迁移算子进行改进,并用差分策略将不适宜迁移的个体进行替换,以增加算法的局部探索能力。同时为丰富物种的多样性,引入多种群概念。利用IMO-BBO算法分别对13个基准测试函数进行测试,与基于协方差迁移算子和混合差分策略的BBO （CMM-DE/BBO）算法和BBO算法相比,改进算法提高了对全局最优解的搜索能力,在收敛速度和精确度上也都有显著提高;将IMO-BBO算法应用到PID参数整定中,仿真结果表明,所提算法优化后的控制器具有更快的响应速度和更稳定的精度。     

一类自适应混沌文化算法

混沌变异进化算法忽略了混沌规律性,未充分利用知识来提高算法的局部收敛能力.为此,借鉴文化算法的双层进化结构,在文化算法的进化引导函数中引入自适应混沌变异策略,提出一种自适应混沌文化算法.利用进化过程隐含知识控制变异尺度,使知识引导个体能跳出局部较优解,在保证种群多样性的同时,实现进化后期的精细搜索.仿真结果表明,该算法可以有效提高进化收敛速度,具有较好的计算稳定性.     

基于协同进化的自适应遗传算法研究

针对传统遗传算法易于陷入局部最优解,性能不稳定的问题,提出了一种基于协同进化的自适应遗传算法（CEAGA）。在协同进化的两层框架模型的基础上,引入一个自适应的变异策略,改进了协同进化遗传算法中的局部进化操作,加强了在上层中的局部搜索;在下层,在种群之间采用协同进化算法,克服未成熟收敛,在种群内部进化中引入自适应遗传操作,保护种群中的优秀个体。实验验证CEAGA既具有很快的收敛速度,又具有很好的全局搜索性能。     

一种多策略结合的改进文化算法

为了更有效地抑制文化遗传算法的早熟收敛现象和提高收敛速度,提出了一种多策略结合的文化遗传算法。该算法在信念空间,使用与文化算法不同的接受函数、影响函数和更新函数,在群体空间,针对种群采取多种群化,并采用自适应的交叉变异操作且多种群之间加入竞争机制的遗传算法,这样使得改进后的算法具有更强的全局寻优能力和局部寻优能力,有效避免陷入局部最优,抑制了早熟收敛,提高了收敛效率。用上述算法对几个典型函数进行优化,实验证明了多种群自适应的文化遗传算法的有效性和可行性,新的算法不易陷入早熟收敛,此外全局搜索能力和局部搜索能力得到有效平衡,收敛率高。     

基于云控制的混沌多种群自适应遗传算法

针对传统遗传算法存在的早熟收敛现象,提出一种基于云控制的混沌多种群自适应遗传算法。该算法兼顾全局性和个体差异性两方面平衡,通过云控制器实现交叉率和变异率的自适应调节。在种群正常进化时,对个体实行惩强扶弱措施,在发生早熟收敛或有早熟收敛趋势时,对劣质个体实行灾变,同时采用多种群优化机制实现种群之间的同步进化。实验结果表明,与标准遗传算法和自适应遗传算法相比,该算法能够有效地避免早熟收敛问题,具有较高的收敛效率。     

基于局部协同与竞争变异的动态多种群粒子群算法

针对粒子群算法在处理复杂优化问题时,出现多样性较差、收敛精度低等问题,提出了基于局部协同与竞争变异的动态多种群粒子群算法(Dynamic Multi-population Particle Swarm Optimization Based on Local Cooperative and Competitive M utation,LC-DM PPSO).LC-DM PPSO算法设计了一种局部协同的方法,该方法划分种群成多个子种群,划分后的子种群再通过非支配排序、差分变异的方法选择出一对领导粒子.同时,对粒子的更新方法进行改进,让各个目标优化更加均衡,增强LC-DM PPSO算法的局部搜索能力,提高收敛精度.在LC-DM PPSO算法中,为了防止出现"早熟"收敛的情况,引入竞争变异来增加种群多样性.最后,通过选择一系列标准测试函数将LC-DM PPSO算法与3种进化算法进行比较,验证所提算法的有效性.实验结果显示,所提算法的多样性和收敛性比其他3种进化算法更好,优化效果更佳.     

基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法

高维多目标优化问题普遍存在且难以解决, 到目前为止, 尚缺乏有效解决该问题的进化优化方法. 本文提出一种基于目标分解的高维多目标并行进化优化方法, 首先, 将高维多目标优化问题分解为若干子优化问题, 每一子优化问题除了包含原优化问题的少数目标函数之外, 还具有由其他目标函数聚合成的一个目标函数, 以降低问题求解的难度; 其次, 采用多种群并行进化算法, 求解分解后的每一子优化问题, 并在求解过程中, 充分利用其他子种群的信息, 以提高Pareto非被占优解的选择压力; 最后, 基于各子种群的非被占优解形成外部保存集, 从而得到高维多目标优化问题的Pareto 最优解集. 性能分析表明, 本文提出的方法具有较小的计算复杂度. 将所提方法应用于多个基准优化问题, 并与NSGA-II、PPD-MOEA、ε-MOEA、HypE和MSOPS等方法比较, 实验结果表明, 所提方法能够产生收敛性、分布性, 以及延展性优越的Pareto最优解集.     

多群多策略差分大规模多目标优化算法

针对差分进化算法在解决大规模多目标优化问题时,出现优化后期多样性不足、收敛速度慢等问题,提出一种多群多策略差分大规模多目标优化算法.根据个体特性不同,将种群分为3个等级不同的子群,利用多群策略的优势维持种群多样性.为减少种群陷入局部最优的概率,在不同等级的子群中引入多个变异策略以较好地平衡子群个体的多样性和收敛性.为保证不同子群间信息得到有效交换,根据3个子群的进化状态确定重新分群时机,既保证个体在本群内得到充分进化,又保证个体在一定的条件下进行信息交换.为利用更多的信息生成优秀的子代,将更新后的子群与其父代子群合并,选出下一代子群.为验证所提出算法的有效性,在一组大规模基准测试问题上评估算法的性能,实验结果表明,所提出算法在两个常用测试指标IGD和HV上明显优于其他对比算法.     

Convergence of nomadic genetic algorithm on benchmark mathematical functions

Nomadic genetic algorithm is a type of multi-population migration based genetic algorithm that gives equal importance to low fit individuals and adaptively chooses its migration parameters. It has been applied to several real life applications and found to perform well compared to other genetic algorithms. This paper exploits the working of nomadic genetic algorithm (NGA) for benchmark mathematical functions and compares it with the standard genetic algorithm. To compare its performance with standard GA (SGA), the prominent mathematical functions used in optimization are used and the results proved that NGA outperforms SGA in terms of convergence speed and better optimized values.     

基于PSO-DE-CA的FIR滤波器设计

为优化有限脉冲响应(FIR)数字滤波器的设计,提出一种基于双种群的文化算法。种群空间分别按照粒子群优化和差分进化算法独立进化。信仰空间作为知识库,用于保存求解问题的群体经验。仿真实验结果表明,在设计FIR数字滤波器时,该算法具有较高的鲁棒性和较快的收敛速度,优化结果好于同类算法。     

考虑安全约束的连退生产过程多目标操作优化

针对连退生产过程中经常出现的薄料带钢跑偏问题,建立考虑安全约束的连退生产过程多目标操作优化模型,并针对问题特点提出一种基于分类和多种群竞争协调的多目标进化算法(MOEA-CMCC).在算法中引入具有不同进化策略的多个种群以增强搜索的多样性,并在多种群之间引入竞争机制和信息共享的协调机制以提高算法的鲁棒性;通过对外部档案集中的解进行分类并在类内进行局部搜索,以保证外部档案集的分散性和算法的收敛速度.基于Benchmark问题的实验结果表明,所提出的算法具有较好的收敛性和分散性;对连退操作优化问题的实验结果表明,所提出的算法能够有效求解该问题.     

一种基于密度聚类的小生境差分进化算法

针对基本差分进化算法早熟收敛的缺陷,提出了一种基于密度聚类的小生境差分进化算法。该算法基于DE/rand/2/bin变异方式全局搜索能力强、鲁棒性好和DE/best/2/bin变异方式局部搜索能力强、收敛速度快的特点,首先初始化一个没有子种群的全局种群,再在全局种群中采用DE/rand/2/bin进行迭代搜索,并对其中的个体进行聚类,当聚类簇中的个体数目达到规定的最小规模时形成一个小生境子种群,然后在各子种群中采用改进的DE/best/2/bin进行迭代搜索并重新进行聚类,从而提高进化过程中种群的多样性,增强算法跳出局部最优的能力。仿真实验表明,该方法能显著提高算法的收敛速度和全局搜索能力,有效避免早熟收敛。     

基于精英种群策略的协同差分进化算法

针对差分进化算法在处理函数优化时存在的过早收敛和易陷入局部最优的问题,提出了一种基于精英种群策略的协同差分进化算法。在优化过程中,首先对种群进行适应度值评估和排序,提取前N个优秀个体组成精英种群,其余个体随机分为3个等大的子种群,每个子种群采取不同的进化策略,以此来保证种群的多样性;然后每隔一定代数,根据新的适应度值更新精英种群和其余3个子种群,这样可以有效地避免算法陷入局部最优;最后,将所提出的算法与4个先进的差分进化算法在CEC2014的30个标准测试函数上进行对比实验。实验结果表明,所提出的算法能够有效提高收敛速度,具有较高的收敛精度和较好的优化性能。