求解高维优化问题的混合灰狼优化算法

针对基本灰狼优化算法在求解高维优化问题时存在解精度低、收敛速度慢和易陷入局部最优的缺点,提出一种基于混沌映射和的精英反向学习策略的混合灰狼优化算法用于解决无约束高维函数优化问题. 该混合算法首先采用混沌序列产生初始种群为算法进行全局搜索奠定基础;对当前种群中的精英个体分别执行精英反向学习策略以协调算法的勘探和开采能力;在搜索过程中对决策层个体进行混沌扰动,以避免算法陷入局部最优的可能性. 选取10个高维(100维、500维和1000维)标准测试函数进行数值实验,结果表明混合灰狼优化算法在求解精度及收敛速度指标上明显优于对比算法.     

基于Logistic映射的动态密钥加密算法

混沌序列具有类随机性、对初始条件极度敏感性、遍历性和非周期性等特点,展现出优良的密码学性能。该加密算法通过Logistic映射产生混沌序列,并将混沌序列映射为64位二进制序列,结合DNA序列变迁重组算法和DES算法对64位明文分组进行加密,DES初始密钥处于动态变化中,能有效地抵御穷举攻击和选择密文攻击等多种攻击手段。     

一种新型Skew Tent映射的混沌混合优化算法

针对已有的混沌优化算法几乎都是利用Logistic映射作为混沌序列发生器,而该混沌序列的概率密度函数呈两头多、中间少的切比雪夫型的分布性质,不利于搜索的效率和能力,为此,首先构造一种新型混沌映射序列发生器—Skew Tent映射并结合迭代优化特点加以改进,然后分析了它的混沌特性．其次,将改进的混沌映射与Alopex启发算法相结合,充分发挥Alopex算法的快速搜索能力和混沌优化全局寻优的特性,提出一种混沌混合优化算法,提高了算法的收敛速度和有效搜索全局最优解．最后,仿真算例验证了该算法的有效性和Skew Tent混沌映射的应用前景．     

基于生成时间序列均匀优化的混沌人工蜂群算法

为了优化与初始蜜源和搜索方式相关的时间序列分布,从而提高算法全局开拓性和遍历寻优效率,提出一种基于生成时间序列均匀优化的混沌人工蜂群算法.针对混沌时间序列生成的初始蜜源的分布过于集中的问题,首先依据最大熵原理,对Logistic混沌映射进行均匀化优化,并运用熵谱分析以及NIST随机性测试的方法验证其随机程度,使得由其生成的初始蜜源可以随机且均匀地分布在整个解空间,为算法的全局寻优奠定基础;其次,依据由近及远的搜索策略,改进邻域搜索方式,利用均匀化时间序列查找蜜源最优位置,提高算法的遍历速度和收敛精度;最后,所提算法对9个标准测试函数进行了实验仿真,并与其他改进人工蜂群算法和优化算法从收敛曲线和寻优结果上进行了综合比较,进而将6种算法合理引入到物流配送问题中以寻找最短路径.实验结果表明,所提优化算法不仅加强了初始蜜源的均匀性,而且优化效果更为显著,能跳出局部最优且能准确快速地找到全局最优解.     

基于差分演化策略的混沌乌鸦算法求解折扣{0-1}背包问题

针对确定性算法难于求解的各项的重量系数和价值系数在大范围内取值的折扣{0-1}背包问题（D{0-1}KP）,提出了基于差分演化策略的混沌乌鸦算法（DECCSA）。首先,采用混沌映射生成初始乌鸦种群;然后,采用混合编码方式和贪心修复与优化策略（GROS）解决了D{0-1}KP的编码问题;最后,引入差分演化策略提高算法的收敛速度。对4类大规模D{0-1}KP实例的计算结果表明：DECCSA比遗传算法、细菌觅食算法和变异蝙蝠算法求得的最好值和平均值更优,能得到最优解或更好的近似解,非常适于求解D{0-1}KP。     

基于混沌优化的最优运输路径问题研究

在分析Logistic混沌序列遍历性的基础上,将Logistic混沌序列映射到多极点目标函数的搜索区间来搜索全局最优解。研究混沌优化算法的一般步骤和算例分析,并将混沌优化算法应用于运输路径的最优化选择问题中。研究结果表明了混沌优化算法具有较好的全局搜索最优解能力,同时也验证了其在最优运输路径选择上的可行性和有效性。     

求解带时间窗车辆路径问题的混沌遗传算法

针对遗传算法随机性大、末成熟收敛等缺点,提出了将混沌搜索技术和遗传算法相耦合的混沌遗传算法来求解带时间窗的物流配送车辆路径问题(VRPTW)。该算法将混沌变量映射到优化变量的取值范围中,把得到的混沌变量进行编码生成初始种群,然后在遗传操作进行之后对优秀个体增加混沌扰动,促进种群的进化收敛速度,得到最优解。实例计算结果与其他算法比较表明,该算法在求解VRPTW问题时,搜索效率高,能以较快的速度收敛于全局最优解,为求解VRPTW问题提供了一种新方法。     

混沌免疫进化算法及其在函数优化中的应用

基于免疫系统的克隆选择机理,并利用混沌序列的遍历性,提出一种混沌免疫进化算法.算法首先将混沌序列引入算法初始群体的产生和抗体的扩展过程.其次将待扩展群体中的个体亲和度进行变换以调节个体的选择概率.最后利用概率分析方法,给出算法的全局收敛性证明.为了验证算法的有效性,将算法应用于函数优化问题.用不同的测试函数进行仿真实验.仿真结果表明该算法具有不易陷入局部最优、解的精度高、收敛速度快等优点.     

多分支混沌变异的头脑风暴优化算法

头脑风暴优化算法是一种受人类群体行为启发的新型群智能优化算法。该算法通过模拟人类使用头脑风暴创造性解决问题的行为,在解空间中分析个体分布,并使用变异生成新个体,多次迭代求得最优解,具有较高的鲁棒性和自适应能力。针对头脑风暴优化算法精度较差、易陷入局部最优导致早熟收敛的缺陷,提出了一种多分支混沌变异的头脑风暴优化算法。该算法选取8种混沌映射,设计了一种多分支混沌变异算子。当原始算法陷入局部最优时,使用多分支混沌变异生成新个体,利用多种混沌运动的遍历性、随机性和多样性,扩大了混沌空间的范围,增强了算法全局搜索的能力。对10个经典测试函数的10、20、30维问题进行测试,并与原始头脑风暴优化算法、粒子群优化算法、遗传算法和布谷鸟搜索算法进行对比,实验结果表明,所提出的算法可以有效避免陷入局部最优,具有更高的稳定性和全局搜索能力。     

嵌入共轭梯度的二次学习教与学优化算法

教与学优化算法通过模拟自然班的教与学行为实现复杂问题的求解,已经得到较为广泛的应用。为了克服该算法容易早熟,解精度低的弱点,提出了一种改进的混合混沌共轭梯度法教与学优化算法。改进算法应用Chebyshev混沌映射初始化种群,以提高初始种群对解空间的覆盖。为了保持种群多样性,引入动态学习因子,使学生个体能够在早期主要向教师学习,并逐渐提高个人知识对其进化的影响比例。每次迭代后,教师个体将执行共轭梯度搜索。种群内适应度较差的学生个体如果长时间状态难以改变,则基于反向学习和高斯学习进行二次学习优化。最后在多个典型测试函数上的实验表明,改进算法对比相关算法具有较佳的全局收敛性,解精度较高,适用于求解较高维的函数优化问题。     

基于IWOA算法求解并联冷机负荷分配问题

中央空调系统并联冷水机组系统能耗非常大,如果操作不当,能耗会大大增加。针对OCL问题提出了一种求解连续非线性优化问题的改进鲸群优化算法,首先,为使后续迭代寻优的搜索空间更精确,运用混沌映射初始化种群,使初始解均匀遍布解空间。其次引入变异指数对收敛因子进行改进,平衡了局部勘探和全局勘探的关系。之后引入正弦和余弦使算法收敛到全局最优解,防止了算法过早收敛,提高了算法的收敛精度。最后,通过两个典型的案例来评估IWOA算法的性能,并将其与应用于OCL问题的其他优化算法进行了比较。结果表明,IWOA算法是解决OCL问题的有效方法。此外,算法性能的比较显示,IWOA算法在收敛速度和电能消耗方面相比于其他应用于OCL问题的优化方法提供了更好的解决方案。     

基于编码转换的离散演化算法设计与应用

为了利用演化算法求解离散域上的组合优化问题,借鉴遗传算法（GA）、二进制粒子群优化（BPSO）和二进制差分演化（HBDE）中的映射方法,提出了一种基于映射变换思想设计离散演化算法的实用方法——编码转换法（ETM）,并利用一个简单有效的编码转化函数给出了求解组合优化问题的离散演化算法一般算法框架A-DisEA.为了说明ETM的实用性与有效性,首先基于A-DisEA给出了一个离散粒子群优化算法（DisPSO）,然后分别利用BPSO、HBDE和DisPSO等求解集合联盟背包问题和折扣{0-1}背包问题,通过对计算结果的比较表明：BPSO、HBDE和DisPSO的求解性能均优于GA,这不仅说明基于ETM的离散演化算法在求解KP问题方面具有良好的性能,同时也说明利用ETM方法设计离散演化算法是一种简单且有效的实用方法.     

Texture mapping on surfaces of arbitrary topology using norm preserving-based optimization

A simple and yet highly efficient, high-quality texture mapping method for surfaces of arbitrary topology is presented. The new method projects the given surface from the 3D object space into the 2D texture space to identify the 2D texture structure that will be used to texture the surface. The object space to texture space projection is optimized to ensure minimum distortion of the texture mapping process. The optimization is achieved through a commonly used norm preserving minimization process on edges of the surface. The main difference here is, by using an initial value approach, the optimization problem can be set up as a quadratic programming problem and, consequently, solved by a linear least squares method. Three methods to choose a good initial value are presented. Test cases show that the new method works well on surfaces of arbitrary topology, with the exception of surfaces with exceptionally abnormal curvature distribution. Other advantages of the new method include uniformity and seamlessness of the texture mapping process. The new method is suitable for applications that do not require precise texture mapping results but demand highly efficient mapping process such as computer animation or video games.     

一种具有混合编码的二进制差分演化算法

差分演化(DE)是Storn和Price于1997年提出的一种基于个体差异重组思想的演化算法,非常适用于求解连续域上的最优化问题.首先引入"差异算子"等概念,给出DE的一种简洁算法描述,并分析了它所具有的特性.然后,为了使DE能够求解离散域上的最优化问题,基于数学变换思想引入"辅助搜索空间"和"个体混合编码"等概念,通过定义一个特殊的满射变换,在辅助搜索空间的作用下将连续域上的高效差分演化搜索变换为离散域上的同步演化搜索,由此提出了第1个二进制差分演化算法:具有混合编码的二进制差分演化算法(HBDE).接着,给出了HBDE的依概率收敛和完全收敛的定义,并利用离散Markov随机理论证明了HBDE是完全收敛的. HBDE不仅完全具有DE的各种特性和所有优点,而且非常适用于求解离散域上的最优化问题,对随机生成的大规模3-SAT问题实例和典型0/1背包问题实例的数值计算表明:该算法具有很好的全局收敛性和稳定性,其性能远远超过二进制粒子群优化算法和遗传算法.     

电梯群控系统调度模型及其改进ADMM分解算法

电梯群控系统调度问题(EDP)是具有非线性目标函数、较短求解时间要求的一类组合优化问题,针对此问题,提出一种基于时空状态网络的EDP问题线性化方法,并构建对应的线性0-1整数规划模型.为高效求解上述模型,在ADMM分解算法框架的基础上,为拉格朗日乘子次梯度迭代过程引入空间膨胀法(space dilation)应对算法迭代时间较短的问题,为二次项乘子设计基于迭代时间的更新形式,进而给出更加适配短时求解的改进ADMM分解算法.数值实验结果表明,在实际问题规模与500ms系统响应时间要求下,所提出的方法相较既有启发式算法具有更好的求解效果,相较商用求解器Gurobi-9.0.1提供的分支定界算法具有更短的求解时间,能够稳定高效地求解EDP问题.     

基于杂合机制的免疫遗传算法在动态问题中的应用

针对遗传算法在求解动态问题时存在多样性缺失,无法快速响应环境变化的问题,提出一种基于杂合子机制的免疫遗传算法．该算法借鉴免疫系统中多样性与记忆机理,从保持等位基因多样性出发,在免疫变异中引入杂合映射机制,使种群能够探索更大的解空间．同时,通过引入记忆策略,使算法迅速跟踪最优解变化轨迹．该方法在动态０-１优化问题的求解中取得了较好的效果．     

基于SQP 局部搜索的混沌粒子群优化算法

提出一种基于序贯二次规划(SQP)法的混沌粒子群优化方法(CPSO-SQP).将混沌PSO作为全局搜索器,并用SQP加速局部搜索,使得粒子能够在快速局部寻优的基础上对整个空间进行搜索,既保证了算法的收敛性,又大大增加了获得全局最优的几率.仿真结果表明,算法精度高、成功率大、全局收敛速度快,明显优于现有算法.将所提出的算法用于高密度聚乙烯(HDPE)装置串级反应过程的乙烯单耗优化,根据工业反应机理以及现场操作经验分析可知,所提出的算法是可行的.     

混合灰狼优化算法求解柔性作业车间调度问题

将灰狼优化算法(GWO)用于柔性作业车间调度问题(FJSP),以优化最大完工时间为目标,提出一种混合灰狼优化算法(HGWO).首先,采用两段式编码方式,建立GWO连续空间与FJSP离散空间的映射关系;其次,设计种群初始化方法,保证算法初始解的质量;然后,嵌入一种变邻域搜索策略,加强算法的局部搜索能力,引入遗传算子,提升算法的全局探索能力;最后,通过实验数据验证HGWO算法在求解FJSP问题方面的有效性.     

求解0-1背包问题的二进制狮群算法

针对传统二进制群智能算法求解0-1背包问题易陷入局部最优、收敛速度慢的缺点,提出一种新的解决离散空间问题的二进制狮群算法BLSO。二进制狮群算法对狮王、母狮和幼狮的位置重新定义,引入反置运算、移动算子和学习算子建立全新的位置转移方式和局部搜索规则;加入贪心策略进行解的可行化处理和充分利用,增强局部搜索能力,进一步提高收敛速度。对9个典型的0-1背包算例进行仿真实验,实验结果表明,该算法不仅可以有效求解0-1背包问题,而且还能够以较快的速度搜索到精度较高的次优解甚至全局最优解,具有较好的稳定性;同时,对高维背包问题的求解与参考算法相比,在寻优时间和精度上更具优势。