改进自适应差分进化算法求解大规模整数任务分配

针对0-1任务规划模型存在维数灾维的问题,提出一种基于改进自适应差分进化(SADE)算法的大规模整数任务分配算法。首先,将任务分配的0-1规划模型转化整数规划模型,不仅大幅减少了优化变量的维数,还减少了整式约束条件;然后,将常用的变异算子DE/rand/1/bin和DE/best/2/bin结合起来组成新的自适应变异算子,使得自适应差分进化算法既有较快的收敛速度,又降低了变异算子对具体问题的依赖;并用改进自适应差分进化算法求解整数规划。最后,通过典型的任务分配实例验证了算法在优化大规模任务分配的有效性和快速性。     

双种群差分进化规划算法

标准差分进化算法（SDE）具有算法简单,控制参数少,易于实现等优点。但在难优化问题中,算法存在收敛速度较慢和容易早熟等缺陷。为克服此缺点,提出一种改进算法--双种群差分进化规划算法（BGDEP）。该算法将种群划分为两个子群独立进化,分别采用DE/rand/1/bin和DE/best/2/bin版本生成变异个体。每隔δt（取5~10）代,将两个子群合并为一个种群,再应用混沌重组算子将之划分为两个子群,以实现子群间的信息交流。在双种群协同差分进化的同时,应用非均匀变异算子对其最优个体执行进化规划操作,使得算法具有较快的收敛速度和较强的全局寻优能力。为测试BGDEP的性能,给出了4个30维benchmark函数优化问题的对比数值实验。结果表明,BGDEP的求解精度、收敛速度、鲁棒性等性能优于SDE、双种群差分进化（BGDE）和非均匀变异进化规划（NUMEP）等4种算法。     

混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法*

提出一种改进差分进化算法求解混合整数非线性规划问题。该算法利用同态映射方法,解决差分进化算法无法直接处理整数决策变量问题;提出改进的自适应交替变异算子,提高算法的搜索性能;提出一种自适应保留不可行解的方法处理约束条件,并对差分进化算法的选择算子进行改进,提出一种直接处理约束条件的新选择算子。六个常用的混合整数非线性规划问题的实验结果表明了该方法的有效性和适用性。     

双群体伪并行差分进化算法研究及应用

为了提高差分进化算法的全局搜索能力和收敛速率,本文提出了一种双群体伪并行差分进化算法.该算法结合差分进化算法DE/best/2/bin变异方式局部搜索能力强、收敛速度快,和DE/rand/1/bin变异方式全局搜索能力强、鲁棒性好的特点,采用串行算法结构实现并行差分进化算法独立进化、信息交换的思想.为使初始化个体均匀分布在搜索空间,提高算法收敛到全局最优解的鲁棒性,提出了一种基于平均熵的初始化策略.典型Benchmarks函数测试和非线性系统模型参数估计结果表明,该方法能显著提高算法的收敛速率和全局搜索能力.     

基于改进差分进化算法的机械臂运动学逆解

以9自由度液压机械臂为研究对象,建立求解位姿逆解的非线性方程组.以末端执行器位姿误差最小为优化指标建立目标函数,将非线性方程求解问题转化为最优化问题,并应用差分进化(DE)算法求解该问题.首先,为了避免位置和姿态收敛精度的不同,引入自适应权值系数进行平衡.然后,为克服基本DE算法难以平衡全局探索能力和局部开发能力的缺陷,结合DE/rand/1/bin和DE/best/1/bin两种进化模式,改进自适应变异差分进化(SAMDE)算法,提高了算法的收敛精度和收敛速度.最后,采用对称映射法对不满足关节角边界范围的个体进行处理,提高了收敛精度.开展了与基本DE算法的对比试验,仿真结果表明,该算法的收敛精度和收敛速度优于基本差分进化算法,且能够大幅度提高算法的稳定性.     

面向双目标应急物资调度的改进差分进化算法

本文对应急物资调度模型的建立及求解该模型的优化算法进行了研究.首先,在资源受限情况下,以配送费用总成本最小和最大缺失损失最小为优化目标,建立了连续消耗问题的多供应点对多受灾点的应急物资调度模型.然后,通过引入DE/best/1变异策略与DE/rand/2变异策略对差分进化算法进行了改进,提出了一种基于双变异策略的改进差分进化算法,将Pareto非支配等级分层与拥挤距离的概念引入到改进差分进化算法中,对约束双目标调度模型进行求解.最后,通过两种不同规模的四组仿真实验,验证了本文提出模型及改进的差分进化算法的可行性和有效性.与基本差分进化算法对比,双变异策略的改进差分进化算法对相同应急物资调度问题进行求解时,得到了更多的Pareto前沿解个数,和较低的应急物资调度配送费用成本与较小的最大缺失损失,同时解分布的广泛性也得到了显著提高.     

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。     

一种蛙跳和差分进化混合算法

混洗蛙跳算法（SFLA）具有算法简单、控制参数少、易于实现等优点,但在高维难优化问题中算法容易早熟收敛且求解精度不高。导致该缺陷的主要原因是在进化后期种群多样性迅速下降,且缺乏局部细化搜索能力。借鉴差分进化算法（DE）中DE/best/1/bin版本具有全局搜索能力较强、种群多样性较好的优点,将SFLA与DE有机融合,形成混合优化算法（SFL-DE）,以克服SFLA容易早熟收敛的缺陷。给出了6个30维benchmark问题数值对比实验,结果表明,在给定的较小进化代数内,SFL-DE的寻优效率、计算精度、鲁棒性等性能优于SFLA和基本DE（DE/best/1/bin和DE/rand/1/bin）,不足之处是其耗时更长。     

改进差分进化算法优化BP神经网络用于入侵检测

为解决BP神经网络应用于入侵检测时检测率较低、训练时间过长的问题,对改进差分进化算法(SAMDE)优化BP神经网络并用于入侵检测的可行性进行研究。该算法引入模拟退火算法(SA)和一种融合DE/rand/1与DE/best/1的变异算子对差分进化算法进行改进以提高其全局寻优能力。用改进后的算法优化BP神经网络权值阈值。通过逐次的迭代训练使BP神经网络收敛,将优化过的BP神经网络用于入侵检测。仿真实验结果显示,优化的BP网络在收敛速度和精度方面有明显提升,用于入侵检测时提高了检测准确率,缩短了训练时间。     

一种带有随机变异的动态差分进化算法

提出一种带有随机变异的动态差分进化算法.在这个算法中,两种不同的变异策略DE/rand/1和DE/best/1通过线性递减加权组合策略产生新的变异策略,以便动态利用DE/rand/1和DE/best/1的优点,并且引入一种指数递增交叉概率算子、线性递减缩放因子和一种随机变异机制以进一步提高算法的全局寻优能力.通过四个标准测试函数的测试结果表明,该算法是一种收敛速度快、求解精度高、鲁棒性较强,更适合求解高维复杂的全局优化问题.     

An improved differential evolution algorithm for the task assignment problem

An improved differential evolution algorithm (IDE) is proposed to solve task assignment problem. The IDE is an improved version of differential evolution algorithm (DE), and it modifies two important parameters of DE algorithm: scale factor and crossover rate. Specially, scale factor is adaptively adjusted According to the objective function values of all candidate solutions, and crossover rate is dynamically adjusted with the increasement of iterations. The adaptive scale factor and dynamical crossover rate are combined to increase the diversity of candidate solutions, and to enhance the exploration capacity of solution space of the proposed algorithm. In addition, a usual penalty function method is adopted to trade-off the objective and the constraints. Experimental results demonstrate that the optimal solutions obtained by the IDE algorithm are all better than those obtained by the other two DE algorithms on solving some task assignment problems.     

Three-objective fuzzy chance-constrained programming model for multiproject and multi-item investment combination

This paper presents a new fuzzy chance-constrained programming model to find the solution for multiproject and multi-item investment combination in investment combination problems. The proposed 0-1 integer programming model has three objectives with fuzzy constraints, and NSGA-II is applied to solve the optimization model with a small modification of the constraint-handling rule. A simulation experiment illustrating the application of the proposed model is presented and Pareto-optimal solutions are obtained through a modified NSGA-II algorithm. A comparison among NSGA-II, PSO, and DE shows that modified NSGA-II has some advantages over PSO and DE.     

基于新型双目标模型的约束优化进化算法

利用双目标模型求解约束优化问题时,由于它们的最优解集并不相等,因此需要增加特殊机制确保求解双目标问题的算法收敛到原问题的最优解.为克服这一缺点,本文首先将约束优化问题转化为新的双目标优化模型,并证明了新模型的最优解集与原问题的最优解集相等.其次,以简单的差分进化为搜索算法,基于多目标Pareto支配关系的非支配排序为选择准则,提出了求解新模型的差分进化算法.最后,用10个标准测试函数的数值试验说明了新模型及求解算法的有效性.     

航班滑行路径规划和停机位分配联合优化

针对机场的航班滑行路径规划和停机位分配的联合优化调度问题,构建基于冲突回避的滑行道与停机位联合调度模型,并提出改进的自适应差分进化算法求解问题。以最小化航班的滑行时间和旅客转机的行走时间为优化目标,建立非线性混合整数规划联合调度模型。设计考虑了滑行冲突的路径规划算法,完成航班的滑行路径分配,并通过自适应动态调整差分进化算法参数,引入个体位置边界的扰动策略,进一步改善了算法的搜索性能。对国内某枢纽机场的仿真结果表明,所提出的算法可以有效避免滑行冲突,缩短滑行时间,是能够兼顾旅客服务质量和航班场面滑行效率的有效方法。     

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.     

A column generation heuristic for a dynamic generalized assignment problem

This paper studies the dynamic generalized assignment problem (DGAP) which extends the well-known generalized assignment problem by considering a discretized time horizon and by associating a starting time and a finishing time with each task. Additional constraints related to warehouse and yard management applications are also considered. Three linear integer programming formulations of the problem are introduced. The strongest one models the problem as an origin–destination integer multi-commodity flow problem with side constraints. This model can be solved quickly for instances of small to moderate size. However, because of its computer memory requirements, it becomes impractical for larger instances. Hence, a column generation algorithm is used to compute lower bounds by solving the linear program (LP) relaxation of the problem. This column generation algorithm is also embedded in a heuristic aimed at finding feasible integer solutions. Computational experiments on large-scale instances show the effectiveness of the proposed approach.     

求解Web集群文档分布的混沌搜索算法

提出Web集群文档分布方案,用M/G/1/K PS排队模型对服务器进行建模,将文档分布问题转化为0-1整数规划问题,然后求解该规划问题。针对该类0-1整数规划问题,给出一种基于混沌搜索的求解算法,该算法让多个独立的混沌变量在其各自的轨道中搜索,使得对应生成的0-1矩阵能遍历任意一种可能的分布,从而能搜索到全局最优解。设计一种基于贪婪思想的文档分布算法。测试表明,混沌搜索算法能找到全局最优解,优于传统的贪婪算法。