基于协同进化遗传算法的模型拟合研究

普通遗传进化算法在解决模型拟合问题中,建模与优化顺序结构时优化效果有限、拟合速度慢、稳定性低。针对上述问题,提出基于协同进化遗传算法的模型拟合算法。该算法将建模与优化问题抽象成多种群间协同进化,通过种群间整体的适应度值交换,将种群关联起来,扩大智能算法建模过程中参数优化的时空作用范围。各种群间含有不同基因表达,在解决局部问题时具有自包含性,有利于更好地发挥各智能算法(遗传算法、遗传规划)的优势。实验结果表明,该算法的稳定性和收敛速度优于传统遗传进化算法。     

协同进化算法研究进展

为了应对复杂优化问题的高维、大规模、多类变量混合、强约束、多极小、多目标、动态与不确定等诸多求解难点,协同进化已成为改善进化算法性能的有效途径。对此,分别从种群协同、个体协同、算法协同、操作协同、参数协同、策略协同、人机协同等方面,对协同进化算法的代表性研究进展给予了综述,重点总结了协同进化的机制和算法设计,并介绍了协同进化算法在若干领域的应用,最后指出了有待于进一步研究的若干方向和内容。     

基于免疫粒子群算法的多UCAV协同任务分配

任务分配问题是多UCAV协同控制的关键和有效保证。综合考虑问题的多规划指标和多类复杂约束条件,建立了基于多目标整数规划的协同多任务分配模型。通过模拟生物免疫系统的免疫特征和运行机制,并将粒子群优化作为算法的局部搜索算子,设计了一种适用于问题求解的免疫粒子群算法,使算法同时具有人工免疫算法种群多样性好、粒子群优化局部搜索能力和进化方向性强等特点。仿真实验表明该方法具有良好的优化效果和时间特性,可较好地解决多UCAV协同任务分配问题。     

基于改进郭涛算法的CCEA函数优化问题

郭涛算法在求解函数优化问题方面具有独特的优势,其核心在于多父体杂交。鉴于郭涛算法只有杂交操作而没有变异操作,该文引入高斯正态分布变异算子,提高了对复杂问题的求解效率。分析合作式协同演化算法(CCEA),采用多种群相互作用协同进化的策略求解复杂问题。同时在合作式协同演化模型中引入了郭涛算法,求解复杂高维的函数优化问题。实验结果表明,该模型的效率优于其他模型。     

基于双层优化的非线性系统多模型建模方法

针对非线性系统的建模问题,借鉴种群划分和递阶进化的思想,设计了一种基于双层优化的多模型建模方法。该方法将多模型建模问题转化为一个双层优化问题,在上层采用多个种群对多模型的区域进行优化划分,在下层采用多个个体微粒对各个局部模型的参数进行寻优,从而有效避免了多个参数同时优化带来的局部最优问题。最后,通过微粒群优化算法对其进行求解,并通过一个仿真算例验证了该建模方法的有效性。     

基于N阶近邻分析的自适应差分进化算法

针对差分进化算法在求解多模优化问题解可靠性较低的问题,在N阶近邻理论分析及参数整定的基础上,提出一种基于N阶近邻分析的自适应差分进化算法（N--NNADE）.N--NNADE算法在缺少先验知识的情况下,通过分析群体个体间的N阶最短近邻计算种群的全局分布,并利用阶跃信息自适应统计获得种群数量;同时采用K--means算法划分种群,进一步引入不同种群间的交叉变异思想以及父子代同种群则替换最差个体的选择策略实现种群间的协同进化.通过获取更多的全局最优解和部分高质量的局优解来提高算法的可靠性.20个优化问题的数值研究结果表明N--NNADE算法具有比DE（differential evolution）,DERL（differential evolution algorithm withrandom localizations）,ADE（adaptive differential evolution）算法更适合求解复杂的高维多模优化问题.     

求解约束优化问题的改进果蝇优化算法及其工程应用

针对基本果蝇优化算法收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部极值以及算法候选解不能取负值等不足,提出一种用于解决约束优化问题的改进果蝇优化算法.该算法利用果蝇个体历史最佳记忆信息和种群全局历史最佳记忆信息构建多策略混合协同进化的搜索机制,以达到有效平衡算法的全局探索与局部开发的目的,同时也能够较好地避免算法的早熟收敛问题;通过种群最优信息的实时动态更新和局部深度搜索策略的引入,进一步提高该算法的收敛速度和收敛精度.采用13个基准测试函数和2个工程优化问题来验证所提出算法的可行性与有效性,仿真实验结果表明,与其他典型智能优化算法相比,所提出的优化算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优势,可有效解决复杂的约束优化问题.     

基于协同多目标算法的多机器人路径规划

多机器人路径规划是群体机器人协同工作的前提,其特点是在防碰撞与避障的前提下追求多方面资源的最小消耗.针对这一特点,提出协同非支配排序遗传算法,解决具有多个优化目标的多机器人路径规划问题;运用改进的多目标优化算法,克服多目标优化取权值的不足,同时考虑机器人能源与时间两大资源,以多机器人的路径总长度、总平滑度、总耗时为规划目标.同时引入合作型协同算法框架,将难以求解的多变量问题分组求解.每个机器人的路径视为子种群,子种群通过带精英策略的非支配排序遗传算法,进化并筛选出子种群的部分进入协同进化,每次迭代更新外部的精英解集,最终生成一组非支配路径解.仿真结果表明,在栅格地图环境下,本文算法可有效实现多移动机器人的多优化目标路径规划.     

多收率约束的催化裂化反再系统改进差分进化操作优化

针对现有催化裂化(FCC)装置操作优化中未根据市场需求考虑多产品收率约束的问题,本文提出了一种求解多产品收率约束催化裂化反再系统操作优化的改进差分进化(iDE)算法.首先针对FCC操作优化中约束多和不同操作变量的可行范围差异大的特点,设计了一种协同交互变异策略产生变异个体,以提高算法的开发和探索能力;其次提出了一种具有修复功能的参数自适应策略来更新变异因子和交叉因子.此外考虑到FCC操作优化具有时效强的特点,提出了对每一代种群中最好个体实施加强搜索的方法,以提高算法的收敛速度.仿真结果表明:在求解多产品收率的FCC反再系统操作优化问题上,该算法具有较强的全局寻优能力、鲁棒性以及较快的收敛速度.     

基于阈值统计学习的差分进化引力搜索算法

为了改善基本差分进化算法在求解复杂优化问题时易出现早熟收敛、求解精度低以及进化后期收敛速度慢等缺陷,结合引力搜索算法的优点,提出一种基于阈值统计学习思想的混合差分进化引力搜索算法.该算法通过阈值统计学习的方式,充分利用差分进化算法的全局优化能力与引力搜索算法在进化后期的种群开发能力,在进化过程中根据2种策略在先前学习代数的成功率自适应选择较优策略生成下一代群体,保证种群在解空间中的探索与开发能力之间的平衡,以提高算法的全局寻优能力.对几个经典复杂测试函数的仿真结果表明:改进算法求解精度高、收敛速度快、鲁棒性强、能够有效避免早熟收敛问题.