正交约束差分演化算法研究

提出一种适合求解约束问题的基于正交实验设计的差分演化算法。引入一种基于正交设计的杂交算子,并结合约束统计优生法产生最好子个体,采用决策变量分块策略,以减少正交实验次数,加快算法收敛速度。给出一种简单的多样性规则,以处理约束条件。提出基于非凸理论的多父体混合自适应杂交变异算子,以增强算法的非凸搜索能力和自适应能力。通过对13个标准测试函数进行实验,结果表明,该算法在解的精度、稳定性和收敛性上表现出较好的性能。     

正交差分演化算法在工程优化设计中的应用

提出一种基于正交设计的快速差分演化算法,并把它应用于工程优化设计中。新算法在保留传统差分演化算法简单、有效等特性的同时,还具有以下一些特点：（1）引入一种基于正交设计的杂交算子,并结合约束统计优生法来产生最好子个体;（2）提出一种简单的多样性规则,以处理约束条件;（3）简化基本差分演化算法的缩放因子,尽量减少算法的控制参数,方便工程人员的使用。通过对2个工程优化实例进行实验,并与其他算法的结果作比较,其结果表明,新算法在解的精度、稳定性、收敛性和收敛速度上表现出很好的性能,并且对所优化的问题没有特殊的要求,具有很好的普适性。     

基于正交差分演化无迹卡尔曼滤波的短时交通流量预测算法

针对复杂交通路段下的短时交通流量模型的参数估计问题,建立了基于宏观交通流量预测的状态空间模型,提出了基于正交自适应差分演化的无迹卡尔曼滤波(UKF)算法,解决交通流量预测动态模型的参数优化问题.对差分演化算法(DE)的初始化过程,使用基于正交设计和量化技术的交叉算子最大限度地提高种群的多样性,平衡差分演化算法的开采性和勘探性,更高效地搜索无迹卡尔曼滤波的模型参数.并针对UKF、DE的不同情况,分别采用不同的自适应策略提高调节算法性能.实验结果表明,相对于单独使用随机分布的方式初始化,或者根据经验设置模型参数的方法,使用正交设计方法的初始化策略、变异算子以及参数自适应控制策略的差分演化算法能够有效地节省计算资源,提升预测性能和精度,具有更高的鲁棒性.     

求解约束优化问题的自适应演化算法

提出一种基于高斯柯西变异算子的多父体杂交自适应演化算法,并用于求解约束函数优化问题。算法的特点：在随机搜索过程中引入三种新的多父体杂交算子加速收敛;基于高斯柯西变异算子提出一种新的产生新个体的方法;提出一种根据演化的进度能自动调整搜索范围的自适应机制。分析与实验表明,与其他算法相比,算法更具有通用性、高效性、鲁棒性,算法收敛速度和算法稳定性有明显改进。     

求解全局优化问题的混合自适应正交遗传算法

提出了一种基于正交实验设计的混合自适应正交遗传算法(hybrid self-adaptive orthogonal genetic algorithm,简称HSOGA)以求解全局优化问题,此算法利用正交实验设计方法设计交叉算子,并提出一种自适应正交交叉算子.该自适应正交交叉算子根据父代个体的相似度自适应地调整正交表的因素个数和对父代个体进行因素分割的位置,生成具有代表性的子代个体,以更好地搜索空间.此外,新算法利用自适应正交交叉算子生成均匀分布的初始种群,以保证初始群体的多样性.同时引入了局部搜索策略以提高算法局部搜索能力和收敛速度.通过14个高维的Benchmark函数验证了算法的通用性和有效性.     

一种基于JADE改进的差分演化算法

差分演化算法有局部搜索能力不足、容易跌入局部最优等缺点,其搜索性能主要依赖于对杂交概率和缩放因子的设置。为了改善上述缺陷,对带归档的自适应差分演化算法JADE进行深入的研究与分析,提出了改进的自适应差分演化算法ZJADE。该算法采用斜帐篷混沌映射函数初始化种群,在每次迭代中为每个个体分别产生满足正态分布、柯西分布的杂交概率和满足正态分布的缩放因子,并且记录成功变异个体的杂交概率和缩放因子,引入统计杂交概率,采用两种策略自适应地更新杂交概率。在13个经典测试函数上将ZJADE算法与多种经典自适应差分演化算法进行对比,实验结果表明,ZJADE算法在解的精度与收敛速度上更优,具有更好的搜索性能。     

基于概率幅编码的混合量子演化算法

个体基于量子概率幅进行编码,并将经典遗传算法的杂交算子用于量子演化算法中演化目标的优化,提出了混合量子演化算法。算法中对量子旋转角自适应更新,并首次引入了突变度的概念定义了自适应的变异算子,对量子个体的演化目标定期实施杂交,有效地交换并利用了演化信息,避免了未成熟收敛,提高了算法效率。数值优化问题的实验结果表明该算法优于QEA和CGA,并能以极大概率成功地解决“大海捞针”问题,且计算效率高,优化速度与CGA相当。     

求解高维多模优化问题的正交小生境自适应差分演化算法

针对传统优化算法在求解高维多模态优化问题时存在收敛速度慢、求解精度低的问题,提出一种基于正交设计与小生境精英策略的自适应差分进化算法ONDE。首先利用正交表产生初始种群,然后采用小生境精英策略来产生小生境种群(NP),并用小生境种群更新精英个体;接着应用拥挤裁剪避免种群陷入局部搜索,最后利用自适应差分变异算子改进了差分进化(DE)算法。通过对7个benchmark函数仿真验证,实验结果表明,算法在收敛速度、求解精度和稳定性方面都有较大优势。     

多智能体差分进化算法

基于多智能体与差分进化算法的各自优势,充分地将对多智能体环境的感知和反作用于环境的能力与差分进化速度和全局寻优能力有机结合,提出一种多智能体差分进化算法.引入差分进化算子以提高智能体更新速度并保持群体多样性,同时应用正交交叉算子以改善智能体协作特性确保有效竞争,并通过局部寻优算子提高算法的寻优精度.对几种典型测试函数进行了测试,实验结果表明所提出的算法具有较强的全局寻优能力.     

一种新型的差分演化算法及其应用研究

提出了一种新的基于简单多样性规则的改进差分演化算法,并把它运用于约束全局最优化问题的求解中。新算法的特征是: 1)提出一种新的混合自适应交叉变异算子,以增强算法的搜索能力; 2)采用具有保持群体多样性的约束函数处理技术; 3)简化基本差分演化算法的缩放因子,尽量减少算法的控制参数,方便工程人员的使用。通过对13个标准测试函数进行测试,并与其他演化算法结果进行比较。实验结果表明,新算法在求解精度和稳定性具有很好的性能,而且其函数平均评价次数要低于所比较的其他演化算法。     

基于正交差异混合演化算法的制造资源选择

对制造资源的选择问题进行分析,并建立数学模型,提出一种适合求解该问题的正交差异混合演化算法。该算法使用子空间收缩技术和多子竞争策略,使收敛速度得到明显提高。实验结果表明,与其他算法相比,该混合演化算法在解的质量、稳定性和收敛速度方面均具有较好的性能。     

基于单形正交实验设计的差分演化算法

为了克服传统差分演化(DE)算法在求解约束优化问题时出现的收敛性慢和容易陷入早熟等缺陷,提出一种新的基于单形正交实验设计的差分演化(SO-DE)算法。该算法设计了一种结合单形交叉和正交实验设计的混合交叉算子来提高差分演化算法的搜索能力;同时采用了一种改进的个体优劣比较准则对种群个体进行比较和选择。这种新的混合交叉算子利用多个父代个体进行单形交叉产生多个子代个体,从两者中选择优秀个体进行正交实验设计得到下一代种群个体。改进的个体优劣比较准则对不同状态下的种群采用不同的处理方案,其目的在于能够有效地权衡目标函数值和约束违反量之间的关系,从而选择优秀个体进入下一代种群。通过对13个标准测试函数和2个工程设计问题进行仿真实验,实验结果表明SO-DE算法求解的精度和标准方差都要优于HEAA算法和COEA/OED算法。SO-DE算法具有更高的精度以及更好的稳定性。     

一种改进的基于差分进化的多目标进化算法

近年来运用进化算法（EAs）解决多目标优化问题（Multi-objective Optimization Problems MOPs）引起了各国学者们的关注。作为一种基于种群的优化方法,EAs提供了一种在一次运行后得到一组优化的解的方法。差分进化（DE）算法是EA的一个分支,最开始是用来解决连续函数空间的问题。提出了一种改进的基于差分进化的多目标进化算法（CDE）,并且将它与另外两个经典的多目标进化算法（MOEAs）NSGA-II和SPEA2进行了对比实验。     

一种基于分解和协同的高维多目标进化算法

现实中高维多目标优化问题普遍存在，而且其巨大的目标空间使得经典的多目标进化算法面临严峻挑战，提出一种基于分解和协同策略的高维多目标进化算法MaOEA/DCE.该算法利用混合水平正交实验设计方法产生接近于指定规模且均匀分布于聚合系数空间的权重向量，提高种群的分布性；其次，算法将差分进化算子和自适应SBX算子进行协同进化以产生高质量的子代个体，改善算法的收敛性.该算法与另外五种高性能的多目标进化算法在基准测试函数集DTLZ{1，2，4，5}上进行IGD⁺性能指标实验，结果表明MaOEA/DCE在收敛性、多样性和稳定性方面总体具有显著的性能优势.     

Chaotic differential evolution methods for dynamic economic dispatch with valve-point effects

The dynamic economic dispatch (DED), with the consideration of valve-point effects, is a complicated non-linear constrained optimization problem with non-smooth and non-convex characteristics. In this paper, three chaotic differential evolution (CDE) methods are proposed based on the Tent equation to solve DED problem with valve-point effects. In the proposed methods, chaotic sequences are applied to obtain the dynamic parameter settings in DE. Meanwhile, a chaotic local search (CLS) operation for solving DED problem is designed to help DE avoiding premature convergence effectively. Finally, in order to handle the complicated constraints with efficiency, new heuristic constraints handling methods and feasibility based selection strategy are embedded into the proposed CDE methods. The feasibility and effectiveness of the proposed CDE methods are demonstrated for two test systems. The simulation results reveal that, compared with DE and those other methods reported in literatures recently, the proposed CDE methods are capable of obtaining better quality solutions with higher efficiency.     

基于协同差分进化的多出救点应急物资调度

主要利用差分进化算法来研究时间约束下的多出救点应急物资调度优化问题。针对传统差分进化算法搜索速度慢、易陷入局部最优解的缺点,提出一个并行协同差分进化算法,将该算法应用于时间约束下的多出救点应急物资调度优化,建立相应的数学模型,在此基础上设计相应的算法。实例验证表明,同遗传算法、标准差分进化算法相比,该算法在解决具有时间约束的多出救点应急物资调度优化问题方面具有较快的搜索速度和较好的寻优能力。     

基于正交设计求解动态鲁棒问题的新算法*

设计了一个基于正交设计法求解动态鲁棒优化问题的新算法(RODEA).该算法把目标搜索区域划分成很多小邻域(小生境),每个小生境都有一个代表,对每个小生境用正交设计法(构造正交矩阵进行抽样)搜索可能成为小生境代表的潜在优解.还设计了一个基准测试函数用来测试动态鲁棒优化问题.实验数据表明RODEA用来求解动态鲁棒问题具有很好的效果.