基于自适应差分进化的干线交通信号协调控制

为克服现有基于传统智能优化算法的城市干线交通信号协调控制方法求解精度低、易陷入局部最优等缺陷,将改进后的动态自适应差分进化算法p-ADE应用于城市干线双向交通信号的协调优化控制,通过优化干线交叉路口相位差减小交通流平均延误.p-ADE在标准差分进化算法基础上提出了新变异策略和参数动态自适应调整策略,有效平衡算法的局部搜索与全局搜索能力.通过与基于多种群免疫算法等协调优化控制方法对比,实验结果表明,p-ADE在收敛精度、速度和鲁棒性上相比较于多种先进智能优化算法均具有明显优势,可以为交通干线系统提供更优的相位差,有效减少干线直行交通流的平均延误,提高城市主干道交通通行能力.     

加权变异策略动态差分进化算法

针对差分进化算法在解决高维优化问题时易早熟收敛、求解精度低和参数设置麻烦等问题,提出一种加权变异策略动态差分进化算法（WMDDE）。为了动态平衡全局搜索与局部搜索能力,跳出局部最优,将标准差分进化算法的变异策略DE/rand/1和DE/best/1进行加权组合,提出两种新的随机扰动加权变异算子。提出一种动态自适应调整缩放因子和交叉概率因子的策略,避免参数设置的麻烦,提高算法的稳定性。在11个Benchmark函数上的测试结果表明,新算法能有效避免早熟收敛,全局寻优能力强,且在高维时寻优速度、求解精度和稳定性均优于4种DE进化算法。     

基于动态自适应策略的改进差分进化算法

针对差分进化算法处理复杂优化问题时存在后期收敛速度变慢、收敛精度不高和参数设置困难的问题,提出了一种基于动态自适应策略的改进差分进化算法(dn-DADE)。首先,新的变异策略DE/current-to-dnbest/1利用当前种群中的精英解引导有效的搜索方向来动态调整可选的精英解,使其在进化后期趋于全局最优解。其次,分别设计了缩放因子和交叉因子的自适应更新策略,使两者在搜索的不同阶段自适应变化,以弥补差分进化算法对参数敏感的不足,进一步提高算法的稳定性和鲁棒性。对14个benchmark函数进行了测试并与多种先进DE改进算法进行了比较,结果显示,dn-DADE算法具有较高的求解精度,收敛速度快,寻优性能显著。     

采用双变异策略的自适应差分进化算法及应用

为了克服差分进化算法早熟收敛和寻优精度低的缺点,提出一种采用双变异策略的自适应差分进化算法（Adaptive Differential Evolution Algorithm using Double mutation strategies,DADE）。DADE引入基于种群相似度和中心解的双变异策略,有效平衡了算法的全局搜索和局部搜索;自适应交叉概率使种群个体向更新成功的个体学习,有利于后续种群的进化。在7个测试函数和3个电力系统动态经济调度（Dynamic Economic Dispatch,DED）问题上的优化结果表明,DADE算法与其他4种DE算法相比具有更强的全局寻优能力,且对电力系统动态经济调度问题的优化结果优于文献中所报道的结果。     

自适应二次变异差分进化算法

提出一种基于群体适应度方差自适应二次变异的差分进化算法．该算法在运行过程中根据群体适应度方差的大小,增加一种新的变异算子对最优个体和部分其他个体同时进行变异操作,以提高种群多样性,增强差分进化算法跳出局部最优解的能力．对几种典型Benchmarks函数进行了测试,实验结果表明,该方法能有效避免早熟收敛,显著提高算法的全局搜索能力。     

精英化岛屿种群引导的差分进化算法

针对差分进化算法常见的早熟收敛、搜索停滞和求解精度低的问题,研究一种精英化岛屿种群的差分进化算法（EIDE）。为了实现全局搜索与局部搜索能力并重,EIDE划分多个岛屿种群,根据迭代时的适应度情况,动态地将岛屿种群分类为精英岛屿和普通岛屿;针对精英岛屿,提出一种控制参数自适应方法,依据岛屿适应度情况,自适应地调整变异概率与交叉概率,同时算法利用增强局部搜索的变异策略,提高收敛速度与精度;针对普通岛屿,使用适合全局搜索的变异与交叉概率及变异策略,维护种群多样性。EIDE提出了一种可控的“移民”与“个体迁移”策略,控制优质基因流动,有效避免早熟收敛与搜索停滞问题。在9个benchmark函数上的测试结果表明,新算法具有较强的全局寻优能力与稳定性,且收敛速度较快。     

应用反向学习和差分进化的群搜索优化算法

针对标准群搜索优化算法在解决一些复杂优化问题时容易陷入局部最优且收敛速度较慢的问题,提出一种应用反向学习和差分进化的群搜索优化算法(Group Search Optimization with Opposition-based Learning and Diffe-rential Evolution,OBDGSO)。该算法利用一般动态反向学习机制产生反向种群,扩大算法的全局勘探范围;对种群中较优解个体实施差分进化的变异操作,实现在较优解附近的局部开采,以改善算法的求解精度和收敛速度。这两种策略在GSO算法中相互协同,以更好地平衡算法的全局搜索能力和局部开采能力。将OBDGSO算法和另外4种群智能算法在12个基准测试函数上进行实验,结果表明OBDGSO算法在求解精度和收敛速度上具有较显著的性能优势。     

基于共轭梯度法的反馈差分进化混合算法及其在弹簧设计中的应用

分析了差分进化算法多种变异方式的特点以及每种变异方式所适应的搜索状态,建立了一条能够让种群根据自身的搜索环境来动态选择变异方式的反馈回路,使个体能够自学习、自调节地高效搜索。在每一代的最优个体邻域内,采用共轭梯度法确定最佳的共轭搜索方向,向量能够在最优解邻域内进行细致的局部搜索。根据混合算法的子代更新形式,从理论上证明了种群能够以概率1的方式收敛到全局最优解。与其它进化算法的对比实验结果表明,本文的差分进化算法有效提高了benchmark函数的最优值精度,加快了收敛速度。在弹簧设计问题中,利用改进的差分进化混合算法得到了较好的结构参数。     

基于双种群两阶段变异策略的差分进化算法

针对差分进化算法差分策略优化问题上的不足, 解决DE/best/1策略全局探测能力差, DE/rand/1局部搜索能力弱而带来的鲁棒性降低及陷入局部最优等问题, 本文在差分策略上进行改进, 并且加入邻域分治思想提高进化效率, 提出一种基于双种群两阶段变异策略的差分进化算法(TPSDE). 第一个阶段利用DE/best/1的优势对邻域向量划分完成的子种群区域进行局部优化, 第二个阶段借鉴DE/rand/1的思想实现全局优化, 最终两阶段向量加权得到最终变异个体使得算法避免了过早收敛和搜索停滞等问题的出现. 6个测试函数的仿真实验结果表明TPSDE在收敛速度、优化精度和鲁棒性方面都得到了明显改善.     

多种群协同进化的差分进化算法

针对差分进化算法在优化过程中容易陷入局部最优和收敛精度不高的问题,提出一种多种群协同进化的差分进化算法。首先提出双序法用于种群划分：同时使用距离系数排序和适应度值排序将种群划分为三个子种群,将离全局最优个体远且适应度值优秀的个体划分出来,可以有效的避免陷入局部最优。其次对每个子种群采用不同的变异策略和控制参数,同时对整体表现一般的种群采用概率判定机制选择变异策略,以平衡全局探测和局部搜索。最后将所提算法在CEC2017测试集上进行实验仿真,实验结果表明,所提算法在收敛精度、跳出局部最优等方面均优于其他改进DE算法。     

Classification-based self-adaptive differential evolution with fast and reliable convergence performance

To avoid the problems of slow and premature convergence of the differential evolution (DE) algorithm, this paper presents a new DE variant named p-ADE. It improves the convergence performance by implementing a new mutation strategy “DE/rand-to-best/pbest”, together with a classification mechanism, and controlling the parameters in a dynamic adaptive manner, where the “DE/rand-to-best/pbest” utilizes the current best solution together with the best previous solution of each individual to guide the search direction. The classification mechanism helps to balance the exploration and exploitation of individuals with different fitness characteristics, thus improving the convergence rate. Dynamic self-adaptation is beneficial for controlling the extent of variation for each individual. Also, it avoids the requirement for prior knowledge about parameter settings. Experimental results confirm the superiority of p-ADE over several existing DE variants as well as other significant evolutionary optimizers.     

多目标差分进化算法的电力系统无功优化

 在传统电力系统无功优化( Reactive Power Optimization,RPO) 模型中引入电压水平 指标,建立了以网损最小,电压水平最好为目标的多目标差分进化算法( Differential Evolution Algorithm) 的模型。针对基本差分进化算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,提出一种 具有自适应参数策略的改进差分进化算法并首次用于多目标电力系统无功优化问题。通过在 算法进化过程中调整变异因子F 和交叉因子CR,在初期增加种群的多样性、扩大全局搜索区 域; 从而可以避免算法陷入局部最优解; 同时在后期也加快了收敛速度。将该算法用于电力系 统无功优化并仿真计算了IEEE-14 节点标准测试系统,结果验证模型和算法的有效性。     

基于DE 和SA 的Memetic 高维全局优化算法

针对高维复杂多模态优化问题,传统的进化算法存在收敛速度慢,求解精度低等缺点,提出一种面向高维优化问题的Memetic全局优化算法。算法通过全局搜索和局部搜索结合的混合搜索策略,采用多模式并行差分进化算法进行全局搜索,基于高斯分布估计的模拟退火算法进行局部搜索。改进后的Memetic算法不仅继承了差分进化算法能发现全局最优解的优点,而且能大幅度提高搜索效率。最后,通过对4个高维多峰值Benchmark函数进行仿真实验,实验结果表明本文算法有效提高了算法的收敛速度和求解精度。     

基于混沌优化策略的SFLA算法

针对基本混合蛙跳算法的缺陷, 提出了一种基于混沌优化策略的改进混合蛙跳算法(SFLA)。在青蛙更新策略中引入自适应扰动机制, 平衡了算法搜索深度, 并利用高斯变异算子代替随机更新操作, 提高了算法搜索速度; 在全局迭代中借鉴混沌优化策略思想, 以概率形式对最优个体进行优化, 避免了族群陷入局部最优, 并证明了改进算法以概率1收敛于全局最优解。最后用MATLAB对测试函数进行了仿真, 仿真结果表明改进的混合蛙跳算法在收敛速度、优化精度上有较大改善。     

全局最优引导的差分演化二进制人工蜂群算法

针对基本二进制人工蜂群算法开采能力弱、收敛速度慢的缺点,提出一种全局最优引导的差分二进制人工蜂群算法。算法仿照粒子群优化,将全局最优参数引入二进制人工蜂群算法中以提高开采能力;同时受差分演化算法中“交叉”操作的启发,提出多维邻域搜索方式,加快收敛速度。采用0-1背包问题进行仿真,实验结果表明与传统算法相比,提出算法不仅寻优能力增强且收敛速度明显提高。对于10维背包问题,提出算法的收敛速度比基本二进制人工蜂群算法提高近10倍。     

基于反射变异策略的自适应差分进化算法

针对差分进化算法易于陷入早熟收敛和局部搜索较慢的问题,提出了一种类似Nelder-Mead方法中的反射操作的变异策略,称为反射变异策略。不同于其他基本的差分策略,提出的变异策略具有明确的差分方向,具有更快的局部收敛速度。为了避免因差分方向的贪婪性而导致算法早熟的可能性增加,反射变异策略使用4个随机的个体完成一次变异操作。将基于反射变异策略的子代生成策略和自适应参数方法组合形成了基于反射变异策略的自适应差分进化算法（RMADE）。使用12个函数测试了RMADE的性能并与其他算法进行比较,结果表明RMADE具有较快的收敛速度和较好的全局探测能力,进而体现了反射变异策略的价值。     

基于混合变异策略的改进差分进化算法及函数优化

针对差分进化算法DE 传统变异策略不能有效平衡全局搜索和局部搜索,并且算 子固定,导致算法早收敛、搜索效率较低。基于DE 变异策略性能,提出一种混合变异策略, 力图平衡算法探索和开发能力,使得前期增强全局搜索,保持种群多样性; 后期偏重局部搜 索,尽快收敛到全局最优值。同时操作算子采用随机正态缩放因子F 和时变交叉概率因子CＲ, 进一步改善算法性能。几个典型Benchmarks 测试函数实验表明: 该改进型差分进化算法能有 效避免早收敛,较好地提高算法的全局收敛能力和搜索效率。     

基于随机邻域变异和趋优反向学习的差分进化算法

传统差分进化（DE）算法在迭代过程中不能充分平衡全局勘探与局部开发,存在易陷入局部最优、求解精度低、收敛速度慢等缺点。为提升算法性能,提出一种基于随机邻域变异和趋优反向学习的差分进化（RNODE）算法并对其进行复杂度分析。首先,为种群中每个个体生成随机邻域,用全局最佳个体引导邻域最佳个体生成复合基向量,结合控制参数自适应更新机制构成随机邻域变异策略,使算法在引导种群向最优方向趋近的同时保持一定的勘探能力;其次,为了进一步帮助算法跳出局部最优,对种群中较差个体执行趋优反向学习操作,扩大搜索区域;最后,将RNODE与九种算法进行对比以验证RNODE的有效性和先进性。在23个Benchmark函数和两个实际工程优化问题上的实验结果表明,RNODE算法收敛精度更高、速度更快、稳定性更优。