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。     

基于改进NSGA-II的车间排产优化算法研究

针对NSGA-II算法在处理车间排产优化问题中出现的子代种群多样性差、收敛能力差等问题,提出了一种改进NSGA-II的车间排产优化算法。改进NSGA-II算法主要对传统NSGA-II算法的交叉和变异环节,提出新的改进自适应交叉和变异算子,通过对个体拥挤度与种群平均拥挤度进行对比,并结合种群迭代进化过程,将遗传概率与种群个体及种群进化迭代次数关联,避免盲目导向性,提高种群的收敛速度;提出新的均匀进化精英保留策略,通过自适应分层次选取种群个体,解决子代种群多样性差的问题。针对车间排产问题,选择“最大化最小交货提前期”和“最小化最大理想加工时间偏差”作为目标函数,运用改进NSGA-II算法进行实际工程的仿真分析,对比改进前后算法优化的结果,验证了算法的有效性,同时证明了其应用于实际生产排产调度问题的价值参考性。     

遗传规划中遗传算子对种群多样性的影响

为了能有效地避免过早收敛并跳出局部最优,提出了一种改进的遗传规划算法来研究遗传算子（选择、交叉和变异）对种群多样性（主要是基因型和表现型）的影响。首先在基准问题（奇偶校验和符号回归中的四次多项式函数）中比较不同的遗传算子在离散和连续的适应度空间中的搜索寻优,然后使用斯皮尔曼相关系数来度量种群多样性与适应度的相关性。结果表明选择和交叉算子极大地减少了种群多样性,变异算子则能维持甚至提高种群多样性,这说明通过控制遗传算子来改变种群多样性从而找到最优个体是可行的。     

基于锦标赛选择变异策略的改进差分进化算法及函数优化

针对差分进化算法传统变异策略在全局收敛鲁棒性和搜索效率上不能达到一个很好的折衷,并且算法的操作算子固定,导致搜索效率低、易早熟收敛等问题,文中在差分进化算法变异策略性能分析的基础上,提出了一种基于锦标赛选择的变异策略。该策略采用“锦标赛选择”对随机选取的变异向量排序选出基向量,差分向量选择有利于搜索的方向并对其 “强化”,以提高收敛速率和维持种群多样性;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,以平衡局部搜索和全局搜索;最后,利用4个典型Benchmarks测试函数对改进算法进行测试。实验结果表明,该改进型差分进化算法能有效避免早熟收敛,较好地提高算法的全局收敛能力和搜索效率。     

基于差分进化的飞蛾算法在电力调度中的应用

针对基本MFO算法存在后期收敛速度较慢、收敛精度低等缺点,提出了一种基于差分进化的改进飞蛾优化算法（DEMFO）。该算法首先将差分进化算法融合到MFO算法中,使得飞蛾种群个体之间具有变异、交叉、选择机制,DEMFO算法拥有更强的全局和局部搜索能力;运用柯西变异算子对飞蛾最优位置进行变异更新产生新解,保持飞蛾种群的多样性,帮助算法跳出局部最优;再引入动态自适应权重因子,使飞蛾的更新方式更具灵活性,引导算法朝着正确的搜索方向进行,从而有效地提高了算法的收敛性和精度;对该算法用8个测试函数进行仿真实验,从实验结果可以看出DEMFO算法在收敛速度和收敛精度上有了显著提高。将该算法成功应用于求解电力系统负荷经济调度（Economic Dispatch,ED）模型,在Matlab平台对140台机组算例进行了仿真,相比基本MFO算法,提出的DEMFO算法能够获得更高质量的优化解,提供更好的负荷经济调度方案,从而有效降低发电成本,产生巨大的经济效益。     

融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法

针对花授粉算法（FPA）具有寻优精度较低,稳定性不高的问题,提出了一种融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法（SCA-EFPA）。针对花授粉算法的局部授粉过程,授粉范围小且易陷入局部最优值的问题,利用正弦余弦算法的“局部开发”和“全局搜索”特性,并作简化改进后引入;针对其全局授粉过程,搜索范围较大且寻优精度低的问题,引入精英花粉算子以提高寻优精度并且进行变异和交叉操作以保持种群多样性。达到整个改进后的算法具有提高寻优精度的目的。选取多组标准测试函数来测试改进算法的各项性能。结果表明,与基本花授粉算法、粒子群算法和差分变异算法等相比,融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法具有更高的寻优精度,更好的稳定性和收敛性。     

基于交叉变异策略的双种群差分进化算法

为加强差分进化算法的全局搜索能力,提出了一种基于交叉变异策略的双种群差分进化算法（CMDPDE）。CMDPDE中,两个种群分别采用大小不同的缩放因子和交叉因子,在每代进化完毕后,对其中缩放因子和交叉因子较小的种群执行交叉或变异策略来寻找更优的个体,同时两个种群之间每10代进行一次信息交流。这种方式与单种群差分进化算法相比,可以通过双种群和交叉变异策略来增加解的多样性,使算法能在更大的范围内寻优。6个Benchmark函数的实验结果证明CMDPDE具有较好的寻优能力。     

基于小生境的混沌变异差分进化算法

针对高维复杂函数的优化问题,提出了基于小生境的混沌变异差分进化算法（CNDE）。算法结合小生境策略,使子种群高效独立地进行搜索,并引入混沌变异进行精细的遍历搜索,在运行中根据迭代次数自动地调整交叉概率因子从而使搜索的初始阶段提高种群多样性,而在搜索后期加强局部搜索能力。对3种经典函数的测试表明,新算法不仅具有很强的全局搜索能力,而且能有效避免早熟收敛问题。     

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。     

自适应合并与分裂的多种群差分进化算法

针对差分进化（DE）算法存在的早熟收敛与搜索停滞问题,提出了自适应合并与分裂的多种群差分进化算法。算法将种群划分为多个子种群,引入子种群优劣因子来评价种群的优劣性,实现种群间的自适应合并与分裂;对于种群中的各个个体,采取基于精英池学习的变异算子,结合优秀个体进行自适应学习调整,使算法达到全局搜索与局部搜索能力的平衡;在算法后期引入扰乱策略,保证算法快速收敛的同时有效地跳出局部极值点,提高算法寻优的精度。在30个标准测试函数的实验结果表明,改进算法能有效解决早熟和陷入局部最优的问题。     

改进的多目标和声搜索算法

针对和声搜索算法不能很好求解多目标优化问题的缺陷,引入邻域搜索算子,对和声记忆库内搜索到的分量进行扰动,对和声记忆库外进行Pareto邻域搜索,实现群体间信息交换,提高算法的全局搜索能力。数值实验选取4个常用测试函数并与NSGA-II、SPEA2、MOPSO 3个多目标算法进行比较,测试结果验证了改进算法的有效性。     

基于岛屿群体模型的多目标演化算法研究

近年来,基于Parcto最优概念的多目标演化算法成为演化计算的研究热点,并已在工程领域中得到了广泛应用。在多目标演化算法NSGA-II基础上,给出了并行非劣分层多目标演化算法(PNSMEA)。该算法引入了粗粒度岛屿模型,整个群体被划分成若干个子群体,每个子群体单独演化计算。子群体在进化过程中,每隔一定进化代数交换集合中的个体,以保证各子群体中个体的多样性,提高多目标问题非劣最优域搜索的广度。引入算术交叉算子,以克服NSGA-II中SBX(Simulated Binary Crossover)交又算子搜索能力较弱的缺点。试验结果表明,PNSMEA算法不仅可改善NSGA-II算法的搜索孤立区域困难和早收敛的问题,而且所获得的Parcto解集具有更好的分布性。     

基于Pareto最优和限制精英的多目标进化算法

在NSGA-II算法的基础上,提出了一种基于Pareto最优和限制精英的多目标进化算法(LEMOEA)。通过分布函数的引入,限制了精英选取的数量,从而更好地维护了种群多样性。同时给出了一种新的单点复合交叉算子,其不但增大了解的搜索区域,而且增强了算法对解的搜索能力。实验结果表明:LEMOEA比NSGA-II有更好的收敛效果和种群多样性。     

基于遗传算子的改进粒子群优化算法

为了克服PSO算法容易陷入局部最优的缺陷,提出一种基于遗传算子的改进PSO算法。该算法借鉴常规的遗传算法中的选择交叉操作,在优化搜索过程中更新粒子的位置时,进行交叉操作,可以扩大全局搜索范围,避免局部最优,提高粒子的多样性。对改进后的算法使用几个典型的测试函数进行了仿真实验,实验结果表明,相比于标准PSO该算法的全局搜索能力和收敛精度都有较大提高,有效地改善了优化性能。     

一种求解多目标优化问题的进化算法混合框架

为了提高多目标优化算法的求解性能,提出一种启发式的基于种群的全局搜索与局部搜索相结合的多目标进化算法混合框架.该框架采用模块化、系统化的设计思想,不同模块可以采用不同策略构成不同的算法.采用经典的改进非支配排序遗传算法(NSGA-II)和基于分解的多目标进化算法(MOEA/D)作为进化算法的模块算法来验证所提混合框架的有效性.数值实验表明,所提混合框架具有良好性能,可以兼顾算法求解的多样性和收敛性,有效提升现有多目标进化算法的求解性能.     

基于排序的改进自适应遗传算法

本文提出了一种改进的自适应遗传算法,其遗传算子由个体在种群中的排序位置自适应地决定,其中选择算子还引入了disruptive selection的思想.该算法能避免群体中超级个体的出现,维持了种群的多样性,加快了种群的收敛速度,克服了遗传算法早熟的现象.函数优化的结果验证了该算法的有效性.     

多策略融合的改进萤火虫算法

针对传统萤火虫算法（FA）中存在的易陷入局部最优及收敛速度慢等问题,把莱维飞行和精英参与的交叉算子及精英反向学习机制融入到萤火虫优化算法中,提出了一种多策略融合的改进萤火虫算法——LEEFA。首先,在传统萤火虫算法的基础上引入莱维飞行,从而提升算法的全局搜索能力;其次,提出精英参与的交叉算子以提升算法的收敛速度和精度,并增强算法迭代过程中解的多样性和质量;最后,结合精英反向学习机制进行最优解的搜索,从而提高FA跳出局部最优的能力和收敛性能,并实现对于解搜索空间的迅速勘探。为验证所提出的算法的有效性,在基准测试函数上进行了仿真实验,结果表明相较于粒子群优化（PSO）算法、传统FA、莱维飞行萤火虫算法（LFFA）、基于莱维飞行和变异算子的萤火虫算法（LMFA）和自适应对数螺旋-莱维飞行萤火虫优化算法（ADIFA）等算法,所提算法在收敛速度和精度上均表现得更为优异。     

求解二次分配问题的离散粒子群优化算法

提出了一种求解二次分配问题的离散粒子群优化算法. 根据二次分配问题及离散量的特点, 重新定义了粒子的位置、速度等量及其运算规则, 为抑制早熟停滞现象, 为粒子和粒子群分别定义了个体多样性和平均多样性. 算法中定义了排斥算子来保持粒子群的多样性, 使用局部搜索算子来提高算法的局部求精能力, 使算法在空间勘探和局部求精间取得了较好的平衡. 在 QAPLIB 的实例上的仿真结果表明, 离散粒子群优化算法具有良好的性能.     

一种改进选择算子和基于小生境的遗传算法

为了进一步提高遗传算法选择算子的选优能力,在传统轮盘赌的基础上提出了一种基于排序的多轮轮盘赌选择算子,在提高了算子选优能力的同时也减少了随机性所产生的误差;同时采用了小生境技术,使得算法既能保证多样性又能够保留最优解。实验表明,与简单遗传算法相比较,新算法能够有效地提高收敛速度。     

用于约束多目标优化问题的热力学遗传算法

为了保持所求得的约束多目标优化问题Pareto最优解的适应度与多样性,在NSGA-Ⅱ基础上提出了一种用于求解有约束的多目标优化问题的热力学遗传算法.结合热力学中自由能与熵的概念,利用热力学中熵与能量的竞争来保持种群的适应度与多样性的平衡,设计了热力学算子.根据非支配排序Pareto分层结构建立分层小生境来改进选择算子,弥补了选择算子不足.实验结果表明:该算法不仅得到的解在空间分布均匀,收敛性好,同时解集具有较广的分布空间.