改进自适应微分进化算法求解全局优化问题

针对微分进化(DE: differential evolution)算法在进化后期收敛速度慢,收敛精度低,易陷入局部最优解等缺点。本文通过改进DE的变异方程,并引入一种新的控制参数自适应策略,提出了一种改进自适应微分进化(IADE: improved adaptive differential evolution)算法。进化过程中IADE将根据个体适应值与父代平均适应值之间的关系动态地调整控制参数。同时,采用10个常用于优化算法比较的标准函数对IADE和其它改进DE算法进行对比试验,实验结果表明IADE算法不仅能够显著地提高收敛速度和收敛精度,而且具有非常好的鲁棒性,从而使得该算法能够满足过程优化的实时性、准确性以及稳定性要求。     

基于混沌搜索的微分进化算法

针对基本微分进化算法在后期收敛速度慢,搜索能力差等问题,利用混沌搜索的随机性、遍历性以及对初值的敏感性等特性,提出了一种混合混沌搜索的微分进化算法——混沌微分进化算法。该算法既保持了基本微分进化算法结构简单的特点,又能提高算法的收敛速度、计算精度以及全局寻优能力。数值仿真结果表明,该算法的性能优于基本微分进化算法。     

蚁群和微分进化相融合的自适应优化算法

为解决复杂函数的全局优化问题,提出一种蚁群和微分进化相融合的自适应优化算法。采用微分进化算法的变异和交叉操作避免蚁群算法过早收敛,使用蚁群算法的寻优路径信息素正反馈机制来加速微分进化算法收敛于最优路径,并自动调整搜索范围。实验结果表明,与蚁群算法和微分进化算法相比,该算法全局优化的搜索效率较高。     

微分进化算法整数编码策略实现研究

微分进化算法（DE）是模仿生物进化“优胜劣汰、适者生存”的一种随机优化算法,具有简单、快速、鲁棒性好等特点,已经得到广泛应用.通过运用微分进化算法的整数编码方法,在整数空间中求解,并在实数空间中计算解的适应度.使用测试函数对程序进行测试,证明了整数编码解对空间个体中寻优的快速性、准确性.     

基于微分进化的混合生物地理学约束优化算法

针对生物地理学优化算法（biogeography based optimization ,BBO）容易陷入局部最优解的缺点,提出一种基于微分进化（differential evolution ,DE）改进BBO算法的混合生物地理学（BBO‐DE）优化算法。通过有机结合BBO算法的利用能力和DE算法的搜索能力,实现利用能力与搜索能力的平衡;引入基于可行性的约束处理机制,解决传统BBO算法无法求解约束优化的问题。通过选定的8个标准测试函数对改进算法进行仿真测试,测试结果验证了改进算法的可行性和有效性,与基本BBO和DE算法相比,其在最终解的质量和收敛速度上具有明显优势。     

基于混沌搜索的自适应差分进化算法

提出一种基于混沌搜索的自适应差分进化算法（CADE）,该算法在计算过程中自适应地调整交叉率,在搜索初期保持种群多样性的同时增强算法的全局收敛性。具有较强局部遍历搜索性能的混沌搜索的引入使得算法具有较好的求解精度,增加搜索到全局最优解的概率。对几种典型的测试函数对CADE进行了测试,实验结果表明,该算法能有效地避免早熟收敛,具有良好的全局收敛性。     

基于精英种群策略的协同差分进化算法

针对差分进化算法在处理函数优化时存在的过早收敛和易陷入局部最优的问题,提出了一种基于精英种群策略的协同差分进化算法。在优化过程中,首先对种群进行适应度值评估和排序,提取前N个优秀个体组成精英种群,其余个体随机分为3个等大的子种群,每个子种群采取不同的进化策略,以此来保证种群的多样性;然后每隔一定代数,根据新的适应度值更新精英种群和其余3个子种群,这样可以有效地避免算法陷入局部最优;最后,将所提出的算法与4个先进的差分进化算法在CEC2014的30个标准测试函数上进行对比实验。实验结果表明,所提出的算法能够有效提高收敛速度,具有较高的收敛精度和较好的优化性能。     

基于微分进化算法的自适应滤波的应用

电流互感器综合特性测试仪使用了传统LMS算法自适应滤波.基于传统LMS算法自适应滤波的缺点之一是容易陷入局部最优解,从而影响滤波效果.微分进化算法是一种较新的全局优化方法,能够保证全局最优解.将微分进化算法应用于自适应滤波,并将该滤波方法应用于电流互感器综合特性测试仪,取得了预期效果.     

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.     

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。     

自适应蚁群差分进化算法

针对传统差分进化算法在求解高维复杂问题时存在通用性差、鲁棒性低、收敛速度慢和求解精度低等问题,提出一种基于蚁群算法的自适应多模式差分变异策略.算法在每代进化中,个体根据各变异进化模式上的信息素大小,采用轮盘赌选择策略选择变异算子,并根据各变异算子对优化所做贡献的大小对信息素进行动态更新,贡献大的变异算子可以获得更多被选择的机会,使得各变异算子发挥其最大性能,从而提高算法的收敛速度和通用性.对5个高维的benchmark函数进行算法验证,实验结果表明,该算法很好的提高了差分进化算法的通用性和鲁棒性,有效地克服了收敛速度慢和早熟等问题.     

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.     

基于一次指数平滑法的自适应差分进化算法

提出一个策略和控制参数自适应的差分进化(ESADE)算法.ESADE算法将指数平滑法和轮盘赌选择法结合到一起,根据先前成功的经验在策略候选池中为每个个体自适应地选择变异策略来匹配进化的不同阶段.在进化过程中,ESADE算法使用柯西分布和正态分布为控制参数产生适当的值,并使用指数平滑法进行自适应.大量的仿真实验结果表明,ESADE算法要优于其他差分进化算法.     

基于反向学习的自适应差分进化算法

为解决差分进化（DE）算法过早收敛与搜索能力低的问题,讨论对控制参数的动态调整,提出一种基于反向学习的自适应差分进化算法。该算法通过反向精英学习机制来增强种群的局部搜索能力,获取精确度更高的最优个体;同时,采用高斯分布随机性提高单个个体的开发能力,通过扩充种群的多样性,避免算法过早收敛,整体上平衡全局搜索与局部寻优的能力。采用CEC 2014中的6个测试函数进行仿真实验,并与其他差分进化算法进行对比,实验结果表明所提算法在收敛速度、收敛精度及可靠性上表现更优。     

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。     

改进的排序变异多目标差分进化算法

针对多目标差分进化算法在求解问题时收敛速度慢和均匀性欠佳的问题,提出了一种改进的排序变异多目标差分进化算法（MODE-IRM）。该算法将参与变异的三个父代个体中的最优个体作为基向量,提高了排序变异算子的求解速度;另外,算法采用反向参数控制方法在不同的优化阶段动态调整参数值,进一步提高了算法的收敛速度;最后,引入了改进的拥挤距离计算公式进行排序操作,提高了解的均匀性。采用标准多目标优化问题ZDTl~ZDT4,ZDT6和DTLZ6~DTLZ7进行仿真实验:MODE-IRM在总体性能上均优于MODE-RMO和PlatEMO平台上的MOEA/D-DE、RM-MEDA以及IM-MOEA;在世代距离（GD）、反向世代距离（IGD）和间隔指标（SP）性能度量指标方面,MODE-IRM在所有优化问题上的均值和方差均明显小于MODE-RMO。实验结果表明MODE-IRM在收敛性和均匀性指标上明显优于对比算法。     

求解约束优化的一个自适应杂交差分演化算法

结合基于可行性规则的约束处理技术,构造了一个求解约束优化问题的自适应杂交差分演化模拟退火算法。该算法以差分演化算法为基础,用模拟退火策略来增强种群的多样性,用一个基于可行性规则的约束处理技术来处理不等式约束,且自适应化关键控制参数,避开人为控制参数的困难。在标准测试集上的实验结果表明该算法的有效性,与同类算法的比较表明了该算法的优越性。     

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。     

A differential evolution algorithm with intersect mutation operator

This paper proposes a novel differential evolution (DE) algorithm with intersect mutation operation called intersect mutation differential evolution (IMDE) algorithm. Instead of focusing on setting proper parameters, in IMDE algorithm, all individuals are divided into the better part and the worse part according to their fitness. And then, the novel mutation and crossover operations have been developed to generate the new individuals. Finally, a set of famous benchmark functions have been used to test and evaluate the performance of the proposed IMDE. The experimental results show that the proposed algorithm is better than, or at least comparable to the self-adaptive DE (JDE), which is proven to be better than the standard DE algorithm. In further study, the IMDE algorithm has also been compared with several improved Particle Swarm Optimization (PSO) algorithms, Artificial Bee Colony (ABC) algorithm and Bee Swarm Optimization (BSO) algorithm. And the IMDE algorithm outperforms these algorithms.     

基于维度分组交叉的自适应差分进化算法

为了解决求解高维复杂问题时存在收敛速度慢、求解精度低、容易陷入局部搜索等问题,提出维度分组交叉算法和自适应多模式并行差分进化算法。算法利用种群中各维变量之间的相关性进行维度划分,通过k个种群分别在k个维度划分上进行自适应差分进化,在种群间按维度划分进行交叉操作,从而较好实现了多种群的协同差分进化。最后对4个benchmark高维函数进行算法验证,实验结果表明,该算法在提高算法的寻优速度的同时,还有效地克服了早熟收敛等问题。