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。     

基于差分进化的回溯搜索优化算法研究与改进

针对回溯搜索优化算法收敛速度慢和易早熟的缺点,提出了一种改进算法.首先,利用麦克斯韦分布产生变异尺度系数,并在此基础上提出了一种新的变异算子.新变异算子有效地加快了收敛速度.同时,在变异策略中添加了一种选择机制以增加全局搜索能力,避免出现早熟收敛.通过与差分进化的变异策略对比和经典测试函数的测试,实验结果表明改进算法不仅具有较快的收敛速度,而且具有良好的全局搜索能力.     

基于双变异算子的免疫规划

针对进化规划的早熟收敛问题,借鉴免疫系统的应答机制,并结合进化规划与免疫机理,提出一种基于双变异算子的免疫规划算法（DMIP）．该算法的核心在于采用全局柯西变异算子和局部高斯变异算子,通过保持种群的多样性和执行记忆保护以及弱小保护策略,保证了算法搜索的快速性和有效性．理论分析和仿真结果均表明,该方法能够有效地提高算法的全局及局部搜索能力,克服早熟现象．     

基于免疫进化与混沌变异的机器人路径规划

针对传统进化算法的"早熟收敛"和"收敛速度慢"两大致命缺点,在分析了导致以上缺点原因的基础上,提出了一种基于人工免疫与混沌变异的双群进化算法。在该算法中,进化在2个子群间同时进行,一个种群使用混沌变异算子对解空间进行充分搜索,另一个种群使用指数衰减的高斯算子进行局部搜索,较快速地规划出性能是全局优化的可行路径。测试结果表明:该算法是可行的。     

一种进化类混合算法的研究

针对现有的单一算法在解决数值优化问题中存在的问题,提出了一种基于进化计算的混合算法.该算法在原有遗传算法的基础上对交叉算子进行改进,同时将模拟退火算法与变异算子进行结合形成一种模拟变异算子;为提高算法的求解精度和收敛速度,在算法中引入了进化策略的自适应搜索特性; (μ,λ)选择算子的应用增加了跳出局部最优解的几率,精英保留策略的选用能够保障算法收敛于全局最优解.用两个典型的测试函数对该算法进行测试,测试结果表明算法能够跳出局部最优解的陷阱,快速高效,高精度地收敛于全局最优解.     

基于差分进化和粒子群优化算法的混合优化算法

为了发挥差分进化和粒子群优化算法各自拥有的特点,并克服自身存在的问题,提出了一种混合优化算法(简称DPA).该算法首先利用差分进化的变异和选择算子产生新的群体,然后通过使用粒子群优化算法和交叉、选择算子进行局部搜索.在整个算法过程中,群体寻优范围先扩散再收缩,反复迭代渐进收敛.通过3个标准算例的测试表明,新的混合优化算法与差分进化和粒子群优化算法相比,具有收敛速度快、搜索能力强、鲁棒性好的特点.     

混沌蜜蜂双种群进化遗传算法

利用混沌运动的遍历性、随机性和规律性等特点,提出混沌蜜蜂双种群进化遗传算法。该算法在基于蜜蜂双种群进化遗传算法的基础上,利用混沌优化进行改善初始种群质量和利用混沌退化变异算子代替常规算法中的变异算子,避免搜索过程陷入局部极值。实验结果表明,该算法计算速度快、收敛性好,提高了常规遗传算法的收敛速度和优化效果。     

一种并行免疫进化策略算法研究

基于克隆选择原理,提出一种自适应并行免疫进化策略．在算法中根据抗体抗原亲和度将初始抗体种群分为两个子群,相应地提出了精英克隆算子和超变异算子．通过精英克隆算子提高算法局部搜索能力,同时利用超变异算子维持种群多样性,通过这两个功能互补算子的并行操作实现种群进化．仿真表明,自适应并行免疫进化策略搜索效率高,能有效抑制早熟收敛现象,可用于解决复杂机器学习问题．     

基于梯度优化的自适应小生境遗传算法

针对基本遗传算法全局搜索能力差和收敛速度慢,且在求解多峰函数时仅能得到部分最优解的缺点,提出一种基于梯度优化的自适应小生境算法。该算法利用当前种群适应度和种群代数来设计交叉算子和变异算子,有效地保持了种群的多样性,改善全局搜索能力,加快了收敛速度,应用改进的梯度优化算子保证进化向最优解方向靠近,提高了计算峰值的精确度。对Shubert函数的仿真试验证明,该算法能改善全局搜索能力,加快算法收敛速度并提高计算精度。     

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。     

应用改进的遗传算法求解TSP问题

旅行商问题,也称货郎担问题,属于完全NP问题,而遗传算法在解决组合排列问题方面占有很重要的地位.针对TSP问题,提出了一种改进的遗传算法.利用交换启发交叉算子和可变交叉概率实现局部搜索,加快算法的收敛速度,利用变换变异算子和可变变异概率维持群体的多样性防止算法早熟收敛.Java仿真实验结果表明,改进后的算法明显优于传统的遗传算法,说明该算法具有良好的有效性和可行性.     

Self-organizing genetic algorithm based tuning of PID controllers

This paper proposes a self-organizing genetic algorithm (SOGA) with good global search properties and a high convergence speed. First, we introduce a new dominant selection operator that enhances the action of the dominant individuals, along with a cyclical mutation operator that periodically varies the mutation probability in accordance with evolution generation found in biological evolutionary processes. Next, the SOGA is constructed using the two operators mentioned above. The results of a nonlinear regression analysis demonstrate that the self-organizing genetic algorithm is able to avoid premature convergence with a higher convergence speed, and also indicate that it possesses self-organization properties. Finally, the new algorithm is used to optimize Proportional Integral Derivative (PID) controller parameters. Our simulation results indicate that a suitable set of PID parameters can be calculated by the proposed SOGA.     

一种改进的微粒群优化算法

提出了一种基于差分进化算子变异的改进微粒群优化算法，为减小陷入局优的可能性，在群体最优信息陷入停滞时引入差分进化算子变异，使算法摆脱局部极优点的束缚，同时又保持前期搜索速度快的特性，提高全局搜索能力。仿真实验表明：与标准微粒群优化算法相比，该文算法的全局收敛性能得到了显著提高，能有效避免微粒群优化算法中的早熟收敛问题。     

改进差分进化策略在多峰值函数优化中的应用

针对差分演化算法与进化策略算法中所存在的不足,将模拟退火算子引入到差分演化算法的变异操作中,这样有助于在进化前期进行全局搜索,后期进行局部搜索;在标准进化策略的基础上,加入差分变异操作,提出了一种新的差分进化策略双重变异算法。通过测试算例可看出,该方法在多峰值函数优化问题中,具有求解精度较高,收敛速度较快等特点。     

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。     

一种用于BP网络优化的并行模拟退火遗传算法

针对模拟退火算法和遗传算法存在的不足,提出了并行模拟退火遗传算法,并用于3层BP神经网络优化。在适应度函数中引入模拟退火机制,采用排序、最优保存策略选择算子、启发式交叉和多点非均匀变异改进遗传算子,利用模拟退火算法产生新解增加搜索方向,并结合并行进化思想对经典遗传算法进行改进。通过对英文字母识别的仿真实验,表明该方法全局搜索能力、局部搜索能力和收敛速度都优于经典遗传算法。     

改进的基因表达式程序设计及其在函数建模中的应用

该文提出了一种改进的基因表达式程序设计的遗传进化算法PGEP，新的算法引入三个算子：（1）基于精英保存策略的精英子空间算子；（2）基于全局收敛策略的变重组、变换概率Pc和变变异概率Pm算子；（3）基于群体搜索技术的变维子空间算子。将改进的基因表达式程序设计应用于函数建模，获得满意的结果。     

基于t分布变异的自适应差分进化算法

为了更好地提高差分进化算法的全局探索和局部开发能力,提出了一种改进的差分进化算法。在该算法中,引入t分布变异算子将高斯变异和柯西变异的优点结合起来,根据以往的进化经验自适应地调整进化策略及交叉概率。通过四个典型的Benchmarks函数的测试结果表明算法具有良好的性能。     

A directional mutation operator for differential evolution algorithms

Differential evolution (DE) is widely studied in the past decade. In its mutation operator, the random variations are derived from the difference of two randomly selected different individuals. Difference vector plays an important role in evolution. It is observed that the best fitness found so far by DE cannot be improved in every generation. In this article, a directional mutation operator is proposed. It attempts to recognize good variation directions and increase the number of generations having fitness improvement. The idea is to construct a pool of difference vectors calculated when fitness is improved at a generation. The difference vector pool will guide the mutation search in the next generation once only. The directional mutation operator can be applied into any DE mutation strategy. The purpose is to speed up the convergence of DE and improve its performance. The proposed method is evaluated experimentally on CEC 2005 test set with dimension 30 and on CEC 2008 test set with dimensions 100 and 1000. It is demonstrated that the proposed method can result in a larger number of generations having fitness improvement than classic DE. It is combined with eleven DE algorithms as examples of how to combine with other algorithms. After its incorporation, the performance of most of these DE algorithms is significantly improved. Moreover, simulation results show that the directional mutation operator is helpful for balancing the exploration and exploitation capacity of the tested DE algorithms. Furthermore, the directional mutation operator modifications can save computational time compared to the original algorithms. The proposed approach is compared with the proximity based mutation operator as both are claimed to be applicable to any DE mutation strategy. The directional mutation operator is shown to be better than the proximity based mutation operator on the five variants in the DE family. Finally, the applications of two real world engineering optimization problems verify the usefulness of the proposed method.     

Dynamic and heuristic fuzzy connectives-based crossover operators for controlling the diversity and convergence of real-coded genetic algorithms

Genetic algorithms are adaptive methods which may be used as approximation heuristic for search and optimization problems. Genetic algorithms process a population of search space solutions with three operations: selection, crossover, and mutation. A great problem in the use of genetic algorithms is the premature convergence, a premature stagnation of the search caused by the lack of diversity in the population and a disproportionate relationship between exploitation and exploration. The crossover operator is considered one of the most determinant elements for solving this problem. In this article we present two types of crossover operators based on fuzzy connectives for real-coded genetic algorithms. The first type is designed to keep a suitable sequence between the exploration and the exploitation along the genetic algorithm's run, the dynamic fuzzy connectives-based crossover operators, the second, for generating offspring near to the best parents in order to offer diversity or convergence in a profitable way, the heuristic fuzzy connectives-based crossover operators. We combine both crossover operators for designing dynamic heuristic fuzzy connectives-based crossover operators that show a robust behavior. © 1996 John Wiley & Sons, Inc.