基于新变异策略的动态自适应差分进化算法

针对差分进化算法在复杂优化问题求解时后期收敛速度慢、易陷入局部最优和参数设置繁琐等问题,提出一种基于新变异策略的动态自适应差分进化算法p-ADE.首先,新变异策略中通过利用种群的全局最优解和目标个体的历史最优解引导种群搜索方向,为下一代个体的生成引入更多有效的方向性信息,避免差分向量中个体随机选择导致的搜索盲目性.其次,为加快收敛速度、提高算法稳定性、避免参数设置的繁琐与不精确,提出一种参数动态自适应调整策略,动态平衡算法局部搜索与全局搜索间的关系,有效调节个体在进化过程中的变异程度.在10个Benchmark函数上的实验结果表明,p-ADE相对于多种先进DE优化策略和全局优化算法在收敛精度、速度和鲁棒性上均具有明显优势.     

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。     

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.     

改进差分进化算法辨识加药凝絮过程参数

针对标准差分进化算法收敛速度慢,容易陷入局部最优从而导致收敛精度不高的缺点,提出将DE/rand/1和DE/best/1线性加权相结合以及自适应重构交叉概率因子的改进差分进化算法.该算法中变异策略采用将DE/rand/1和DE/best/1通过线性模拟退火加权策略相结合,交叉因子则根据进化代数自适应重构,使得算法在初期重视全局搜索能力以找到全局最优可能解,后期重视局部收敛速度,以提高算法寻优能力和收敛速度.最后将该算法和其他改进差分进化算法用于城市供水水处理过程的加药凝絮参数辨识中,仿真结果表明,该算法相对于其他3种算法具有更快的收敛速度和更好的收敛精度,所得模型对检验数据的误差平方和很小,表明该模型准确可靠,为投药过程的前馈反馈控制和水厂的优化运行打下了良好基础,具有很好的实际意义.     

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.     

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。     

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。     

基于自适应权重调整与差分进化策略的并行式混合蛙跳算法

针对标准混合蛙跳算法（SFLA）在复杂优化问题中出现的收敛速度慢、求解精度不高和运行效率低等问题,提出了一种基于自适应权重调整与差分进化（DE）策略的并行式混合蛙跳算法（P-DE-ASFLA）。在局部搜索过程中,采用邻近学习策略更新子群中的最优个体以加快算法的收敛;采用动态蛙跳规则更新子群中的最差个体以避免算法早熟收敛;在全局搜索过程中,采用DE策略对混合后的种群进行基因更新,增强算法的全局寻优能力。同时基于主从式并行架构,采用多进程技术使子群的局部搜索过程并行化,大幅提高了算法的运行效率。实验结果表明,所提算法在6个标准测试函数中的求解质量和运行效率要远优于标准SFLA和DE算法。     

一种基于密度聚类的小生境差分进化算法

针对基本差分进化算法早熟收敛的缺陷,提出了一种基于密度聚类的小生境差分进化算法。该算法基于DE/rand/2/bin变异方式全局搜索能力强、鲁棒性好和DE/best/2/bin变异方式局部搜索能力强、收敛速度快的特点,首先初始化一个没有子种群的全局种群,再在全局种群中采用DE/rand/2/bin进行迭代搜索,并对其中的个体进行聚类,当聚类簇中的个体数目达到规定的最小规模时形成一个小生境子种群,然后在各子种群中采用改进的DE/best/2/bin进行迭代搜索并重新进行聚类,从而提高进化过程中种群的多样性,增强算法跳出局部最优的能力。仿真实验表明,该方法能显著提高算法的收敛速度和全局搜索能力,有效避免早熟收敛。     

基于Logistic模型和随机差分变异的正弦余弦算法

针对标准正弦余弦算法(Sine Cosine Algorithm,SCA)处理全局优化问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优和求解精度低的缺点,文中提出了一种基于非线性转换参数和随机差分变异策略的改进正弦余弦算法(LS-SCA)。首先,设计一种基于Logistic模型的非线性转换参数策略以平衡算法的全局搜索和局部开发能力;其次,引入随机差分变异策略以增强种群的多样性与避免算法陷入局部最优;最后,将非线性转换参数和随机差分变异策略进行融合。一方面,选取12个标准测试函数进行全局寻优的仿真实验。结果表明,与其他SCA类算法和最新智能算法相比,LS-SCA在收敛精度和收敛速度指标上均能达到较优的效果。其中,随机差分变异策略对LS-SCA全局寻优能力的提升尤为明显。另一方面,利用LS-SCA优化神经网络参数解决了两类经典分类问题。实验结果表明,与传统的BP算法和其他智能算法相比,基于LS-SCA的神经网络能达到较高的分类准确率。     

基于双变异模式协同的自适应微分进化算法

针对微分进化算法(DE)易陷入局部最优解、进化后期收敛速度慢、求解精度低等缺点,结合DE/rand/1和DE/best/1两种变异模式分别具有全局探索能力和局部开发能力的优点,引入精英存档策略和控制参数自适应策略,提出一种双变异模式协同自适应微分进化(DMCSaDE)算法.15个典型benchmark测试函数的实验结果表明,DMCSaDE能够有效提高算法的全局探索能力和局部开发能力,避免早熟收敛,大大提高算法的收敛性能和鲁棒性,同时,精英种群的大小对DMCSaDE的优化性能具有明显的影响.     

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。     

混合策略改进的鲸鱼优化算法

针对标准鲸鱼优化算法易出现搜索速度慢、寻优精度低及早熟收敛等问题,提出一种混合策略改进的鲸鱼优化算法。首先采用混沌映射生成初始种群增加种群多样性,为算法全局搜索奠定基础;然后引入非线性策略改进收敛因子和惯性权重,平衡算法的全局探索与局部开发能力并加快收敛速度;最后根据群体适应度方差设定阈值进行变异操作,避免算法出现早熟收敛的现象。通过对12个典型基准函数进行三方面的性能测试,实验结果表明,改进算法在搜索速度、收敛精度等方面有显著提高,且摆脱陷入局部最优解的能力强。     

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.