一种基于进化方向的新的差分进化算法

变异策略对差分进化算法（DE）算法的成功与否起到至关重要的作用.然而,方向信息在DE变异策略的设计当中并没有被充分地挖掘,且对于如何平衡进化速度和种群多样性这两者之间的矛盾也没有得到很好的解决方案.研究了个体在进化选择操作前后产生的差量信息在变异操作上的导向作用,提出了一种新的基于进化方向的变异策略“DE/current-to-pbest/1/Gvector”.同时,为了测试我们这种新的方向信息能否提高算法的优化能力,我们在自适应差分进化算法（JADE）的基础上提出了一种新的算法DVDE.对CEC2005常用的12个测试函数做了仿真实验,实验结果证明DVDE的算法性能平均优于其他5个目前来说性能最好的DE算法（JADE,SaDE,CoDE,jDE,EPSDE）,特别是对于单峰函数,效果更为明显.实验结果也说明进化方向的加入对于提高算法的收敛速度以及保护种群的多样性避免算法过早陷入局部最优起到了较好的作用.     

分工差分进化算法

为克服rand/1和best/1两种变异策略存在的缺陷,提出分工差分进化算法.该算法结合rand/1变异策略全局搜索能力强和best/1变异策略局部搜索能力强、收敛速度快的特点,在进化过程中对个体进行分工,优秀个体选择best/1策略承担开发任务,一般或较差个体选择rand/1变异策略承担探索任务,通过个体分工负责从而提高算法性能.对典型函数的测试结果证明,新算法能够大大提高算法的收敛速率和全局搜索能力.     

迁徙差分进化算法及其在RNA二级结构预测中的应用

对优化问题和游牧民族迁徙行为的比较研究表明,两者存在相似之处。模拟游牧民族迁徙机制提出了一种迁徙策略,并且与差分进化算法相结合,提高了算法摆脱局部极值的能力;通过集成技术,充分发挥各种差分进化算法的优点,实现协同进化,提高了算法的全局搜索能力。最后应用于预测RNA二级结构,实验表明,该算法是有效的。     

迁徙差分进化算法及其在RNA二级结构预测中的应用

对优化问题和游牧民族迁徙行为的比较研究表明,两者存在相似之处。模拟游牧民族迁徙机制提出了一种迁徙策略,并且与差分进化算法相结合,提高了算法摆脱局部极值的能力;通过集成技术,充分发挥各种差分进化算法的优点,实现协同进化,提高了算法的全局搜索能力。最后应用于预测RNA二级结构,实验表明,该算法是有效的。     

混合差分进化算法

为了克服差分进化算法容易出现早熟和收敛速度慢的问题,提出了一种混合差分进化算法.该算法在趋药性差分进化算法(CDE)的基础上,通过对较优个体进行变异操作,维护了种群多样性、避免早熟;通过将较差的个体与较优个体进行杂交,提高了开采能力、加快了收敛速度.基于这两种策略,算法的开采能力与探索能力达到了平衡.用该算法解决标准函数优化问题,并将仿真结果与其他算法进行比较,数值结果表明该文算法具有较快的收敛速度和很强的跳出局部最优的能力.     

具有人工蜂群搜索策略的差分进化算法

针对差分进化算法易出现早熟现象和收敛速度慢等问题,提出一种具有人工蜂群搜索策略的差分进化算法.利用人工蜂群搜索策略很强的探索能力,对种群进行引导以帮助算法快速跳出局部最优点.此外,为了提高算法的全局收敛速度,采用一种基于反学习的初始化方法.通过对12个标准测试函数进行仿真实验并与其他算法相比较,表明了所提出的算法具有较快的收敛速度和很强的跳出局部最优的能力.     

自适应差分进化算法及其在参数估计中的应用

为解决动力学参数估计的问题,提出一种控制参数自适应和策略自适应的差分进化算法(DE-CPASA)。在该算法中,采用差分进化对优化问题进行寻优,控制参数以正态分布的方式实现自适应,通过对适应度函数值的评价,实现变异策略的自适应。测试仿真结果表明,DE-CPASA算法具有较高的求解精度和较快的收敛速度。将DE-CPASA算法应用于Hg氧化动力学参数估计,可得到较好的优化结果。     

差分进化算法在双指数拟合中的应用

利用差分进化算法较好地解决了一元四参数双指数和两元三参数双指数拟合问题。与传统优化算法相比,不受初值的影响,并具有全局收敛性,与PSO算法相比,收敛速度快,是一种求解非线性约束优化问题的有效方法。     

集成协方差矩阵自适应进化策略与差分进化的优化算法

不同智能优化算法在求解优化问题时通常表现出显著的性能差异.差分进化(DE)算法具备较好的全局搜索能力,但存在收敛慢、效率低的不足,协方差矩阵自适应进化策略(CMA–ES)局部搜索能力强,具备旋转不变性,但容易陷入局部最优,因此, DE和CMA–ES之间具有潜在的协同互补能力.针对上述问题,提出了一种集成协方差矩阵自适应进化策略与差分进化的优化算法(CMADE).在CMADE框架中, DE算法负责全局搜索, CMA–ES算法进行局部搜索.通过周期性解交换机制实现CMA–ES和DE两个算法间协同交互和反馈控制.在解交换时,从DE种群中选择优秀个体,利用CMA–ES算法在优秀个体周围进行局部搜索.同时在DE和CMA–ES的混合种群中,综合考虑解的多样性和最优性,选取一定比例的解作为DE算法的新种群进行全局搜索,实现全局搜索与局部搜索的动态平衡.将CMADE算法与CMA–ES, DE, SaDE, jDE, EPSDE, ACODE和SHADE算法在CEC2014标准测试集上进行比较实验.结果表明, CMADE整体性能显著优于其它比较算法.     

改进差分进化算法在动态经济调度中的应用

针对动态经济调度(DED)存在的不可微、非凸性、非线性以及不连续性等特点,提出多策略异维变异差分进化(MDMDE)算法.一方面,从变异维数入手,提出了一种异维变异策略;另一方面,在算法的整个迭代周期内采用了多策略变异.此外,还提出了一种修改的交叉率以及动态变异因子来跳出局部最优.最后,将MDMDE应用于6种动态经济调度...     

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。     

并行差分进化算法

并行处理已经成为现代计算技术的一项关键技术。近几年软件的发展使得异构计算机集合可以作为并行计算资源使用,本文探讨如何在环形网络拓扑结构中将差分进化算法并行,以提高该方法的速度和性能。实验结果表明,子群中交流信息分配到不同节点的范围对该算法的性能有重大影响。此外,并不是差分进化中所有的突变策略都同样对此参数的值敏感。     

多策略多参数并行差分进化算法

针对差分进化（DE）算法收敛早熟与计算效率不理想的问题,提出一种改进的差分进化算法。首先,在进化中同时并行多个策略与参数组合来提高个体多样性。其次,依据建立的评价指标自适应地调整组合来提高寻优效率。最后,把进化过程分为若干的子进程以避免前期优势组合不适应后期的问题。在10个标准测试函数上的实验结果表明,提出的算法与其他算法相比具有相对较好的性能。     

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。     

多策略自适应变异的差分进化算法及其应用

针对传统DE算法在求解复杂函数时会出现早熟收敛、收敛精度低、收敛速度慢等缺陷，提出了一种多策略自适应变异的差分进化算法MsA-DE。将3种变异策略两两结合，随机分配所占比重，以增加种群的多样性；通过引入进化程度阈值，自适应地选择最合适的变异策略，平衡算法的全局搜索和局部搜索能力；对越界的变异个体进行处理，保证种群的多样性和有效性。加入扰动机制提高算法跳出局部最优的能力，同时提高最优解的精度。将该算法用于14个测试函数的优化中，结果表明，MsA-DE算法与其它4种算法相比具有更高的收敛精度和跳出局部最优的能力。将该算法应用于铁路功率调节器RPC的容量优化问题中，结果表明，该算法能够减小RPC补偿装置的容量，提高装置的经济性。     

多目标优化差分进化算法

个体的适应度赋值和群体的多样性维护是进化算法的两个关键问题。首先,一方面,定义了Paretoε-支配关系的相关概念,通过Paretoε-支配关系确定个体的强度Pareto值,根据个体的强度Pareto值对群体进行Pareto分级排序,实现优胜劣汰;另一方面,使用拥挤距离估算个体的拥挤密度,淘汰位于拥挤区的一些个体,维持群体的多样性。然后,根据差分进化算法的特点,使用适当的进化策略和控制参数,给出了一种用于求解多目标优化问题的差分进化算法DEAMO。最后,数值实验表明,DEAMO在求解标准的多目标优化问题时性能表现优良。     

混合量子差分进化算法及应用

量子进化算法基于量子旋转门更新量子比特状态影响了算法搜索性能．提出一种差分进化（DE）与和声搜索（Hs）相结合更新量子比特状态的混合量子差分进化算法（HQDE）．该方法采用实数量子角形式编码染色体,设计一种由差分进化计算更新量子位状态的量子差分进化算法（QDE）和一种由和声搜索更新量子位状态的量子和声搜索（QHS）,并相互机制融合,采用两种不同进化策略共同作用产生种群新量子个体以克服常规算法中早熟及收敛速度慢等缺陷;在此基础上,算法还引入量子非门算子对当前最劣个体以一定概率选中的量子比特位进行变异操作增强算法跳出局部最优解能力．理论分析证明该算法收敛于全局最优解．0／1背包问题及旅行商问题实例测试结果验证了该方法有效性．     

双种群差分进化规划算法

标准差分进化算法（SDE）具有算法简单,控制参数少,易于实现等优点。但在难优化问题中,算法存在收敛速度较慢和容易早熟等缺陷。为克服此缺点,提出一种改进算法--双种群差分进化规划算法（BGDEP）。该算法将种群划分为两个子群独立进化,分别采用DE/rand/1/bin和DE/best/2/bin版本生成变异个体。每隔δt（取5~10）代,将两个子群合并为一个种群,再应用混沌重组算子将之划分为两个子群,以实现子群间的信息交流。在双种群协同差分进化的同时,应用非均匀变异算子对其最优个体执行进化规划操作,使得算法具有较快的收敛速度和较强的全局寻优能力。为测试BGDEP的性能,给出了4个30维benchmark函数优化问题的对比数值实验。结果表明,BGDEP的求解精度、收敛速度、鲁棒性等性能优于SDE、双种群差分进化（BGDE）和非均匀变异进化规划（NUMEP）等4种算法。     

具有局部搜索策略的差分进化算法

针对目前差分进化与局部搜索相结合仅局限于基于交叉的局部搜索的方法,提出了一种基于最佳个体局部搜索策略的差分进化算法(LSDE),并引入正态分布算子自动调整搜索步长和时变差分进化因子调整DE的两个参数。实验结果表明:除一个函数外,LSDE的寻优效果比DE和基于混沌搜索的微分进化算法(CDE)都要好,LSDE的收敛速度比DE快。