基于免疫原理的量子进化算法及收敛性研究

分析量子进化算法的特点及免疫进化的机理,提出一种基于免疫算子的量子进化算法．该算法通过免疫克隆选择、免疫细胞交叉变异、记忆细胞产生、抗体相似性抑制等进化机制,可以最终找出最优解,比传统的量子进化算法具有更好的种群多样性,更快的收敛速度和全局寻优能力．不仅从理论上证明了所提出算法的收敛性,而且通过仿真实验表明了该算法的优越性．     

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。     

基于自适应交叉概率因子的差分进化算法及其应用

基本差分进化算法的控制参数在进化过程中是保持不变的,但是交叉概率因子的大小影响种群进化的 多样性以及种群的收敛速度．本文提出一种根据种群平均适应度方差非线性改变交叉概率因子的方法．在种群多样 性降低时增大该因子,使之接受更多变异个体的基因,有利于加强局部搜索和加速收敛速率;多样性增大时减小该 因子,避免该个体基因结构遭到过多的破坏,促使该个体的进化,有利于保持种群的多样性和完成全局搜索．并且 给出了一种新的变异方式,这种变异方式一方面能提高算法的收敛速度,另一方面能在一定程度上保持较高的种群 多样性．最后将其应用到热连轧精轧机组负荷分配优化中,改进后的优化方法在性能上要优于所对比算法．     

区间混合性能指标优化问题的自适应遗传算法

为了解决区间混合性能指标优化问题,在此提出了一种自适应进化优化方法。首先,基于前后代最优个体的距离,计算种群的收敛进度;然后,基于种群的多样性、收敛进度,以及进化代数,计算进化种群的交叉和变异概率;最后,将所提算法应用于室内布局这一典型的区间混合性能指标优化问题,并与其他算法比较,实验结果表明,所提算法在最优解数目、性能,以及分布性等方面均具有优越性。     

基于耗散结构理论的差分进化算法*

差分进化算法是一种新的进化计算技术,为解决其早熟问题,提出了一种基于耗散结构理论的改进差分进化算法。在变异成功的个体数和交叉算子之间建立联系,使变异成功的个体影响交叉算子,提高全局收敛能力。仿真实验表明,通过对三个标准测试函数的测试,并与标准遗传算法和差分进化算法相比,所提出的改进差分进化算法是一种收敛速度快、求解精度高、鲁棒性较强的全局优化算法。     

一种改进的遗传算法及其在函数优化中的应用

针对基本遗传算法容易出现早熟早敛,本文提出了一种改进的遗传算法.这种算法主要是通过在进化过程中不断加入一些新鲜的个体来增强群体的多样性,在进化初期采用较大交叉和变异概率,在进化后期采用较小交叉和变异概率以及改进交叉算子来达到抑制早熟现象的发生.     

函数全局优化的改进实数遗传算法

针对有界区域复杂函数的全局优化问题,分析了一般实数遗传算法的不足,提出了一种新的改进实数遗传算法。在改进算法中,个体的适应度值直接按其目标值排序的方法获得,这可避免进化后期陷入局部极值;基于适应度的线性逼近交叉策略,随机遍历抽样选择、最优保存和子代淘汰父代选择结合的混合选择策略及变异概率动态变化的实值变异策略,可使算法以较快的速度收敛于最优值。对12个典型的复杂函数进行优化仿真,结果表明改进算法不仅收敛速度快,鲁棒性好,而且能得到较高的优化精度。     

基于种群相异度的改进遗传算法及应用

提出了一种基于种群相异度的改进遗传算法。该算法采用了启发式交叉策略,并且能够根据种群的相异度自适应地调节种群的交叉规模、变异规模以及变异个体中各个基因的变异率,从而能够避免种群早熟收敛,加快进化速度。将其应用于PID控制器的参数优化中,并与传统的遗传算法相比较,仿真结果证明了其有效性。     

基于改进自适应遗传算法的物流配送路径优化研究

针对物流运输中带软时间窗车辆路径优化问题,提出一种改进的自适应遗传算法。为消除遗传算法初始种群随机性强,个体分散的缺陷,采用精英保留选择方法,加快算法的收敛速度,同时提出了交叉概率和变异概率自适应调整的交叉和变异方法,进化过程中交叉概率和变异概率根据适应度、进化代数和进化过程中个体未改变数目个数来自适应变化,提高算法的局部搜索能力,有效避免了算法出现未成熟收敛的情况。将新的自适应遗传算法(New Improved Adaptive Genetic Algorithm,简称NIAGA)应用于该路径优化问题的求解,实验结果表明改进后的自适应遗传算法在求解物流配送路径优化问题上有明显优势。     

基于等级变异的克隆选择算法

提出一种克隆选择算法--基于等级变异的克隆选择算法. 为提高进化中变异的有效性, 算法将变异尺度分成若干等级, 低等级变异有利于跳出局部最优解, 实现全局寻优; 高等级变异有利于局部的高精度寻优.此外, 算法在进化过程中记忆父抗体的变异尺度等级等信息, 并制定有效的变异策略运用这些信息以指导后续进化过程. 采用标准函数测试并与其它优化算法进行对比． 实验结果表明,该算法具有收敛速度快、全局搜索能力强、精度高和鲁棒性好的优点．     

采用种群划分的动态自适应免疫克隆选择算法

为了克服传统免疫克隆选择算法的种群缺乏多样性、抗体选择不具随机性的缺点,提出了一种新型动态自适应免疫克隆选择算法。在该算法求解过程中,根据抗体的亲和度将抗体种群动态地分为记忆单元和一般抗体单元,以球面杂交方式对种群进行调整并动态修正每个抗体的变异概率,从而保障了群体多样性,加快了算法的全局搜索速度。实例验证了所提算法具有较好的性能。     

免疫进化神经网络中交叉策略的改进

提出了免疫算法交叉策略的一种改进方法,采用新的交叉策略决定算法中子代个体的位置,可以使子代快速地向更高适应度的区域移动。仿真实验表明,基于新策略的改进免疫算法在进化神经网络时,比传统的进化算法具有更强的逃逸局部最小的能力和更快的收敛速度。     

改进型动态自适应克隆选择算法

克隆选择算法是目前应用较广的一种智能优化算法,但它在选择时具有一定的盲目性。为了克服它的这个不足,论文提出了一种改进型动态自适应克隆选择算法。在该算法中,首先根据抗体的亲和度将抗体群动态分为记忆单元和一般抗体单元,然后再借助抗体的亲和度修正抗体的变异概率并根据修正后的变异概率进行变异操作,紧接着以球面杂交方式对种群进行调整以产生新的种群。上述策略使得该算法在选择时具有一定的针对性,从而加快了它的全局搜索速度,仿真结果验证了所提算法的有效性、可行性。     

Immunity-based hybrid evolutionary algorithm for multi-objective optimization in global container repositioning

The development of evolutionary algorithms for optimization has always been a stimulating and growing research area with an increasing demand in using them to solve complex industrial optimization problems. A novel immunity-based hybrid evolutionary algorithm known as Hybrid Artificial Immune Systems (HAIS) for solving both unconstrained and constrained multi-objective optimization problems is developed in this research. The algorithm adopts the clonal selection and immune suppression theories, with a sorting scheme featuring uniform crossover, multi-point mutation, non-dominance and crowding distance sorting to attain the Pareto optimal front in an efficient manner. The proposed algorithm was verified with nine benchmarking functions on its global optimal search ability as well as compared with four optimization algorithms to assess its diversity and spread. Sensitivity analysis was also carried out to investigate the selection of key parameters of the algorithm. It is found that the developed immunity-based hybrid evolutionary algorithm provides a useful means for solving optimization problems and has successfully applied to the problem of global repositioning of containers, which is one of a constrained multi-objective optimization problem. The developed HAIS will assist shipping liners on timely decision making and planning of container repositioning operations in global container transportation business in an optimized and cost effective manner.     

Evolution of Appropriate Crossover and Mutation Operators in a Genetic Process

Traditional genetic algorithms use only one crossover and one mutation operator to generate the next generation. The chosen crossover and mutation operators are critical to the success of genetic algorithms. Different crossover or mutation operators, however, are suitable for different problems, even for different stages of the genetic process in a problem. Determining which crossover and mutation operators should be used is quite difficult and is usually done by trial-and-error. In this paper, a new genetic algorithm, the dynamic genetic algorithm (DGA), is proposed to solve the problem. The dynamic genetic algorithm simultaneously uses more than one crossover and mutation operators to generate the next generation. The crossover and mutation ratios change along with the evaluation results of the respective offspring in the next generation. By this way, we expect that the really good operators will have an increasing effect in the genetic process. Experiments are also made, with results showing the proposed algorithm performs better than the algorithms with a single crossover and a single mutation operator.     

基于交流的求解数值优化问题的混合演化算法

演化算法中有很多不同的演化算子,每一种算子对于不同的优化问题都有自己的优点和缺点。提出了一种基于交流模型的多算子混合演化算法。在该算法中,有两个种群,使用两种算子:多父体杂交算子和Cauchy变异算子。种群间的信息交换通过个体交流实现。对23个标准测试函数的数值仿真表明,该算法具有良好的全局收敛性和鲁棒性。     

基于文化免疫克隆算法的关联规则挖掘研究

针对关联规则挖掘问题,给出一种基于文化免疫克隆算法的关联规则挖掘方法,该方法将免疫克隆算法嵌入到文化算法的框架中,采用双层进化机制,利用免疫克隆算法的智能搜索能力和文化算法信念空间形成的公共认知信念的引导挖掘规则。该方法重新给出了文化算法中状况知识和历史知识的描述,设计了一种变异算子,能够自适应调节变异尺度,提高免疫克隆算法全局搜索能力。实验表明,该算法的运行速度和所得关联规则的准确率优于免疫克隆算法。     

一种新的基于遗传操作的改进型遗传算法

交叉与变异是遗传算法的重要操作,提出了一种新的基于遗传操作的改进型遗传算法.采用最优保留和改进的轮盘赌选择方法,通过基因交叉概率控制交叉,根据高斯分布改进了交叉算子和变异算子,保证了算法的全局搜索能力、局部搜索能力及收敛速度.通过标准函数的数值实验,验证了新算法的有效性.     

改进梯度算子的小生境遗传算法

为避免小生境遗传算法存在的早熟和收敛速度慢等问题,本文提出了一种改进的梯度算子,以保证进化朝最优解方向前进,提高计算峰值的精度。同时,利用进化代数和个体的适应度值,动态调整个体的交叉算子和变异算子,有效保证种群的多样性,改善全局搜索能力,加快收敛速度。将改进的梯度算子引入到基本小生境遗传算法和自适应小生境遗传算法,通过Shubert函数测试,证明本文改进后的算法与基本小生境遗传算法和自适应小生境遗传算法相比,不仅大大提高了收敛速度,并能搜索到所有全局最优解。     

免疫算子对种群多样性的影响分析

经过多年的发展,研究人员设计出大量的免疫算法来解决多目标优化问题。基于三种免疫算子：克隆选择算子、超突变交叉算子和重组存储记忆算子,并通过分析三种算子何时或以何种方式对免疫算法中种群多样性产生影响,从而对免疫算子与种群多样性之间的联系进行了研究。对NNIA和CMOIA两种经典免疫算法在两个基准问题上进行实验分析,实验结果表明克隆选择算子对于算法多样性有消极影响,而超突变交叉算子和重组记忆存储算子则会帮助算法维护多样性。