一种基于云模型的改进型量子遗传算法*

针对量子遗传算法在函数优化中易陷入局部最优和早熟收敛等缺点,采用云模型对其进行改进,采用量子种群基因云对种群进化进行定性控制,采用基于云模型的量子旋转门自适应调整策略进行更新操作,使算法在定性知识的指导下能够自适应控制搜索空间范围,能在较大搜索空间条件下避开局部最优解。典型函数对比实验表明,该算法可以避免陷入局部最优解,能提高全局寻优能力,同时能以更快的速度收敛于全局最优解,优化质量和效率都要优于遗传算法和量子遗传算法。     

基于双层进化的多种群并行人工蜂群算法

针对人工蜂群算法(ABC)容易陷入早熟收敛等不足,引入文化算法双层进化结构和多种群并行进化思想,提出基于双层进化的多种群并行人工蜂群算法(PMABC)。将采蜜蜂群划分为具有不同搜索策略的子种群并行进化,平衡全局开发能力与局部搜索能力,避免算法过早陷入局部最优。采用双层进化结构,采蜜蜂群作为种群空间寻找可行解,追随蜂群作为信仰空间,记忆采蜜蜂群搜索的优质蜜源并继续搜索。将其搜索结果用于指导蜂群寻优,可加速算法收敛,提高收敛精度。通过6个经典的适应度测试函数仿真验证了该算法能够有效避免陷入局部最优,具有较快收敛速度和较高收敛精度。     

一种新的自适应动态文化粒子群优化算法

为了克服粒子群优化算法在解决复杂问题时易陷入局部最优的缺陷, 提出了一种新的自适应动态文化粒子群优化算法。该算法引入评价粒子群早熟收敛程度的指标来判断种群空间粒子群状态, 以确定影响函数对种群空间粒子群的作用时机, 当算法陷入局部最优时, 自适应地利用影响函数对种群空间进行变异更新, 从而有效发挥文化粒子群算法的双演化双促进机制。并且根据种群的早熟收敛程度自适应地调整粒子的惯性权重, 使种群在进化过程中始终保持惯性权重的多样性, 在算法的全局收敛性与收敛速度之间作一个很好的折中。最后对四个经典的测试函数进行仿真, 结果表明该算法具有很强的搜索能力, 收敛速度和收敛精度也有所提高。     

自适应合并与分裂的多种群差分进化算法

针对差分进化（DE）算法存在的早熟收敛与搜索停滞问题,提出了自适应合并与分裂的多种群差分进化算法。算法将种群划分为多个子种群,引入子种群优劣因子来评价种群的优劣性,实现种群间的自适应合并与分裂;对于种群中的各个个体,采取基于精英池学习的变异算子,结合优秀个体进行自适应学习调整,使算法达到全局搜索与局部搜索能力的平衡;在算法后期引入扰乱策略,保证算法快速收敛的同时有效地跳出局部极值点,提高算法寻优的精度。在30个标准测试函数的实验结果表明,改进算法能有效解决早熟和陷入局部最优的问题。     

一种基于有性繁殖的遗传算法

为了更有效地抑制标准遗传算法 (SGA)中的早熟收敛现象和提高收敛速度 ,提出了一种基于有性繁殖的遗传算法 .该算法借鉴了自然界最常见的有性繁殖现象 ,首先将每个个体编码为配对的双染色体码串 ,并增加性别染色体编码 ,以建立遗传个体的性别特征 ;然后 ,通过建立有性遗传进化算子来对不同性别的个体赋予不同的进化控制参数 ,以使得雄性个体具有较强的全局探索能力 ,而使雌性个体具有较强的局部快速寻优能力 ,最后通过建立对应的有性遗传交叉、变异算子 ,使得这种基于有性繁殖的遗传算法具有更强的全局寻优能力和快速收敛能力 .用该算法对一系列典型函数和其他优化问题进行了优化计算试验 ,结果证明 ,该算法不易陷入早熟收敛 ,且全局搜索能力和局部搜索能力平衡较好 ,收敛速度快 ,同时也验证了这种基于有性繁殖的遗传算法的有效性和优良性能 .     

基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法

万有引力搜索算法(gravitational search algorithm,GSA)相比于传统的优化算法具有收敛速度快、开拓性能强等特点,但GSA易陷入早熟收敛和局部最优,搜索能力较弱.为此,提出一种基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法(gravitational search algorithm based on improved tent chaos,ITC-GSA).首先,改进Tent混沌映射来初始化种群,利用Tent混沌序列随机性、遍历性和规律性的特性使得初始种群随机性和遍历性在可行域内,具有加强算法的全局搜索能力;其次,引入引力常数G的动态调整策略提高算法的收敛速度和收敛精度;再次,设计成熟度指标判断种群成熟度,并使用Tent混沌搜索有效抑制算法早熟收敛,帮助种群跳出局部最优;最后,对10个基准函数进行仿真实验,结果表明所提算法能够有效克服GSA易陷入早熟收敛和局部最优的缺点,提高算法的收敛速度和寻优精度.     

一种双变异率的改进遗传算法及其仿真研究

针对标准遗传算法收敛速度慢,寻优能力差,易陷入局部最优等问题,提出了一种双变异率的改进遗传算法。在进化过程中,引入广义海明距离这个概念,当由广义海明距离控制的交叉操作产生个体数不足种群规模时,对原种群进行局部小变异,这样在避免近亲繁殖的同时又可扩大搜索空间,增加种群多样性,有效地抑制了早熟收敛;随后进行的全局大变异保证整个过程全局收敛。仿真实验用典型的测试函数验证了此算法能显著提高解的质量和收敛速度。     

正态变异优胜劣汰的混合蛙跳算法

针对基本混合蛙跳算法收敛速度慢、求解精度不高且易陷入局部最优的缺陷,提出了一种新的正态变异优胜劣汰的混合蛙跳算法。该算法在局部搜索策略中,对子群内最差个体的更新融入了服从正态分布的变异扰动,可有效避免青蛙个体向局部最优聚集,扩大搜索空间,增加种群的多样性;同时对子群内少量的较差青蛙进行变异选择,摒弃不利的变异,继承有用的变异,优胜劣汰,整体提高种群的质量,减少算法寻优过程的盲目性,提高算法的寻优速度。对每个子群内的最优个体引入精英变异机制以获得更优秀的个体,进一步提升算法的全局寻优能力,避免陷入局部最优,引领种群向更好的方向进化。实验独立运行30次,所提算法在Sphere、Rastrigrin、Griewank、Ackley和Quadric函数中均能收敛到最优解0,优于其他对比算法。实验结果表明,所提算法可有效避免算法陷入早熟收敛,提高了算法的收敛速度和精度。     

基于云模型的量子免疫优化算法

采用云模型对量子免疫算法进行了改进,采用量子种群基因云对种群进化进行定性控制,基于云模型的量子旋转门自适应调整策略进行更新操作,使算法在定性知识的指导下能够自适应控制搜索空间范围,使其能在较大搜索空间条件下避开局部最优解。典型函数对比实验表明该算法可以避免陷入局部最优解,能提高全局寻优能力,能以更快的速度收敛于全局最优解,具有较好的应用价值。     

改进的量子遗传算法及应用

针对量子遗传算法在函数优化中迭代次数多,容易陷入局部最优解等缺点,提出新的量子遗传算法.该算法的核心是采用新的量子旋转门调整策略对种群进行更新操作,有效保证了种群的多样性,可以避免算法陷入局部最优解,提高了算法的全局寻优能力.同时能以更快的速度收敛于全局最优解.通过对典型复杂函数测试,计算结果表明,提出的算法优化质量和效率都要优于传统遗传算法和一般量子遗传算法.     

基于周期性演化策略的粒子群优化算法

针对标准粒子群优化算法(PSO)在寻优过程中容易出现早熟的问题,提出一种基于周期性演化策略的粒子群优化算法.该策略通过在速度更新方程中构建基于粒子群能量的粒子群最优值扰动项,使得粒子群能量在演化过程中可以周期性变化.相比标准PSO算法,当粒子群能量较大时,能够增强局部搜索能力;当粒子群能量较小时,能够增强全局搜索能力.典型优化问题的仿真结果表明,所提出的算法与线性下降惯性权重粒子群优化(LWPSO)和PSO算法相比,优化性能得到了显著提高.     

一种基于全局协同与局部进化的遗传算法

改进了协同进化遗传算法中的协同操作,提出了一种基于全局协同与局部进化的两层框架模型和基于此模型改进的遗传算法（GCLEGA）,在高层,采用基于邻域的局部进化算法,旨在加强局部搜索,加速收敛速度,在底层,采用改进的多种群协同进化算法,旨在改善群体的多样性,克服未成熟收敛,两层之间通过提升操作关联,使全局搜索与局部搜索、全局收敛性与收敛速度有机地统一了起来。实验结果显示,GCLEGA在改善未成熟收敛和提高收敛速度两方面都具有良好的性能。     

基于云控制的混沌多种群自适应遗传算法

针对传统遗传算法存在的早熟收敛现象,提出一种基于云控制的混沌多种群自适应遗传算法。该算法兼顾全局性和个体差异性两方面平衡,通过云控制器实现交叉率和变异率的自适应调节。在种群正常进化时,对个体实行惩强扶弱措施,在发生早熟收敛或有早熟收敛趋势时,对劣质个体实行灾变,同时采用多种群优化机制实现种群之间的同步进化。实验结果表明,与标准遗传算法和自适应遗传算法相比,该算法能够有效地避免早熟收敛问题,具有较高的收敛效率。     

基于多种群遗传算法的水面无人艇航迹控制方法

针对水面无人艇(USV)的航迹控制问题,提出了一种由视线导向法和多种群遗传算法整定的PID航向控制器组成的航迹跟踪控制方法.该方法采用多种群遗传算法克服了传统遗传算法容易陷入局部最优的问题,增强了算法的全局寻优能力;并根据模型特点改进了适应度函数,使得对控制器性能的评价更加合理.与标准遗传算法和粒子群算法的对比仿真表明,多种群遗传算法在PID参数整定方面寻优能力更强、稳定性更高;同时,整定出的PID控制器针对不同的模型参数,均表现出收敛速度快、无超调、无稳态误差的优良特性.航迹仿真结果表明,设计的航迹控制方法能够有效跟踪给定航迹.     

自适应遗传算法在智能组卷中的应用

遗传算法以其具有自适应全局寻优和智能搜索技术,并且收敛性好的特性,能很好地满足自动组卷的要求,但简单遗传算法比较容易引起"未成熟收敛"和"搜索缓慢"等问题。本文提出自适应性的交叉和变异算子,能够降低多重约束目标,有效维持种群的多样性,避免产生局部最优解,改善未成熟收敛。     

A novel multi-population cultural algorithm adopting knowledge migration

In existing multi-population cultural algorithms, information is exchanged among sub-populations by individuals. However, migrated individuals cannot reflect enough evolutionary information, which limits the evolution performance. In order to enhance the migration efficiency, a novel multi-population cultural algorithm adopting knowledge migration is proposed. Implicit knowledge extracted from the evolution process of each sub-population directly reflects the information about dominant search space. By migrating knowledge among sub-populations at the constant intervals, the algorithm realizes more effective interaction with less communication cost. Taken benchmark functions with high-dimension as the examples, simulation results indicate that the algorithm can effectively improve the speed of convergence and overcome premature convergence.     

基于协同进化的自适应遗传算法研究

针对传统遗传算法易于陷入局部最优解,性能不稳定的问题,提出了一种基于协同进化的自适应遗传算法（CEAGA）。在协同进化的两层框架模型的基础上,引入一个自适应的变异策略,改进了协同进化遗传算法中的局部进化操作,加强了在上层中的局部搜索;在下层,在种群之间采用协同进化算法,克服未成熟收敛,在种群内部进化中引入自适应遗传操作,保护种群中的优秀个体。实验验证CEAGA既具有很快的收敛速度,又具有很好的全局搜索性能。     

基于改进遗传算法的摄像机自标定方法

摄像机自标定技术不受标定板和相机运动轨迹的限制,其标定过程简单、适用性强。由于传统的遗传算法在摄像机自标定参数优化过程中易出现过早收敛、停滞现象和解易陷入局部最优的问题,提出一种改进的遗传算法。首先,通过结合精英保留策略和随机联赛选择算法作为初始化种群的方法、改进轮盘赌选择方法、采用自适应杂交概率和变异概率方法对遗传算法进行改进;然后,将Hartley定义的简化Kruppa方程转化为目标函数,采用改进的遗传算法搜索目标函数的最优值;最后,实验结果表明,该方法能较好地缓解过早收敛和停滞显现,提高了精度。