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。     

多策略协方差矩阵学习差分进化算法

针对差分进化算法（DE）存在的早熟收敛和搜索停滞的问题,提出了多策略协方差矩阵学习的差分进化算法。通过协方差矩阵建立特征坐标系,通过在特征坐标系中执行变异和交叉操作,来充分利用当前种群的分布信息以及各变量之间的关系,保证种群能朝着全局最优解的方向进化;根据历史进化信息来选择变异策略的方式使得个体能选择当前最合适的变异策略,提高找到最优解的概率;交叉概率的自适应也一定程度上平衡算法的全局探索能力和局部探索能力。对算法的收敛性进行了证明,同时将算法在CEC2017测试集上进行了仿真实验,并将实验结果跟其他优秀的差分进化算法进行了对比,对比结果表明了该算法的有效性。     

基于分段搜索策略的自适应差分进化人工蜂群算法

针对人工蜂群算法在求解函数优化问题时存在的探索能力强,而开发能力不足和收敛性能差的问题,本文提出一种基于分段搜索策略的自适应差分进化人工蜂群算法。该算法将改进后的差分进化算法中的变异操作引入到观察蜂的局部搜索策略中,让观察蜂在雇佣蜂逐维变异后的当前最优解周围进行局部搜索,并采用分段搜索的方式更新蜜源,以提高其局部搜索能力。仿真实验结果表明,与基本人工蜂群算法相比,改进后的算法有效地平衡了算法的探索能力和开发能力,并提高了算法的寻优精度和收敛速度。     

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。     

基于差分进化算法的四旋翼PID参数优化设计北大核心

针对四旋翼无人机PID控制器参数人工整定困难且难以获得最优控制效果的问题,提出一种基于改进差分进化算法的四旋翼PID控制器参数优化方法。方法首先利用变异、交叉、选择等操作调整PID参数,得出最优的个体;然后引入定向搜索策略,在下次变异操作前,根据上次适应度值比较的结果,决定变异的方向,提高算法的精确度。将改进差分进化算法应用于四旋翼无人机仿真模型,其中串级PID控制器的参数作为差分进化种群进行迭代寻优。仿真结果表明,对比粒子群算法和传统差分进化算法,改进后的差分进化算法能够使控制器稳态误差更小、调节方法更快。     

基于多代种群进化信息改进的差分进化算法研究

差分进化算法是进化算法中一种性能较为优良的全局数值优化算法,已在人工智能、信号处理等方面取得广泛应用,但当前研究往往仅考虑进化过程中某一代种群的分布信息,而忽略进化过程中多代种群累积的分布信息,造成信息利用不充分。借助自适应协方差矩阵进化策略的思想,充分利用进化过程中累积的种群分布信息,同时,由于自适应协方差矩阵存在收敛早熟、易陷入局部最优的缺点,先后对变异和交叉操作进行相应改进,以平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。首先,根据种群中个体适应度值进行排序,由余弦函数改进的概率模型计算个体参与变异操作的概率,基向量和差分向量中末端向量根据概率值降序选择,差分向量中起始向量升序选择,从而提高种群的搜索范围;然后,对协方差矩阵进行特征分解,并在由特征向量构建的坐标系中执行交叉操作,该种方式生成的实验向量更接近全局最优解。针对上述改进操作,采用IEEE CEC2014作为评估函数,实验结果表明,相比现有的差分进化改进算法,本改进算法的实验性能提升更为明显。     

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.     

一种混沌差分进化和粒子群优化混合算法*

为了改善差分进化粒子群算法的局部搜索能力和收敛速度,提出了一种混沌差分进化的粒子群优化算法。该算法利用信息交换机制将两组种群分别用差分进化算法和粒子群算法进行协同进化,并且将混沌变异操作引入其中,加强算法的局部搜索能力。通过对三个标准函数进行测试,仿真结果表明该算法与DEPSO算法相比,全局搜索能力、抗早熟收敛性能及收敛速度大大提高。     

差分型复杂过程全局进化方法

复杂过程全局进化算法是一种具有类似分散搜索的通用框架结构,能够高效完成全局搜索的新型进化算法。在该算法的基础上,提出了差分型复杂过程全局进化算法。差分型算法采用拉丁超立方体抽样生成多样性种群,并应用“最小欧几里德距离的最大值法”产生参考集Refset2,以保证参考集的多样性。采用差分变异和交叉策略替代原算法的线性合并,兼顾算法的收敛速度和种群的多样性。应用Nelder-Mead直接搜索法进行局部搜索,防止搜索过程在局部最优点附近反复。仿真结果表明差分型复杂过程全局进化算法,具有较高的搜索效率。     

Profit based unit commitment using memetic binary differential evolution algorithm

Profit-based unit-commitment problem (PBUCP) is a notable combinatorial optimizing problem faced in the deregulated power industry. The PBUCP finds the best profitable solution by committing and scheduling the thermal generating units efficiently. To solve the PBUCP, a new memetic binary differential evolution algorithm is proposed which considers binary differential evolution (BDE) algorithm as global search operator to improve the exploration aspect and binary hill-climbing (BHC) algorithm as local search operator to improve the exploitation aspect. A binary differential evolution algorithm is introduced whereby a new mutation strategy is implemented. A novel BHC algorithm makes priority-based perturbations on unit’s status to improve the global best solution searched by the BDE algorithm alone. A new excessive unit de-commitment strategy based on priority and total profit is also proposed. The power to committed units is allocated based on priority of units. The efficacy of algorithms has been researched on the PBUCP test systems comprising of 10-, 40- and 100-units over a time horizon. The outcomes of the proposed algorithms are compared with previously known best solutions. Simulated outcomes achieved by the proposed algorithms compete with the already reported algorithms to solve the PBUCP. Wilcoxon signed-rank test proves the predominance of the proposed algorithms statistically.     

一种改进的基于NSGA-II和DE的多目标混合进化算法

为提高非支配排序遗传算法（NSGA-II）的搜索精度和多样性,本文借鉴差分进化中加强局部搜索的策略,提出了一种改进的NSGA-II算法（LDMNSGA-II）。该算法利用拉丁超立方体抽样技术对解种群进行初始化,保证种群的初始分布能够均匀,采用差分进化中的变异引导算子和交叉算子替换NSGA-II的交叉算子,加强局部搜索能力和提高搜索精度,同时保留NSGA-II中的变异算子,保留算法多样性。四个经典测试函数的仿真结果表明,文中算法LDMNSGA-II在解决多目标优化问题中表现出良好的综合性能。     

基于迁徙差分进化算法集成的模体识别

为了克服微分进化的局部收敛问题,通过模拟游牧民族的迁徙机制,提出一种迁徙策略,将其与差分进化算法相结合,得到一种迁徙差分进化算法新范式,利用集成技术,发挥各种差分进化算法的优点,提高算法的全局搜索能力。通过生物序列模体识别实验,验证了该算法的有效性。     

基于DE 和SA 的Memetic 高维全局优化算法

针对高维复杂多模态优化问题,传统的进化算法存在收敛速度慢,求解精度低等缺点,提出一种面向高维优化问题的Memetic全局优化算法。算法通过全局搜索和局部搜索结合的混合搜索策略,采用多模式并行差分进化算法进行全局搜索,基于高斯分布估计的模拟退火算法进行局部搜索。改进后的Memetic算法不仅继承了差分进化算法能发现全局最优解的优点,而且能大幅度提高搜索效率。最后,通过对4个高维多峰值Benchmark函数进行仿真实验,实验结果表明本文算法有效提高了算法的收敛速度和求解精度。     

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。     

求解高维多模优化问题的自适应差分进化算法

在基变量选择方差理论分析的基础上,提出一种自适应差分进化算法(ADE).ADE算法通过设计自适应收敛因子构建自调整的权重质心变异策略,同时在交叉策略中引入发射、收缩两种单纯形操作算子,保证算法全局搜索能力的同时,能钉效提高算法后期的局部增强能力.30个优化问题的数值研究结果表明ADE算法具有比DE、DERL以及DERB三种算法更快的收敛速度和可靠性,尤其适合于高维多模优化问题的求解.     

基于混沌搜索的自适应差分进化算法

提出一种基于混沌搜索的自适应差分进化算法（CADE）,该算法在计算过程中自适应地调整交叉率,在搜索初期保持种群多样性的同时增强算法的全局收敛性。具有较强局部遍历搜索性能的混沌搜索的引入使得算法具有较好的求解精度,增加搜索到全局最优解的概率。对几种典型的测试函数对CADE进行了测试,实验结果表明,该算法能有效地避免早熟收敛,具有良好的全局收敛性。     

基于自适应变异算子的差分进化算法

针对差分演化算法易于早熟、收敛速度慢和收敛精度低等问题,提出一种基于自适应变异算子的差分进化算法。给出个体向量粒子及维度层定义,并提出了基于维度层加权的异维维度选择策略,首次将加权异维学习策略引入差分演化算法中,有效地提高了种群的多样性;根据种群聚集度的思想,提出一种基于种群聚集度自适应的变异算子,该算子能依据种群个体当前的种群聚集度自适应地调整DE/best/1变异算子和加权异维学习变异算子的变异权重,加快算法收敛速度、提高其收敛精度。通过在20个典型的测试函数上进行测试,与7种具有代表性的算法相比,结果表明提出的算法在求解精度和收敛速度上具有很大优势,并显示出了非常好的鲁棒性。     

具有混沌差分进化搜索的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法的不足,结合差分进化算法中的变异思想,提出一种改进的人工蜂群算法。其基本思想是在标准人工蜂群算法中观察蜂更新蜜源的阶段,使用差分进化算子对蜜源进行更新,在差分变异算子中引入混沌序列,以提高观察蜂在此阶段的局部搜索能力,最终获得最优蜜源。仿真结果表明,引入混沌差分进化搜索的蜂群算法无论在解的求解精度上还是算法的收敛速度上均优于标准人工蜂群算法,适合于复杂函数的全局优化问题。