求解约束优化问题的改进果蝇优化算法及其工程应用

针对基本果蝇优化算法收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部极值以及算法候选解不能取负值等不足,提出一种用于解决约束优化问题的改进果蝇优化算法.该算法利用果蝇个体历史最佳记忆信息和种群全局历史最佳记忆信息构建多策略混合协同进化的搜索机制,以达到有效平衡算法的全局探索与局部开发的目的,同时也能够较好地避免算法的早熟收敛问题;通过种群最优信息的实时动态更新和局部深度搜索策略的引入,进一步提高该算法的收敛速度和收敛精度.采用13个基准测试函数和2个工程优化问题来验证所提出算法的可行性与有效性,仿真实验结果表明,与其他典型智能优化算法相比,所提出的优化算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优势,可有效解决复杂的约束优化问题.     

基于混合策略改进的果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法收敛精度不高、容易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,提出一种基于混合策略改进的果蝇优化算法(MSFOA)。受鲸鱼捕食猎物的启发,在对个体历史最优位置的更新中,采用新的组合搜索的方法,加快果蝇搜索迭代速度;在更新后的位置公式中引入自适应权重系数,提高算法的优化精度;当达到局部收敛状态时,结合多尺度高斯变异算子解决局部最优的限制。采用6个测试函数的仿真结果表明,MSFOA算法相比其它算法具有更快的收敛速度和较高的寻优精度。     

基于混合遗传算法求解非线性方程组

将非线性方程组的求解问题转化为函数优化问题,且综合考虑了拟牛顿法和遗传算法各自的优点,提出了一种用于求解非线性方程组的混合遗传算法。该混合算法充分发挥了拟牛顿法的局部搜索、收敛速度快和遗传算法的群体搜索、全局收敛的优点。为了证明该混合遗传算法的有效性,选择了几个典型的非线性方程组,从实验计算结果、收敛可靠性指标对比不同算法进行分析。数值模拟实验表明,该混合遗传算法具有很高的精确性和收敛性,是求解非线性方程组的一种有效算法。     

一种整数编码的改进遗传算法

遗传算法作为一种优秀的寻优算法,编码策略是其基础。因二进制编码和实数编码均存在一定的不足,该文提出一种整数编码的最优化遗传算法。为了提高收敛效率和避免算法的早熟收敛,该文采用了截断选择机制和混合杂交、邻近变异等操作算子,并引入邻域搜索技术来提高算法的局部搜索能力。仿真计算表明了该算法具有令人满意的全局最优性能和统计稳定性。     

An effective hybrid genetic algorithm for flow shop scheduling with limited buffers

As a typical manufacturing and scheduling problem with strong industrial background, flow shop scheduling with limited buffers has gained wide attention both in academic and engineering fields. With the objective to minimize the total completion time (or makespan), such an issue is very hard to solve effectively due to the NP-hardness and the constraint on the intermediate buffer. In this paper, an effective hybrid genetic algorithm (HGA) is proposed for permutation flow shop scheduling with limited buffers. In the HGA, not only multiple genetic operators based on evolutionary mechanism are used simultaneously in hybrid sense, but also a neighborhood structure based on graph model is employed to enhance the local search, so that the exploration and exploitation abilities can be well balanced. Moreover, a decision probability is used to control the utilization of genetic mutation operation and local search based on problem-specific information so as to prevent the premature convergence and concentrate computing effort on promising neighbor solutions. Simulation results and comparisons based on benchmarks demonstrate the effectiveness of the HGA. Meanwhile, the effects of buffer size and decision probability on optimization performances are discussed.     

动态调整搜索策略的果蝇优化算法

针对标准果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA）收敛速度慢、容易陷入局部最优及寻优精度低等缺陷,提出了一种动态调整搜索策略的果蝇优化算法（Fruit Fly Optimization Algorithm with Dynamic Adjustment of Search Strategy,FOAASS）。利用混沌映射增强种群初始位置的均匀性和随机性;根据种群进化信息动态调整部分果蝇的搜索策略;通过转换概率随机选取搜索半径并对其进行动态调整;当算法陷入早熟时,改变搜索策略以跳出局部最优。仿真实验结果表明,提出的改进算法相比标准果蝇优化算法和部分改进算法,有较好的寻优精度和收敛速度。     

基于混合果蝇-遗传算法求解柔性作业车间调度问题

根据柔性作业车间调度问题的特点,针对不同生产效率的并行设备,以完工时间最小化为目标建立优化模型,提出了混合果蝇优化算法和遗传算法的两阶段组合算法(FOA-GA). 在嗅觉阶段,通过局部路径搜索技术进行生产路径寻优;在视觉阶段,结合遗传算法的交叉和竞争机制,进行个体间的信息交换,利用寻优变异算子和常规变异算子进行两部分变异,再引入自适应动态转移算子进行调整以加快收敛速度. 在生产实例中,将FOA-GA算法与果蝇优化算法和遗传算法的结果进行比较,证明了其可行性和有效性.     

基于混沌搜索策略的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法存在探索和开发能力难以协调、易陷入局部最优的不足,提出一种基于混沌搜索策略的鲸鱼优化算法(CWOA).首先,采用混沌反向学习策略产生初始种群,为全局搜索多样性奠定基础;其次,设计收敛因子和惯性权重的非线性混沌扰动协同更新策略以平衡全局探索和局部开发能力;最后,将种群进化更新与最优个体的混沌搜索机制相结合,以减小算法陷入局部最优的概率.对10个基准测试函数和6个复合测试函数进行优化,实验结果表明,CWOA在收敛速度、收敛精度、鲁棒性方面均较对比算法有较大提升.     

基于量子果蝇优化的认知无线网络频谱分配*

将频谱分配的二进制编码转化为量子序列编码,提出一种基于量子果蝇优化的认知无线网络频谱分配方法。首先,将果蝇优化算法(FOA)转化为量子果蝇优化算法(QFOA)算法,拓展FOA算法的应用范围;然后,采用选择、交叉、变异操作改进QFOA算法,提高算法收敛速度,增加样本种群多样性,避免算法陷入局部最优;接下来,利用改进QFOA算法对频谱分配的量子序列进行寻优,寻求最优的网络效益或者用户公平性,得到网络整体性能最优的频谱分配策略。仿真结果表明,改进的QFOA算法收敛速度快且跳出局部最优能力强,应用到认知无线网络频谱分配中,增加了网络资源利用率,提高了网络的整体性能。     

基于新模型的多目标Memetic算法及收敛分析

将多目标函数优化问题转化成单目标约束优化问题.对转化后的问题提出了基于约束主导原理的选择方法,克服了多数方法只使用Pareto优胜关系作为选择策略而没有采用偏好信息这一缺陷;Memetic算法是求解多目标优化问题最有效的方法之一,它融合了局部搜索和进化计算.新的多目标Memetic算法引进C-metric,将模拟退火算法与遗传算法结合起米,改善了全局搜索能力.用概率论的有关知识证明了算法的收敛性.仿真结果表明该方法对不同的试验函数均可求出一组沿着Pareto前沿分布均匀且散布广泛的非劣解.     

改进量子遗传算法在多峰值函数寻优中的应用

针对标准量子遗传算法(QGA)在寻找多峰值最优时存在局部寻优能力较差和易早熟的缺陷,提出一种改进量子遗传算法(QQGA),运用基于概率划分的小生境协同进化策略初始化量子种群,并采用动态量子旋转角调整策略来加快收敛速度;加入量子移民和保优选择策略,提高规划效率,避免陷入局部最优。利用复杂二元函数测试改进量子遗传算法,结果比标准量子遗传算法效率高。     

用于一类函数全局优化问题的混合遗传算法

为了克服传统遗传算法收敛速度缓慢且易于收敛到局部最优解的缺点,该文将遗传算法与传统的局部搜索方法相结合,采用新的交叉变异准则,提出一种新型的混合遗传算法。该算法可以很好地处理一类带上下界约束的全局优化问题,具有很强的全局寻优能力。数值实验表明,该算法的计算结果明显优于传统遗传算法。     

一种求解多目标组合优化的遗传局部搜索算法

为改善遗传算法求解多目标组合优化问题的搜索效率,提出一种新的遗传局部搜索算法.算法采取非劣解并行局部搜索策略以及基于分散度的精英选择策略,并采用基于NSGA-Ⅱ的适应度赋值方式和二元赌轮选择操作,以提高算法收敛性,保持群体多样性.实验结果表明,新算法能够产生数量较多分布较广的近似Pareto最优解.     

Study on hybrid PS-ACO algorithm

Ant colony optimization (ACO) algorithm is a recent meta-heuristic method inspired by the behavior of real ant colonies. The algorithm uses parallel computation mechanism and performs strong robustness, but it faces the limitations of stagnation and premature convergence. In this paper, a hybrid PS-ACO algorithm, ACO algorithm modified by particle swarm optimization (PSO) algorithm, is presented. The pheromone updating rules of ACO are combined with the local and global search mechanisms of PSO. On one hand, the search space is expanded by the local exploration; on the other hand, the search process is directed by the global experience. The local and global search mechanisms are combined stochastically to balance the exploration and the exploitation, so that the search efficiency can be improved. The convergence analysis and parameters selection are given through simulations on traveling salesman problems (TSP). The results show that the hybrid PS-ACO algorithm has better convergence performance than genetic algorithm (GA), ACO and MMAS under the condition of limited evolution iterations.     

CPSO-NP优化算法及其在TE过程中应用

为有效平衡粒子群算法的探索和开发能力,解决粒子群局部最优、收敛速度慢等问题,提出了基于捕食搜索和自然选择的混沌粒子群算法.该算法借鉴自然选择中适者生存的进化机制以提高算法的收敛速度;且捕食搜索策略调节限制级别平衡全局搜索和局部搜索,优化搜索性能;通过函数测试和化工TE的故障诊断,结果表明:所提算法计算精度高、收敛速度快,能准确地对SVM的参数进行寻优,提高了故障诊断的准确性.     

新型改进果蝇优化算法

针对传统果蝇优化算法在进行优化时所存在的寻优精度偏低和收敛速度较慢的问题,提出了一种新的改进果蝇优化算法。该算法在迭代过程中将每次迭代所得最优值的变化率作为下一次果蝇种群飞行距离变化的参考依据。动态改变果蝇种群每次飞行的距离,能够有效地权衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。将该改进算法在函数优化中与原果蝇算法和另外两种果蝇改进算法进行仿真对比,结果表明,所提出的改进算法在收敛精度、收敛速度以及稳定性方面具有明显优势。     

An improved fruit fly optimization algorithm for solving traveling salesman problem

The traveling salesman problem (TSP), a typical non-deterministic polynomial (NP) hard problem, has been used in many engineering applications. As a new swarm-intelligence optimization algorithm, the fruit fly optimization algorithm (FOA) is used to solve TSP, since it has the advantages of being easy to understand and having a simple implementation. However, it has problems, including a slow convergence rate for the algorithm, easily falling into the local optimum, and an insufficient optimi-zation precision. To address TSP effectively, three improvements are proposed in this paper to improve FOA. First, the vision search process is reinforced in the foraging behavior of fruit flies to improve the convergence rate of FOA. Second, an elimination mechanism is added to FOA to increase the diversity. Third, a reverse operator and a multiplication operator are proposed. They are performed on the solution sequence in the fruit fly’s smell search and vision search processes, respectively. In the experiment, 10 benchmarks selected from TSPLIB are tested. The results show that the improved FOA outperforms other alternatives in terms of the convergence rate and precision.     

一种基于最大最小策略和非均匀变异的萤火虫算法

针对多目标萤火虫算法勘探能力弱、求解精度差的问题,本文提出了一种基于最大最小策略和非均匀变异的萤火虫算法(HVFA-M).该算法首先引入Maximin策略,实现对外部档案的动态调整和对精英解的随机选择;其次,精英解结合当前最好解共同引导萤火虫进行全局搜索以扩大算法的搜索范围,提高算法的勘探能力,从而增加找寻全局最优解的...     

一种用于求解多目标组合优化的混合遗传算法 *

为高效求解多目标组合优化问题 ,提出一种进化计算与局部搜索结合的多目标算法。此算法基于个体排序数和密度值进行适应度赋值 ,采用非劣解并行局部搜索策略 ,在解的适应度赋值和局部搜索过程中使用 Pa-reto支配的概念。实验结果表明 ,新算法不仅提高了优化搜索的效率 ,且能够找到更多的近似 Pareto最优解。     

基于SQP局部搜索的多子群果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法在寻优过程中种群多样性降低导致算法易陷入早熟收敛的问题,提出了基于序列二次规划（SQP）局部搜索的多子群果蝇优化算法（MFOA-SQP）。新算法将果蝇种群均匀划分为多个子群,并引入粒子群算法中的惯性权重和学习因子,协同调节果蝇移动方向和步长;每隔一定迭代次数重新划分子群,避免种群单一化,使算法更易跳出局部最优;对子群最优个体进行SQP搜索,提高局部寻优性能。通过6个测试函数和优化广义回归神经网络对银行客户进行分类的实验结果表明,算法在寻优精度和速度方面性能优越,能够有效提高广义回归神经网络的分类准确率。