解决约束优化问题的改进粒子群算法

针对约束优化问题的求解,提出一种改进的粒子群算法（CMPSO）。在CMPSO算法中,为了增加种群多样性,提升种群跳出局部最优解的能力,引入种群多样性阈值,当种群多样性低于给定阈值时,对全局最优粒子位置和粒子自身最优位置进行多项式变异;并根据粒子违背约束条件的程度,提出一种新的粒子间比较准则来比较粒子间的优劣,该准则可以保留一部分性能较优的不可行解;为提升种群向全局最优解飞行的概率,采取一种广义学习策略。对经典测试函数的仿真结果表明,所提出的算法是一种可行的约束优化问题的求解方法。     

带自适应感知能力的粒子群优化算法

提出一种求解约束优化问题的改进粒子群优化算法。它利用可行性判断规则处理约束条件,更新个体最优解和全局最优解。通过为粒子赋予自适应感知能力,算法能较好地平衡全局和局部搜索,且有能力跳出局部极值,防止早熟。边界附近粒子的感知结果被用来修正其飞行速度以加强算法对约束边界的搜索。实验结果表明,新算法收敛速度快,寻优能力强,能很好地求解约束优化问题。     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

求解约束化工优化问题的混合布谷鸟搜索算法

针对布谷鸟搜索算法存在收敛速度慢和易陷入局部最优等缺陷,提出一种基于Rosenbrock搜索和柯西变异的混合布谷鸟搜索算法用于求解约束化工优化问题。该算法首先采用佳点集方法对鸟窝位置进行初始化,为全局搜索的多样性奠定基础;然后利用Rosenbrock搜索算法对当前最优位置进行局部搜索,以提高算法的收敛速度;最后对当前最优解进行柯西变异以避免算法陷入局部最优。两个约束化工优化问题的实验结果表明了该混合算法的有效性。     

动态调整成长方式的郊狼优化算法及其应用

郊狼优化算法在迭代运行时种群多样性降低,收敛速度变慢,易陷入局部最优,并且在求解约束优化问题时难以获得可行解。提出一种动态调整成长方式的郊狼优化算法（DGCOA）。在狼群进化中引入变异交叉策略,增强种群多样性,基于郊狼成长策略加入全局最优个体指导搜索,使得每个子种群中的个体从不同的方向快速逼近最优解位置,并根据种群中个体相似度对郊狼位置更新方式进行调整,平衡算法的全局探索与局部开发能力。在求解约束优化问题时,利用自适应约束处理方法构建新的适应度函数,协调优化目标和约束违反度。基于CEC2006对22个测试函数和3个工程设计问题进行仿真,结果表明,与COA、ICTLBO、ODPSO等算法相比,DGCOA算法具有较高的收敛精度和稳定性,适用于求解复杂优化问题。     

基于Cat混沌与高斯变异的改进灰狼优化算法

针对基本灰狼优化算法在求解复杂问题时同样存在依赖初始种群、过早收敛、易陷入局部最优等缺点,提出一种改进的灰狼优化算法应用于求解函数优化问题中。该算法首先利用混沌Cat映射产生灰狼种群的初始位置,为算法全局搜索过程的种群多样性奠定基础;同时引入粒子群算法中的个体记忆功能以便增强算法的局部搜索能力和加快其收敛速度;最后采用高斯变异扰动和优胜劣汰选择规则对当前最优解进行变异操作以避免算法陷入局部最优。对13个基准测试函数进行仿真实验,结果表明,与基本GWO算法、PSO算法、GA算法以及ACO算法相比,该算法具有更好的求解精度和更快的收敛速度。     

一种新型非线性收敛因子的灰狼优化算法*

针对标准灰狼优化算法在求解复杂工程优化问题时存在求解精度不高和易陷入局部最优的缺点,提出一种新型灰狼优化算法用于求解无约束连续函数优化问题。该算法首先利用反向学习策略产生初始种群个体,为算法全局搜索奠定基础;受粒子群优化算法的启发,提出一种非线性递减收敛因子更新公式,其动态调整以平衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力;为避免算法陷入局部最优,对当前最优灰狼个体进行变异操作。对10个测试函数进行仿真实验,结果表明,与标准灰狼优化算法相比,改进灰狼优化算法具有更好的求解精度和更快的收敛速度。     

基于爆炸冲击波模型的粒子群优化算法

针对基本粒子群优化(PSO)算法在解决复杂多峰问题时易于陷入局部最优解的问题,提出一种基于爆炸冲击波模型的PSO算法(简称BW-PSO算法)。该算法通过加入种群多样性监督条件,使得当种群数量缩小至给定阈值时,触发粒子冲击波过程：最优粒子与次优粒子进行交叉变异,处于爆炸半径内的粒子受到牵引力,加速收敛至当前极值;处于爆炸半径外的粒子受到冲击力向外扩散,增加了找到全局最优值的可能性。BW-PSO算法不仅能够通过最优粒子变异操作提升当前解的精度,而且通过粒子冲击波过程,增加了种群多样性,提升了粒子对全局空间开发的能力。实验结果表明,基于爆炸冲击波模型的PSO算法在求解多峰问题表现优于变异PSO算法与带电PSO算法。     

基于双种群交叉学习的粒子群优化算法

粒子群优化算法因其支配参数少、收敛速度快、易于实现等特点被广泛应用,但是粒子群优化算法存在精度低、容易陷入局部优化的问题。为此提出一种基于双种群交叉学习的粒子群优化算法。在该算法中,整个种群被分为普通子种群和精英子种群。普通子种群采用综合变异机制,该机制通过设置概率参数使普通子种群随机选择朝着优秀粒子的方向或者保持自身方向进行变异,以侧重寻找可能解区域。精英子种群则采用交叉学习机制,将粒子的历史最优和全局最优个体进行交叉生成范例,从而引导粒子对可能解区域进行局部搜索,还提出了一种非线性惯性权重来平衡粒子的全局勘探和局部开发能力。为了验证算法的有效性,在十六个基准问题上进行测试并与其他七种粒子群优化算法变体比较,实验结果表明该算法在求解精度和收敛速度总体排名第一,验证了该算法求解性能优于其他粒子群优化算法变体。     

基于改进粒子群算法的航班降落调度问题研究

航班降落调度是多约束的整数规划问题,也是组合优化中的典型NP难题之一.针对传统粒子群算法易陷入局部最优和求解组合优化问题能力不强的缺点,提出改进策略.改进的算法通过禁忌搜索策略生成初始粒子群以满足航班调度多约束的限制,引入遗传算法的交叉变异等操作以增强粒子群间信息交流能力,重新定义惯性权重和加速度因子,以增强粒子的多样性和收敛性,加入进化交叉算子以增强粒子的局部寻优能力.通过与修补遗传算法、罚函数遗传算法进行对比,经多次运行后的结果表明,提出的改进算法的局部搜索能力和全局搜索能力都得到增强,同时也验证了算法的可行性和有效性.     

改进的约束优化多目标遗传算法及工程应用

利用多目标法处理约束条件,提出一种改进的基于多目标优化的遗传算法用于求解约束优化问题。该算法将约束优化问题转化为两个目标的多目标优化问题; 利用庄家法构造非劣个体,将种群分为支配子种群和非支配子种群,以一定概率分别从支配子种群和非支配子种群中选择个体进行算术交叉操作,引导个体逐步向极值点靠近,增强算法的局部搜索能力,对非支配子种群进行多样性变异操作。8个标准测试函数和3个工程应用的仿真实验结果表明了该算法的有效性。     

一种新的约束优化遗传算法及其工程应用

提出一种新的用于求解约束优化问题的遗传算法,该算法利用佳点集方法初始化个体以维持种群的多样性.在进化过程中,通过可行解与不可行解算术交叉对问题的决策空间进行搜索;对可行种群与不可行种群分别采用高斯变异和柯西变异,从而协调算法的勘探和开采能力.几个标准测试问题的实验结果表明该算法的有效性;应用新算法求解两个工程优化设计问题,结果表明该算法的可行性.     

结合非固定多段罚函数的约束优化进化算法

利用非固定多段映射罚函数的约束条件,提出一种结合非固定多段罚函数的约束优化进化算法。该算法利用佳点集方法初始化种群,以保证其均匀分布在搜索空间中。在进化过程中,对种群进行单形交叉和多样性变异操作产生新的个体,增加种群的多样性。对6个经典Benchmark问题进行测试,实验结果表明,该算法能有效地处理不同的约束优化问题。     

一种催化粒子群算法及其性能分析

针对粒子群算法（PSO）在解决高维、多模复杂问题时容易陷入局部最优的问题,提出了一种新颖的混合算法—催化粒子群算法（CPSO）。在CPSO优化过程中,种群中的粒子始终保持其个体历史最优值pbests。CPSO种群更新由改造PSO、横向交叉以及垂直交叉三个搜索算子交替进行,其中,每个算子产生的中庸解均通过贪婪思想产生占优解pbests,并作为下一个算子的父代种群。在CPSO中,纵横交叉算法（CSO）作为PSO的加速催化剂,一方面通过横向交叉改善PSO的全局收敛性能,另一方面通过纵向交叉维持种群的多样性。对6个典型benchmark函数的仿真结果表明,相比其它主流PSO变体,CPSO在全局收敛能力和收敛速率方面具有明显优势。     

一类动态非线性约束优化问题的新解法

动态非线性约束优化是一类复杂的动态优化问题,其求解的困难主要在于如何处理问题的约束及时间（环境）变量。给出了一类定义在离散时间（环境）空间上的动态非线性约束优化问题的新解法,从问题的约束条件出发构造了一个新的动态熵函数,利用此函数将原优化问题转化成了两个目标的动态优化问题。进一步设计了新的杂交算子和带局部搜索的变异算子,提出了一种新的多目标优化求解进化算法。通过对两个动态非线性约束优化问题的计算仿真,表明该算法是有效的。     

一种新的混合杂交方法及其在约束优化中的应用

为进一步提高基于混合杂交与间歇变异的约束优化演化算法的求解性能,提出了一种新的混合杂交方法。该方法主要是在混合算术杂交算子中引入离散均匀重组算子,并组成一个离散——算术混合杂交算子网,其中离散均匀重组算子起到协助调整子代分布、增强混合算术杂交算子局部搜索能力的作用。数值实验和比较表明所提的混合杂交方法可有效改善算法求解不等式约束优化问题的性能。     

求解有约束优化问题的实数遗传算法改进研究

提出一种求解有约束优化问题的改进实数遗传算法.首先,提出一种排序分组选择法,该方法具有种群多样性好、易于实现的优点.其次,给出一种基于方向的启发式交叉算子(DBHX),DBHX能够产生无数个交叉方向,且有可能产生一个引导参与交叉的染色体向最优解移动的方向vecD,即使交叉方向与vecD不一致,也有很大的可能性非常接近方向vecD,可以保证有很大的机会产生更好的子代染色体.最后,针对单一的变异算子无法兼顾局部搜索能力和全局搜索能力的缺点,提出一种组合变异方法,使得变异操作既能保证算法的局部搜索能力,又能兼顾全局搜索能力.10个实例的计算结果表明,所提出的改进实数遗传算法具有较快的收敛速度,从而验证了所提出算法的可行性和有效性.     

一种有效的解无约束全局优化的进化算法

为了解决进化算法在求解全局优化时易陷入局部最优和收敛速度慢的问题,设计了一个杂交算子,利用种群中最好点与其他点间的关系确定搜索方向,从而快速地找到实值函数的下降方向,一旦算法找到优于种群中最好点的点,利用所构造的两条直线交点的投影对其进行进一步优化,使函数值更迅速地下降.提出了适合杂交算子的初始种群生成方法.设计了一个既能提高收敛速度又能摆脱局部最优的变异算子以增强算法的效果.在此基础上,提出了一个求解全局优化问题的高效进化算法,并从理论上证明了全局收敛性,从数值上验证了有效性.