改进差分进化算法求解整数任务分配

针对0-1任务规划模型存在维数灾维的问题,提出了一种基于改进差分进化算法的整数任务分配算法。将任务分配的0-1规划模型转化整数规划模型,不仅大幅降低了优化变量的维数,还减小了整式约束条件;将差分进化算法常用的变异算子DE/rand/1/bin和DE/best/2/bin结合起来组成新的变异算子,使得DE既保持了种群的多样性,又有较快的收敛速度和搜索精度,并用改进的差分进化算法求解整数规划;通过典型的任务分配实例验证了该算法在优化大规模任务分配的有效性和快速性。     

双种群差分进化规划算法

标准差分进化算法（SDE）具有算法简单,控制参数少,易于实现等优点。但在难优化问题中,算法存在收敛速度较慢和容易早熟等缺陷。为克服此缺点,提出一种改进算法--双种群差分进化规划算法（BGDEP）。该算法将种群划分为两个子群独立进化,分别采用DE/rand/1/bin和DE/best/2/bin版本生成变异个体。每隔δt（取5~10）代,将两个子群合并为一个种群,再应用混沌重组算子将之划分为两个子群,以实现子群间的信息交流。在双种群协同差分进化的同时,应用非均匀变异算子对其最优个体执行进化规划操作,使得算法具有较快的收敛速度和较强的全局寻优能力。为测试BGDEP的性能,给出了4个30维benchmark函数优化问题的对比数值实验。结果表明,BGDEP的求解精度、收敛速度、鲁棒性等性能优于SDE、双种群差分进化（BGDE）和非均匀变异进化规划（NUMEP）等4种算法。     

混合整数非线性规划问题的改进差分进化算法*

提出一种改进差分进化算法求解混合整数非线性规划问题。该算法利用同态映射方法,解决差分进化算法无法直接处理整数决策变量问题;提出改进的自适应交替变异算子,提高算法的搜索性能;提出一种自适应保留不可行解的方法处理约束条件,并对差分进化算法的选择算子进行改进,提出一种直接处理约束条件的新选择算子。六个常用的混合整数非线性规划问题的实验结果表明了该方法的有效性和适用性。     

基于改进差分进化算法的机械臂运动学逆解

以9自由度液压机械臂为研究对象,建立求解位姿逆解的非线性方程组.以末端执行器位姿误差最小为优化指标建立目标函数,将非线性方程求解问题转化为最优化问题,并应用差分进化(DE)算法求解该问题.首先,为了避免位置和姿态收敛精度的不同,引入自适应权值系数进行平衡.然后,为克服基本DE算法难以平衡全局探索能力和局部开发能力的缺陷,结合DE/rand/1/bin和DE/best/1/bin两种进化模式,改进自适应变异差分进化(SAMDE)算法,提高了算法的收敛精度和收敛速度.最后,采用对称映射法对不满足关节角边界范围的个体进行处理,提高了收敛精度.开展了与基本DE算法的对比试验,仿真结果表明,该算法的收敛精度和收敛速度优于基本差分进化算法,且能够大幅度提高算法的稳定性.     

基于模拟退火的混合差分进化算法及其在联合补货-配送集成优化中的应用

针对差分进化 (Differential evolution, DE)算法搜索效率较低和容易陷入局部最优的缺点,设计了基于SA的混合差分进化算法(SA-based Hybrid DE, SAHDE),以提高DE算法的全局寻优能力。该算法采用自适应变异算子和交叉算子,并结合模拟退火(Simulated Annealing, SA)算法的Metropolis 准则。首先通过标准测试函数对改进的SAHDE进行性能测试,证明了该算法比DE、自适应混合DE (Adaptive Hybrid DE, AHDE)和遗传算法(Genetic Algorithm, GA)更有效。进而将该算法运用到联合补货-配送集成优化(典型NP-hard)问题的求解中,通过大规模的算例分析,证实SAHDE在解决联合补货-配送优化问题比DE、AHDE和GA更有效。     

双群体伪并行差分进化算法研究及应用

为了提高差分进化算法的全局搜索能力和收敛速率,本文提出了一种双群体伪并行差分进化算法.该算法结合差分进化算法DE/best/2/bin变异方式局部搜索能力强、收敛速度快,和DE/rand/1/bin变异方式全局搜索能力强、鲁棒性好的特点,采用串行算法结构实现并行差分进化算法独立进化、信息交换的思想.为使初始化个体均匀分布在搜索空间,提高算法收敛到全局最优解的鲁棒性,提出了一种基于平均熵的初始化策略.典型Benchmarks函数测试和非线性系统模型参数估计结果表明,该方法能显著提高算法的收敛速率和全局搜索能力.     

一种基于密度聚类的小生境差分进化算法

针对基本差分进化算法早熟收敛的缺陷,提出了一种基于密度聚类的小生境差分进化算法。该算法基于DE/rand/2/bin变异方式全局搜索能力强、鲁棒性好和DE/best/2/bin变异方式局部搜索能力强、收敛速度快的特点,首先初始化一个没有子种群的全局种群,再在全局种群中采用DE/rand/2/bin进行迭代搜索,并对其中的个体进行聚类,当聚类簇中的个体数目达到规定的最小规模时形成一个小生境子种群,然后在各子种群中采用改进的DE/best/2/bin进行迭代搜索并重新进行聚类,从而提高进化过程中种群的多样性,增强算法跳出局部最优的能力。仿真实验表明,该方法能显著提高算法的收敛速度和全局搜索能力,有效避免早熟收敛。     

求解高维多模优化问题的正交小生境自适应差分演化算法

针对传统优化算法在求解高维多模态优化问题时存在收敛速度慢、求解精度低的问题,提出一种基于正交设计与小生境精英策略的自适应差分进化算法ONDE。首先利用正交表产生初始种群,然后采用小生境精英策略来产生小生境种群(NP),并用小生境种群更新精英个体;接着应用拥挤裁剪避免种群陷入局部搜索,最后利用自适应差分变异算子改进了差分进化(DE)算法。通过对7个benchmark函数仿真验证,实验结果表明,算法在收敛速度、求解精度和稳定性方面都有较大优势。     

面向双目标应急物资调度的改进差分进化算法

本文对应急物资调度模型的建立及求解该模型的优化算法进行了研究.首先,在资源受限情况下,以配送费用总成本最小和最大缺失损失最小为优化目标,建立了连续消耗问题的多供应点对多受灾点的应急物资调度模型.然后,通过引入DE/best/1变异策略与DE/rand/2变异策略对差分进化算法进行了改进,提出了一种基于双变异策略的改进差分进化算法,将Pareto非支配等级分层与拥挤距离的概念引入到改进差分进化算法中,对约束双目标调度模型进行求解.最后,通过两种不同规模的四组仿真实验,验证了本文提出模型及改进的差分进化算法的可行性和有效性.与基本差分进化算法对比,双变异策略的改进差分进化算法对相同应急物资调度问题进行求解时,得到了更多的Pareto前沿解个数,和较低的应急物资调度配送费用成本与较小的最大缺失损失,同时解分布的广泛性也得到了显著提高.     

用鱼群算法求解通风系统风机定位优化问题

为了解决矿井通风系统风机定位优化问题,建立了该问题的大规模非线性最优规划模型。在优化模型中,在兼顾变量约束条件的空间限制和求解精度的情况下,在正交交叉算子中将求解空间离散化,离散方法是将每个连续因素离散化为一个有限值,量化每个变量连续空间区域为有限个水平。由于该问题维数太高,传统优化技术无法有效获取其最优解,采用改进的鱼群算法对该问题进行了求解。在算法中,为了消除优化模型的约束条件,大幅度压缩变量数,在算子中将变量分组;使用了基于邻域竞争进化的演化算法,有效地融合了全局搜索和局部搜索的本质属性,实现了算法效率与效果的平衡;使用了自适应学习和变异算子、正交交叉算子、邻域竞争算子等多种算子改进基本人工鱼群算法的各种行为。应用结果表明,该算法计算速度和稳定性大幅度提高,可在简单计算环境下稳定地获取该模型的最优解。     

求解Web集群文档分布的混沌搜索算法

提出Web集群文档分布方案,用M/G/1/K PS排队模型对服务器进行建模,将文档分布问题转化为0-1整数规划问题,然后求解该规划问题。针对该类0-1整数规划问题,给出一种基于混沌搜索的求解算法,该算法让多个独立的混沌变量在其各自的轨道中搜索,使得对应生成的0-1矩阵能遍历任意一种可能的分布,从而能搜索到全局最优解。设计一种基于贪婪思想的文档分布算法。测试表明,混沌搜索算法能找到全局最优解,优于传统的贪婪算法。     

An improved differential evolution algorithm for the task assignment problem

An improved differential evolution algorithm (IDE) is proposed to solve task assignment problem. The IDE is an improved version of differential evolution algorithm (DE), and it modifies two important parameters of DE algorithm: scale factor and crossover rate. Specially, scale factor is adaptively adjusted According to the objective function values of all candidate solutions, and crossover rate is dynamically adjusted with the increasement of iterations. The adaptive scale factor and dynamical crossover rate are combined to increase the diversity of candidate solutions, and to enhance the exploration capacity of solution space of the proposed algorithm. In addition, a usual penalty function method is adopted to trade-off the objective and the constraints. Experimental results demonstrate that the optimal solutions obtained by the IDE algorithm are all better than those obtained by the other two DE algorithms on solving some task assignment problems.     

0-1非线性规划问题的改进差分进化算法

针对0-1非线性规划问题的特点,提出了一种适合于求解0-1非线性规划问题的改进差分进化算法。这个算法把差分进化算法和罚函数方法有机结合起来,在变异操作中加入0-1取整运算,在交叉操作中使用了指数递增交叉概率因子以提高算法的全局搜索能力和收敛速率。用8个例子进行了实验研究,结果表明这个改进的差分进化算法在收敛性、精度、鲁棒性强方面都比较好。     

传感器网络能源有效任务分配算法

为了延长网络生命期,传感器网络在设计过程中,通常利用节点本身的处理能力,进行网内处理,以减少通信量,节省能量.在传感器网络内引入处理或计算后,应用可以描述为一个任务集及任务之间的数据依赖关系.不同的任务分配方案导致应用执行所需的通信量和计算量不同,从而影响应用执行的能量消耗.在使用任务图对传感器网络应用描述的基础上,提出了传感器网络任务分配模型.由于应用的任务可划分为感知任务集和处理任务集,因而传感器网络中的任务分配可分成感知任务分配和处理任务分配两个阶段.针对处理任务分配,将其建模为二次0-1规划问题,并提出了分布式逐层优化分配算法OALL.仿真实验验证了分布式算法OALL的有效性.     

航班滑行路径规划和停机位分配联合优化

针对机场的航班滑行路径规划和停机位分配的联合优化调度问题,构建基于冲突回避的滑行道与停机位联合调度模型,并提出改进的自适应差分进化算法求解问题。以最小化航班的滑行时间和旅客转机的行走时间为优化目标,建立非线性混合整数规划联合调度模型。设计考虑了滑行冲突的路径规划算法,完成航班的滑行路径分配,并通过自适应动态调整差分进化算法参数,引入个体位置边界的扰动策略,进一步改善了算法的搜索性能。对国内某枢纽机场的仿真结果表明,所提出的算法可以有效避免滑行冲突,缩短滑行时间,是能够兼顾旅客服务质量和航班场面滑行效率的有效方法。     

求解0-1整数规划问题的混沌遗传算法*

针对一类特殊的0-1整数规划求解问题提出一种混沌遗传算法。该算法采用幂函数载波技术提高混沌搜索的充分性与遍历性,以混沌搜索算法得出的优化个体作为遗传算法的新群体进行交叉、变异等操作,提高种群质量,同时增加种群多样性,改善遗传算法的早熟问题。该算法被用于解决片上网络映射A3MAP(architecture-aware analytic mapping) 0-1整数规划问题。实验仿真证明,该算法的收敛速度和解的精度均优于A3MAP-GA。     

基于整数线性规划的VLIW DSP指令分簇调度

在分簇VLIW DSP上,指令分簇是一项对程序性能有重要影响的编译优化,但现有的指令分簇算法只能处理顺序的程序区域,且难以获得最佳的分簇方案。针对这些问题,提出一种基于整数线性规划的统一指令分簇与指令调度的方法。该方法使用零一决策变量表示函数中指令的分簇、指令的局部调度以及簇间传输指令的全局调度,并将指令之间的依赖关系和对处理器资源的竞争关系构造为线性约束,最终得到一个以最小化函数的估计执行时间为目标的整数线性规划模型。实验结果表明,求解该模型得到的分簇调度方案对程序性能的优化显著强于现有算法,并且求解模型所耗费的时间是可接受的。