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.     

一种求解约束优化问题的遗传算法

提出一种求解约束优化问题的遗传算法。通过可行解与不可行解算术交叉的方法对问题的决策空间进行搜索,对可行种群和不可行种群分别按照适应度和约束违反度进行选择。传统变异操作使得解往往偏离了约束区域,因此引入对可行解的边界变异和对不可行解的非均匀变异,并通过维变异方法保持种群的多样性。数值实验结果说明该算法的有效性。     

一种求解约束优化问题的演化规划算法

提出了一种新的求解约束优化问题的演化算法--基于混合策略求解约束优化问题的演化规划算法（CMSEP）.借鉴了Mezura-Montes的算法中直接比较的约束处理方法,为求解位于边界附近的全局最优解采用多样性保护机制,允许一定比例最好不可行解进入下一代种群,混合策略变异机制用于指导算法快速搜索过程.标准测试函数的实验结果验证了算法的通用性和有效性.     

一种改进的约束优化差分进化算法

提出一种改进的差分进化算法用于求解约束优化问题.该算法在处理约束时不引入惩罚因子,使约束处理问题简单化.利用佳点集方法初始化个体以维持种群的多样性.结合差分进化算法两种不同变异策略的特点,对可行个体与不可行个体分别采用DE/best/1变异策略和DE/rand/1策略,以提高算法的全局收敛性能和收敛速率.用几个标准的Benchmark问题进行了测试,实验结果表明该算法是一种求解约束优化问题的有效方法.     

求解约束优化问题的多目标粒子群算法*

提出一种多目标粒子群算法处理约束优化问题(MOCPSO). 首先将约束优化问题转化为多目标问题, 然后给出一个不可行阈值来充分地利用不可行粒子的信息引导种群的飞行; 并提出一种粒子间的比较准则以比较它们的优劣; 最后, 为了增加种群的多样性, 提升种群跳出局部最优解的能力, 引入高斯白噪声扰动. 选取有代表性的标准测试函数对MOCPSO算法的性能进行仿真实验, 相比较其它算法, 结果显示MOCPSO算法是求解约束优化问题的有效算法.     

求解约束优化问题的ε-DE 算法

差分进化(differential evolution,简称DE)算法解决约束优化问题(constrained optimization problems,简称COPs)时通常采用可行解优先的比较规则,但是该方法不能利用种群中不可行解的信息.设计了可以利用不可行解信息的ε-DE算法.该算法通过构造一种比较准则,使得进化过程可以充分利用种群中优秀不可行解的信息.该准则通过引入种群约束允许放松程度的概念,在进化初始阶段使可行域边界上且拥有较优目标函数的不可行解进入种群;随着进化代数增加,种群约束允许放松程度不断减小,使得种群中不可行解数量减少,直到种群约束允许放松程度为0,种群完全由可行解组成.此外,还选择了一种改进的DE算法作为搜索算法,使得进化过程具有较快的收敛性.13个标准Benchmark函数实验仿真的结果表明:ε-DE算法是目前利用DE算法解决COPs问题中效果最好的.     

改进罚函数法与蝙蝠算法在约束优化中的应用

设计了一种基于自适应罚函数法和改进蝙蝠算法的约束优化问题求解方法。提出了一种自适应罚函数法,该处理方法综合考虑了约束违反的情况和进化过程的特点,如果某个约束违反的次数越多,则证明该约束越强,赋予惩罚系数越大;种群中的不可行解的数量越多,为保持种群的多样性,则约束应该取较小的值,即惩罚系数取较小的值。提出了一种改进的蝙蝠算法,利用混沌的遍历性特点产生初始种群,增强了初始种群的多样性和种群的质量;在考虑了脉冲响度的蝙蝠算法局部搜索中,融入了交叉操作;为防止算法在后期陷入局部最优解,引进了变异操作,保证了群体的多样性。将自适应罚函数法与改进的蝙蝠算法融合起来求解约束优化问题,4个复杂的标准测试函数和2个工程实际问题证明了该约束优化求解方法的可行性和有效性。     

自适应约束优化混合粒子群算法

提出一种混合粒子群优化算法用于求解约束优化问题。新算法的主要特点是：在搜索机制方面,利用混沌初始化种群以提高初始群体的质量。为了扩大粒子的搜索范围,引入柯西变异算子。利用单形交叉算子对种群进行局部搜索。在约束处理技术方面,根据当前种群中可行解比例自适应地选择不同的个体比较准则。数值实验结果表明了该算法的有效性。     

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。     

改进约束人工蜂群算法及金融应用

为了有效求解约束优化问题，提出一种改进人工蜂群算法。该算法引入Pareto支配准则提高算法探索能力，避免算法早熟。在雇佣蜂阶段，通过识别种群当前状态自适应选取搜索方程与约束处理策略，引导种群快速进入可行区域。在跟随蜂阶段，利用全局最优解引导种群进行搜索，提高算法开发能力。通过对CEC 2006中20个测试函数实验结果分析表明，该算法能够有效求解约束优化问题。进而，将该算法应用于求解投资组合优化问题，通过数值实验说明该算法是求解投资组合优化问题的有效算法，可以用于求解此类金融问题。     

基于环境Pareto 支配选择策略的有约束多目标差分进化算法

在处理有约束多目标问题的进化算法中, 目前普遍采用Deb 教授提出的约束占优的直接支配选择策略. 在约束处理中, 优秀不可行解与优秀可行解同样重要, 但在直接支配选择策略中, 不可行解被选择的几率很小. 针对此问题, 设计一种环境Pareto 支配的选择策略, 并基于此提出用于解决有约束多目标问题的差分进化算法. 对经典测试函数进行仿真计算, 结果表明, 与其他算法相比, 所提出的算法具有更高的收敛性和稳定性.

     

基于混合策略的双种群约束优化算法

提出一种基于混合策略的双种群约束优化算法.利用双种群存储机制处理约束条件,并采用约束支配更新不可行解集,同时采用混合策略进化种群:在进化前期利用Deb准则产生可行解,并保留一部分非劣不可行解参与进化,保持种群多样性;在进化后期让最优个体和次优个体参与进化,使种群快速收敛.仿真实验结果表明,所提出的算法在保证种群多样性的同时,能够较好地收敛到全局最优解,且鲁棒性较好.     

一种求解0-1背包问题的二进制修正和声搜索算法

针对0-1 背包问题, 提出一种二进制修正和声搜索算法. 该算法修正了即兴创作过程, 对参数PAR进行动态调整, 同时提出一种随机修复机制, 有效修复不可行的和声, 增强算法的局部搜索. 采用一种可行和声初始化方式, 保证初始和声都是可行的, 整个搜索过程完全采用0-1 二进制模式, 对14 个0-1 背包问题进行测试. 将所提出算法与其他算法进行比较, 结果验证了所提出算法的有效性.

     

带扰动和变异因子的改进禁忌搜索算法求解贴片机贴装过程优化

以多贴装头拱架式贴片机为研究对象,利用带扰动和变异因子的改进禁忌搜索算法,实现贴片机贴装过程优化.算法在传统禁忌搜索算法的基础上,利用以长期记忆为基础的多元化扰动策略和块变异算子来扩大贴片机贴装顺序优化搜索空间,并结合局部下降搜索策略优化喂料器分配,最终实现贴片机贴装整体优化.仿真实验表明,改进算法能快速有效地获得较好的贴片机贴装优化解.与其他文献中的算法相比,所提出的算法在求解质量和求解速度上有较大的优越性.     

一种新的相位角编码量子进化算法

针对具有连续解空间的数值函数优化问题,基于量子算法和实数编码进化算法的思想,提出一种新的相位角编码量子进化算法(PAQEA).算法的概率表达特性使得量子染色体能够以一定概率表达优化问题的所有可行解,结合动态量子旋转门实现染色体的进化,实现了算法局部搜索与全局搜索的平衡.理论分析证明了算法的全局收敛性.仿真结果表明,该算法适用于复杂数值函数优化问题,具有收敛速度快、搜索能力强和稳定性高的特点.     

不同容量平行机下差异工件尺寸的批调度算法

在容量不同的平行批处理机环境下, 针对工件带有不同尺寸和机器适用限制的最小化制造跨度的批调度问题, 提出一种有效的蚁群优化算法. 该算法基于解的浪费空间定义启发式信息, 针对机器容量约束提出两种用于构建解的候选集, 从而有效缩小搜索空间, 并引入局部优化方法提高解的质量. 仿真实验结果表明, 所提出算法具有较好的性能, 并且优于已有的其他算法.

     

一种求解旅行商问题的新型帝国竞争算法

帝国竞争算法是一种已在连续优化问题上取得较好效果的新型社会政治算法. 为了使该算法更好地应用于离散型组合优化问题, 提出一种求解旅行商问题的新型帝国竞争算法. 在传统算法的基础上, 改变初始帝国的生成方式; 同化过程采取替换重建方式, 以提升求解质量; 革命过程中引入自适应变异算子, 以增强搜索能力; 殖民竞争过程中调整了殖民地分配方式; 算法加入帝国增强过程, 以加快寻化速度. 实验结果表明, 新型帝国竞争算法求解质量高、收敛速度快.

     

求解多维背包问题的蚁群-拉格朗日松弛混合优化算法

针对多维背包问题(MKP) NP-hard、约束强的特点, 提出一种高效的蚁群-拉格朗日松弛(LR) 混合优化算法. 该算法以蚁群优化(ACO) 为基本框架, 并基于LR 对偶信息定义了一种MKP效用指标. ACO使得整体算法具有全局搜索能力, 所设计的效用指标将MKP的优化目标与约束条件有机地融合在一起. 该指标一方面可以用来定 义MKP核问题, 降低问题规模; 另一方面, 可以用作ACO的启发因子, 引导算法在有希望的解区域中强化搜索. 在大量标准算例上的测试结果表明, 所提出算法的鲁棒性较好; 与其他已有算法相比, 在求解质量和求解效率方面均具有很强的竞争力.

     

An angle based evolutionary algorithm with infeasibility information for constrained many-objective optimization

Recently, angle-based approaches have shown promising for unconstrained many-objective optimization problems (MaOPs), but few of them are extended to solve constrained MaOPs (CMaOPs). Moreover, due to the difficulty in searching for feasible solutions in high-dimensional objective space, the use of infeasible solutions comes to be more important in solving CMaOPs. In this paper, an angle based evolutionary algorithm with infeasibility information is proposed for constrained many-objective optimization, where different kinds of infeasible solutions are utilized in environmental selection and mating selection. To be specific, an angle-based constrained dominance relation is proposed for non-dominated sorting, which gives infeasible solutions with good diversity the same priority to feasible solutions for escaping from the locally feasible regions. As for diversity maintenance, an angle-based density estimation is developed to give the infeasible solutions with good convergence a chance to survive for next generation, which is helpful to get across the large infeasible barrier. In addition, in order to utilize the potential of infeasible solutions in creating high-quality offspring, a modified mating selection is designed by considering the convergence, diversity and feasibility of solutions simultaneously. Experimental results on two constrained many-objective optimization test suites demonstrate the competitiveness of the proposed algorithm in comparison with five existing constrained many-objective evolutionary algorithms for CMaOPs. Moreover, the effectiveness of the proposed algorithm on a real-world problem is showcased.     

热轧板坯出库问题的树搜索算法

热轧板坯的出库问题是连铸-热轧生产中一个重要的组合优化问题, 然而在学术界还很少见到对该问题的研究. 对此, 提出了热轧板坯出库问题总移动次数的一个下界, 开发了一个极小化总移动次数的树搜索算法. 该算法包括一个生成初始解的贪婪算法和一个基于复合移动的递归搜索. 大量的实验和分析表明, 该树搜索算法能在较短的时间内给出板坯出库问题的满意解, 具有重要的理论意义和应用价值.