求解零空闲置换流水车间调度问题的离散烟花算法

针对以最小化最大完工时间为目标的零空闲置换流水线调度问题,提出了一种带有局部搜索的离散烟花算法.首先,结合调度问题的置换特征,定义了基于工件序列的编码方式;其次,结合反转和交换等操作重新定义了爆炸算子和变异算子;再次,开发了基于插入邻域的局部搜索策略,以增强烟花算法的局部搜索能力;最后,采用实验设计探讨了关键参数对算法性能的影响.基于Taillard基准问题的对比分析结果表明:所提方法在寻优精度、稳定性等指标上优于标准烟花算法、离散萤火虫算法、离散蛙跳算法、离散粒子群算法和遗传算法,且不劣于结合变邻域搜索的粒子群优化、混合离散粒子群优化、杂草优化等算法.     

一种新的免疫进化算法及其性能分析

基于免疫系统中的进化机理，提出了一种免疫进化算法。首先引入了邻域概念，并通过定义扩展半径和突变半径两个新算法参数而构造了较小和较大两个邻域。进而给出了扩展和突变操作分别利用这两个邻域进行局部和全局搜索，实现了从全局到局部的两层邻域搜索机制。分析了算法的优化机理和收敛性。仿真结果表明该算法具有不易陷入局部最优、解的精度高、收敛速度快等优点。     

改进差分进化算法求解武器目标分配问题

针对武器目标分配问题求解收敛速度慢、搜索效率低、寻优精度差的问题, 提出一种基于改进差分进化算法的武器目标分配方法。首先, 建立多约束条件下武器目标分配优化模型, 将动态武器目标分配问题离散为静态武器目标分配问题处理。其次, 采用随机邻域变异策略平衡差分进化算法全局探索和局部开发能力, 采用基于历史存档的自适应参数整定方法, 根据“精英”信息动态更新算法参数。最后, 通过与5种变种差分进化算法的对比实验, 验证了所提方法寻优精度高、收敛速度快、鲁棒性强的优点。     

NWHFS多扰动调度问题的干扰管理方法

针对多扰动并发工况下无等待混合流水线生产调度问题，构建了多重约束下兼顾初始调度目标（最小化工件完工时间加权和）和扰动修复目标（最小化工件完工滞后时间加权和）的干扰管理调度模型，设计了搜索方向动态可变的多目标随机加权处理策略。并将基于高斯变异的全局寻优改进策略与基于随机邻域结构的局部精细搜索策略相结合，提出了一种混合微粒群优化求解算法。数值算例仿真实验结果表明，包含高斯变异算子和随机邻域结构的混合微粒群优化算法求解本文干扰管理调度模型是有效的。     

基于多目标萤火虫膜算法的学习效应生产调度问题北大核心CSCDCSSCI

针对复杂的生产环境,建立基于学习效应的多目标置换流水车间调度问题模型。设计嵌套有萤火虫算法的膜算法,改进其邻域搜索策略,对构建的模型进行寻优求解。利用Car类基准测试问题测试萤火虫膜算法的性能,并通过与萤火虫算法和粒子群算法的对比,验证了萤火虫膜算法在求解置换流水车间调度问题中的可行性和有效性。利用膜算法求解得到的不同学习率下置换流水车间调度问题的最大完工时间及总流经时间,构建Pareto最优解集,分析不同学习效应因子对多目标置换流水车间调度问题的影响程度。     

函数优化的量子蚂蚁算法

借鉴蚁群算法的进化思想,提出一种求解连续空间优化问题的量子蚂蚁算法.该算法主要包括全局搜索、局部搜索和信息素强度更新规则.在全局搜索过程中,利用信息素强度和启发式函数确定蚂蚁移动方向.在局部搜索过程中,提出了基于Delta势阱的量子搜索,以改善寻优性能,加快收敛速率.通过实例验证表明了该算法的有效性.     

基于Tent映射的混沌混合粒子群优化算法

为改善基本粒子群优化算法的寻优性能,通过算法混合,在粒子群优化算法中逐步引入优进策略和混沌搜索机制,以加强粒子群的局部寻优效率和全局寻优性能。并将粒子分为两类,分别执行不同的进化机制,实现协同寻优,从而构建为一种新的混沌混合粒子群优化算法。标准测试函数的仿真优化结果表明,该混合算法对较大规模的复杂问题具有较强的求解能力。算法寻优效率高、全局性能好、优化结果稳定,性能明显优于标准粒子群优化算法以及遗传算法等单一的随机搜索方法。     

改进二进制编码变异策略研究

由于是一种随机优化方法，标准遗传算法存在着一些不足之处，如局部搜索能力差，寻优精度不高，存在早熟收敛等。为了解决这些问题，提出了一种基于二进制编码基因住的变异策略，对编码串中的各个基因住赋予不同的变异率：在进化初期，赋予个体的高位基因以较大的杂交率，这样可以搜索到更大的解空间，提高算法的全局搜索能力；在进化后期已逼近最优解时，降低高住基因的变异率，减小较优个体被破坏的概率，同时提高低位基因的变异率，增强算法在局部范围的搜索能力。优化实例仿真结果表明，同标准遗传算法相比，改进算法具有寻优精度高，稳定性好，收敛性强等优点。     

基于多准则交互膜进化算法的UAV三维航迹规划

针对智能优化算法在无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)三维航迹优化中搜索复杂度较高、容易陷入局部最优的问题,提出一种基于嵌套式细胞膜结构的多准则交互式多目标进化算法。以建立的多目标航迹评价模型来克服航迹评价加权求和的不足;同时在应用降维离散缩减寻优空间的基础上,采用萤火虫算法和人工蜂群算法作为不同膜内优化准则,利用膜系统计算的并行性和膜内信息交互优势提高算法性能;并对膜内进化规则进行非支配排序、搜索加权等改进,实现了UAV三维多目标航迹寻优。仿真实验表明,所提方法在有无威胁两种环境下均能快速搜索到不同侧重目标的相对最优航迹,证明了该方法的有效性。     

一种新颖的花朵授粉优化算法及收敛性分析

针对现有花朵授粉算法存在易早熟、寻优精度不高、搜索效率低下等问题，研究设计了一种改进的花朵授粉算法。该算法利用逻辑自映射函数对花粉粒进行混沌扰动，使缺乏变异机制的花粉粒集具有较强的自适应能力，有效地防止了算法后期最优解趋同的现象。利用变换算子对搜索空间进行动态收缩，使算法在寻优过程中保持较高的种群多样性，降低算法陷入局部极值的概率，从而提高算法的搜索效率和寻优精度。同时，结合花朵授粉的生物学特征，从机理上描述了改进后算法的具体实现步骤，对算法的收敛性和寻优性能进行了详细的剖析，并采用实数编码的方法分析了算法的收敛性，给出了算法的生物学模型和理论基础。实验结果表明，改进后的算法具有较好的性能。     

基于蚁群优化的置换流水车间调度算法

针对置换流水车间调度问题,提出了一种基于蚁群优化的调度算法.该算法的要点是将NEH启发式算法和蚁群优化结合起来:首先,将蚁群优化中的能见度定义为NEH中所用的工作加工时间之和.其次,对于部分解采用了NEH中的步骤2和步骤3进行局部调整.最后,对构造出的解做插入型局部搜索.用所提算法对置换流水车间调度问题的基准问题进行了测试,测试结果表明提出算法的有效性.     

Scenario-based stochastic resource allocation with uncertain probability parameters

The stochastic resource allocation (SRA) problem is an extensive class of combinatorial optimization problems widely existing in complex systems such as communication networks and unmanned systems. In SRA, the ability of a resource to complete a task is described by certain probability, and the objective is to maximize the reward by appropriately assigning available resources to different tasks. This paper is aimed at an important branch of SRA, that is, stochastic SRA (SSRA) for which the probability for resources to complete tasks is also uncertain. Firstly, a general SSRA model with multiple independent uncertain parameters (GSSRA-MIUP) is built to formulate the problem. Then, a scenario-based reformulation which can address multi-source uncertainties is proposed to facilitate the problem-solving process. Secondly, in view of the superiority of the differential evolution algorithm in real-valued optimization, a discrete version of this algorithm was originally proposed and further combined with a specialized local search to create an efficient hybrid optimizer. The hybrid algorithm is compared with the discrete differential evolution algorithm, a pure random sampling method, as well as a restart local search method. Experimental results show that the proposed hybrid optimizer has obvious advantages in solving GSSRA-MIUP problems.     

时间依赖型多时间窗车辆路径问题研究

针对一类考虑城市交通拥堵情况的时间依赖型多时间窗车辆路径问题(time-dependent vehicle routing problem with multiple time windows,TD_VRPMTW),提出一种混合离散灰狼算法(hybrid discrete grey wolf optimizer,HDGWO)进行求解。在HDGWO中,设计了新的灰狼个体更新公式,采用基于客户排列的整数编码方式,使算法可直接在离散问题解空间中执行基于标准灰狼算法个体更新机理的全局搜索;设计了基于问题性质的种群初始化策略,用于生成具有高质量和多样性的初始种群;引入头狼信息交流公式,用于探索头狼形成的优质解空间;构造具有多种局部搜索操作的自适应变邻域局部搜索策略,用于增强算法的局部搜索能力。结果表明：HDGWO可有效求解TD_VRPMTW。     

遗传算法在离散变量优化问题中的应用研究

针对实际应用中大量存在的离散变量优化设计问题,研究了利用一般连续变量方法进行离散变量优化设计的不足。结合离散变量优化问题与遗传算法的特点,提出离散交叉算子和离散变异算子,使遗传算子真正在离散空间中进行搜索。基于线性搜索思想提出离散引导算子以提高遗传算法的局部寻优能力,将种群逐步向离散极值点进行引导,实现算法的快速离散寻优。通过对两个实际离散变量优化设计问题的应用研究,验证了本方法解决离散变量优化设计问题的有效性。     

基于教学优化算法求解置换流水车间调度问题

针对置换流水车间调度问题,将连续算法与离散策略相结合,提出一种多班级教学优化算法。采用基于置换变异改进的NEH（nawaz enscore ham）种群初始化方法,兼顾初始解的质量和多样性。在教学阶段,引入离散的自适应教学,并给出去重的操作,避免了无意义的教学过程。新增了基于莱维飞行的自学策略,同时以变邻域搜索的方式模拟离散阶段的自学。将相互学习与班级交流合并,在保证优秀个体交流的基础上,提高学习的效率。通过对标准测试集Rec进行测试,并与其他算法比较,验证了算法的有效性和稳定性。     

基于混合电磁算法求解置换流水车间调度问题

为了求解置换流水车间调度问题,提出了一种基于混合电磁算法的调度算法。首先,采用最小位置值法将算法中连续向量转换为工件排列顺序。其次,对随机生成的一部分初始解用基于启发式信息的贪婪随机自适应算法得到的结果加以改造,使其质量得到提高。最后,加入局部搜索增强算法性能。通过对Car系列和Rec系列基准测试结果表明,提出的算法性能优良。另外,还讨论了一些参数对算法优化性能的影响。     

基于改进边际优化的离散变量优化设计算法

针对传统离散变量优化方法存在的目标函数测算次数多、收敛性不佳等问题,借鉴边际优化理论和模式搜索算法,设计了一种基于改进边际优化的离散变量优化设计算法。借鉴边际效用优化原理,通过引入周围单位步长空间的概念,在初始点选择、边际增量设计、禁忌搜索策略等方面进行了改进,并设计了变异操作以跳出局部最优。实例分析表明,所提算法能够快速准确地收敛到局部最优解,实现以尽可能少的目标函数测算得到问题的满意解或最优解,适合于求解高维离散变量优化问题和仿真优化问题。     

Membrane-inspired quantum shuffled frog leaping algorithm for spectrum allocation

To solve discrete optimization difficulty of the spectrum allocation problem,a membrane-inspired quantum shuffled frog leaping(MQSFL) algorithm is proposed.The proposed MQSFL algorithm applies the theory of membrane computing and quantum computing to the shuffled frog leaping algorithm,which is an effective discrete optimization algorithm.Then the proposed MQSFL algorithm is used to solve the spectrum allocation problem of cognitive radio systems.By hybridizing the quantum frog colony optimization and membrane computing,the quantum state and observation state of the quantum frogs can be well evolved within the membrane structure.The novel spectrum allocation algorithm can search the global optimal solution within a reasonable computation time.Simulation results for three utility functions of a cognitive radio system are provided to show that the MQSFL spectrum allocation method is superior to some previous spectrum allocation algorithms based on intelligence computing.     

用于连续域优化的蚁群算法及其收敛性研究

蚁群算法作为一种新的智能计算模式,由于其离散性本质而在组合优化问题上取得巨大成功,但这也限制了它在连续问题求解中的应用.为此,提出一种用于连续域寻优的改进蚁群算法.算法的局部搜索基于解决离散问题的经典蚁群优化思想,全局搜索利用Ant Walk和Ant Diffusion技术, 且每代寻优结束后均采用"精英策略"把本代最优个体保留到下一代中.最后在理论上对其进行了收敛性分析,证明可较快地收敛到全局最优解,并用几个基准函数对算法做了仿真测试,均取得良好效果.