差分进化算法研究及其应用

针对一种新兴的进化算法--差分进化算法,介绍了该算法的基本原理、算法流程和控制参数选择, 然后利用差分进化算法求解了多元函数的极值问题.差分进化算法具有随机选取初始值的优点,数值实验结果表明了该方法的正确性和有效性.     

改进差分进化算法及其在发酵优化中的应用

针对发酵过程的补料优化问题,提出一种改进的差分进化算法.为了克服基本差分进化算法在全局最优点附近搜索速度较慢、精度较低的缺点,引入单纯形加速算子以提高算法收敛速度,而针对算法易过早收敛的缺点引入混沌迁移算子,以提高算法种群多样度,增强算法跳出局部最优解的能力.对于有约束优化问题,利用3个准则进行选择操作,使求得的最优解满足约束条件.将改进的算法用于某一类补料分批发酵过程,提高了发酵最终产物产量,表明了该算法的有效性.     

一种改进的差分进化算法

针对基本差分进化算法收敛速度较慢的问题,将粒子群优化算法中的社会学习部分引入到差分进化算法中,提出一种改进的差分进化算法。该算法通过小概率随机变异操作增加种群的多样性和全局搜索能力;变异向量和个体向群体最优个体学习的结果进行交叉操作,利用最优个体指导进化过程,加快了算法的收敛速度,提高了优化精度。仿真实验结果表明,该算法具有更好的优化性能。     

改进差分进化算法在系统可靠性问题中的应用

分析了经典差分进化算法的寻优特点,提出一种扩展变量维数的自适应差分进化算法.该算法将变异率作为解向量的一维分量,随其他分量一起参与算法进化的全过程,使算法参数更好地适应算法进化各阶段的要求,提高了算法性能.将改进后的算法应用到系统可靠性问题中,针对3种典型的可靠性问题进行了仿真实验.结果表明,所提出的算法与其他算法相比具有很好的寻优效果.     

一种新的改进差分进化算法

针对差分进化算法(Differential Evolution,DE)在运行过程中出现个体聚集、种群多样性减少,导致算法收敛速度缓慢、收敛精度不高以及易早熟收敛等问题,提出一种基于自适应变异算子、交叉算子以及新变异策略的改进差分进化算法。采用6种常用的基准函数对改进DE算法进行测试,并将测试结果与其它算法进行比较。结果表明:提出的改进差分进化算法较j DE与标准DE算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度以及更好的全局收敛能力。     

差分进化算法及神经树的改进与应用

研究神经树的一种差分进化结构.在给出神经树中结构树和权树定义的基础上,定义了一种基于格的高维空间适应度函数用于度量其能量,同时,该方法采用了基于树形结构的差分进化运算作为进化策略,与传统的进化规则有较大改进,最后给出一个实验架构,并应用于自然科学基金中的申请和评估.     

基于退火加速的差分进化算法改进及应用

差分进化算法(DE)是一种简单有效的启发式全局搜索技术,为解决DE算法运行过程中存在的算法收敛早熟、收敛速度慢和求解精度不高等问题,提出了一种基于退火加速的差分进化算法.该方法在传统DE算法基础上,以退火概率来增强算法的局部开发能力,并利用Hooke-Jeeves算法加快收敛速度,在充分发挥Hooke-Jeeves算法局部探测能力的同时保持了DE算法的全局性能.仿真结果表明,该算法比基本DE算法收敛速度快、精度高,是一种有效的全局优化算法.     

改进的差分进化算法在工作分配中的应用

提出了一种改进的差分进化算法(IDE)以解决工作分配.它修正了DE算法的两个重要的参数:尺度因子和交叉率.尺度因子根据所有解向量的目标函数值而自适应地调整,交叉率随着迭代次数的增加而动态地调整.通过结合这两种参数,不仅增加了候选解的多样性,还增强了本算法的解空间开发能力.实验表明,在解决工作分配上,IDE算法比其他三种DE算法具有更强的收敛性和稳定性.     

一种改进的自适应差分进化算法

为了提高基本差分进化算法的寻优速度和寻优效能,提出了一种改进的自适应差分进化算法(ADE).在基本差分进化算法中引入了自适应变异算子,根据每个个体与最优个体适应度值的相互关系,自动地调节变异算子值,使之在进化初期较大,随着个体逐渐接近最优值,算子值逐渐变小,确保个体向最优值快速、稳定地逼近.在每一代变异、交叉和竞争之后,又增加了与随机新种群的竞争操作,使算法易于跳出局部最优点,以提高全局搜索能力.采用4个经典的测试函数对算法进行验证,结果显示:该算法的收敛速度与收敛精度在一定程度上优于基本差分进化算法,同时也优于基于代数进行自适应变异的差分进化算法.     

运用改进差分进化算法辨识Hammerstein模型

针对非线性系统Hammerstein模型,利用差分进化算法对非线性模型进行参数辨识,将非线性系统的辨识问题转化为参数空间上的函数优化问题。为了增强差分进化算法的辨识性能,采用一种自适应变异差分进化算法,即引入一个自适应变异率,随着迭代的进行自适应调整缩放因子,从而在初期保持种群多样性避免早熟;在后期逐步降低变异率,保留优良信息,避免最优解遭到破坏。最后通过仿真对比实验表明,改进的差分进化算法比基本差分进化算法精度更高、非线性辨识能力更强。     

快速差分进化算法

提出一种快速差分进化(FDE)算法.该算法采用根据上一代最优个体确定下一代搜索区间的技术不断更新和缩小搜索区域,从而加快收敛速率,提高收敛精度和鲁棒性.通过对21个极值函数仿真试验分析表明,该算法在问题维数多时,极值函数的收敛速率、收敛鲁棒性和收敛精度明显优于其他算法,且种群初始化形式不影响算法的收敛性能.     

基于K-means的改进差分进化聚类算法

K-means聚类算法简单,收敛速度快,但是聚类算法的结果很容易受到初始聚类种群的影响,往往导致局部最优。差分进化算法具有很强的全局收敛能力和鲁棒性,但其收敛速度较慢。为此,将K-means聚类算法和差分进化算法相结合,提出一种基于K-means的改进差分进化聚类算法。该算法设置在一定范围内随迭代次数动态增加的交叉算子,以使算法在迭代过程中先进行全局搜索,再进行局部搜索,这样有助于平衡算法的全局寻优和局部搜索能力,并且加快了算法的收敛速度。最后,通过实验测试了算法的有效性。     

基于改进差分进化算法的估计等值法

为解决现有的用于电力系统在线安全分析的估计等值法精度低、收敛性弱的问题,给出了较精细的等值发电机加综合负荷的等值系统模型,以提高等值精度,并提出了基于差分进化(DE)算法的等值系统参数辨识策略.为解决DE存在的早熟收敛问题,构造变异方式不同的两个差分进化群,两群并行进化且定时交换信息,以增加种群的多样性,改善算法的收敛性.仿真结果表明:改进的双群体DE算法有效解决了等值系统的参数辨识问题,算法简单、收敛快,辨识的参数精度高、鲁棒性好;所建立的等值系统模型更符合电网实际,等值后外部系统的动态特性基本被保留;所提基于改进DE的估计等值法可用于在线大规模外部系统的等值化简.     

基于改进差分进化的高精度粒子滤波算法

针对智能优化粒子滤波算法精度较低和收敛速度慢的问题,提出一种改进适应度函数和搜索策略的差分进化粒子滤波算法(IDE-PF).该算法通过自适应融合粒子权值和量测误差得到适应度函数,并利用该函数评价粒子的可信度,引导粒子向后验概率密度取值高的位置移动,同时引入新的搜索策略,不仅保持了粒子多样性,还加快了算法收敛的速度.仿真结果表明,该算法可有效提高智能优化粒子滤波对于非线性系统状态估计的精度和实时性.     

求解大规模可靠性问题的改进差分进化算法

针对差分进化算法典型变异算子的局限,设计了全局加速的变异算子,进而提出全局加速的自适应改进算法.新变异算子能够均衡全局搜索与局部搜索,提高寻优效率.根据差分向量与整个种群分布范围的关系,有针对性的设定变异率值,减缓搜索范围缩小的趋势,保持较高的种群多样性.采用两区间选择策略,通过学习和比较自适应地调整交叉率,使其满足进化搜索的需要,同时提高算法的通用性.将改进算法应用于大规模可靠性问题中,实验结果表明,改进算法在解决大规模系统可靠性问题时具有更好的寻优效果.     

基于改进差分进化算法的分布式发电系统调度

针对分布式发电（ DG）系统调度的经济成本和环境成本,提出了一种新的改进差分进化算法。首先对建筑物DG系统进行优化设计,在考虑建筑中电能和热能需求以及分布式发电技术特性的基础上,确定技术最优组合、容量和运营计划;其次,针对DG调度中存在的整数规划限制及非线性等式约束问题,提出了改进的差分进化算法来解决混合整数非线性规划（ MINLP）问题,对所设计的DG系统进行经济和环境成本的最小化调度,并与传统方法进行比较。结果表明,文中所提出的方法在经济性和收敛时间上都明显优于传统算法。研究结果可以应用于同时包含发电、供热、储电、储热的完善的分布式发电系统,可为分布式发电系统商业部门的运营提供参考。     

改进差分进化算法在铝电解多目标优化中的应用

针对多目标优化问题,提出一种改进的差分进化算法(DE).该改进算法首先将DE与粒子群优化算法(PSO)结合,提高DE的收敛速度,然后引入多种群进化策略,有利于维持Pareto解的多样性.同时,在综合考虑机理与工艺的基础上建立铝电解多目标优化模型,并应用改进算法进行求解.仿真结果表明:在电流效率为92％时,改进算法所得的直流功耗为14.03 MW.h/t,比NSGA-Ⅱ的直流功耗降低了1.45％,比传统DE的直流功耗降低了1.75％.表明本文改进算法有效地提高了传统进化算法的性能.     

动态随机选择的差分进化算法研究

如何有效地均衡可行区域与不可行区域的搜索是约束优化中的关键问题。为使进化算法获得可行的全局最优解,分析了在进化过程中如何对待好的不可行解的问题,通过分析随机排序中比较概率对可行解最终位置的影响,提出一种动态随机选择策略,并以多个体差分进化为框架实现了相应算法。实验对比分析结果说明了这一策略的有效性。     

改进的差分进化算法在印刷电路板热设计中的应用

以降低印刷电路板最高温度为目的,在对差分进化算法进行二进制化的基础上,对其变异公式和交叉率进行改进,并使用改进的二进制差分进化算法对规则分布的电子元件进行布局调整,使印刷电路板的温度降低。根据ANSYS仿真和实际电路分析电子元件在优化前后两种布局下的温度分布,以验证算法的有效性。比较优化前后的印刷电路板温度数值求解结果和ANSYS仿真结果,优化后的印刷电路板最高温度分别降低了11.1%、4.2%。优化后的实际电路最高温度也有所降低。与标准差分进化算法相比较,改进后的差分进化算法具有更高的收敛速度。实验结果说明所提出的改进差分进化算法能有效优化电子元件布局,使电路板温度得到有效降低。     

一种改进的快速高效的差分进化算法

文章针对差分进化算法收敛速度和全局搜索能力之间不能同时兼顾这一问题,提出了一种改进的差分进化算法,该算法从动态更新种群、递增策略的交叉概率因子及递减策略的缩放因子对标准DE算法进行了改进,并用6个典型的测试函数对改进的差分进化算法和标准差分进化算法进行测试比较,结果表明改进后的差分进化算法在收敛速度、收敛精度和算法鲁棒性方面都要优于标准差分进化算法,采用动态更新种群的策略也有效地提高了算法的运算效率.