自适应加速差分进化算法

差分进化算法是一种新的进化计算技术,具有良好的优化性能,但是对于高维多模态函数,算法易早熟收敛;其优化性能受差分进化模式类型及演化控制参数取值的影响较大.为此,提出自适应加速差分进化算法,该算法利用混沌的遍历性产生初始群体,以克服种群体初始化时的盲目性和随机性;其次随着搜索过程的进行随机自适应地调整缩放因子和选取差分进化模式,以减少人为因素影响,增强搜索能力.通过对多个函数进行仿真试验研究,结果表明该方法寻优效果显著,明显减少了迭代次数,提高了计算效率.     

求解连续空间优化问题的量子差分混合优化算法

借鉴量子计算的相关原理和差分进化思想,提出一种用于连续空间优化问题的量子差分混合优化算法。算法的核心是构造由决策向量的分量和量子位概率幅为等位基因的实数编码染色体;采用依据染色体的具体形式设计的互补变异进化部分优秀个体,以加快算法的收敛速度;利用差分进化思想进化部分随机选取个体,以保持算法的全局搜索能力和鲁棒性。对Benchmark函数测试表明,该算法具有寻优能力强、搜索精度高和稳定性好的特点。应用该算法求解路基沉降预测模型参数估计问题,能够有效提高实测沉降数据的拟合精度.     

混合混沌量子进化算法

针对量子进化算法计算量大、收敛速度慢以及容易出现早熟等问题, 提出混合混沌量子进化算法. 该算法采用混沌 初始化方法产生初始种群, 使种群具有较好的多样性;采用简单量子旋转门更新当前种群中的非最优个体, 降低算法的计算量; 提出混合混沌搜索策略以提高算法的收敛速度和全局搜索能力. 大量的测试表明, 与量子进化算法、实数编码量子进化算法和 混合量子遗传算法相比, 所提出的算法具有较快的收敛速度和较好的寻优能力. 大量的测试也表明, 若将混沌引入量子进化算法, 则混合混沌搜索策略的综合性能明显优于载波混沌策略, 在大多数情况下优于混沌变异策略. 本文提出的算法是惟一的每次测试 都收敛的算法, 且实现简单, 便于工程应用. 将其用于求解城市道路的交通信号配时优化问题, 实际效果令人满意.     

中心变异差分进化算法

针对高维复杂优化问题,提出了基于中心变异和自适应交叉概率的差分进化算法--中心变异差分进化（center mutation based differential evolution, CMDE）算法。该算法首先改进了个体的变异形式,即把当前代的群体中心作为基向量,依据参加变异的三个随机个体向量间的函数适应值的大小关系,确定差向量的方向;然后给出了自适应交叉概率策略,即依据交叉的作用,通过分析个体向量间的函数适应值在群体内部的分布情况,确定每个个体的交叉概率。通过几个Benchmark函数的测试表明,CMDE算法具有较快的收敛速度,且对于高维复杂问题的求解精度高,寻优性能好。     

解决位置管理问题的混沌混合差分进化算法

位置管理问题是移动计算环境中的一个重要问题.提出了一种解决位置管理问题的混沌混合差分进化算法,给出了将浮点编码的种群个体映射为问题解的方法,给出了解决标准差分进化算法早熟收敛问题的混沌搜索算法.仿真结果表明,混沌混合差分进化算法能有效解决移动计算中的报告小区规划问题,且算法的搜索质量优于遗传算法、禁忌搜索算法、蚁群算法和传统差分进化算法.     

基于最小二乘支持向量机的自适应差分进化算法

差分进化(DE)算法具有操作简单,控制参数少,鲁棒性好等特点,但在对某些连续空间复杂函数进行优化时存在搜索盲目性较大、效率不高的问题.为此提出一种基于最小二乘支持向量机(LS-SVM)的自适应DE算法,该算法改进了标准DE算法的差分变异和交叉等关键遗传操作,引入了基于LS-SVM的种群进化引导策略,基于LS-SVM对种群n最优训练集数据进行回归函数逼近和优化,分析了种群进化引导策略的自适应应用条件,给出了算法的整体流程及各关键步骤的复杂度.对标准测试函数的对比优化结果表明,改进算法相比标准DE算法具有更好的全局寻优能力和更高的优化效率,可以满足对连续空间复杂函数优化问题的可靠、高效求解.     

一种求解函数优化的混合差分演化算法

为了解决传统遗传算法易陷入局部最优解的问题,在多父体杂交算法和差分进化算法的基础上,提出了混合差分演化算法.该算法的核心在于,采用多父体杂交算子保证算法的遍历性,通过淘汰相同个体来保持群体的多样性,并以较小概率随机选取部分个体进行差分进化操作,从而充分利用最优个体的信息达到了加快收敛速度的目的.对复杂函数的寻优实验验证了混合差分演化算法的有效性.     

资金约束下基于自适应差分进化算法的联合采购模型及其应用

针对贴近库存管理实践的联合采购问题研究不足的事实,分析了有资金约束的联合采购决策模型,该模型属于NP-hard问题,目前缺乏稳定快速的全局优化求解算法。本文设计了一种高效的自适应差分进化求解算法,通过与另一种求解此问题高效的遗传算法得到的结果进行对比分析,发现改进的差分进化算法不仅稳定可靠、全局收敛能力强,而且可以获得总成本更低的采购策略。算例分析结果同时表明,随着联合采购物品品种的增加,本文设计的算法在成本节约方面的潜力就越大。此方法具有广泛适用性和较强的应用价值,已在核电站备件库存管理应用中产生了良好的经济效益。     

基于差分进化算法的多旅行商问题优化

针对所有旅行商路径最大值最小的多旅行商问题,提出改进的差分进化算法优化.在该优化方法中,编码采用实数编码;改进的差分进化算法采用轮盘赌选择;根据旅行商问题的特点,在差分进化算法中增加邻域搜索算子.该方法适于距离对称和非对称的多旅行商问题求解.以距离非对称的多旅行商问题的实例进行了仿真和比较,可以看出所提出的改进差分用来解决多旅行商这类离散组合优化问题是有效的.     

基于随机邻域策略和广义反向学习的自适应差分进化算法

全局探索和局部开发能力之间的平衡以及对控制参数的整定是影响差分进化(differential evolution, DE)算法性能的主要因素。针对这两个问题, 提出一种基于随机邻域策略和广义反向学习的自适应DE算法。首先, 在每一代进化过程中, 算法从当前种群为每一个体随机选择相应的邻域, 其中最优个体作为基向量执行变异操作, 邻域中个体数量随进化动态更新。其次, 采用基于历史存档的自适应参数整定方法, 进化进程中根据“精英”信息动态更新算法各参数。最后, 在初始化和每一代进化结束阶段, 执行基于广义反向学习策略的种群初始化和种群“代跳”操作。通过基于27个标准测试函数的3组仿真实验, 验证了所提算法具有寻优精度高、收敛速度快、鲁棒性强的优点。     

Space-borne antenna adaptive anti-jamming method based on gradient-genetic algorithm

A novel space-borne antenna adaptive anti-jamming method based on the genetic algorithm(GA), which is combined with gradient-like reproduction operators is presented,to search for the best weight for pattern synthesis in radio frequency(RF).Combined,the GA's the capability of the whole searching is,but not limited by selection of the initial parameter,with the gradient algorithm's advantage of fast searching.The proposed method requires a smaller sized initial population and lower computational complexity.Therefore,it is flexible to implement this method in the real-time systems.By using the proposed algorithm,the designer can efficiently control both main-lobe shaping and side-lobe level.Simulation results based on the spot survey data show that the algorithm proposed is efficient and feasible.     

基于差分进化邻域自适应的大规模多目标算法

对于大规模决策变量给求解大规模多目标优化问题带来的难以收敛及解集分布不均匀问题,通过分析变量特征将其分类再分别优化是当前较为有效的求解方法,但存在变量分类不够准确、变量处理不够有针对性等不足。对此,提出一种基于差分进化邻域自适应策略的大规模多目标优化算法。首先,通过分析扰动解的支配关系将混合变量分为多样性变量和收敛性变量,使变量分类更为准确。其次,通过对收敛性变量主成分分析降噪,降低计算成本,并设计种群的交替进化策略及差分进化的邻域自适应更新操作以提升种群进化过程中的收敛性。实验结果表明,所提算法在收敛速度和解集的分布均匀性上表现出良好的性能。     

基于微小型无人机的双极化天线空频编码分集方法

针对微小型无人机的特点,提出了采用双极化天线结合空频编码的多收发(multiple-input multiple-output, MIMO)技术提高数据链抗衰落能力的方法。该方法在空域上借助双极化天线进行空域分集,在频域上利用正交频分复用(orthogonal frequency division multiplexing, OFDM)的多载波的频谱特点实现频域分集;同时给出了双极化全向天线的工程化设计方法。仿真结果表明,相比与单发单收(single-input single-output, SISO)的传统数据链体制,该方法可以有效地增强通信系统的抗多径能力,并且在高速条件下具有比空时分组编码(space time block code, STBC)更优越的分集效果,可以提高微小型无人机在低仰角下的抗衰落性能,在无人机的高速数据传输领域有着广阔的工程应用前景。     

基于混合差分进化算法的模糊需求车辆路径问题

研究具有模糊需求的车辆路径问题,建立基于模糊可信性理论的模糊机会约束规 划模型,提出求解该问题的一种基于随机模拟的混合差分进化算法. 同时, 在车辆行驶总距离最小的目标下,运用随机模拟方法研究决策者主观偏好值对最终决策 目标的影响,并给出最佳主观偏好值.     

基于差分进化的混合蛙跳算法

为高效处理3D视线跟踪技术中的非线性优化问题,使系统满足实时准确及稳定性需求,以差分进化(differential evolution, DE)为核心,结合混合蛙跳算法(shuffled frog leaping algorithm, SFLA)及Nelder-Mead单纯形法算法思想,提出了一种新型混合算法,即DE-SFL-NM混合算法。利用无穷乘积的性质对DE-SFL-NM进行了收敛性分析,并得出依概率收敛结论。使用包含单、多模态的10个基准测试函数的数值实验结果进行比较,验证了该算法在收敛速度、求解精度及鲁棒性能方面的有效性和进步性。同时,应用DE-SFL-NM快速且精准地求解了3D视线跟踪系统中的角膜曲率中心。     

一种基于信号子空间聚焦的宽带DOA估计算法

根据阵列采样获得的宽带信号带宽内各个频点的协方差矩阵进行特征值分解得到的信号子空间,提出了一种新的宽带聚焦DOA估计方法。直观地根据各个频点的信号子空间来构造聚焦矩阵,推导了最佳聚焦信号子空间。对新方法的性能分析表明,该方法的性能与双边变换(TCT)方法相同,并给出了证明。构造聚焦矩阵时新方法所用的矩阵维数小于TCT方法,因此新方法运算量小于TCT方法。仿真结果证明了算法的有效性。     

Design of PID controller with incomplete derivation based on differential evolution algorithm

To determine the optimal or near optimal parameters of PID controller with incomplete derivation, a novel design method based on differential evolution （DE） algorithm is presented. The controller is called DE-PID controller. To overcome the disadvantages of the integral performance criteria in the frequency domain such as IAE, ISE, and ITSE, a new performance criterion in the time domain is proposed. The optimization procedures employing the DE algorithm to search the optimal or near optimal PID controller parameters of a control system are demonstrated in detail. Three typical control systems are chosen to test and evaluate the adaptation and robustness of the proposed DE-PID controller. The simulation results show that the proposed approach has superior features of easy implementation, stable convergence characteristic, and good computational efficiency. Compared with the ZN, GA, and ASA, the proposed design method is indeed more efficient and robust in improving the step response of a control system.     

基于混合优化方法的立体匹配算法

为了改善线性生长算法获得视差图可靠性差的问题,提出了一种基于混合优化方法的立体匹配算法。该算法综合考虑了计算效率和图像可靠性,将视差匹配转换为多目标优化问题,通过提出的基于模拟退火的鸽群优化算法求解此优化问题,从而实现视差阈值的自适应调节,并获取相应的根点的最优视差值。所提出的混合优化方法较好地克服了局部寻优和全局寻优方法易受初值影响且收敛速度慢的缺点。此外,为了进一步提高视差图可靠性,利用滤波法去除不可靠的视差。仿真结果表明,该算法可以获得更多深度信息,提高了线性生长算法计算视差图的可靠性和鲁棒性。     

基于混合优化方法的立体匹配算法

为了改善线性生长算法获得视差图可靠性差的问题,提出了一种基于混合优化方法的立体匹配算法。该算法综合考虑了计算效率和图像可靠性,将视差匹配转换为多目标优化问题,通过提出的基于模拟退火的鸽群优化算法求解此优化问题,从而实现视差阈值的自适应调节,并获取相应的根点的最优视差值。所提出的混合优化方法较好地克服了局部寻优和全局寻优方法易受初值影响且收敛速度慢的缺点。此外,为了进一步提高视差图可靠性,利用滤波法去除不可靠的视差。仿真结果表明,该算法可以获得更多深度信息,提高了线性生长算法计算视差图的可靠性和鲁棒性。