求解大规模优化问题的改进鲸鱼优化算法

提出一种基于非线性收敛因子的改进鲸鱼优化算法(简记为IWOA)用于求解大规模复杂优化问题.为算法全局搜索奠定基础,在搜索空间中利用对立学习策略进行初始化鲸鱼个体位置;设计一种随进化迭代次数非线性变化的收敛因子更新公式以协调WOA算法的探索和开发能力;对当前最优鲸鱼个体执行多样性变异操作以减少算法陷入局部最优的概率.选取15个大规模(200维、500维和1000维)标准测试函数进行数值实验,结果表明,IWOA在求解精度和收敛速度方面明显优于其他对比算法.     

面向多峰函数的自适应小生境量子进化算法

为解决量子进化算法在多峰优化时只能找到一个最优解,无法找到所有全局和局部最优解的问题,提出自适应小生境量子进化算法。利用佳点集理论初始化种群,使种群均匀分布在整个搜索空间;提出中心地形信息小生境自适应识别方法,用于自适应的识别峰值所在区域,并建立小生境完善策略,提高小生境识别速度;借助量子进化算法的快速寻优能力精确寻找各个峰值点;采用动态种群调整策略,维持种群的多样性,自适应地调节种群规模。仿真实验结果表明,该算法具有较强全局优化能力和局部优化能力,且搜索到的每个最优解都达到了理想值。     

基于动态种群结构的粒子群算法及仿真研究

针对标准粒子群算法易陷入局部最优而早熟的问题,提出了一种基于动态种群结构的粒子群算法。该算法在种群结构中引入小世界网络模型,由于网络模型的演化,使算法具有动态的种群结构,从而保持了种群的多样性。同时为了使粒子尽可能地分布在不同的搜索空间,在网络模型演化过程中考虑了结点的个体价值。为了加快算法的收敛速度,在进化后期采用全局模型粒子群算法。通过对三个经典测试函数优化问题的数值仿真并与其它方法进行比较,结果表明了算法的有效性和实用性。     

量子协同免疫算法用于SAT问题的求解

根据协同策略和量子免疫计算理论,提出一种求解SAT问题的量子协同免疫算法。该算法在将SAT问题转化为函数优化问题的基础上,采用多个子种群。分别采用量子比特编码来表达个体,采用通用的量子旋转门策略演化个体,采用量子交叉操作阻止早熟收敛;各种群独立演化,同时引入量子协同理论,采用协同算子使得算法的搜索效率更高。实验采用标准SATLAB库中的3 700个不同规模的问题对算法进行测试,并与简单克隆选择算法、量子遗传算法、量子免疫克隆选择算法进行比较。结果表明,量子协同免疫算法的平均成功率最高,平均运行时间和平均评价次数最少。     

基于动态分级策略的改进正余弦算法

针对正余弦算法存在易陷入局部最优、求解精度不高、收敛速度较慢等问题, 提出一种基于动态分级策略的改进正余弦算法。首先, 引入拉丁超立方抽样法, 将搜索空间均匀划分, 使初始种群覆盖整个搜索空间, 以保持初始种群的多样性。其次, 采用动态分级策略, 根据适应度值的排序情况, 将种群动态划分为好中差3个等级, 并应用破坏策略与精英引导方法对其进行扰动, 以提高算法的收敛精度, 增强跳出局部最优的能力。最后, 引入反向学习方法, 设计了动态反向学习全局搜索策略, 以提高算法的收敛速度,同时对改进算法在复杂度、收敛性和稳定性方面进行性能测试, 选取15个标准测试函数在低维和高维状态下进行仿真实验分析, 并与粒子群算法、回溯搜索算法和其他改进正余弦算法进行比较。仿真分析结果表明, 所提算法有效地提高了算法的收敛性和稳定性。     

混沌粒子群混合优化算法的研究与应用

为使粒子群优化算法(PSO)初始粒子均匀分布在解空间,分析了混沌运动的遍历性并根据粒子间欧式距离大小改进了PSO初始种群提取方法。提出了一种混沌粒子群混合优化算法,该算法将优化过程分成两阶段,两分群分别采用PSO算法和混沌优化算法同时进行。对四个高维复杂函数寻优测试表明算法的鲁棒性、收敛速度和精度,全局搜索能力均优于常规PSO。将提出的改进算法用于乙烯收率软测量建模,应用结果表明模型精度较高、泛化性能好。     

一种基于种群竞争与交流模型的多群进化规划算法

进化不仅是一个环境通过自然选择对物种施加影响的过程，同时也是种群间相互竞争和交流的结果。基于此种考虑，提出了一种基于种群竞争与交流模型的多群进化规划算法。在该算法中，种群的规模取决于种群间的竞争，种群的变异压力来自其生存空间。种群间的信息交换通过种群的个体交流实现，而种群间个体的交流则来自种群规模的变化。对典型算例的数值仿真表明，该算法能够改善传统的进化规划算法易早熟收敛的弱点，同时具有良好的快速收敛性和参数鲁棒性。     

经济负荷分配问题的闭环文化粒子群算法

结合文化算法的双层进化结构和粒子群算法的局部搜索性能,提出了求解经济负荷分配问题的闭环文化粒子群算法。算法设置了上层的信念空间和下层的群体空间,并利用同步传输方式通过接受操作和影响操作来完成两层空间的交互;各群体空间采用反馈控制的原理对粒子的演化速度进行控制以保持群体的多样性。通过对文献中的3机组6母线和IEEE30BUS经济负荷分配问题的仿真结果表明,闭环文化粒子群算法有更好的收敛性能和更快的收敛速度。     

空间探测相控阵雷达系统中的任务规划算法

针对空间探测相控阵雷达系统,提出了一种观测任务规划算法。首先,建立了观测任务模型和观测任务资源占用模型;其次提出一种多任务并行截止期越早越优先(multi-task parallel earliest deadline first,MTPEDF)调度算法来解决观测任务规划,该算法综合考虑雷达的搜索任务与跟踪任务来进行系统资源的分配。对于跟踪任务,算法结合目标的过境时间以及当前系统的负载情况,以此来确定雷达对该目标的观测时间段;最后给出了算法的评估方法。利用在轨的2 886个空间目标进行仿真验证,仿真结果表明算法可以较好地利用系统时间资源,合理安排雷达观测任务。     

带时间窗可回程取货车辆路径问题的元胞鱼群算法

在研究带时间窗可回程取货车辆路径问题数据模型的基础上,将人工鱼群算法的仿生学原理与元胞自动机的邻域邻域模型和状态迁移规则相结合设计了元胞鱼群算法.算法通过在每次迭代后进行元胞空间的信息交换,并利用交换序方法对鱼群算法进行重构,改善了对解空间的搜索性能.仿真实验结果表明,元胞鱼群算法有良好的寻优能力,具有一定的工程应用价值.     

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。     

用模拟退火差异进化算法进行匹配场反演

分析了模拟退火算法与差异进化算法单独应用于匹配场反演时的局限性，构造一种结合两种算法优点的混合算法。模拟退火算法对差异进化算法的种群进行扰动，保留了差异进化算法的并行特性；在差异进化算法中引入模拟退火算法的重要性抽样思想，增强其逃离局部最优的能力，差异进化算法对目标函数梯度信息的利用仍然保留。仿真研究表明，混合算法在寻优时间与效率上达到了较好的平衡。     

基于Tabu搜索算法的产品族配置问题研究

产品族的可配置零部件之间存在约束关系,用户需要从产品族的有效配置结果中找到最满意的配置。对于配置项较多的问题,由于搜索空间很大而不能用传统方法求解。给出了按订单装配模式下产品族配置问题的数学模型,并设计了Tabu搜索算法对模型进行求解。使用了动态惩罚、频数表、多阶段搜索和优化配置池等方法改进了算法的效率。应用模型和算法对复合热载体产品进行了仿真计算,取得了比较好的效果。     

面向多核任务调度的混合遗传算法

多核处理器的并行任务调度一直是研究的热点话题,属于NP-hard问题。针对此问题,本文提出了一种集启发式算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法于一体的改进混合遗传算法(modified hybrid genetic algorithm,MHGA)。MHGA改进如下:首先,采用启发式的分层调度来初始化种群,提高初始种群质量;其次,提出基于禁忌搜索(tabu search,TS)的随机编号交叉算子,提高种群的多样性;最后,采用基于模拟退火(simulated annealing, SA)的变异,提高个体质量。实验结果表明,与其他遗传算法(genetic algorithm,GA)相比,MHGA可以得到更小的任务调度时间和更快的最优解搜索能力。     

非线性盲源分离的多目标进化算法

针对在非线性混叠盲源分离中代价函数往往具有许多局部最优解,求解其全局最优解非常困难的问题。设计了多目标进化算法来求解代价函数的全局最优解,提出了非线性盲源分离的多目标进化算法。该多目标进化算法根据带权极小极大策略构造了一个同进化代数有关的变适应值函数,使种群中的容许解逐渐增多和保持个体的多样性,避免算法陷于局部最优。数值仿真表明算法是有效的。     

BICM-OFDM中基于ML算法的迭代信道估计

基于最大似然估计(ML),提出了一种新的联合译码的迭代信道估计算法。该算法利用比特交织编码调制(BICM)中迭代译码的硬判决信息,进行信道估计与译码之间的信息交换。在基于BICM的OFDM系统(BICM-OFDM)中,在短波宽带信道下的仿真结果表明,经过4次迭代,系统的误码率性能收敛。与传统ML算法相比,算法可有效的提高估计精度。     

MIMO系统中基于斜投影的盲空时多用户检测算法

针对多输入多输出(multiple input multiple output, MIMO)的码分多址(code division multiple access, CDMA)系统,提出了一种基于斜投影的盲空时多用户检测算法。该算法结合MIMO系统的空间分集技术与Alamouti空时分组码 (space time block coding, STBC)方案,自适应地跟踪干扰子空间和多天线信道,在此基础上对接收信号进行斜投影抑制多址干扰(multiple access interference, MAI),解决了传统的基于子空间的最小均方误差(minimum mean square error, MMSE)盲空时多用户检测算法收敛速度慢和强干扰的情况下稳态性能低的问题,提高了多用户检测的鲁棒性,且计算复杂度较低。仿真结果表明该算法的有效性。     

Truck and Trailer Routing Problem Solving by a Backtracking Search Algorithm

Truck and trailer routing problem(TTRP) is one of the most frequently encountered problem in city distribution, particularly in populated and intensive downtown. This paper addresses this problem and designs a novel backtracking search algorithm(BSA) based meta-heuristics to solve it.The initial population is created by T-sweep heuristic and then based on the framework of backtracking search algorithm, four types of route improvement strategies are used as building blocks to improve the solutions of BSA in the process of mutation and crossover. The computational experiments and results indicate that the proposed BSA algorithm can provide an effective approach to generate high-quality solutions within the satisfactory computational time.     

一种基于能量熵的快速遗传算法研究

在分析标准遗传算法的优越性与存在不足的基础上,提出了对遗传算法的改进方法.将能量熵的选择加入到遗传算法的退火选择中,以充分地探索解空间,保持种群的多样性.将伪梯度搜索应用于对个体的邻域搜索,利用当前种群的有效信息及系统信息,提高寻优速度.对典型的TSP问题及一实际电力网络故障恢复的仿真研究表明,改进算法全局优化性能优于启发式遗传算法及标准、退火遗传算法,同时使收敛速度有了较大的提高.     

反导拦截飞行方案及时间窗口快速搜索算法

反导拦截导弹的飞行方案及发射时间窗口随发射点及预测命中点的位置变化而变化。在不同发射场景中,快速设计反导拦截导弹的飞行方案及发射时间窗口可以有效提高反导拦截系统的反应能力。针对该问题,综合考虑了地球〖WTHX〗J〖WTBZ〗2项摄动、地球自转、科里奥利力等因素的影响,建立了拦截导弹在地球三维空间中的动力学模型,并提出了一种基于迭代最小二乘的飞行方案及发射时间窗口的快速搜索设计算法。最后,通过相关仿真计算验证了所提方法的合理性。