多階段自適應(yīng)差分進(jìn)化算法及應(yīng)用研究.pdf

1、差分進(jìn)化算法已被證明是一種可靠、準(zhǔn)確、快速同時(shí)兼具高魯棒性的全局優(yōu)化算法,其已經(jīng)成功的應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域。但是差分進(jìn)化算法也存在一些不足,特別是針對(duì)高維復(fù)雜優(yōu)化問題其存在收斂速度慢、易于“早熟”和收斂精度低的缺陷。因此在具體的應(yīng)用中,為了提高算法性能不得不針對(duì)不同問題進(jìn)行差異性參數(shù)設(shè)置。鑒于差分進(jìn)化算法的參數(shù)具有問題依賴性,為此提出了多階段自適應(yīng)差分進(jìn)化算法。新算法有針對(duì)性利用正態(tài)分布或柯西分布隨機(jī)數(shù)設(shè)計(jì)算子,并用其動(dòng)態(tài)生成變異率或交叉因子

2、。在進(jìn)化過程中引入分段思想,每個(gè)階段分別根據(jù)不同的配置利用算子生成變異率并選擇對(duì)應(yīng)的交叉因子(或交叉因子算子)來改善算法性能。同時(shí)為了提高收斂速度,設(shè)計(jì)了一種新的變異處理策略。對(duì)一系列經(jīng)典Benchmark函數(shù)的測試,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示了本文算法的收斂速度與優(yōu)化質(zhì)量好于或相當(dāng)于其他差分算法。本論文圍繞標(biāo)準(zhǔn)差分算法的改進(jìn)及應(yīng)用,對(duì)差分進(jìn)化計(jì)算策略展開研究,提出了階段系列的自適應(yīng)差分進(jìn)化算法。為了彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)算法的問題依賴性、高維函數(shù)收斂精度不高、易

3、陷入局部最優(yōu)的缺陷,分別提出了階段波動(dòng)和階段交叉差分進(jìn)化算法。同時(shí)為了增強(qiáng)算法的實(shí)用性,提供了與之相適應(yīng)的約束處理機(jī)制。并把算法應(yīng)用于解決運(yùn)輸問題、二次規(guī)劃、可阻塞流水車間調(diào)度及聚類問題等。具體包括:(1)針對(duì)差分進(jìn)化算法的問題依賴性,把階段式思想引入到差分進(jìn)化過程中,提出了兩段式差分進(jìn)化算法。(2)針對(duì)差分進(jìn)化在高維函數(shù)中收斂速度慢精度不高的缺陷,引入了階段交叉差分進(jìn)化算法。對(duì)優(yōu)化問題敏感的交叉因子進(jìn)行自適應(yīng)控制,從而提高算法在高維問

4、題的收斂的精度。(3)同時(shí)為了改善傳統(tǒng)差分算法中局部尋優(yōu)性能不足,隨機(jī)選擇當(dāng)前種群指定數(shù)目的向量,利用其中具有優(yōu)勢解的向量作為基向量,以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)新的變異策略,并和階段差分算法加以結(jié)合。(4)針對(duì)具體應(yīng)用中約束問題居多的這個(gè)事實(shí),提供了和階段差分相結(jié)合的約束處理機(jī)制。(5)基于改進(jìn)的多階段差分算法基礎(chǔ)上提出了采用整數(shù)編碼的改進(jìn)差分進(jìn)化算法,應(yīng)用于可阻塞流水式車間調(diào)度問題的解決。(6)為了充分利用改進(jìn)差分算法的尋優(yōu)高效性,提出基于