差分进化算法的改进及应用研究
多解优化问题的差分进化算法研究
多解优化问题的差分进化算法研究多解优化问题的差分进化算法研究摘要：随着计算机技术的快速发展和人们对优化问题研究的深入，差分进化算法（ Differential Evolution）作为一种全局优化算法被广泛应用于多解优化问题中。
本文将对差分进化算法的基本原理和应用进行详细阐述，并对其在多解优化问题中的研究进行分析和讨论。
一、引言多解优化问题是指在优化问题中存在多个局部最优解的情况，传统的优化算法往往只能得到其中一个最优解，难以得到全局最优解或多个优秀解。
差分进化算法作为一种全局优化算法，逐渐受到研究者们的重视和广泛应用。
二、差分进化算法的基本原理差分进化算法是一种基于群体智能的优化算法，其基本原理是以种群为基础，通过模拟进化过程来搜索优化问题的解。
具体流程主要包括初始化种群、适应度评估、差分操作、交叉操作和选择操作。
2.1 初始化种群在差分进化算法中，种群由候选解构成，初始时通常通过随机生成的方式得到。
种群的数量与问题的复杂度和精度有关，一般会根据具体问题进行调整。
2.2 适应度评估适应度评估是指根据问题的优化目标，对每个候选解进行评价和排序。
评价结果用于指导进化过程中的选择操作，通常采用函数值大小作为评价指标。
2.3 差分操作差分操作是差分进化算法的核心步骤，通过将种群中的个体进行差分计算来生成新的候选解。
差分操作的目的是引入种群个体之间的差异性，以便在搜索空间中更全面地探索。
2.4 交叉操作交叉操作是指将差分操作生成的新个体与原始种群中的个体进行交叉操作，产生新的解。
交叉操作可以通过一定的概率控制生成新解的能力，并保持种群中优秀解的传递性。
2.5 选择操作选择操作是指通过适应度函数对新生成的解和原始种群中的解进行评估和排序，选出优秀的解作为下一代的种群。
三、差分进化算法在多解优化问题中的研究差分进化算法的特点决定其在多解优化问题中的优势。
通过引入种群的概念和差分操作，差分进化算法能够更好地探索和利用问题解空间中的多个局部最优解。
《差分进化算法的优化及其应用研究》范文
《差分进化算法的优化及其应用研究》篇一摘要随着优化问题在科学、工程和技术领域的重要性日益增强，差分进化算法（DEA，Differential Evolution Algorithm）以其高效的优化能力和出色的适应性，在众多领域中得到了广泛的应用。
本文旨在探讨差分进化算法的优化方法，以及其在不同领域的应用研究。
首先，我们将对差分进化算法的基本原理进行介绍；其次，分析其优化策略；最后，探讨其在不同领域的应用及其研究进展。
一、差分进化算法的基本原理差分进化算法是一种基于进化计算的优化算法，通过模拟自然选择和遗传学原理进行搜索和优化。
该算法的核心思想是利用个体之间的差异进行选择和演化，从而达到优化目标的目的。
基本原理包括种群初始化、差分操作、变异操作、交叉操作和选择操作等步骤。
在解决复杂问题时，该算法可以自动寻找全局最优解，且具有较好的收敛性能和稳定性。
二、差分进化算法的优化策略为了进一步提高差分进化算法的性能，学者们提出了多种优化策略。
首先，针对算法的参数设置，通过自适应调整参数值，使算法在不同阶段能够更好地适应问题需求。
其次，引入多种变异策略和交叉策略，以增强算法的搜索能力和全局寻优能力。
此外，结合其他优化算法如遗传算法、粒子群算法等，形成混合优化算法，进一步提高优化效果。
三、差分进化算法的应用研究差分进化算法在众多领域得到了广泛的应用研究。
在函数优化领域，该算法可以有效地解决高维、非线性、多峰值的复杂函数优化问题。
在机器学习领域，差分进化算法可以用于神经网络的权值优化、支持向量机的参数选择等问题。
此外，在控制工程、生产调度、图像处理等领域也得到了广泛的应用。
以函数优化为例，差分进化算法可以自动寻找全局最优解，有效避免陷入局部最优解的问题。
在机器学习领域，差分进化算法可以根据问题的特点进行定制化优化，提高模型的性能和泛化能力。
在控制工程中，该算法可以用于系统控制参数的优化和调整，提高系统的稳定性和性能。
[毕业论文]差分演化算法的改进及其在聚类分析中的应用研究
![[毕业论文]差分演化算法的改进及其在聚类分析中的应用研究](https://img.taocdn.com/s3/m/13ab94c251e2524de518964bcf84b9d528ea2c9c.png)
(5) 针对当前演化聚类算法的不足, 把简单、高效的差分演化算法用于聚类分析中, 提 出差分演化聚类分析算法, DEPS-C 算法。该算法采用基于点对称距离作为相似性准则来对 数据点进行分配, 同时考虑了对称的封闭性, 以增强对原有点对称距离标准的鲁棒性。采用 基于 Kd 树的最邻近点搜索方法来寻找对称点, 从而减少了算法的复杂度; 并设计了适合聚 类分析的演化群体中个体的表示方法, 并对演化中错误个体进行修正。通过标准测试数据 集和 UCI 数据集对算法性能进行了测试。此外, 对差分演化算法杂交概率 CR 的不同取值 对算法性能的影响进行了研究, 实验结果表明: 对于具有对称性的数据集, DEPS-C 算法能 对其进行正确的聚类划分; 且该算法控制参数少, 对杂交概率 CR 的不同取值不敏感, 从而 增加了该算法的实用性和通用性。
Clustering analysis is an important technique for the data analysis in data mining and machine learning. Clustering is the unsupervised classification of objects (patterns) into different groups, or more precisely, the partitioning of a dataset into subsets (clusters), so that the data in the same clusters is similar and the data in different clusters is dissimilar according to some defined distance measure. Data clustering is a common technique for statistical data analysis, which is used in many fields, including machine learning, data mining, pattern recognition, image analysis, and bioinformatics. Most of the clustering algorithm can be converted into a global optimization problem. From the optimization point of view, clustering is an NP-hard problem. Due to the complexity of clustering, most of the traditional clustering algorithm is a local optimal algorithm. In order to solve the clustering problem more effectively, one possible way is the hybridization
差分进化算法及其应用研究
第四，针对建模在应用中带来的不便，以及不确定性的因素造成的被控对象 时变和非线性，基于ＩＴＡＥ控制律，提出了差分进化ＰＩＤ控制器在线进化结构， 实现了ＰＩＤ参数在线整定。该方法不要求事先获取被控对象的精确数学模型，因 而具有一定的工程应用价值。
关键词：进化计算、差分进化、差分策略、早熟收敛、ＰＩＤ整定
河海大学硕士学位论文
Ａｂｓｔｒａｃｔ
Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＤＥ）ｉＳ ａ ｈｅｕｒｉｓｔｉｃ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｄｉｖｃｒｓｉｔｙ．Ｄｕｅ ｔＯ ｉｔｓ ｓｉｍｐｌｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｅｓｓ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ．ＤＥ ｈａｓ ｒｅｃｅｉｖｅｄ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ｂｙ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ ａｎｄ ｉｓ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｍａｎｙ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ．Ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｍａｎｙ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ．Ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ ｗｈｉｃｈ ａｔｔｒａｃｔｅｄ ｍｏｒｅ ａｔｔｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｏｔ ｍｏｒｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｂｔｉｔ ｓｔｉｌｌ ｏｗｎｅｄ ｃｅｒｔａｉｎ ｆａｕｌｔｓ ａｒｅ ＤＥ／ｒａｎｄ／１ ａｎｄ ＤＥ／ｂｅｓｔ／１．Ｐｒｅｍａｔｕｒｅ ｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｄ ｌｏｅａｌ ｓｅａｒｃｈｉｎｇ ａｂｉｌｉｔｙ ａｌｅ ｓｔｉｌｌ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｉｓｓｕｅ．Ｓｏ ｆｏｒ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｘ＇ｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆＤＥ，ｉｔ ｉｓ
差分进化算法的改进研究
Science &Technology Vision 科技视界0引言差分进化算法是1995年由Storn 和Price 提出来的一种基于种群的随机性搜索算法,差分进化算法在求解各式样的优化问题中表现出了良好的全局寻优能力[1],同时其结构简单、操作容易,具有很多优点,但不可避免的是其容易陷入局部最优导致无法快速准确的收敛到全局最优值。
不同学者也提出了很多对差分进化算法的改进,主要有对控制参数的改进以及对突异策略的改进等[2-4]。
本文研究主要分为以下几个部分,首先对差分进化算法简要介绍,之后提出改进的差分进化算法,并对改进算法进行Benchmark 函数实验,最后给出结果及结论。
1基本差分进化算法差分进化算法是一种经常用于解决优化问题的随机性搜索算法,它采用实数编码方式。
算法主要包括突变、交叉以及选择操作[5],涉及到的参数主要包括种群大小Np ,突变概率F (一般取值范围0到1),交叉概率Cr (一般取值范围0到1)。
算法的流程主要分为以下几部分:(以下i∈[1,Np ],j∈[1,D ],G 迭代次数)1)种群初始化:算法采用随机初始化方式产生一定大小的初始种群,具体生成方式如下:x j ,i =x Lj +rand i ,j (0,1)·(x Uj -x Lj )(1)2)突变操作:是差分进化算法中最重要的操作,随机产生的三个互不相同的个体,选取一个作为目标向量,通过另两个向量的差来引导目标向量进行突变操作,具体形式如下:v i ,G =x r 1,G +F ·(x r 2,G -x r 3,G )(2)除了上述最经典变异策略之外,还有几种常见变异策略见文献[6]。
3)交叉操作:在突变操作之后,为增加种群的多样性,我们对突变个体和父代个体进行交叉操作,常用的二项式交叉具体形式如下:u i ,j ,G =v i ,j ,G ,如果rand i ,j ≤Cr 或j=rand (i )x i ,j ,G ,其他{(3)4)选择操作:算法的选择操作采用的是一种一对一的贪婪选择机制,将交叉操作后生成的试验向量与父代个体进行比较,选取具有更优适应度的个体进入下一代,具体如下:X i ,G+1=u i ,G ,如果fitness (u i ,G )≤fitness (X i ,G )X i ,G ,其他{(4)2改进差分进化算法本文对差分进化算法的改进主要分为以下两个方面:1)突变和交叉操作的改进:本文主要针对常用突变操作中的v i ,G =x i ,G+F ·(x best ,G -x i ,G )+F ·(x r 1,G -x r 2,G )突变方式,我们随机的从种群选取种群个数的百分之p,选取这部分个体中具有最有适应度的个体,用x gr_best ,G 来代替替代x best ,G 。
基于协进化策略的改进差分进化算法及应用
基于协进化策略的改进差分进化算法及应用改进差分进化算法是近年来优化算法研究中的一个热点。
差分进化算法是一种高效的全局优化算法，在解决实际问题中具有广泛的应用前景。
然而，由于种群多样性不足、算法收敛速度慢等问题导致其求解效率并不高。
因此，如何提高差分进化算法的求解效率一直是研究者关注的问题。
基于协进化策略的改进差分进化算法是一种新型的进化算法。
协进化策略是一种种群演化策略，它将个体与其周围的邻居协同进化，以增加种群的多样性和自适应性。
基于协同进化策略的差分进化算法，通过引入邻域操作和群体操作，提高了算法的全局搜索能力和局部搜索能力。
1. 初始化种群，在种群中随机生成一些个体作为种群的起始点。
2. 利用差分进化算法进行个体的进化，并通过基于适应值的群体选择策略选择出最好的个体。
3. 在选出的个体周围建立邻域，并利用协同进化策略，将邻域内的个体加入群体中进行协同进化。
4. 通过交叉和变异操作，更新协同进化群体中的个体，并根据适应值的大小确定，部分个体将进入下一代，来保持种群多样性和适应性。
5. 判断是否满足终止条件，若满足则输出结果，否则返回第二步，并重复迭代至终止条件满足。
相对于传统的差分进化算法，基于协进化策略的改进差分进化算法具有以下优点：1. 提高了种群的多样性，通过协同进化，更好地利用种群中的信息，避免了算法收敛于某个局部最优解。
3. 提高了算法的全局搜索能力和局部搜索能力，通过邻域内的个体协同进化策略，更好地平衡了算法的全局搜索和局部搜索。
在实际应用中，基于协进化策略的改进差分进化算法具有广泛的应用前景。
例如，可以应用于电力负荷预测、电力市场竞价等问题的优化求解。
此外，基于协进化策略的改进差分进化算法也可以应用于其他机器学习问题的优化求解。
总之，基于协进化策略的改进差分进化算法是一种新型的优化算法，其具有很好的优化求解效果和广泛的应用前景。
多目标差分进化算法的改进研究
多目标差分进化算法的改进研究在学术研究和工程实践当中存在许多多目标优化问题,不同于单目标优化问题,多目标优化问题由于各个目标之间相互制约,很难让所有的优化目标同时达到最优。
因此,只能对各个目标进行协调以寻求折中最优解。
加之多目标优化问题大多具有高维、多峰、不连续等特性,故而给多目标问题的求解增添了许多难度。
差分进化(Differential Evolution,DE)算法作为目前最优秀的智能优化算法之一,具有操作简单、可控参数少、收敛速度快、全局搜索能力强等特点,大量实验数据表明,差分进化算法在处理多目标优化问题上表现出非常显著的效果,现已被广泛使用在图像处理、生产调动、神经网络、故障诊断等诸多领域当中。
然而,DE算法和其他进化算法一样,在对高维、多峰、多目标等复杂的问题进行优化时仍不可避免地存在早熟、停滞等问题。
本课题对DE算法进行系统的研究和分析,针对其探索和开发能力之间存在的矛盾。
从算法的结构和关键步骤,如变异操作、交叉操作等多方面入手,进行了深入分析和大量的实验仿真,最后提出了两个改进的方案,使其在收敛速度和精度上都得到大幅度提升,在处理复杂高维多峰问题上有了很明显的改善。
第一个方案,提出一种基于分类策略的DE算法(classified-Based Differential Evolution,C-DE):采用分类的思想把种群划分成多个子群,对各个子群根据不同的特点采用不同的变异策略,从而来提高算法的收敛速度和精度。
具体的改进措施如下:1、设计一种新的DE变异策略DE/rand-to-best/pbest。
利用历代最优提供搜索方向的指导性信息,来提高算法的收敛速度;2、引入分类策略。
有针对性地调整不同特性个体的进化程度,来平衡算法的探索和开发能力。
在9个标准测试函数上的实验仿真结果表明,C-DE算法能有效提高算法收敛速度、精度以及鲁棒性,其相关性能指标优于国内外多种先进的DE算法。
第二个方案,提出一种基于混沌局部搜索策略的DE算法(Differential Evolution Algorithm Based on Chaotic Local Search,CL-DE):采用混沌局部搜索策略,在最优个体附近作混沌局部搜索,以此来提高算法的性能。
差分进化算法的改进及其应用研究
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎ（ＤＥ）ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｓｕｃｈａｓｓｌｏｗｅｒｃｏｎ ｖｅｒｇｅｎｃｅｓｐｅｅｄ，ｌｏｗｅｒｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｅａｓｙｔｏｆａｌｌｉｎｔｏｌｏｃａｌｏｐｔｉｍｕｍｓｏｌｕｔｉｏｎ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｂａｓｅｄｏｎｄｕａｌｐｏｐｕｌａｔｉｏｎａｄａｐｔｉｖｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｗｏｐｏｐｕｌａ ｔｉｏｎｓａｒｅｉｎｉｔｉａｌｉｚｅｄａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｉｚａｔｉｏｎｐｈａｓｅｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｗｏｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ａｄｏｐｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｄａｐｔｉｖｅｍｕｔａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｏｒｓ，ｍｕｔａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，ａｎｄｃｒｏｓｓｏｖｅｒｏｐｅｒａｔｏｒｓｔｏｐｅｒｆｏｒｍｔｈｅ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ．Ｉｎｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｅｌｅｃｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓｏｆｔｈｅｔｗｏｐｏｐｕ ｌａｔｉｏｎｓａｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｅｎｔｅｒｔｈｅｎｅｘｔｅｖｏｌｕｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｕｓｉｎｇｆｉｖｅｓｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎｓｔｏｔｅｓｔｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍ，ｔｅｓｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄ ＤＥａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｈａｓｂｅｔｔｅｒｇｌｏｂａｌｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅａｂｉｌｉｔｙ，ｆａｓｔｅｒｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅｓｐｅｅｄａｎｄｈｉｇｈｅｒｃｏｎｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｃｃｕｒａｃｙｔｈａｎｔｈｅｊＤＥａｌｇｏｒｉｔｈｍａｎｄｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄＤＥａｌｇｏｒｉｔｈｍ．ＴｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆｉｍｐｒｏｖｅｄＤＥａｌ ｇｏｒｉｔｈｍａｎｄＳＶＭ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｓｈｏｒｔｔｅｒｍ ｐｏｗｅｒｌｏａｄｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ．Ｔｈｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄＤＥａｌｇｏｒｉｔｈｍｃａｎｆｉｎｄｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎｏｆＳＶＭ ｂｅｔｔｅｒｔｈａｎ ｔｈｅｓｔａｎｄａｒｄＤＥａｌｇｏｒｉｔｈｍ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｄａｐｔｉｖｅｍｕｔａｔｉｏｎｏｐｅｒａｔｏｒ；Ｉｍｐｒｏｖｉｎｇｄｅａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｓｔａｎｄａｒｄｔｅｓｔｆｕｎｃｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｌｏａｄ ｆｏｒｅｃａｓｔｉｎｇ
差分演化算法在室内环境参数优化调节上的研究发展
差分演化算法在室内环境参数优化调节上的研究发展在室内环境参数优化调节方面，差分演化算法（Differential Evolution，简称DE）是一种有效的优化算法。
它将候选解向量作为搜索空间中的个体，并通过不断交叉和变异操作来搜索较优解。
差分演化算法在室内环境参数优化调节上的研究发展，为提高室内环境舒适度和能源效率提供了有力支持。
首先，差分演化算法在室内环境参数优化调节中的应用领域广泛。
它可以用于建筑空调系统的优化控制，包括温度、湿度、光照等参数的调节，以提供舒适的室内环境。
此外，差分演化算法还可以用于照明系统的优化调节，通过合理调节灯光亮度和色温，提高照明效果和节约能源。
同时，差分演化算法也可以应用于室内空气净化系统的参数优化调节，以提高空气质量和健康。
其次，差分演化算法在室内环境参数优化调节中的研究成果丰富。
研究者们通过改进差分演化算法的策略和操作，使其能够更好地适应室内环境参数优化调节的需求。
例如，采用自适应权重系数和自适应群体大小的差分演化算法可以更好地处理多目标优化问题。
此外，结合模糊逻辑和差分演化算法的混合算法，可以有效地处理室内环境参数之间的复杂关系，提高优化调节的准确性和效率。
第三，差分演化算法在室内环境参数优化调节中的应用案例表明其优势。
例如，有研究将差分演化算法应用于建筑能源管理系统的优化调节中，通过合理调节室内温度、湿度和光照等参数，实现了能源的节约和环境的改善。
另外，差分演化算法还被应用于室内照明系统的参数优化调节中，通过合理控制灯光亮度和色温，提高了室内照明的效果和舒适度。
最后，差分演化算法在室内环境参数优化调节中的未来发展方向也值得关注。
随着智能建筑的兴起和物联网技术的发展，差分演化算法可以与传感器网络和智能控制技术相结合，实现实时监测和优化调节。
此外，差分演化算法还可以进一步研究辅助决策支持系统的开发，为建筑设计、改造和运营提供科学依据。
综上所述，差分演化算法在室内环境参数优化调节上的研究发展具有广泛的应用领域和丰富的研究成果。
《2024年差分进化算法的优化及其应用研究》范文
《差分进化算法的优化及其应用研究》篇一一、引言在优化技术不断发展的时代，差分进化算法（Differential Evolution Algorithm, DEA）作为一种全局优化算法，以其良好的搜索能力和简单的实现方式受到了广泛关注。
差分进化算法是一种启发式搜索算法，能够处理多种复杂的优化问题，在众多领域得到了广泛应用。
本文旨在探讨差分进化算法的优化及其应用研究，分析其性能及发展现状，并提出进一步的优化方向和策略。
二、差分进化算法的基本原理差分进化算法基于遗传算法的思路，采用个体之间的差异作为主要驱动力，以寻找问题的最优解。
该算法利用目标问题个体间的差异信息进行种群搜索和演化。
通过比较当前种群中个体的差异和性能，选择最优的个体进行交叉和变异操作，从而生成新的个体。
这种过程不断迭代，最终找到问题的最优解。
三、差分进化算法的优化研究1. 参数优化：差分进化算法的参数设置对算法的性能具有重要影响。
针对不同的问题，通过调整控制参数（如交叉概率、变异尺度因子等），可以优化算法的搜索能力和收敛速度。
目前，研究者们正尝试使用自适应、自调节等方式，使算法能够根据问题的特性自动调整参数。
2. 融合其他优化方法：为了进一步提高差分进化算法的性能，可以与其他优化方法进行融合。
例如，结合梯度信息与差分进化算法，实现混合搜索策略；将局部搜索策略与全局搜索策略相结合，形成协同进化等。
3. 并行计算与分布式计算：为了提高差分进化算法的计算效率，可以采用并行计算和分布式计算的方法。
通过将问题分解为多个子问题，并行处理每个子问题，可以显著提高算法的求解速度。
四、差分进化算法的应用研究1. 函数优化：差分进化算法在函数优化问题中表现出色，能够快速找到全局最优解。
在多模态函数、非线性函数等复杂函数优化问题中，差分进化算法具有较高的求解精度和效率。
2. 图像处理：差分进化算法在图像处理领域具有广泛应用。
例如，在图像分割、图像去噪、图像恢复等方面，差分进化算法能够快速找到最优的参数设置，提高图像处理的效果。
差分进化算法的改进及在约束优化中的应用
差分进化算法的改进及在约束优化中的应用最优化问题是在数学,工程技术,运筹学,计算机科学等领域常见的一类问题。
进化算法由于不需要连续、可微分、可导等条件,而且能保持多样性不易陷入局部最优,因而被广泛用于求解最优化问题。
差分进化算法是一种基于种群差异的进化算法,采用差分变异算子以及交叉算子来产生新个体,通过优胜劣汰的方式产生新个体。
由于其简单高效,在历次进化算法竞赛中的性能表现优异,受到越来越多学者的关注和研究。
除了求解单目标优化问题外,差分进化算法在求解多目标优化、约束优化问题、动态优化等复杂优化问题方面也得到了广泛应用。
因此对于差分进化算法的改进以及复杂优化问题中的应用具有重要意义。
本文对差分进化算法改进从对算法本身的改进以及引入外部策略对算法进行改进两方面进行了研究,然后对差分进化算法在约束优化中的应用做了进一步研究,提出了两种约束差分进化算法。
主要的研究内容如下:1.差分变异策略在选择个体时难以平衡“探测”与“开发”之间的关系使算法容易出现陷入局部最优或者收敛过慢等问题。
针对此问题本文提出了一种自适应控制的随机排序选择策略。
该策略通过随机排序方法对种群个体按适应值与多样性量度进行排序后计算个体选择概率。
随机排序中的比较概率决定着排序过程中“探测”与“开发”的关系,本文通过种群成功率来自适应控制比较概率,当种群成功率较高时倾向于“探测”以免种群陷入局部最优,当种群成功率较低时倾向于“开发”加快种群的收敛速度。
实验结果表明该选择策略相比于其它两种选择策略在性能上有明显提高,由于该选择策略无需人工调整参数因此易于被用于各种差分进化算法中。
2.反向学习策略是一种改进差分进化算法的外部策略,该策略通过生成反向种群使种群有更大几率接近全局最优解。
由于该策略在个体的所有维度上均取反向值,在求解多维问题时可能使得种群在某些维度上远离最优解。
针对此问题本文通过生成部分反向解来加强反向学习的维度开发能力,然而生成所有的部分反向解会极大增加函数评价次数使收敛变慢,因此本文利用正交设计均匀分布的特性仅生成少量代表性的部分反向个体,在加强反向学习维度开发能力与减少函数评价次数之间取得了平衡,从而增强了算法性能。
自适应差分进化算法在优化问题中的应用研究
自适应差分进化算法在优化问题中的应用研究近年来，随着科技的不断发展，计算机技术在各行各业的应用越来越广泛。
其中，优化问题的求解是计算机技术应用的一个重要方向。
而自适应差分进化算法作为一种经典的优化算法，已经在实际应用中取得了良好的效果。
本文将基于自适应差分进化算法，在优化问题中进行应用研究。
一、自适应差分进化算法概述自适应差分进化算法（Adaptive Differential Evolution，简称ADE）是自然进化算法家族的一种。
在解决优化问题时，ADE通过模拟生物进化的方式，利用染色体的变异、交叉和选择等操作，从而得到符合优化目标的最优解。
自适应差分进化算法是由Storn和Price在1995年首次提出的，此后，经过多位学者的不断改进，现在已经成为一种成熟、有效的优化算法了。
自适应差分进化算法之所以能够在优化问题中获得优异的表现，主要得益于以下几个特点：1. 强的全局搜索能力。
通过差分操作，可以使种群在解空间中快速并广泛地搜索，从而有效避免了局部最优解的困扰。
2. 稳定的收敛速度。
通过交叉操作，可以有效地确保搜索方向的一致性，从而加快种群的收敛速度。
3. 灵活的参数设置。
自适应差分进化算法可以通过动态地调整参数（如变异因子、交叉概率等），从而提高算法的适应性和鲁棒性。
二、自适应差分进化算法在优化问题中的应用在实际应用中，自适应差分进化算法已经被广泛地应用于不同领域的优化问题中。
这些问题包括函数优化、组合优化、约束优化、神经网络训练等等。
下面，我们具体介绍自适应差分进化算法在函数优化和神经网络训练中的应用。
1. 函数优化在函数优化中，自适应差分进化算法被广泛应用于求解非线性优化问题。
例如，光滑函数的优化、多模态函数的优化等等。
在这些问题中，ADE可以快速找到全局最优解，并且具有优异的性能表现。
2. 神经网络训练神经网络是一种强大的机器学习方法，可以应用于图像识别、语音识别、自然语言处理等多个领域。
差分进化算法的改进及应用研究
差分进化算法的改进及应用研究1.改进差分进化算子：差分进化算法的核心是差分进化算子，即通过计算差分向量生成新的解。
改进算子的方法包括：变异策略的改进、交叉算子的改进、选择算子的改进等。
2.引入约束处理方法：在求解一些具有约束条件的优化问题时，约束处理是一项重要的挑战。
一种方法是通过惩罚函数来处理约束条件，将违反约束的个体的适应度值惩罚为较低值。
另一种方法是引入罚函数来对约束进行处理，将违反约束的解惩罚为较差的解。
3.多种差分进化算法的组合：将多种差分进化算法进行组合，可以有效提高算法的性能。
例如，可以将不同的变异策略结合在一起使用，或者将不同的交叉算子进行组合应用。
4.参数自适应：差分进化算法中有一些重要的参数，如差分向量的权重因子和交叉概率等。
参数自适应的方法可以根据问题的性质自动调整这些参数，以提高算法的性能。
1.优化问题：差分进化算法可以应用于各种优化问题，包括函数优化、组合优化、约束优化等。
例如，可以利用差分进化算法来求解函数的最大值/最小值，或者求解具有约束条件的优化问题。
2.机器学习：差分进化算法可以用于机器学习中的特征选择、参数优化等问题。
例如，在分类问题中，可以利用差分进化算法来选择最优的特征子集，从而提高分类准确率。
3.图像处理：差分进化算法可以用于图像处理中的图像增强、图像分割、图像配准等问题。
例如，可以利用差分进化算法来优化图像的滤波器参数，从而改善图像的质量。
4.电力系统优化：差分进化算法可以用于电力系统的调度、优化和控制问题。
例如，可以利用差分进化算法来优化电力系统的负荷分配，从而提高电力系统的效率和稳定性。
《2024年差分进化算法的优化及其应用研究》范文
《差分进化算法的优化及其应用研究》篇一一、引言差分进化算法（Differential Evolution Algorithm，简称DEA）是一种全局优化算法，它具有简单、高效、易于实现等优点，在解决复杂优化问题中表现出色。
本文旨在研究差分进化算法的优化及其应用，通过分析算法的原理和特点，探讨其优化方法，并进一步探讨其在不同领域的应用。
二、差分进化算法的原理及特点差分进化算法是一种基于群体进化的迭代算法，其基本思想是通过种群中个体之间的差异来引导搜索过程，以达到寻找最优解的目的。
算法的特点包括：简单易实现、全局搜索能力强、鲁棒性好等。
三、差分进化算法的优化（一）参数优化差分进化算法的参数设置对算法的性能具有重要影响。
针对不同的问题，需要合理设置种群大小、交叉概率、变异因子等参数。
通过大量实验和数据分析，可以找到针对特定问题的最优参数组合。
（二）混合优化策略为了提高差分进化算法的搜索能力和效率，可以将其他优化算法与差分进化算法相结合，形成混合优化策略。
例如，可以将局部搜索算法与差分进化算法相结合，以增强算法在局部区域的搜索能力。
（三）自适应策略自适应策略可以根据问题的特性和搜索过程的变化，动态调整算法的参数和策略。
通过引入自适应机制，可以提高差分进化算法的适应性和鲁棒性。
四、差分进化算法的应用研究（一）函数优化差分进化算法在函数优化问题中表现出色，可以有效地解决多峰、非线性、高维等问题。
通过与其他优化算法进行比较，可以验证差分进化算法在函数优化问题中的优越性。
（二）约束优化问题约束优化问题是实际生活中常见的问题，如生产调度、资源分配等。
差分进化算法可以通过引入约束处理机制来解决约束优化问题，具有较好的应用前景。
（三）机器学习领域应用差分进化算法在机器学习领域也有广泛应用，如神经网络训练、支持向量机参数优化等。
通过将差分进化算法与机器学习算法相结合，可以提高机器学习模型的性能和泛化能力。
五、结论本文对差分进化算法的优化及其应用进行了研究。
基于差分进化算法的多目标优化方法研究及其应用
基于差分进化算法的多目标优化方法研究及其应用一、本文概述随着科技的发展和社会的进步，多目标优化问题在各个领域，如工程设计、经济管理、环境保护、生物医学等中广泛存在。
这些问题往往涉及到多个冲突的目标，需要找到一种平衡这些目标的解决方案。
因此，研究多目标优化方法具有重要的理论价值和实际应用意义。
差分进化算法作为一种高效的全局优化算法，在多目标优化领域也展现出了强大的潜力。
本文旨在深入研究基于差分进化算法的多目标优化方法，分析其基本原理、性能特点，探讨其在实际问题中的应用，以期为相关领域的研究和应用提供有益的参考。
本文首先介绍了多目标优化的基本概念和差分进化算法的基本原理，为后续研究奠定理论基础。
然后，重点分析了基于差分进化算法的多目标优化方法，包括其算法流程、关键参数选择、性能评价指标等，并通过实验验证了这些方法的有效性和优越性。
接着，本文探讨了基于差分进化算法的多目标优化方法在实际问题中的应用，如工程设计、经济管理等，展示了其在实际应用中的潜力和价值。
对本文的研究内容进行了总结，指出了存在的问题和不足，并展望了未来的研究方向。
本文的研究成果不仅丰富了多目标优化方法的理论体系，也为解决实际应用中的多目标优化问题提供了新的思路和方法。
未来，我们将进一步优化基于差分进化算法的多目标优化方法，提高其求解效率和稳定性，拓展其应用领域，为推动相关领域的发展做出更大的贡献。
二、差分进化算法基本原理差分进化算法（Differential Evolution, DE）是一种基于群体智能的优化算法，它模拟了生物进化过程中的自然选择和基因突变等机制，通过不断迭代更新种群中的个体，从而寻找问题的最优解。
差分进化算法的核心思想是利用种群中个体之间的差异信息来指导搜索过程，具有全局搜索能力强、收敛速度快、对初始参数设置不敏感等优点。
差分进化算法的基本流程如下：初始化一个具有一定规模的种群，种群中的每个个体都是问题解空间中的一个点。
《差分进化算法的优化及其应用研究》范文
《差分进化算法的优化及其应用研究》篇一一、引言差分进化算法（Differential Evolution，简称DE）是一种启发式搜索算法，因其简单高效和在处理复杂优化问题上的良好表现，被广泛应用于各种工程优化问题中。
本文旨在研究差分进化算法的优化过程及其在不同领域的应用，以进一步推动该算法的发展与实用化。
二、差分进化算法的概述差分进化算法是一种迭代式搜索算法，它使用随机选择的种群差异信息来产生新的个体（即解）。
与传统的遗传算法相比，差分进化算法通过其特有的策略——差异交叉（differential crossover）和多项式选择策略（polynomially-bounded selection strategy），能够更好地应对复杂、多维的优化问题。
三、差分进化算法的优化差分进化算法的优化主要从以下几个方面进行：1. 参数优化：针对不同的优化问题，选择合适的参数配置是提高差分进化算法性能的关键。
这些参数包括种群大小、交叉概率、缩放因子等。
可以通过大量的实验或利用机器学习方法对参数进行自动调整，以达到最优的搜索效果。
2. 策略改进：针对差分进化算法在处理高维、复杂问题时可能出现的早熟收敛和局部最优问题，可以通过引入新的变异策略、交叉策略或选择策略来改进算法。
例如，引入自适应的变异策略，根据种群的历史信息动态调整变异参数。
3. 并行化与分布式计算：利用并行计算和分布式计算技术，可以加快差分进化算法的搜索速度，提高其处理大规模问题的能力。
通过将种群划分为多个子种群，每个子种群在独立的计算节点上进行搜索，然后通过通信机制进行信息交换，可以实现差分进化算法的并行化与分布式计算。
四、差分进化算法的应用研究差分进化算法在许多领域都得到了广泛的应用，如函数优化、机械设计、信号处理等。
以下是几个典型的应用研究：1. 函数优化：差分进化算法在解决多维复杂函数的最小化问题上具有显著优势，可以快速找到全局最优解。
2. 机械设计：在机械设计领域，差分进化算法被广泛应用于优化产品的性能参数，如减小产品的重量、提高产品的刚度等。
差分进化算法改进研究共3篇
差分进化算法改进研究共3篇差分进化算法改进研究1差分进化算法改进研究差分进化算法（Differential Evolution，DE）是一种全局优化算法，在解决多维非线性连续优化问题中具有广泛的应用。
然而，随着问题规模和复杂度的增加，DE算法在计算效率和搜索精度等方面仍存在着一些不足，因此研究如何改进DE算法一直是学术界关注的热点。
DE算法采用的是一种差分变异策略，通过从当前种群中选择三个不同的个体，并对其中两个个体进行差分操作，生成一个变异向量，将其加入到另一个个体中来产生一个试验个体。
这个试验个体会与另一个原始个体进行比较，选择较优的个体作为当前种群的下一代，以此类推。
这种策略简单有效，但容易陷入局部最优解，且算法收敛速度较慢，难以应用于高维、复杂、多峰等问题中。
为了提高DE算法的性能，研究人员进行了一系列的改进。
以下是几种常见的改进策略。
1. 多种形式的差分策略差分策略是DE算法优化性能的关键之一，选择不同的差分策略可以对DE算法进行有效的改进。
经典的差分策略包括随机选择、最优选择、轮盘选择和自适应选择等，每种策略都有各自的优劣点。
某些特定任务或数据集中可能只有某种差分策略更适用，因此需要针对任务特点选择最适合的差分策略。
2. 交叉策略的优化交叉策略是DE算法中的另一个重要参数，用来控制变异向量与原始个体的交叉程度。
在标准差分进化算法中，交叉策略通常为固定值，不受任何限制。
但事实上，交叉策略与差分策略之间是相互关联的。
因此，如何优化交叉策略，选择最适合的差分策略与交叉策略组合是DE算法改进策略的一个研究方向。
3. 变异策略的改进变异操作是DE算法的核心之一，也是DE算法效果的关键之一。
变异策略即差分策略中的第一步操作，它是求解最优化问题的难点。
设计一种高效的变异算子可以提高算法的搜索能力，扩大算法的适用范围。
近年来，有学者提出了各种变异策略，如融合策略、自适应策略、非均匀策略、自适应变异步长等，这些策略表现出了良好的实验效果。
差分进化算法的研究和应用
差分进化算法的研究和应用差分进化算法（Differential Evolution，DE）是一种全局优化算法，主要用于求解连续优化问题。
它具有简单、易于实现和高效的特点，在多个领域得到了广泛的应用。
差分进化算法最早由Storn和Price于1995年提出，其基本思想是通过不断的迭代，利用种群中个体之间的差异来搜索最优解。
与传统的进化算法不同，差分进化算法不涉及交叉和变异操作，而是通过差分向量的生成和选择操作来实现搜索。
差分进化算法的基本步骤如下：1. 初始化种群：随机生成一定数量的候选解作为初始种群。
2. 差分向量生成：根据当前种群中的个体，生成一组差分向量，用于产生新的候选解。
3. 新解生成：根据差分向量和当前种群中的个体，生成一组新的候选解。
4. 选择操作：根据一定的选择策略，从新生成的候选解和当前种群中选择出下一代种群。
5. 终止条件判断：根据预设的终止条件，判断是否满足停止迭代的条件，如果满足则终止算法，否则返回步骤2。
差分进化算法的研究主要围绕以下几个方面展开：1. 算法改进：研究者通过改进差分向量生成策略、选择操作策略、参数设置等方面，提出了多种改进的差分进化算法，以提高算法的收敛性和搜索能力。
2. 算法分析：研究者通过理论分析和实验验证，对差分进化算法的收敛性、全局收敛性和收敛速度等进行了深入研究，为算法的应用提供了理论依据。
3. 多目标优化：差分进化算法不仅可以用于单目标优化问题，还可以通过引入多目标优化的技术，应用于多目标优化问题，如多目标函数优化、多目标约束优化等。
4. 算法应用：差分进化算法在多个领域得到了广泛的应用，如工程设计优化、模式识别、机器学习、神经网络训练等。
差分进化算法的应用案例包括：1. 工程设计优化：差分进化算法可以应用于工程设计中的参数优化问题，如机械结构优化、电路设计优化等，以提高设计方案的性能。
2. 模式识别：差分进化算法可以用于模式识别中的特征选择、模型参数优化等问题，以提高模式识别的准确性和效率。
差分进化算法在工程优化中的应用研究
差分进化算法在工程优化中的应用研究差分进化算法是一种优化算法，主要用于求解复杂的非线性优化问题。
它的思想是通过不断地进行参数调整，优化目标函数来找到最优解。
在工程优化中，差分进化算法被广泛应用，尤其是在设计优化和参数优化的问题上。
差分进化算法的基本原理是根据目标函数的拓扑结构来调整参数，并自适应地进行搜索。
它通过比较个体之间的差异来确定下一步操作，通过基因交叉和变异来生成新的个体，并通过评估函数来确定是否接受新的个体。
这个过程不断重复，直到找到一个最优解或达到停止条件。
在工程优化中，差分进化算法可以应用于许多方面。
其中之一是机械设计优化。
机械设计优化是工程设计中的一个重要环节。
它是为了满足设计要求和技术条件，使机械产品的设计更加合理、经济和可靠。
差分进化算法可以在机械设计优化中，通过调整机械结构和参数，来达到更好的设计效果。
例如，可以通过优化机械零件结构来提高产品的抗振性能和耐磨性能。
另一个方面是控制系统的参数优化。
控制系统是一种可以帮助控制各种机械和电子设备的工具。
在控制系统中，差分进化算法可以通过调整系统的参数，来提高各种设备的工作效率和控制精度。
例如，在自动驾驶汽车中，差分进化算法可以通过调整车辆控制器的参数来提高行驶的平稳性和安全性。
在工程优化中，差分进化算法也可以应用于电力系统的优化。
电力系统是一种复杂的工程系统，与人们的生活密切相关。
在电力系统优化中，差分进化算法可以应用于电力网络优化和电力负荷预测中。
通过调整电力网络结构和参数，可以提高电力系统的稳定性和供电效率。
同时，通过预测电力负荷，可以更好地协调电力供需，提高电力系统的运行效率。
总之，在工程优化中，差分进化算法是一种重要的优化算法。
它可以应用于机械设计优化、控制系统的参数优化和电力系统优化等方面，为人们的生活和工作带来更多的便利和高效率。
对于工程师和科技工作者来说，学习和掌握差分进化算法是非常有必要的。
差分进化算法的性能优化和应用研究
差分进化算法的性能优化和应用研究差分进化算法(Differential Evolution, DE)是由Storn和Price在1995年提出的一种全局优化算法，该算法的原理基于群体智能的思想，通过对种群进行适应度评价和迭代更新，以达到寻优的目的。
与其他优化算法相比，差分进化算法具有较好的全局搜索性能，适用于非线性、非凸、高维函数的优化问题。
然而在实际应用中，差分进化算法的性能表现并不尽如人意，往往需要进行进一步的优化，以满足不同的应用需求。
因此，针对差分进化算法的性能优化和应用研究成为计算机科学领域的热门话题。
1. 基础算法的改进作为一种基础的优化算法，差分进化算法在实践中存在一些不足之处，需要进一步改进。
一些学者提出了一些改进算法，从实际应用出发，挖掘和总结不同的改进策略。
这些算法的本质目的是改善差分进化算法的全局收敛性、收敛速度、收敛精度等方面。
1.1 变异策略的调整差分进化算法的核心是变异操作，变异策略的选择对算法的效果有着决定性的影响。
不同的变异策略影响搜索空间的探索，从而会影响到算法的搜索效率和结果。
因此，在实际应用中需要选取合适的变异策略，来达到最佳的搜索效果。
在传统的差分进化算法中，最常用的变异策略是DE/rand/1和DE/current-to-best/2。
然而，这两种变异策略在不同的问题中效果并不同，需要基于实际问题进行改进。
过去的研究表明，一些改进的变异策略对差分进化算法的性能有着较大的提升。
例如，Guan J et al.(2015)提出了一种自适应动态传递窗口变异算法(ATWDE)，该算法修正了传统DE算法的参数设置，采用自适应得调整变异窗口大小。
2017年研究表明，采用新的变异策略，能有效减缓算法早期的退火现象，从而提高了差分进化算法的搜索效率。
同时还有一些针对特定问题的变异策略。
例如，对于需要搜索离散解的问题，Differential Evolution算法容易陷入局部最优解，Chen B et al. (2018)提出了一种离散差分进化算法(DDE)，该算法采用候选解的整数减法和整数比较方式，从而可有效增强差分进化算法在搜索离散解时的性能。
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密级： 编号：
工学博士学位论文
差分进化算法的改进及应用研究
博士研究生 ：肖
婧 教授
指 导 教 师 ：毕晓君
学科、专业 ：信号与信息处理
哈尔滨工程大学
2011 年 9 月
分类号： UDC ：
密级： 编号：
工学博士学位论文
差分进化算法的改进及应用研究
博 士 研 究 生 ：肖
婧
教授
哈尔滨工程大学 学位论文授权使用声明
本人完全了解学校保护知识产权的有关规定， 即研究生在校攻读学位期间论文工作 的知识产权属于哈尔滨工程大学。 哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送 交论文的复印件。 本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进 行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的 全部内容。 同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一 署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。 本论文（□在授予学位后即可 □在授予学位12个月后 □解密后）由哈尔滨工程
关键词：差分进化算法；高维多峰单目标优化；多目标优化；PET 医学图像；多边多议题 协商
哈尔滨工程大学博士学位论文
ABSTRACT
Differential Evolution (DE) is one of the current best evolutionary algorithms, which has become the research hotspot in many fields such as evolutionary computing and intelligent optimization. At present, DE has successfully been applied to diverse domains of science and engineering, such as signal processing, neural network optimization, pattern recognition, machine intelligence, chemical engineering and medical science. However, almost all of the evolutionary algorithms, including DE, still suffer from the problems of premature convergence, slow convergence rate and difficult parameter setting, especially in optimizing high-dimensional multi-modal complex optimization problems. In addition, the standard DE algorithm can't be used directly to solve the multi-objective optimization problems (MOPs) and this shortcoming limits the scope of application of DE to some extent. According to the insufficiency of DE, the structure and key steps of the algorithm, including mutation, crossover and parameter setting, are deeply investigated in this paper and based on which several improvement measures of DE are proposed to improve its optimal performance. In addition, the improved DE algorithm proposed in this paper is applied successfully to solve several frontier problems, such as the focus contour extraction of human brain PET images and the multi-lateral multi-issue negotiation in E-commerce under cooperative environment. Firstly, in order to improve the convergence performance of DE in solving high-dimensional multi-modal complex optimization problems, a new modified DE algorithm based on a classification mechanism, called p-ADE, is presented. Concrete improvement measures in p-ADE include: 1 、A new DE mutation strategy is designed, in which the global best solution and the best previous solution of each individual are utilized to guide the search direction synchronously, avoiding the search blindness brought by the random selection of individuals in difference vector; 2 、 Classification mechanism is introduced to control the extent of variation of each individual with different fitness characteristic and thus to balance DE's exploration and exploitation abilities; 3 、 New parameter setting strategy is designed, in which control parameters are adjusted according to the fitness characteristic of each individual as well as the evolutionary generations. Experimental results on 22 benchmark functions show that p-ADE can effectively improve the global search ability of DE and
指 导 教 师 ：毕晓君 学 位 级 别 ：工学博士
学 科 、 专 业 ：信号与信息处理 所 在 单 位 ：通信与信息工程学院 论文提交日期 ：2011 年 9 月 论文答辩日期 ：2011 年 11 月 学位授予单位 ：哈尔滨工程大学
Classified Index: U.D.C:
A Dissertation for the Degree of D.Eng
差分进化算法的改进及应用研究
关性能指标超过国内外多个先进多目标进化算法。 再次，针对目前人脑 PET 医学图像的病灶目标边缘检测所存在的对初始轮廓敏感、 难以收敛到目标凹型区域等问题，提出了一种结合 p-ADE 算法的 GVF Snake 模型，在 提高检测精度解决实际问题的同时扩展 DE 算法的应用领域。新检测方法中首先利用 GVF Snake 模型进行收敛得到病灶目标的粗轮廓， 然后为防止 GVF Snake 模型陷入局部 最优，进一步利用 p-ADE 算法的全局优化特性以及图像信息对该粗轮廓进行优化，最 终得到精确的病灶目标边缘轮廓线。在 30 幅真实人脑 PET 图像上的实验结果显示，新 方法能有效提高 PET 图像的检测精度并缩短时耗，检测效果优于现有多种检测方法。 最后，研究了 p-ADE 算法在合作环境下的电子商务多边多议题协商中的应用。针 对现有基于遗传(Genetic Algorithm, GA)等进化算法的多 Agent 协商方法计算效率低、 需 要具有协商各方完全私有信息等缺点，提出一种基于 p-ADE 算法的多 Agent 自动协商 模型。新模型设计了基于仲裁 Agent 的多 Agent 协商协议及协商策略，避免了对协商各 方完全私有信息的需求，更符合实际协商环境。p-ADE 算法用于生成具有更高适应性的 可行协商提议 Offer，促进协商各方达成一致，加速协商空间中 Pareto 最优协商解的搜 索速度。 实验部分中将新协商模型与目前解决多边多议题协商问题效果最好的混合遗传 算法 HGA(Hybrid Genetic Algorithm, HGA)，在合作环境下的实际多边多议题协商问题 中进行性能对比，证明新协商模型能有效地减少协商次数，提高协商效率和稳定性， 为 多边多议题协商问题的求解提供了新思路。
哈尔滨工程大学 学位论文原创性声明
本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。 有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注 明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者（签字）： 日期： 年 月 日
大学送交有关部门进行保存、汇编等。 作者（签字）： 日期： 年 月 日 导师（签字）： 年 月 日
哈尔滨工程大学博士学位论文摘要差分进化(Differential Evolution, DE)是目前最优秀的进化优化算法之一，成为进化 计算、智能优化技术方面的研究热点，并已广泛应用于数字信号处理、神经网络优化、 模式识别、机器智能、化工、医学等诸多实际工程领域，取得了良好的应用效果。然而， DE 和其他进化算法一样，在对复杂度较高的高维多峰函数进行优化时仍不可避免地存 在早熟收敛、后期收敛速度慢、控制参数难以设定等问题。此外 DE 算法本身不可直接 用于求解多目标优化问题，在一定程度上限制了算法的应用范围。 本课题针对 DE 算法存在的不足，对算法的结构和关键步骤，如变异操作、交叉操 作以及控制参数自适应调整等进行了深入研究和大量实验仿真工作， 提出了若干种改进 方法，大幅度提升了算法在高维多峰复杂单目标优化上的性能，并使其在多目标优化上 取得了良好的效果。此外，从应用角度出发，将改进后的 DE 算法应用于人脑 PET 医学 图像的病灶目标边缘检测以及合作环境下的电子商务多边多议题协商等前沿问题的求 解中，均取得了良好的效果。 首先，为提高 DE 算法在高维多峰复杂单目标优化问题上的求解性能，加快算法收 敛速度、防止陷入局部最优并提高稳定性，提出了基于分类思想的新变异策略，并设计 了新的参数自适应调整机制，从而构成一种性能优异的改进算法 p-ADE。具体改进措施 包括：1、设计新的 DE 变异策略。同时利用全局最优解以及个体历史最优解提供搜索 方向性信息，避免差分向量中个体随机选择带来的搜索盲目性； 2、引入分类策略。有 针对性地调整不同特性个体的进化程度，平衡算法的“开采”与“勘探”能力；3、设 计新的参数自适应策略。根据个体优劣以及进化代数设计每个个体的参数自适应方法。 在 22 个标准测试函数上的实验结果显示，p-ADE 算法能有效提高全局最优解精度，加 快算法收敛速度并增强 DE 算法的鲁棒性，其相关性能指标优于国内外多种先进算法。 其次， 为提高现有多目标优化算法的求解性能， 在以 NSGA-II 为代表的精英多目标 进化算法模型基础上，对 DE 算法本身和精英多目标优化模型进行了综合改进，提出了 一种基于精英策略的改进多目标自适应差分进化算法 SDEMO。主要改进措施包括：1、 设计新的精英多目标进化算法模型中的选择策略； 2、设计新的精英多目标进化算法模 型中的个体密度估计方法；3、根据多目标的特点设计新的 DE 算法变异策略；4、设计 新的 DE 算法中的参数自适应策略。标准测试函数上的实验结果显示， SDEMO 能够稳 定有效地找到 Pareto 最优解集并同时保证良好分布性， 尤其在复杂多目标优化问题中相