多样性保持离散差分进化算法及齿轮传动优化应用

摘要：

将离散约束优化问题转化为等效约束整数规划问题(Constrained integer programming problem, CIPP)，并应用离散差分进化(Discrete differential evolution, DDE)算法求解这类问题。提出DDE算法种群维分量一致的概念，并揭示种群维分量呈现一致状态将导致进化停滞的缺陷，数值算例仿真结果验证了理论分析的正确性。在引入定量刻画DDE算法种群多样性指标——种群多样度Γ的基础上，提出一种基于种群连续进化停滞代数和Γ监测的种群多样性保持策略，以克服种群维分量一致进化缺陷，进而增强算法全局优化能力。将多样性保持策略嵌入DDE算法，并结合可行性规则约束处理技术，形成求解CIPP的多样性保持离散差分进化算法(DDE algorithm with diversity maintenance strategies, DMDDE)。建立某刮板输送机所用二级斜齿圆柱齿轮传动体积最小化设计的离散约束优化模型，再采用DMDDE算法求解该问题。数值试验表明，DMDDE算法的鲁棒性和收敛精度优于4种对比算法。优化结果明显好于原设计方案，齿轮体积较原设计下降40.8%。

关键词：离散约束优化、差分进化算法、种群多样度、多样性保持策略、圆柱齿轮传动

所属期刊栏目：52

分类号：TH132;TH122

资助基金：重庆市教育委员会科学技术研究计划KJ1403201;制造装备机构设计与控制重庆市重点实验室重庆工商大学开放基金611115006;重庆市基础科学与前沿技术研究专项cstc2015jcyjA70006资助项目。

在线出版日期：2016-12-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：44-55