1. 引言 (Introduction)
- 背景:文章介绍了启发式优化算法在各个领域的应用,特别是在岩土工程中的应用,如桩基设计、基础设计、挡土结构设计等。
- 研究动机:文章提出了DEEM算法的开发动机,旨在解决岩土工程中的优化问题,并扩展到其他领域。
2. DEEM算法描述 (Differential Evolution with Elitism and Multi-populations (DEEM))
- 算法概述:详细介绍了DEEM算法,包括子群体、精英策略和重启策略的概念,以及重新初始化策略和边界处理。
- 子群体:描述了如何将总体种群划分为子群体,并在每个子群体中识别精英候选解。
- 位置更新:详细说明了全局最佳候选解、精英候选解和普通候选解的位置更新策略。
- 边界条件:讨论了如何处理有界约束的优化问题,包括阻尼反射法和周期性边界条件执行方法。
- 重新初始化:为了防止算法陷入局部最小值,介绍了基于密度的重新初始化技术。
3. 参数选择和性能比较 (Application to CEC 2015, 2017, 2020 and 2022 benchmark functions)
- 参数选择:通过CEC 2017基准函数对DEEM算法的参数进行敏感性研究,提出了默认参数值。
- 性能比较:将DEEM算法与其他差分进化算法(如DE、DE-JADE和DE-LSHADE)在CEC 2015、2017、2020和2022的基准函数上进行性能比较。
4. 在岩土工程中的应用 (Application to automatic parameter calibration of advanced constitutive soil models)
- 实际应用:展示了DEEM算法在自动校准高级土体本构模型中的应用,特别是在单调和循环加载下预测土壤应力-应变行为的模型。
- 校准过程:描述了使用DEEM算法进行参数校准的过程,包括初始估计、模拟实验结果和优化算法迭代改进。
5. 总结和结论 (Summary and conclusion)
- 算法优势:总结了DEEM算法在基准测试中的优势,特别是在提高收敛速度和准确性方面。
- 实际应用价值:强调了DEEM算法在实际工程应用中的潜力,尤其是在复杂的优化问题中。
- 未来工作:提出了未来可能的研究方向,包括进一步改进算法及其在其他复杂实际问题中的应用。
文章通过理论分析和实际应用案例,展示了DEEM算法的有效性和实用性,并与现有的差分进化算法进行了比较,证明了其在多种优化问题中的优越性能。
参考文献
Machaček, J., Siegel, S., & Zachert, H. (2024). DEEM — Differential Evolution with Elitism and Multi-populations. Swarm and Evolutionary Computation, 92, 101818. https://doi.org/10.1016/j.swevo.2024.101818