独立自适应调整参数的粒子群优化算法

针对传统粒子群优化算法在求解复杂优化问题时易陷入局部最优和依赖参数的取值等问题,提出了一种独立自适应参数调整的粒子群优化算法。算法重新定义了粒子进化能力、种群进化能力以及进化率,在此基础上给出了粒子群惯性权重及学习因子的独立调整策略,更好地平衡了算法局部搜索与全局搜索的能力。为保持种群多样性,提高粒子向全局最优位置的收敛速度,在算法迭代过程中,采用粒子重构策略使种群中进化能力较弱的粒子向进化能力较强的粒子进行学习,重新构造生成新粒子。最后通过CEC2013中的10个基准测试函数与4种改进粒子群算法在不同维度下进行测试对比,实验结果验证了该算法在求解复杂函数时具有高效性,通过收敛性分析说明了算法的有效性。     

教与学信息交互粒子群优化算法

针对单一种群在解决高维问题中收敛速度较慢和多样性缺失的问题,提出了一种教与学信息交互粒子群优化（PSO）算法。根据进化过程将种群动态地划分为两个子种群,分别采用粒子群优化算法和教与学优化算法,同时粒子利用学习者阶段进行子种群之间信息交互,并通过评价收敛性和多样性指标让粒子的收敛能力和多样性在进化过程中得到平衡。与粒子群优化算法、混合灰狼粒子群算法、重选精英个体的非线性收敛灰狼优化（GWO）算法等多个进化算法在15个标准测试函数的不同维度下进行对比实验,所提算法在多个测试函数上可以收敛到理论最优值,速度相对于其他算法提高了1~6倍。实验结果表明,所提算法在收敛精度和收敛速度上具有较好的效果。     

基于多种群量子粒子群优化的属性约简

现代工业发展要求迅速、可靠地实现故障诊断。针对粒子群约简算法易陷入局部最优等问题,提出了一种多种群量子粒子群优化算法（MIQPSO）。该算法对量子粒子群算法进行分群,并通过接种疫苗,指导粒子朝更优化方向进化,提高了量子粒子群的收敛速度和寻优能力。利用UCI相关数据集,通过对Hu算法、粒子群算法、量子粒子群算法、多种群量子粒子群算法的粗糙集属性约简验证,结果表明,基于多种群量子粒子群优化的约简算法具有良好的约简效果。     

一种多粒子群协同进化算法

为进一步提高多粒子群协同进化算法的寻优精度, 并有效改善粒子群易陷入局部极值及收敛速度慢的问题, 结合遗传算法较强的全局搜索能力和极值优化算法的局部搜索能力, 提出了一种改进的多粒子群协同进化算法. 对粒子群优化算法提出改进策略, 并在种群进化过程中, 利用遗传算法增加粒子的多样性及优良性, 经过一定次数的迭代, 利用极值优化算法加快收敛速度. 实验结果表明该算法具有较好的性能, 能够摆脱陷入局部极值点的问题, 并具有较快的收敛速度.     

基于多策略的多目标粒子群优化算法

针对目前多目标粒子群优化算法的收敛性能和非劣解的多样性不能同时得到满足等缺陷,提出一种基于多策略的多目标粒子群优化算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm for Multi-Strategy,MS-MOPSO）。采用非支配排序和拥挤距离排序相结合策略,重新划分外部种群和进化种群;采用小生境选择策略,在外部种群中选择最佳粒子作为领导粒子,用于领导进化种群中粒子的进化;在进化种群中利用多尺度高斯变异策略,平衡算法的全局搜索和局部精确搜索;采用邻域认知个体极值更新策略,不断更新个体极值。将该算法应用到典型的多目标测试函数,并与其他多目标优化算法进行对比分析,测试结果表明该算法中四个策略的有效性和互补性,同时验证了该算法不但具有较好的收敛性和收敛速度,而且该算法最优解的分布具有良好的均匀性和多样性。     

基于MPI的并行多目标粒子群算法

为了进一步提高速度受限的多目标粒子群算法(SMPSO)求解多目标优化问题的效率和精度,文中提出基于消息传递接口(MPI)的并行化SMPSO算法(M-SMPSO).采用主从模式的MPI并行程序设计模式,将整个种群分成几个子种群,各子种群分别执行独立进化计算,提高算法效率.此外,为了均衡考虑算法的分布性与收敛性,提出自适应的全局最优解选择策略.使用标准测试函数验证算法性能,实验表明,相比其它多目标算法,文中算法能获得更高的加速比,更快收敛到多目标优化问题的Pareto前沿.     

基于多种群进化与粒子群优化混合的频谱分配算法

为了解决认知无线网络中的频谱分配问题,提出一种基于多种群进化与粒子群优化混合的频谱分配算法。它采用图论着色模型,首先使用遗传算法将多个种群进行独立进化,以提高种群的全局搜索能力;然后选出每个种群中的最优的个体作为粒子群优化的粒子,并通过控制每个粒子的初始速度方向来加快算法的收敛速度。最后以系统总收益最大化和用户间的公平性为优化目标与遗传算法和粒子群算法进行了对比实验,仿真结果表明,该算法在收敛速度、认知用户接入公平性和系统总收益3个方面的性能均优于遗传算法和粒子群算法。     

一种协调勘探和开采能力的粒子群算法

提出一种新的协调勘探和开采能力的粒子群优化算法. 该算法将种群分为随机子群和进化子群, 随机子群增加了算法全局解空间的勘探能力, 在运行过程中通过随机子群进化信息生成解优胜区域指导进化粒子向着最优解子空间逼近. 为了提高算法收敛速度, 算法只在进化子群进入收敛阶段时才对其进行指导, 以防止增加种群多样性导致算法开采能力下降的问题. 将此算法与其他改进粒子群算法进行比较, 实验结果表明, 该算法有较好的全局收敛性, 不仅能有效地克服其他算法易陷入局部极小值的缺点, 而且算法收敛速度和稳定性都有显著提高.     

一种结合灰狼算法的粒子群优化算法

针对粒子群算法有陷入局部最优的缺点,提出一种基于灰狼算法的粒子群优化算法.首先,根据自然界中优胜劣汰的生存法则,对每次迭代种群中的最差粒子进行进化,其次,由于粒子群算法中整个种群中的最优粒子有很强的引导能力,对最优粒子进行扰动,增大寻找全局最优的可能性;最后,结合灰狼优化算法,引导粒子群包围式进行搜索,增强全局搜索能力;将改进的粒子群算法与标准粒子群算法在9个测试函数上进行了寻优精度和收敛速度的对比,结果证明改进粒子群算法(PSO_GWO)在收敛速度和寻优精度上均优于粒子群算法(PSO).     

多策略协同进化粒子群优化算法

为了提高粒子群优化(PSO)算法的优化性能, 提出了一种多策略协同进化PSO(MSCPSO)算法。该方法引入了多策略进化模式和多子群协同进化机制, 将整个种群划分为多个子群, 每个子群中的粒子按照不同的进化策略产生新的粒子。子群周期性地更新共享信息, 以加快算法的收敛速度。通过六个基准函数实验, 仿真结果表明, 新算法在计算精度和收敛速度方面均优于其他七种PSO算法。     

一种快速多种群的粒子群多模优化算法

针对粒子群多模优化问题中存在的易早熟、收敛速度慢及寻优精度低等问题,提出了一种快速多种群的粒子群多模优化算法。首先采用动态半径及种群划分策略,避免了多种群区域重叠问题;然后引入拓扑机制,使种群内粒子在速度上保持同步,以群落为单位在解空间上飞行,加快进化速度;同时增加种群之间的交流,在多样性和快速收敛之间达到平衡;最后采用随机权重、异步变化因子及种群淘汰策略,提高算法的搜索能力和学习能力。通过几个典型测试函数的实验结果表明,该算法具有较好的多模态寻优率,在收敛速度和精度等方面均有提高。     

基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标优化算法解集的分布性和收敛性,提出一种基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法(dMOPSO-DE).该算法通过提出方向角产生一组均匀的方向向量,确保粒子分布的均匀性;引入隐式精英保持策略和差分进化修正机制选择全局最优粒子,避免种群陷入局部最优Pareto前沿;采用粒子重置策略保证群体的多样性.与非支配排序(NSGA-II)算法、多目标粒子群优化(MOPSO)算法、分解多目标粒子群优化(dMOPSO)算法和分解多目标进化-差分进化(MOEA/D-DE)算法进行比较,实验结果表明,所提出算法在求解多目标优化问题时具有良好的收敛性和多样性.     

基于混沌知识迁移的多种群粒子群文化算法

在已有的多种群粒子群文化算法知识迁移策略中,迁移知识不一定能反映优势区域中的较优点.为提高知识迁移效率,在知识迁移机制中引入混沌搜索策略,提出一种多种群粒子群文化算法的混沌知识迁移策略.它利用混沌序列对迁移单元进行深入探索,以提高迁移知识的有效性;根据进化代数动态调整知识迁移间隔,从而在进化前期维持种群的多样性,在进化后期加速种群收敛.数值计算结果表明,该算法可以有效提高进化收敛速度,帮助子种群跳出局部较优解.     

新的全局-局部最优最小值粒子群优化算法

为了提高粒子群优化算法的收敛速度,克服陷入局部最优的缺点,在全局-局部最优粒子群优化算法的基础上,提出了一种新的改进粒子群优化算法——全局-局部最优最小值粒子群优化算法.该算法把惯性权重和学习因子分别通过结合全局和局部最优最小值来进行改写,速度更新公式也做了相应的简化.仿真实验表明该算法在收敛速度和寻优质量上都优于基于LDIW策略改进的粒子群算法和全局-局部最优粒子群算法.     

一种基于差异演化变异的粒子群优化算法

为了保持粒子种群的多样性而避免发生“早熟”的问题,提出一种基于差异演化变异的粒子群优化算法（PSO）,该方法通过粒子聚集性判断如果粒子群中的粒子过于聚集,则使用差异演化算法对PSO算法中各个粒子的自身历史最佳位置进行变异,以实现保持粒子群种群多样性的目的。对4种常用函数的优化问题进行测试并进行比较,结果表明：所改进的粒子群优化算法比标准粒子群优化算法更容易找到全局最优解,优化效率和优化性能明显提高。     

一种动态分组的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法易陷入局部最优的问题,提出一种动态分组的粒子群优化算法.通过对鸟群习性的研究,给出交互粒子的概念,并在粒子群优化过程中引入动态分组机制,将种群动态划分成多个子种群,且每次划分的子种群数目是从特定集合中随机选取,从而增加交互粒子划分到同一子种群的概率.每个子种群在收敛进化的同时,利用环拓扑结构提高种群多样性及算法搜索全局最优解的能力.实验结果表明,与其他粒子群优化算法相比,该算法具有更好的稳定性、寻优性能以及更高的收敛精度.     

多种群并行协作的粒子群算法

针对高维复杂优化问题在求解时容易产生维数灾难导致算法极易陷入局部最优的问题,提出一种能够综合考虑高维复杂优化问题的特性,动态调整进化策略的多种群并行协作的粒子群算法。该算法在分析高维复杂问题求解过程中的粒子特点的基础上,建立融合环形拓扑、全连接形拓扑和冯诺依曼拓扑结构的粒子群算法的多种群并行协作的网络模型。该模型结合3种拓扑结构的粒子群算法在解决高维复杂优化问题时的优点,设计一种基于多群落粒子广播-反馈的动态进化策略及其进化算法,实现高维复杂优化环境中拓扑的动态适应,使算法在求解高维单峰函数和多峰函数时均具有较强的搜索能力。仿真结果表明,该算法在求解高维复杂优化问题的寻优精度和收敛速度方面均有良好的性能。     

综合改进的粒子群神经网络算法

粒子群优化算法是一种解决非线性、不可微和多峰值复杂优化问题的优秀算法,但该算法在进化后期容易出现速度变慢以及早熟的现象;BP神经网络的学习算法是基于梯度下降这一本质的,因此存在着容易陷于局部极小值,收敛速度慢,训练时间长等问题.针对上述现象,对粒子群优化算法进行了增强粒子多样性和避免种群陷入早熟两个方面的改进,并提出了一种基于改进算法的粒子群神经网络算法,最后通过在IRIS数据集上进行的仿真实验验证了改进的有效性.     

多任务处理协同进化粒子群算法

粒子群算法及其改进算法专注于单任务的求解.随着电子商务的发展,在线服务器在某一时刻需要同时处理来自多个用户的服务请求,即多任务处理.区别于以往的并行计算机,文中充分挖掘粒子群算法的“隐并行性”,并引入协同进化机制,在同一搜索空间根据任务个数设置不同的子种群,各子种群以一定的概率相互传递有效信息,最后提出基于多任务处理协同进化粒子群算法(CPSOM),并将CPSOM应用于多任务连续型函数优化问题、多任务离散型属性选择问题以及多任务约束工程优化问题.仿真实验表明,在CPSOM多任务环境中,不同任务之间确实存在有效信息的传递,不同任务之间的相互协作不仅可以提高解的质量,而且可以加快各优化问题的收敛速度.     

基于自适应免疫粒子群优化的DV-Hop定位算法

针对传统距离矢量—跳数(DV-Hop)定位算法中,最小二乘法计算未知节点坐标时存在误差较大,而粒子群优化(PSO)算法又容易陷入局部最优的问题,提出了基于一种自适应免疫粒子群与DV-Hop融合算法。首先,对浓度机制进行改进;其次,子种群的数目通过粒子最大浓度值来改变,使得种群资源得到最大限度利用;最后,对疫苗范围进行动态调整后,劣质种群开始进行疫苗接种。该算法克服了粒子早熟,避免了种群退化现象,提高了算法进化过程中的收敛速度和精度。实验结果表明:在相同硬件成本和通信开销的情况下,所提算法定位精度更高。