应用混沌粒子群算法求解工程优化问题

针对工程优化设计问题,提出了基于混沌粒子群算法的工程约束优化问题求解方法.CPSO算法利用混沌搜索的全局遍历性、随机性和规律性等特点,引导粒子在全局范围内搜索,从而克服了传统粒子群算法早熟收敛的缺点.该算法以种群适应度方差作为粒子群优化算法早熟收敛的判据,并用惩罚函数法处理违法约束的粒子,当基本粒子群算法陷入早熟时,随机选择粒子群中的部分粒子实施混沌搜索,直至满足迭代收敛条件为止.CPSO算法能提高种群的多样性和粒子搜索的遍历性,从而有效提高了PSO算法的收敛速度和精度.两个工程约束优化实例的求解结果表明,该算法的优化结果最好,收敛速度也比较快.     

基于Tent映射的混沌粒子群优化算法及其应用

针对基本粒子群优化算法在迭代后期易陷入局部最优而出现早熟收敛的现象,基于混沌搜索的全局遍历性、随机性和规律性的特点,以粒子群群体适应度方差作为粒子群优化算法早熟收敛的判据,将Tent映射作为混沌搜索引入到基本粒子群算法中,对以一定概率随机选择的粒子群中的部分粒子实施混沌搜索,利用混沌特性提高种群的多样性和粒子搜索的遍历性,从而使粒子获得持续搜索的能力,提高了粒子群优化算法的全局搜索能力和抗早熟收敛性能.几个典型测试函数的仿真实验和应用实例均证明了该算法的可行性.     

机电产品管路自动敷设的粒子群算法

基于粒子群优化算法提出一种机电产品三维管路自动敷设算法,该算法以预处理和优化搜索为基本框架。在预处理阶段,利用混沌技术,建立混沌栅格预处理模型。三维管路敷设空间经过混沌栅格预处理模型处理,可有效地降低管路自动敷设算法的求解复杂度。在优化搜索阶段,通过分析粒子群算法和人口迁移的特点,提出改进粒子群算法。改进粒子群算法针对粒子群算法收敛速度慢、容易陷入局部极小的缺点,提出子空间局部搜索、解空间全局搜索和补空间开拓搜索。基于混沌栅格预处理模型和改进粒子群算法,给出高效的管路自动敷设算法流程图。对比试验和改进粒子群算法的理论分析,表明该优化搜索算法具有较好的性能,并证明改进粒子群算法的收敛性。实例验证表明该算法的有效性和实用性。     

模糊环境下基于Vague集的虚拟企业伙伴选择研究

为解决模糊完工时间和交货期下的虚拟企业伙伴选择问题,提出一种基于Vague集的伙伴选择方法。在给出基于Vague集的交货时间满足度概念的基础上,建立了以极大化交货时间满足度指数为优化目标的虚拟企业伙伴选择模型,该模型考虑了交货时间满足度、成本和任务间的时序关系等因素。为解决标准粒子群优化算法容易陷入局部极值的问题,引入混沌搜索方法,设计了一种混沌粒子群优化算法进行模型求解。实例分析表明,混沌粒子群优化算法比标准粒子群优化算法具有更强的局部搜索能力。     

改进的粒子群算法在圆度误差评价中的应用

由于用最小区域法(MZC)评价圆度的目标函数是非线性函数,用传统的优化方法难以进行评价,而且还容易陷入局部最优解。基于最小区域法(MZC)准则的基础上,运用一种改进的粒子群算法—协同粒子群优化(CPSO)算法来评价圆度误差,此方法将原来的粒子群分成若干个子种群,每个子种群中粒子各自寻求自己的最优值,各种群粒子信息共享,共同进化,直到达到指定的进化代数,最后比较得出最优值。相比遗传算法(GA)和标准的粒子群优化(PSO)算法具有全局搜索能力强,收敛速度快,精度高的优点。最后在MATLAB软件编程环境下,用实例比较验证了CPSO算法的有效性。对其他的几何量评价具有指导意义。     

多维度惯性权重衰减混沌化粒子群算法及应用

针对标准粒子群优化算法在处理多维、多峰值优化问题时暴露出的易早熟收敛的难题,提出了MDDCIW_PSO算法。算法的主要思路如下:在粒子群进化过程中,赋予每代群体中每个粒子的每一维度以不同的线性衰减混沌化惯性权重,即从纵向看,随着迭代次数的增加,惯性权重呈现线性衰减变化;从横向看,当代的每个粒子的每一维度都在当前衰减半径内呈现独立的混沌变化。MDDCIW_PSO算法从纵横两个方向,最大可能地增强了粒子在搜索后期的群活性和局部搜索能力,从而尽可能地避免陷入局部最优。大量的标准测试函数仿真结果表明:MDDCIW_PSO算法与已有的典型惯性权重改进策略相比,能够较大幅度地提高粒子群算法的搜索精度。最后将MDDCIW_PSO算法应用于印染定型机的能耗模型优化求解中,取得了满意的结果。     

柔性关节机械臂轨迹规划及振动抑制研究

针对工业机器人多自由度复杂机械臂系统,对其建立多刚体运动学模型,仿真验证末端运动轨迹的真确性。在此基础上,对机械臂系统的末端关节进行柔性化处理,添加随机柔性扰动,得到刚柔耦合机械臂较为真实的末端轨迹曲线。提出了基于混沌粒子群优化算法(CPSO)的振动抑制方案,通过CPSO算法对机械臂末端轨迹的插值参数进行优化,定义了柔性末端的振动变形最小的目标函数,并给出了具体的求解步骤。数值仿真结果表明,在满足系统约束条件的情况下,机械臂运行平稳,不存在角速度突变的情况,相比于基本粒子群优化算法,CPSO算法保证了粒子群体的随机性,提高了群体的多样性,且收敛速度较快,不会陷入局部最优,在CPSO优化下的柔性末端轨迹振动明显减小,从而说明CPSO算法能够有效优化轨迹规划参数,减小机械臂柔性末端的振动变形。     

基于CAPSO算法的修正炮弹分数阶控制器设计

为了提高修正炮弹系统模型的控制品质,采用分数阶控制器以取得更优的控制效果。针对分数阶控制器参数整定时大都需要公式推导、计算量大等问题,提出一种基于混沌自适应粒子群优化算法(CAPSO)并用于修正炮弹分数阶控制器的设计。将混沌算法与惯性权重调整的粒子群算法融合,对粒子群进行混沌初始化并对陷入局部最优的粒子进行混沌搜索,同时引入惯性权重非线性调整策略提高了算法的收敛精度,得到全局最优解。利用CAPSO算法对分数阶PIλDμ控制器的参数进行整定,并用于修正炮弹俯仰角稳定回路的控制中。通过仿真实验,验证了该优化算法的可行性。仿真结果表明,CAPSO算法在修正炮弹分数阶控制器的参数整定方面优于主导极点法、粒子群优化算法(PSO)等算法,与PSO算法相比调节时间减少了1.139 s、超调量减小了11.84%,具有收敛速度快、超调量小、稳定性好、抗干扰性强等特点;经CAPSO算法优化的分数阶PIλDμ控制器动态响应特性要优于整数阶PID控制器。     

基于混沌优化的多层前馈神经网络

BP算法是应用广泛的一种多层前馈神经网络模型,针对算法求解精度低、搜索速度慢、易于陷入局部极值点等问题,根据混沌理论的全局优化思想,提出采用"多次载波"技术将混沌优化和前馈神经网络相结合,利用已找到的近似最优解来启发搜索全局最优解的方法训练神经网络,以布尔函数识别、曲线逼近、模式识别3个典型应用对算法进行验证。研究结果表明,算法具有较好的泛化能力和快速全局收敛的性能,特别是针对中小规模的网络,混沌优化算法在训练时间、全局收敛率等指标方面优于BP算法。     

混沌在机械优化设计中的应用

牛顿优化技术是机械优化设计中一种常用的优化技术,由于其本身的局部收敛性对初始点较为敏感,要求初始点充分接近全局极值点才能收敛.把牛顿优化技术与混沌优化搜索相结合,提出一种混合优化算法,利用混沌搜索方法使牛顿优化技术跳出局部最优解,达到全局最优解,数值试验表明了该算法的有效性和正确性.