动态改变惯性权重的自适应粒子群算法

惯性权重是平衡粒子群算法中平衡全局搜索能力与局部搜索能力的重要参数.为实现快速收敛与并避免陷入局部最优,分析了PSO算法中的惯性权重与种群规模、粒子适应度以及搜索空间维度这三者的关系,并把粒子惯性权重定义为这三者的函数以改进PSO算法.该算法在每次迭代后根据此函数更新每个粒子的惯性权重,实现了自适应调整全局搜索能力与局部搜索能力,并结合动态管理种群的策略提出了改进的粒子群算法.通过在多个常用测试函数上与已有惯性权重调整算法测试比较,证明新算法具有较强的全局寻优能力与较高的搜索效率.     

一种动态改变惯性权重的自适应粒子群算法

针对惯性权重线性递减粒子群算法(LDWPSO)不能适应复杂的非线性优化搜索过程的问题,提出了一种动态改变惯性权重的自适应粒子群算法(DCWPSO),在该算法中引入聚焦距离变化率的概念,并根据它对粒子群算法搜索能力的影响,将惯性因子表示为关于聚焦距离变化率的函数.在每次遮代时算法可根据当前粒子群聚焦距离变化率的大小动态地改变惯性权重,从而使算法具有动态自适应性.对6个典型函数的测试结果表明,DCWPSO算法的收敛速度明显优于LDWPSO算法,收敛精度也有所提高.     

一种自适应惯性权重的粒子群优化算法

为较好平衡粒子群算法中全局搜索能力与局部搜索能力,分析了PSO(Particle Swarm Optimization)算法中的惯性权重与种群规模、粒子适应度以及搜索空间维度的关系,并把粒子惯性权重定义为这三者的函数.通过在每次迭代后更新每个粒子的惯性权重,实现了自适应调整全局搜索能力与局部搜索能力,并结合动态管理种群的策略提出了改进的粒子群算法.通过在多个常用测试函数上与已有惯性权重调整算法测试比较,证明新算法具有较强的全局寻优能力与较高的搜索效率.     

一种非线性改变惯性权重的粒子群算法

引入递减指数和迭代阈值对基本粒子群算法中线性递减权策略进行了改进,在优化遮代过程中,惯性权重随当前迭代次数、指数递减率和迭代阚值非线性变化。对三种具有代表性的测试函数进行了仿真实验,并与基本粒子群算法以及其他改进的粒子群算法进行了比较,结果表明,文中所提的改进粒子群算法在搜优精度、收敛速度以度稳定性等方面有明显优势。     

一种具有初始化功能的自适应惯性权重粒子群算法

提出了一种改进的具有初始化功能的自适应惯性权重粒子群优化(PSO)算法.该算法首先引入自适应惯性权重策略均衡全局和局部搜索能力,并针对运行过程中出现停滞现象的粒子群,围绕其加权重心位置重新初始化,引导粒子突破了局部极值的限制,提高了算法的收敛速度.最后,将此算法、PSO算法及惯性权重线性递减的PSO(LDW-PSO)算法进行了比较.实验结果表明,该算法不仅有效地增强了粒子突破局部极值的能力,而且算法的收敛速度和稳定性也有了一定的提高.     

基于质心和自适应指数惯性权重改进的粒子群算法

针对标准粒子群优化算法易出现早熟收敛及寻优精度低等缺陷,提出一种基于双质心和自适应指数惯性权重的改进粒子群算法（DCAEPSO）。算法使用粒子搜到的最优解和当前解构造加权的种群质心和最优个体质心,结合使用自适应指数惯性权重调整了速度更新公式。通过几个典型测试函数仿真及Friedman和Holm检验,实验结果显示DCAEPSO比其他粒子群算法寻优能力强。     

一种基于种群速度的自适应粒子群算法

分析了粒子群算法的收敛性,指出早熟是由于粒子速度降低而失去继续搜索可行解的能力.进而提出一种基于种群速度动态改变惯性权重的粒子群算法,该算法以种群粒子平均速度为信息动态改变惯性权重,避免了粒子速度过早接近0.通过5个标准测试函数的仿真实验并与其他算法相比,结果表明该算法在进化中期能很好地保持种群多样性,有效地改善算法的平均最优值和成功率.     

一种动态调整惯性权重的粒子群优化算法

针对粒子收敛速度慢、搜索精度不高和算法性能在很大程度上依赖于参数的选取等缺点,提出了一种非线性指数惯性权重粒子群优化算法(Exponential Inertia Weight in Particle Swarm Optimization,EIW-PSO)。在每次迭代的过程中, 采用粒子最大适应值和最小适应值的指数函数来动态调整 算法中的惯性权重,更有利于算法在寻优过程中跳出局部最优;同时,引入随机因子以确保种群的多样性,使粒子更快地收敛到全局最优位置。为了验证该算法的寻优性能,通过8个基准测试函数将标准PSO、线性递减惯性权重LDIW-PSO、均值自适应惯性权重MAW-PSO在不同维度和种群规模下进行测试比较。实验结果表明,提出的EIW-PSO算法具有更快的收敛速度和更高的求解精度。     

一种改进的自适应惯性权重粒子群优化算法

研究粒子群算法优化问题,针对基本粒子群算法早熟收敛,易收敛于局部极值的缺点,提出了一种改进的粒子群算法,采用对全局最优微扰和调整惯性权重的方法,改善算法的优化速度和收敛精度.利用个体寻优能力来定义惯性权重,并且将其控制在0.9-0.4范围内,从而合理地调整全局探索能力和局部开发能力.在每次迭代时对当前全局最优粒子进行微扰,改变它的位置,避免它陷入局部最优.经过对一系列测试函数的计算和比较,证明改进方法无论收敛速度、搜索精度及稳定性均有显著改善.     

一种新的带有动态自适应惯性权重和混合变异的粒子群优化算法

提出一种新的带有混合变异算子的自适应粒子群优化算法.该算法使用了动态自适应惯性权重,粒子群中所有粒子适应度的整体变化可以跟踪粒子群的状态,在每次迭代时,算法可根据粒子的适应度变化动态改变惯性权重,从而使算法具有动态自适应性.在每次迭代过程中,对符合变异条件的粒子进行混合变异.通过对六个典型的测试函数的试验,表明该方法具有较强的全局寻优能力,克服了基本PSO易陷入早熟收敛的现象,并进一步提高了计算精度.     

一种非线性权重的自适应粒子群优化算法

针对粒子群优化算法中出现早熟和不收敛问题,分析了基本PSO算法参数对其优化性能的影响,提出了基于非线性权重的自适应粒子群优化算法（NWAPSO）。在优化过程中,惯性权重随迭代次数非线性变化,改进的算法能使粒子自适应地改变搜索速度进行搜索,并与基本粒子群算法以及其他改进的粒子群算法进行了比较。实验结果表明,该算法在搜索精度和收敛速度等方面有明显优势。特别对于高维、多峰等复杂非线性优化问题,算法的优越性更明显。     

A novel stability-based adaptive inertia weight for particle swarm optimization

Particle swarm optimization (PSO) is a stochastic population-based algorithm motivated by intelligent collective behavior of birds. The performance of the PSO algorithm highly depends on choosing appropriate parameters. Inertia weight is a parameter of this algorithm which was first proposed by Shi and Eberhart to bring about a balance between the exploration and exploitation characteristics of PSO. This paper presents an adaptive approach which determines the inertia weight in different dimensions for each particle, based on its performance and distance from its best position. Each particle will then have different roles in different dimensions of the search environment. By considering the stability condition and an adaptive inertia weight, the acceleration parameters of PSO are adaptively determined. The corresponding approach is called stability-based adaptive inertia weight (SAIW). The proposed method and some other models for adjusting the inertia weight are evaluated and compared. The efficiency of SAIW is validated on 22 static test problems, moving peaks benchmarks (MPB) and a real-world problem for a radar system design. Experimental results indicate that the proposed model greatly improves the PSO performance in terms of the solution quality as well as convergence speed in static and dynamic environments.     

惯性权重正弦调整的粒子群算法

通过对标准粒子群算法中惯性权重的分析,提出了一种惯性权重正弦调整的粒子群算法。运用差分方程对粒子速度变化过程和位置变化过程进行分析,得到了粒子群算法的收敛条件。通过对4个典型的函数的测试,实验结果表明该方法在收敛速度和全局收敛性方面都比标准粒子群算法和随机惯性权重粒子群算法有明显改进。理论分析和仿真实验验证了新算法的正确性和有效性。     

一种基于引导策略的自适应粒子群算法

为解决粒子群算法前期搜索“盲目”,后期搜索速度慢且易陷入局部极值的问题,对算法中粒子更新方式和惯性权重进行了改进,提出了一种基于引导策略的自适应粒子群算法。该算法在种群中引入4种粒子,即主体粒子、双中心粒子、协同粒子和混沌粒子对粒子位置更新进行引导,克服算法的随机性,从而提高搜索效率;为进一步克服粒子群优化算法进化后期易陷入早熟收敛的缺点,引入聚焦距离变化率的概念,通过聚焦距离变化率的大小动态调整惯性权重,以提高算法的收敛速度和精度,两者结合极大地提高了搜索到全局最优解的有效性。对4个标准测试函数进行仿真,实验结果表明IPSO算法在收敛速度、收敛精度以及成功率上都明显优于LDWPSO和WPSO算法。     

基于分层多子群的混沌粒子群优化算法

在分层多子群结构模型的基础上,提出一种混沌粒子群优化算法(HCPSO).该算法对非线性递减的惯性权重进行混沌变异,并采用了混沌搜索方法.在更新全局历史最优位置每一维分量时,选取不同的若干个体作为学习对象,并计算它们的平均位置.混沌搜索区域半径可根据粒子个体最优位置与上述平均位置间的距离自适应地调整.通过对几种典型函数的测试结果表明,该算法具有较好的全局搜索和局部搜索能力,可有效避免早熟收敛问题.     

Low-discrepancy sequence initialized particle swarm optimization algorithm with high-order nonlinear time-varying inertia weight

Particle swarm optimization (PSO) is a population-based stochastic optimization algorithm motivated by intelligent collective behavior of some animals such as flocks of birds or schools of fish. The most important features of the PSO are easy implementation and few adjustable parameters. A novel PSO method called LHNPSO, with low-discrepancy sequence initialized particles and high-order (1/π²) nonlinear time-varying inertia weight and constant acceleration coefficients, is proposed in this paper. The initial population particles are generated by using the Halton sequence to fill the search space efficiently. Nonlinear functions with orders varied within big ranges are employed to adjust the inertial weight, cognitive and social parameters. Based on the sensitivity analysis of PSO performance to the changes of the orders of these nonlinear functions, 1/π² order nonlinear function is selected to adjust the time-varying inertia weight and the two acceleration coefficients are set to be constants. A set of well-known benchmark optimization problems is then used to investigate the performance of the proposed LHNPSO algorithm and facilitate the comparison with other three types of PSO algorithms. The results show that the easily implemented LHNPSO can converge faster and give a much more accurate final solution for a variety of benchmark test functions.     

基于Sigmoid惯性权值的自适应粒子群优化算法

针对粒子群优化算法存在的缺点,提出了基于Sigmoid惯性权值的自适应粒子群优化算法。一方面,引入粒子群早熟收敛的计算公式,以指导算法在进化过程中的具体执行策略,有效避免计算的盲目性,加快算法的收敛速度;另一方面,通过设定粒子群聚集程度的判定阈值,以使算法在线性递减惯性权值和基于Sigmoid函数思想的非线性递减惯性权值之间进行自适应地动态调整,从而有效减少了算法陷入局部最优的可能。测试函数仿真结果表明了该算法的可行性和有效性。     

A new particle swarm optimization algorithm with random inertia weight and evolution strategy

The paper gives a new particle swarm optimization algorithm with random inertia weight and evolution strategy （REPSO）. The proposed random inertia weight is using simulated annealing idea and the given evolution strategy is using the fitness variance of particles to improve the global search ability of PSO. The experiments with six benchmark functions show that the convergent speed and accuracy of REPSO is significantly superior to the one of The PSO with linearly decreasing inertia weight LDW-PSO.