一类非线性极小极大问题的改进粒子群算法

针对一类非线性极小极大问题目标函数非光滑的特点给求解带来的困难,利用改进的粒子群算法并结合极大熵函数法给出了此类问题的一种新的有效算法。首先利用极大熵函数将无约束和有约束极小极大问题转化为一个光滑函数的无约束最优化问题,将此光滑函数作为粒子群算法的适应值函数;然后用数学中的外推方法给出一个新的粒子位置更新公式,并应用这个改进的粒子群算法来优化此问题。数值结果表明,该算法收敛快﹑数值稳定性好,是求解非线性极小极大问题的一种有效算法。     

非线性互补问题的粒子群算法

针对非线性互补问题求解的困难,利用粒子群算法并结合极大熵函数法给出了该类问题的一种新的有效算法。该算法首先利用极大熵函数将非线性互补问题转化为一个无约束最优化问题,将该函数作为粒子群算法的适应值函数;然后应用粒子群算法来优化该问题。数值结果表明,该算法收敛快、数值稳定性较好,是求解非线性互补问题的一种有效算法。     

基于动态D向分割和混沌扰动的阴阳对优化算法

为提高YYPO-SA1的性能,提出了一种基于动态D向分割和混沌扰动的阴阳对优化算法（NYYPO）。首先,基于牛顿衰减机制来动态调整YYPO-SA1中的D向分割概率;然后,在分割阶段加入混沌扰动策略,NYYPO利用动态调整机制在搜索前期使用较大的D向分割概率,在搜索后期则使用较小的D向分割概率,从而提高了算法的全局搜索能力,同时使用混沌扰动策略丰富了解的多样性,并提高了算法跳出局部最优的能力;最后,将NYYPO应用于风力发电机的参数优化设计问题。选用了15个单峰、多峰和组合测试函数进行性能评估,将NYYPO、YYPO-SA1以及6个代表性的单目标优化算法：粒子群优化（PSO）算法、乌鸦搜索算法（CSA）、灰狼优化算法（GWO）、鲸鱼优化算法（WOA）、花授粉算法（FPA）、麻雀搜索算法（SSA）进行性能评测比较。结果表明NYYPO相较于YYPO-SA1在Sphere函数上有着12个数量级的提升。而在Friedman检验中NYYPO在10维、30维、50维的时候的平均排名分别为2.87、2.0、1.93,均为总排名第一,可见NYYPO在统计学意义上具有显著的性能优势。同时,在风力发电机参数优化设计问题中NYYPO也取得了更好的优化结果。     

Kapur’s entropy based optimal multilevel image segmentation using Crow Search Algorithm

Image segmentation is an essential part of image analysis, which has a direct impact on the quality of image analysis results. Thresholding is one of the simplest and widely used methods for image segmentation. Thresholding can be either bi-level, which involves partitioning of an image into two segments, or multilevel, which partitions an image into multiple segments using multiple thresholds values. This paper focuses on multilevel thresholding. A good segmentation scheme through multilevel thresholding identifies suitable threshold values to optimize between-class variance or entropy criterion. For such optimizations, nature inspired metaheuristic algorithms are commonly used. This paper presents a Kapur’s entropy based Crow Search Algorithm (CSA) to estimate optimal values of multilevel thresholds. Crow Search Algorithm is based on the intelligent behavior of crow flock. Crow Search Algorithm have shown better results because of less number of parameters, no premature convergence, and better exploration–exploitation balance in the search strategy. Kapur’s entropy is used as an objective function during the optimization process. The experiments have been performed on benchmarked images for different threshold values (i.e. 2, 4, 8, 16, 32 thresholds). The proposed method has been assessed and performance is compared with well-known metaheuristic optimization methods like Particle Swarm Optimization (PSO), Differential Evolution (DE), Grey Wolf Optimizer (GWO), Moth-Flame Optimization (MFO) and Cuckoo Search (CS). Experimental results have been evaluated qualitatively and quantitatively by using well-performed evaluation methods namely PSNR, SSIM, and FSIM. Computational time and Wilcoxon p-type value also compared. Experimental results show that proposed algorithm performed better than PSO, DE, GWO, MFO and CS in terms of quality and consistency.     

基于动态概率变异的Cauchy粒子群优化

介绍了标准粒子群优化（SPSO）算法,在两种粒子群改进算法Gaussian Swarm和Fuzzy PSO的基础上提出了Cauchy粒子群优化（CPSO）算法,并将遗传算法中的变异操作引入粒子群优化,形成了动态概率变异Cauchy粒子群优化（DMCPSO）算法。用3个基准函数进行实验,结果表明,DMCPSO算法性能优于SPSO和CPSO算法。     

混沌映射的多种群量子粒子群优化算法

针对量子粒子群优化算法存在早熟收敛的问题,提出一种基于Logistics混沌映射变异的多种群量子粒子群优化算法（CMQPSO）,采用分段Logistics混沌映射生成初始粒子群,根据适应度值将群体分为顶层和底层种群。顶层出现聚集时才进行高斯扰动,底层种群则按概率通过Logistics混沌变异生成分布更为均匀的粒子,提高种群的多样性,从而较好地平衡了算法的局部和全局搜索能力。对测试函数的计算表明算法较QPSO等其他算法在搜索能力和收敛速度方面有明显改进。分析了算法重要参数停滞阈值[Cσ]和比例系数[S]对搜索性能的影响,给出合理的取值范围。     

求解旅行商问题的改进局部搜索混沌离散粒子群优化算法

针对基本离散粒子群优化(DPSO)算法收敛速度慢、易于陷入局部最优等问题,提出了一种基于优秀系数的局部搜索混沌离散粒子群优化(ILCDPSO)算法并用于求解旅行商问题(TSP)。基于轮盘赌选择原理,给每段路径设定一个合理的优秀系数,以提高短边被选择的概率,从而有利于提高算法的寻优能力和收敛速度;为了进一步提高解的精确性,在算法机制中添加了局部搜索策略,通过调整每个城市在给定邻域内的城市路径,提高算法的局部搜索能力;另外,在算法的迭代公式中加入了混沌序列来提高粒子的随机性和多样性,增强了算法的全局搜索能力。最后用国际通用的TSP数据库(TSPLIB)中的若干经典实例对算法进行了测试,并与粒子群优化(PSO)算法、改进的PSO(IPSO)算法和混沌PSO(CPSO)算法等进行了比较。实验数据显示,在相同的实验条件下,与其他算法相比,ILCDPSO算法获得最优解的平均迭代次数较少且获得最优解的次数比例最高。研究结果表明,加入优秀系数后,ILCDPSO算法在收敛速度、全局寻优能力以及稳定性方面均优于其他算法。     

结合头脑风暴优化的混合蚁群优化算法

特征选择能够有效提升数据分类的性能。为了进一步提升蚁群优化（ACO）在特征选择上的求解能力,提出一种结合头脑风暴优化的混合蚁群优化（ABO）算法。该算法利用信息交流档案维护历史较好解,并通过基于松弛因子的时间最久优先方法动态更新档案。当ACO的全局最优解多次未更新时,采用基于Fuch混沌映射方法的路径-想法转换算子将档案中的路径解转换为想法解,并将其作为初始种群,通过头脑风暴优化（BSO）在更广阔的空间中搜索较好解。对所提算法在6组典型的二分类数据集上进行实验,分析了其参数敏感性,并与混合萤火虫粒子群优化（HFPSO）算法、粒子群优化与引力搜索算法（PSOGSA）以及遗传算法（GA） 这三种典型的演化算法进行对比。实验结果表明,相较于对比算法,所提算法在分类正确率上至少可提高2.88%~5.35%,在F1指标上至少可提高0.02~0.05,验证了所提算法的有效性和优越性。     

基于个体状态的粒子群优化算法

针对标准粒子群算法的种群多样性丧失和算法早熟收敛问题,借鉴自然界中群居动物个体行为的独立性特征,提出粒子的个体状态概念,给出一种基于微粒个体状态和状态迁移的粒子群优化算法。对典型函数测试结果的比较表明,改进后算法的寻优能力明显高于标准粒子群算法。与其他改进算法相比,该算法的寻优能力也较强。     

多策略粒子群优化算法

为了克服粒子群优化算法易早熟、局部搜索能力弱的问题,提出了一种改进的粒子群优化算法--多策略粒子群优化算法。在群体寻优过程中,各粒子根据搜索到的最优位置的变动情况,从几种备选的策略中抉择出当代的最优搜索策略。其中,最优粒子有最速下降策略、矫正下降策略和随机移动策略可以选择,非最优粒子有聚集策略和扩散策略可以选择。四个典型测试函数的数值实验结果表明,新提出的算法比标准粒子群优化算法具有更强和更稳定的全局搜索能力。     

交叉反向学习和同粒社会学习的粒子群优化算法

针对社会学习粒子群优化（SLPSO）算法存在的优化效率低、收敛速度慢等问题,提出了一种改进的SLPSO算法,即基于交叉反向学习和同粒社会学习的PSO算法（CPPSO）。首先,将最优解随机纵向交叉与一般反向学习以及随机反向学习构建交叉反向学习;然后,以此交叉反向学习策略更新种群中的最优粒子位置,增强探索能力,并克服SLPSO中最优粒子无更新导致效率低下的缺点;最后,对于非最优粒子,与SLPSO采用基于维的社会学习不同,均采用新型基于粒子的社会学习机制,在提高全局搜索能力同时,更提高开采能力和搜索效率。在一组不同维基准函数上优化的实验结果表明,CPPSO的优化性能、搜索效率和普适性大幅度领先于SLPSO和其他先进的PSO改进算法,如交叉搜索PSO （CSPSO）算法、自我调节的PSO （SRPSO）算法、异构综合学习的PSO （HCLPSO）算法和反向学习和局部学习能力的PSO （RLPSO）算法。     

混沌云模型多目标布谷鸟搜索算法

针对多目标布谷鸟搜索算法（MOCS）迭代后期寻优速度慢,并且容易造成局部最优等缺点,提出一种混沌云模型多目标布谷鸟搜索算法（CCMMOCS）。首先在进化过程中通过混沌理论对一般的布谷鸟巢位置在全局中寻求优化,以防落入局部最优;然后利用云模型对较好的布谷鸟巢位置局部优化来提高精度;最后将两种方法对比得到相对更好的解作为最优值以完成优化。对比误差估计值及多样性指标,由5个常用多目标测试函数仿真结果可知,CCMMOCS比传统多目标布谷鸟搜索算法、多目标粒子群算法（MOPSO）及多目标遗传（NSGA-Ⅱ）算法性能更好,Pareto前沿更接近理想曲线,分布也更均匀。     

多策略融合的粒子群优化算法

受天体学和植物学启发,提出一种多策略融合的粒子群优化算法（MSPSO）,以改善粒子群优化算法（PSO）易陷入局部最优的不足。三黑洞系统捕获策略和多维随机干扰策略的引入,使算法增强全局开拓能力的同时兼顾局部搜索能力,并通过协调因子完成从全局寻优向局部搜索的转变,进而提高收敛速度。同时,早熟扰动策略的采用,使算法陷入局部最优的概率降低。采用9个测试函数,将该算法与其他5种算法进行性能对比。仿真结果表明,MSPSO算法具有在相同迭代下更好的寻优能力、在给定精度下更快的收敛速度等优势。     

基于改进共生生物搜索算法的林火图像多阈值分割

针对传统多阈值分割方法计算复杂度随着阈值个数的增加而增长,以及对给定图像进行多阈值分割操作时效率很低等问题,提出了一种基于共生生物搜索(SOS)算法结合Kapur熵的多阈值分割方法.首先将精英反策略(EOBL)引入到SOS算法的共栖阶段,从而改善传统SOS算法处理复杂优化问题时易陷入局部最优的问题;然后引入莱维飞行策略...     

限制速度粒子群优化和自适应速度粒子群优化在无约束优化问题中的应用

限制速度粒子群优化(RVPSO)和自适应速度粒子群优化(SAVPSO)是近年来提出的专门求解约束优化问题(COP)的粒子群优化算法,但目前尚无两算法在无约束优化应用方面的研究。为此,研究上述算法在无约束优化中的有效性和性能特点,并针对算法保守性较强的特点,分别引入混沌因子和随机优化策略对算法进行改进,从而提高算法的全局搜索能力;另外,还研究了不同参数设置对算法性能的影响。在5个典型测试函数上的仿真实验结果表明:RVPSO改进算法的鲁棒性及全局搜索能力优于原算法,但在求解高维多峰函数时仍易于陷入局部最优; SAVPSO改进算法的全局搜索能力比RVPSO改进算法强,且在求解高维多峰函数时具有更快的收敛速度并能取得精度更高的解,表现出较好的全局优化能力,是一种切实有效的求解无约束优化问题的算法。     

PSOGSA-Explore: A new hybrid metaheuristic approach for beampattern optimization in collaborative beamforming

A conventional collaborative beamforming (CB) system suffers from high sidelobes due to the random positioning of the nodes. This paper introduces a hybrid metaheuristic optimization algorithm called the Particle Swarm Optimization and Gravitational Search Algorithm-Explore (PSOGSA-E) to suppress the peak sidelobe level (PSL) in CB, by the means of finding the best weight for each node. The proposed algorithm combines the local search ability of the gravitational search algorithm (GSA) with the social thinking skills of the legacy particle swarm optimization (PSO) and allows exploration to avoid premature convergence. The proposed algorithm also simplifies the cost of variable parameter tuning compared to the legacy optimization algorithms. Simulations show that the proposed PSOGSA-E outperforms the conventional, the legacy PSO, GSA and PSOGSA optimized collaborative beamformer by obtaining better results faster, producing up to 100% improvement in PSL reduction when the disk size is small.     

基于微粒群优化和粗糙熵的图像分割算法

提出一种基于微粒群优化(PSO)的边界区域粗糙熵的阈值图像分割算法。该算法采用边界粗糙熵作为图像分割的评价标准,利用优化领域的PSO功能把图像分割问题转化为优化问题。实验结果表明,该方法使用PSO算法避免了早期大量熵的计算,相对于分块大小的敏感性较小,得到较好的分割效果,并且能提高计算速度,是一种实用有效的图像分割方法。     

带有退火和杂交变异思想的改进粒子群算法

针对粒子群算法的“早熟”,进化后期收敛速度慢及精度低等问题,提出了一种改进的PSO算法。为保证初始群体的遍历性,改进算法首先利用了信息熵产生初始群体;为提高进化过程中群体的多样性,将遗传算法中杂交、变异的思想融入了算法中;为提高算法晚期的收敛速度,将模拟退火算法中退火的思想引入到杂交过程中。该算法与其他改进算法进行数值比较,仿真实验表明,提出的算法抗“早熟”能力强,搜索精度高,稳定性好。     

微粒群优化和视觉感应相结合的图像增强方法

对粒群优化算法进行了改进,提出了一种微粒群优化和视觉感应相结合的图像增强方法,通过微粒群算法优化灰度图像的平均明暗信息熵差值,自适应地选择图像灰度转换函数,用以实现图像的增强。该方法不仅参数个数少,优化速度快,在搜索能力上优于粒群优化算法,而且能够保证算法的全局收敛性。仿真实例证明了该方法在图像增强上的有效性和优越性。     

随机装卸工问题的新型混合粒子群算法

提出随机装卸工问题并将其转化为确定性问题,给出了其求解策略。针对粒子群算法简便实用但易过早收敛的问题,提出了一种结合人工免疫算法的新型混合粒子群算法,将该算法运用于求解随机装卸工问题。数值算例的计算结果表明：与基本粒子群算法相比,改进的粒子群算法在求解随机装卸工问题上表现出的求解精度和速度都十分理想。