基于模式优选思想改进的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法（PSO）容易陷入局部最优值的缺点,提出一种基于遗传算法模式定理思想改进的粒子群优化算法（IPSO）．新算法改善了粒子群优化算法摆脱局部极小点的能力．对典型函数的测试表明,IPSO算法的全局搜索能力有了显著提高,特别是对多峰函数能有效地避免早熟收敛问题．将改进的粒子群优化算法用于氧化反应动力学参数的优化,计算结果表明,新算法优化结果明显优于文献报道．     

结合禁忌搜索的改进粒子群优化算法

为提高粒子群优化算法的全局搜索和局部开采能力,提出一种结合禁忌搜索(TS)的改进粒子群优化算法。在搜索过程中,以线性递增的概率对最优粒子实施随机扰动,在全局搜索收敛到一定程度后,引入TS算法进行局部搜索,使算法快速收敛到全局最优解。分析结果表明,该算法收敛精度较高,能有效克服早熟收敛问题。     

基于改进粒子群优化和极限学习机的网络安全态势预测

针对网络安全态势预测模型预测精度不高、收敛较慢等问题,提出了一种基于改进粒子群优化极限学习机（IPSO-ELM）算法的预测方法。首先,通过改进粒子群优化（PSO）算法中的惯性权重和学习因子来实现两种参数随着迭代次数增加的自适应调整,使PSO初期搜索范围大、速度高,后期收敛能力强、稳定。其次,针对PSO易陷入局部最优的问题,提出一种粒子停滞扰动策略,将陷入局部最优的粒子重新引导至全局最优飞行。改进粒子群优化（IPSO）算法既保证了全局寻优的能力,又对局部搜索能力有所增强。最后,将IPSO与极限学习机（ELM）结合来优化ELM的初始权值及阈值。与ELM相比,结合IPSO的ELM的预测精度提高了44.25%。实验结果表明,与PSO-ELM相比,IPSO-ELM的预测结果拟合度可达到0.99,收敛速度提升了47.43%。所提算法在预测精度和收敛速度等指标上明显优于对比算法。     

基于混沌局部搜索的粒子群算法及其应用

为提高混沌优化搜索结果的精度,在以粒子群算法进行全局搜索的基础上,根据全局搜索结果利用混沌优化进行局部搜索,实现在全局范围上搜索最优值。分析局部混沌搜索方法,设计基于混沌局部搜索的粒子群算法的流程,利用混沌优化进行粒子群局部搜索以跳出局部最优搜索区域,避免陷入局部极小值和实现在全局范围上搜索目标函数的最优值。以RMSE误差作为搜索结果精度评价指标,通过Rosenbrock函数算例对基于混沌局部搜索的粒子群算法精度进行分析,并将该算法应用于停车场最优选址实际问题的决策。研究结果表明,该算法搜索结果相较于混沌优化算法搜索结果具有更高的精度,其数值更逼近理论最优值,验证了其提高搜索结果精度的有效性和在解决实际问题上的可行性。     

具有拓扑时变和搜索扰动的混合粒子群优化算法

粒子群优化（PSO）算法在求解复杂多峰函数时极易早熟,陷入局部最优无法跳出。研究表明改变粒子间的拓扑结构和调整算法的迭代机制有助于改善种群的多样性,提高算法的寻优能力。因此,提出一种具有拓扑时变和搜索扰动的混合粒子群优化（HPSO-TS）算法。该算法采用K-medoids聚类算法对粒子群进行动态分簇,形成多个异构子群,以利于子群内粒子间进行信息流通。在速度更新中,增加簇最优粒子的引导,并引入非线性变化极值扰动,帮助粒子搜索更多的区域。而后在位置迭代中引入花授粉算法（FPA）中的转换概率,使粒子在全局搜索和局部搜索之间转换。在全局搜索时结合狮群算法中的母狮觅食机制对粒子的位置进行更新;在局部搜索时引入正弦扰动因子,帮助粒子跳出局部最优。实验结果表明所提算法在求解精度和鲁棒性方面明显优于FPA、PSO、改进粒子群算法（IPSO）、具有动态拓扑结构的粒子群算法（PSO-T）;并且随着测试维度和次数的增加,这种优势更加明显。HPSO-TS算法所引入的拓扑时变策略和搜索扰动机制能有效地提高种群的多样性和粒子的活性,从而改善寻优能力。     

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。     

混合粒子群优化算法研究

提出将Hooke Jeeves模式搜索方法嵌入粒子群优化算法中，以此构建混合粒子群优化算法．此外，在搜索过程中还加入变异操作来增加种群多样性，以避免早熟收敛．其中，局部搜索增加了算法的开发能力，而变异操作提高了算法的探测能力．探测与开发的折中则通过两个域值变量来完成．大量的测试函数研究表明，混合粒子群优化算法局部搜索能力有显著提高，且搜索到全局最优的概率更高．     

一种基于和声搜索的动态交叉粒子群算法

针对粒子群优化算法(PSO)在优化多维问题时容易陷入局部最优的问题,提高其全局搜索能力和拓展能力,提出了一种基于和声搜索的动态交叉粒子群算法.引入动态交叉操作,使得粒子在更新速度时实现共享有效信息,保证粒子进化过程中的种群多样性,提高全局搜索能力.结合和声搜索(HS)的随机搜索能力提出了HS-DCPSO,利用和声搜索的自适应调整参数音符调节概率PAR和间隔调整带宽bw来提高粒子群的拓展能力.通过多个基准函数对所提出的HS-DCPSO算法进行仿真测试,并与HS、PSO及多种改进的粒子群算法对比,验证所提出的HS-DCPSO算法具有较强的全局搜索能力和局部拓展能力,并且算法时间复杂度相比传统PSO增加不明显.     

基于EM算法和PSO算法的混合优化算法

针对粒子群优化算法容易陷入局部最优解并且存在过早收敛的问题,将类电磁机制算法中的吸引-排斥机制引入到粒子群优化算法中,提出一种类电磁机制算法和粒子群优化算法的混合优化算法(EMPSO).首先按照基本粒子群优化算法的寻优方式对各粒子进行更新,再利用类电磁机制中的吸引-排斥机制对个体最优粒子和群体最优粒子进行移动,最后通过几个标准测试函数进行了测试,并与标准粒子群算法(PSO)、免疫粒子群算法(IPSO)、混沌粒子群算法(CPSO)进行对比.测试结果表明,改进算法提高了全局搜索能力和熟练速度,改善了优化性能.     

改进粒子群算法在高维复杂函数寻优中的应用

针对粒子群算法应用于复杂函数优化时可能出现过早收敛于局部最优解的情况,提出了一种改进的算法结构,命名为多阶段多子群粒子群算法（Multi-stage Multi-subpopulation Particle Swarm Optimization,MMPSO）,该方法主要通过多子群之间阶段性的重分组策略,强化不同群体之间的信息交流,增大其搜索到全局最优解的概率,同时,为了保留粒子群算法高效优化的特点,通过分阶段搜索模式的转变,将全局最好模型收敛的快速性和局部最好模型收敛的全局最优性进行折中,确保改进后的粒子群算法拥有更强的全局搜索能力和尽量高的收敛速度。仿真实验证明,MMPSO算法相对于基本粒子群算法而言具有明显的精度优势。     

应用微粒群算法确定有机化合物分子式

针对基本微粒群优化算法（PSO）存在容易陷入局部最优和收敛速度慢的缺点,在整数空间使用带收缩因子的微粒群优化算法基础上,提出了一种带变异概率的微粒群优化算法（IPSO）,用于提高微粒群的多样性,避免算法陷入局部最优解。实验证明,改进后的微粒群优化算法在防止早熟和加快收敛方面优于基本PSO算法和基本PSO算法加一半微粒随机初始化算法（PSO_HPO算法）。IPSO算法应用到确定有机化合物分子式时,取得了很好的效果。     

改进粒子群算法及其对热连轧机负荷分配优化的研究

提出一种基于适应度方差的权重梯度方向变异的改进粒子群优化算法（IPSO）,通过判断适应度方差,按照权重梯度方向进行变异操作,解决了PSO算法的早熟收敛和易于陷入局部极值的问题.应用IPSO算法对精轧机组负荷分配进行优化,根据负荷分配优化策略,给出综合板形板厚的最小方差目标函数,在实现各机架负荷分配优化的同时,提高板形质量.仿真结果表明,该算法计算精度高,收敛速度快,为精轧机组轧制规程的智能优化设计提供了一种新的有效方法.     

基于改进粒子群算法的PID控制器参数自整定

针对标准粒子群算法寻优精度不高、易出现早熟收敛等缺陷,提出一种自适应混沌移民变异粒子群算法IPSO。该算法通过引入基因距离来反映粒子间合作与竞争的隐性知识,使粒子种群的多样性得到量化,采取自适应混沌移民变异策略对陷入聚集区域的粒子进行处理,使之获得继续搜索的能力,从而防止算法过早陷入局部最优。仿真结果表明,IPSO算法在PID控制器参数寻优问题上具有遗传算法和标准粒子群算法无法比拟的优势。     

Solving nonlinear optimal control problems using a hybrid IPSO-SQP algorithm

A hybrid algorithm by integrating an improved particle swarm optimization (IPSO) with successive quadratic programming (SQP), namely IPSO-SQP, is proposed for solving nonlinear optimal control problems. The particle swarm optimization (PSO) is showed to converge rapidly to a near optimum solution, but the search process will become very slow around global optimum. On the contrary, the ability of SQP is weak to escape local optimum but can achieve faster convergent speed around global optimum and the convergent accuracy can be higher. Hence, in the proposed method, at the beginning stage of search process, a PSO algorithm is employed to find a near optimum solution. In this case, an improved PSO (IPSO) algorithm is used to enhance global search ability and convergence speed of algorithm. When the change in fitness value is smaller than a predefined value, the searching process is switched to SQP to accelerate the search process and find an accurate solution. In this way, this hybrid algorithm may find an optimum solution more accurately. To validate the performance of the proposed IPSO-SQP approach, it is evaluated on two optimal control problems. Results show that the performance of the proposed algorithm is satisfactory.     

自适应多位变异粒子群优化算法

针对粒子群优化算法的早熟收敛问题,提出一种改进的自适应多位变异粒子群优化算法.根据群体适应度方差以及当前最优解的大小来确定当前最佳粒子的变异概率,变异操作增强了粒子群优化算法跳出局部最优解的能力,在理论上保证了算法具有良好的性能.对几种典型函数的测试结果表明：该算法的全局搜索能力有了显著改善,收敛速度较快,并且能够有效避免早熟收敛问题.     

一种反演问题求解的免疫克隆粒子群优化算法

为了克服标准粒子群优化(PSO)算法易陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,分析了标准PSO算法早熟收敛的原因,提出了基于混合变异机制的免疫克隆粒子群优化(ICPSO)算法并将其应用到波阻抗反演问题中.克隆选择算子能够在局部极值点接近全局最优点时有效增强最优粒子跳出局部解的能力;引入混沌映射Tent序列加速最优粒子的变异学习,在局部极值点与全局最优点距离较远时扩大遍历范围,避免陷入局部极值.通过理论模型试算表明,ICPSO算法在进行波阻抗反演时不仅收敛速度快,而且具有较高的反演精度和抗噪性能.     

Solving IIR system identification by a variant of particle swarm optimization

A variant of particle swarm optimization (PSO) is represented to solve the infinitive impulse response (IIR) system identification problem. Called improved PSO (IPSO), it makes significant enhancement over PSO. To begin with, the population initialization step makes use of golden ratio to segment solution space so as to obtain high-quality solutions. It is followed by all particles using different inertia weights in velocity updating step, which is beneficial for preserving the balance between global search and local search. Subsequently, IPSO uses normal distribution to disturb the global best particle, which enhances its capacity of escaping from the local optimums. The above three operations cannot only guarantee high-quality solutions, strong global search capacity, and fast convergence rate, but also avoid low diversity, excessive local search, and premature stagnation. These properties of IPSO make it much better suited for IIR system identification problems. IPSO is applied on 12 examples. The experimental results amply demonstrate the capability of IPSO toward obtaining the best objective function values in all the cases. Compared with the other four PSO approaches, IPSO has stronger convergence and higher stability which clearly points out its desirable performance in search accuracy and identifying efficiency.

     

基于免疫粒子群算法的多用户检测技术研究

将免疫系统的免疫机制引入到粒子群优化算法的设计中,模拟免疫系统、群集智能和神经网络的信息处理机制,提出了免疫粒子群优化算法。这种免疫粒子群算法结合了粒子群的近似全局优化能力和由Hopfield神经网络构成的免疫系统的快速信息处理机制,加快了算法的收敛速度,并提高了粒子群算法的全局收敛能力。然后利用此算法对CDMA系统的多用户检测性能改进问题进行实验研究,证明了本文的方法有较快的收敛速度,并且无论是抗多址干扰能力还是抗远近效应能力都优于传统方法和一些应用优化算法的多用户检测器。     

引入改进鸽群搜索算子的粒子群优化算法

随着迭代计算过程的推进,标准粒子群算法后期容易出现收敛速度较慢、精度较低、早熟及开发探索能力较弱等问题.针对上述不足,文中提出引入改进鸽群搜索算子的粒子群优化算法,采用Beta反向学习策略进行种群的初始化,实现种群粒子分布的多样性.首先采用线性和非线性变异策略改进鸽群算法中的地图罗盘算子,提高鸽群算法的开发和探索能力.然后采用改进后的组合优化鸽群算子更新粒子群中粒子位置和速度,提高收敛速度和计算精度,避免算法陷入局部最优.实验表明,文中算法提高收敛计算速度,精度达到函数设定的理想值.