动态混沌蚁群系统及其在机器人路径规划中的应用

针对蚁群系统（ACS）解决机器人路径规划问题时种群多样性与收敛速度的不足,对蚁群系统引入动态混沌算子,从而平衡种群多样性和收敛速度之间的关系。动态混沌蚁群系统的核心是在传统蚁群系统引入Logistic混沌算子来增加种群多样性,从而提高解的质量。在迭代前期加入混沌算子,以调整路径中的全局信息素值,增加算法的种群多样性,从而避免算法陷入局域优化解;在后期则转为蚁群系统,来确保动态混沌蚁群系统的收敛速度。仿真结果表明,对于机器人路径规划问题,与蚁群系统相比,动态混沌蚁群系统具有更好的种群多样性、更高的解的质量和更快的收敛速度;与精英蚁群系统（EAS）和基于排序的蚂蚁系统（ASrank）相比,动态混沌蚁群系统能够平衡解的质量与收敛速度之间的关系,即使在复杂障碍物的环境下,动态混沌蚁群系统也能较好地找到最优解。动态混沌蚁群系统能够提升移动机器人路径规划中的效率。     

基于种群相似度的自适应改进蚁群算法及应用

针对蚁群算法收敛速度较慢、易陷入局部最优的问题,提出了一种基于种群相似度的自适应改进蚁群算法。利用种群相似度对种群内个体的多样性进行度量并根据优化过程中种群相似度的变化情况自适应地调整蚁群算法的参数和信息素更新策略,提升算法的优化性能。该算法用于求解旅行商问题（Traveling Salesman Problem,TSP）问题,并与经典的蚁群系统（Ant Colony System,ACS）及最大最小蚂蚁系统（MAX-MIN Ant System,MMAS）算法进行比较,实验结果表明改进算法在解的质量与算法稳定性方面得到显著提升,有效地平衡了种群多样性与收敛速度之间的矛盾。     

基于信息素的自适应连续域混合蚁群算法

针对连续域混合蚁群算法（HACO）易陷入局部最优和收敛速度较慢的问题,提出了基于信息素的自适应连续域混合蚁群算法（QAHACO）。首先提出了一种新的解更新方式,对档案中的解进行信息素挥发,扩大了搜索范围,提高了算法的全局搜索能力,并且自适应地调整信息素挥发速率,更好地平衡收敛速度和收敛精度,其次采用了一种信息分享机制,将当前解与其他所有解的平均距离和当前解与至今最优解的距离相结合,进一步加快收敛速度。通过对测试函数进行仿真实验,结果表明,和连续域蚁群及其改进算法相比,QAHACO算法的寻优能力明显提高,寻优速度有一定的优势。     

启发式强化学习机制的异构双种群蚁群算法

针对传统蚁群算法在解决TSP问题时易陷入局部最优、收敛速度较慢的问题,提出了一种基于启发式强化学习的异构双种群蚁群算法。蚁群分为主种群和子种群,主种群负责解的构建和信息素的更新,子种群则是在构建解的同时对主种群的解集进行替换。算法初期利用启发式算子自适应地控制两个种群的交流频率,通过偏离度系数控制解的交换方式。前期让子种群的最优解去替换主种群的随机解,增加解的多样性,同时引入强化学习机制对交流后主种群最优路径上的信息素进行自适应的奖赏,以增大最优公共路径以后被选择的概率。后期则控制子种群的最优解去替换主种群的最差解,强化最优路径上信息素的量,并对主种群最优路径上的信息素进行奖赏,进一步提高算法的收敛速度。实验仿真表明,算法能够有效地跳出局部最优,并且解的质量在大规模测试集上有明显的改善。     

动态信息素更新和路径奖惩的蚁群算法

针对蚁群算法容易陷入局部最优,收敛速度慢,难以解决大规模问题的情况,提出依据信息熵和停滞次数的动态信息素的更新策略和基于最优路径集合的奖惩策略的蚁群算法,在动态信息素更新策略中,利用收敛系数来动态调节信息素,从而有效地平衡算法的多样性和收敛性。在搜索过程中,通过持续增大收敛系数,加快了收敛速度;当信息熵降低或者停滞次数达到一定数值时,通过降低收敛系数,跳出局部最优。同时基于最优路径集合,对较优路径进行奖励,对其他路径进行惩罚,通过减少蚂蚁每一步可选城市的数量,加快了收敛速度。并且使用三种局部优化方法,从而进一步提高解的精度。经过实验测试,该算法用于解决旅行商问题（traveling salesman problem,TSP）,具有较高的求解精度,并能有效平衡解的精度和收敛速度的矛盾。     

自适应蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在路径规划中存在收敛速度和寻优能力不平衡，算法易陷入局部最优等问题，提出一种自适应改进蚁群算法。为了提高算法收敛速度，在栅格环境下，根据最优路径的特点以及实际环境地图的基本参数，对初始信息素进行差异化分配；为了提高蚂蚁搜索效率，在状态转移概率中引入转角启发信息并对路径启发信息进行改进；重新制定信息素更新策略，设定迭代阈值，调整信息素挥发系数和信息素浓度，使算法在迭代后期依然具有较强的搜索最优解能力；采用分段三阶贝塞尔曲线对最优路径进行平滑处理以满足机器人实际运动要求。通过实验仿真与其他算法进行对比分析，验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

基于异构双种群全局视野蚁群算法的移动机器人路径规划研究

针对蚁群算法中存在的算法收敛速度慢、逼近最优解能力不足等问题,提出一种基于异构双种群全局视野的蚁群算法,并将其应用于移动机器人路径规划领域。首先,研究基于异构蚁群的并行结构,通过差异化种群的相互协作提高蚁群算法的收敛速度和规划最优路径的能力;然后,研究具有全局视野的自适应步长,解决蚁群算法因局部视野导致无法搜索到最优步长的问题;最后,研究信息素初始化以及信息素更新方式,改进传统蚁群算法运行初期搜索无序性以及信息素更新不合理等问题。实验结果表明,该算法在逼近最优解能力和提高收敛速度等方面较对比方法有着显著提高,在测试的几种仿真地图中,平均路径长度优化了12%,平均迭代次数和平均运行时间分别减少了67%和82%。     

基于统计分析的自适应蚁群算法及应用

路径规划是机器人关键技术之一。利用改进的蚁群算法进行机器人的路径规划。针对传统蚁群算法收敛速度慢且易陷入局部最优解的缺陷,在Ant Colony System算法基础上,对每代蚁群动态随机统计分析,提取最优、平均和最差的蚂蚁信息,构成自适应算子用于局部信息素的自适应更新。仿真实验结果证明该自适应算子在平衡增加收敛速度和陷入局部最优解矛盾的问题中是有效的。     

求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法

针对传统量子蚁群算法在求解TSP时容易陷入局部最优以及收敛速度较慢,提出了一种求解旅行商问题的改进型量子蚁群算法（IQACA）。该算法设计了一种新信息素挥发因子的自适应动态更新策略,对信息素进行动态更新;并采用一种新的量子旋转门对量子概率幅值的收敛趋势进行改变。通过三个基本函数极值优化仿真与传统量子蚁群算法进行对比,证明算法性能较优。基于TSPLIB的仿真实验与其他几种算法进行比较,结果表明,算法具有较快的收敛速度,提高了解的全局性,有效避免了算法陷入局部最优。     

结合协同机制与动态调控策略的双蚁群算法

针对蚁群算法在求解旅行商问题(TSP)时出现的收敛速度慢和多样性较差的问题,提出结合协同机制与动态调控策略的双蚁群算法.首先,将蚁群根据适应度值动态地划分为导向蚁和合作蚁,从而构成异构双蚁群.其次,异构双蚁群采用协同机制平衡算法多样性和收敛速度:导向蚁在路径构建时引入传播因子,增大蚂蚁选择新路径的概率,扩大搜索范围,提高算法多样性;合作蚁受导向蚁中最优路径的引导,当路径相似度达到阈值时,启动合作算子,加快算法收敛速度.最后,引入动态调控策略,在全局信息素更新时引入自适应调控算子,对全局最优路径的信息素进行正向激励或反向惩戒,加快收敛速度的同时避免算法陷入局部最优.求解TSP测试集的实验结果表明,该算法不仅提高了解的质量,保证了算法多样性,而且加快了算法收敛速度,尤其在大规模城市问题中效果更为明显.     

基于信息素初始分配和动态更新的蚁群算法

针对蚁群算法搜索初期收敛速度慢和容易陷入局部最优的问题,对蚁群算法进行改进.在初始化阶段,采用贪心策略构造次优路径并增加该路径上的信息素浓度,实现不同路径上信息素的初始分配,使信息素在搜索初期就能发挥指导性作用,让蚂蚁更快地趋向于最优解的附近;在迭代寻优过程中,引入遗传变异操作,对每次迭代后的最优路径作变异操作,尝试寻...     

改进蚁群算法求解最短路径问题

针对蚁群算法在求解最短路径问题时存在容易陷入局部最优解的问题,对经典蚁群算法提出三方面改进。首先,在初始化信息素浓度时加入方向引导,加快初始搜索速度;其次,在局部信息素浓度更新过程中采用信息素重分配思想,避免由路径信息素衰减过程导致的最优路径信息素浓度过分减少;最后,在全局信息素更新过程中引入动态因子,使其自适应地更新较优路径信息素浓度,以提高全局搜索能力。仿真实验结果表明,该改进算法可以保证收敛速度,并提高算法搜索到最优路径的几率。     

基于蚁群算法及博弈论的多Agent路径规划算法

针对多Agent路径规划问题,提出了一个两阶段的路径规划算法。首先,利用改进的蚁群算法来为每个Agent规划出一条从起始点到目标点,不与环境中静态障碍物碰撞的最优路径。在蚁群算法的改进中引入反向学习方法来对蚂蚁位置进行初始化分布,提高了算法的全局搜索能力;利用粒子群算法中的自适应惯性权重因子来调节信息素强度Q值,使其自适应地变化,避免陷入局部最优;对信息素挥发因子ρ进行调节,提高算法的迭代速度。其次,若多Agent之间存在动态碰撞,利用博弈论构建多Agent之间的动态避障模型,并利用虚拟行动法来解决博弈的求解问题及多Nash均衡的选择问题,确保每个Agent能够快速学习到最优Nash均衡。仿真实验结果表明改进蚁群算法与传统蚁群算法相比在搜索精度与搜索速度上有明显的提高,与Mylvaganam的多Agent动态避障算法相比,所提算法减小了路径总长度并提高了收敛速度。     

改进蚁群算法在机器人路径规划中的应用

针对传统蚁群算法在移动机器人路径规划问题中存在的易陷入局部最优与收敛速度慢等问题,提出一种改进的蚁群算法。根据起点到终点距离和地图参数构建全局优选区域,提高该区域内初始信息素浓度,避免算法初期盲目搜素;利用局部分块优化策略分别对各个子区域进行寻优并更新区域内最优路径信息素,增强局部搜索能力,加快收敛速度;对全局路径进行寻优,更新全局最优路径信息素。在信息素更新公式中引入信息素增强因子,加强最优路径信息素含量,应用反向学习优化信息素,改进状态选择概率,提高算法寻优能力。实验结果表明,改进后的算法明显提高了收敛速度,同时寻优能力更强。     

基于自适应机制改进蚁群算法的移动机器人全局路径规划

针对基本蚁群算法在二维静态栅格地图下进行移动机器人路径规划时出现的搜索效率低下、收敛速度缓慢、局部最优解等问题,提出一种自适应机制改进蚁群算法,用于移动机器人在二维栅格地图下的路径规划.首先采用伪随机状态转移规则进行路径选择,定义一种动态选择因子以自适应更新选择比例,引入距离参数计算转移概率,提高算法的全局搜索能力以及搜索效率;然后基于最大最小蚂蚁模型和精英蚂蚁模型,提出一种奖励惩罚机制更新信息素增量,提高算法收敛速度;最后定义一种信息素自适应挥发因子,限制信息素浓度的上下限,提高算法全局性的同时提高算法的收敛速度.在不同规格的二维静态栅格地图下进行移动机器人全局路径规划对比实验,实验结果表明自适应机制改进蚁群算法具有较快的收敛速度,搜索效率明显提高且具有较好的全局搜索能力,验证了所提算法的实用性和优越性.     

用自适应的多种群蚁群算法求解频率分配问题

提出一种自适应的多种群蚁群算法求解移动通信中的频率分配问题。该算法改变了传统蚁群算法只有一个蚂蚁群体的做法,使用多个蚂蚁子群体同时进行优化处理。为每个蚂蚁子群体定义一个收敛系数,根据收敛系数来决定子群体内部的路径选择和信息量更新、子群体间的信息交流策略,同时采用自适应的信息更新策略以取得各蚂蚁子群体中解的多样性和收敛性之间的动态平衡。通过对固定频率分配和最小跨度频率分配问题进行仿真的实验,表明此算法不仅具有较强的全局收敛性,而且有更快的寻优速度。     

求解旅行商问题的自适应蚁群算法

传统蚁群算法求解TSP问题,收敛速度慢,容易陷入局部最优。针对蚁群算法的不足,对算法加以改进,本文提出一种自适蚁群算法,在搜索初期,信息素挥发系数较大,使搜索速度加快;在迭代后期,信息素系数减小到一个恒定值,使算法转向精细寻优。仿真结果表明,改进的算法有较快的收敛速度和较高的精度。     

改进蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在路径规划中存在易陷入局部最优与收敛速度慢等问题,提出一种改进的蚁群算法.采用初始信息素差异化分布策略,增强目标点导向区的初始信息素浓度;基于回退策略与禁忌搜索结合分块优化,利用叉积运算进行局部折点优化;引入信息素自调节加强因子,改进信息素浓度更新公式;引入随机状态转移参数,增强全局搜索能力;将改进算法...