基于改进粒子群的快速碰撞检测算法研究

针对碰撞检测算法精度低、实时性差等问题,提出了一种基于改进粒子群的快速碰撞检测算法。将粒子群优化算法引入到随机碰撞检测问题中,通过混合层次包围盒缩小粒子搜索空间。利用特征采样将虚拟空间内复杂的碰撞检测转换为二维离散空间中的搜索问题。算法对标准粒子群方程进行了优化处理,通过去除速度项来加快算法后期的收敛速度,在算法中引入高斯扰动缩短粒子跳出局部最优的时间,有效提高了算法的精度。通过实验验证,该算法具有较高的精度、实时性好,能够满足碰撞检测的应用要求。     

一种自适应交替的差分混合蛙跳优化算法

针对混合蛙跳算法在解决高维优化问题时易早熟收敛、求解精度低等问题,提出一种自适应交替的差分混合蛙跳优化算法。采用粒子群算法在短时间内产生一组满足约束条件的初始解,以提高初始解的质量。在此基础上,利用差分进化算法全局搜索能力强、种群多样性好等优点,设计一种自适应选择机制,动态地交替使用混合蛙跳算法和差分进化算法,使两者有机融合、优势互补。对6个经典函数的仿真测试结果表明,该算法可以丰富粒子的多样性,使算法前期和后期都具有较好的寻优能力,且寻优速率、求解精度、稳定性都优于混合蛙跳算法、差分进化算法和差分混合蛙跳算法。     

基于SPH方法的流体粒子与软体碰撞检测

针对虚拟手术系统中流血粒子与软组织器官碰撞检测的问题进行了研究.虚拟手术中流血与软体器官组织进行碰撞检测不同于传统的刚体或者软体之间的碰撞检测,流血模型的拓扑结构变化较大,传统方法通过更新拓扑结构来进行碰撞检测的方法不能够保证碰撞检测的实时性和准确性.提出一种基于空间划分的流血粒子与软体碰撞检测算法,能够处理基于光滑粒子流体动力学（Smoothed Particle Hydrodynamics,SPH）模拟的流体与任意动力学模型模拟的软体之间的碰撞检测.同时,提出了对SPH算法进行最近相邻粒子搜索过程中建立起的均匀空间网格进行重复利用,使空间网格用于碰撞检测的空间划分与流体粒子的定位,从而减少了时间和空间资源的重复消耗.实验结果表明,该算法能够满足虚拟手术中流血粒子与软体之间的碰撞检测对精确性和实时性的要求.     

一种新的差分与粒子群算法的混合算法

利用粒子群算法的快速收敛性和差分进化算法的搜索精度较高等特点,提出了一种新的混合优化算法。该算法在粒子群算法的中后期,在已经寻找到的最优位置周围,随机生成一定数量的粒子进行差分进化算法,可以减少一定的运算量和在较优的区域进行寻找最优解。通过几个Benchmark函数的测试证明,新的混合算法具有搜索精度更高和更快收敛的优点。     

基于差分演化与猫群算法融合的群体智能算法

提出一种基于差分演化与猫群算法融合的群体智能算法。该算法基于猫群算法的两种行为模式,引进差分演化的思想,根据分组率随机把群体分成两个种群,一个种群执行猫群算法搜寻模式,另一种群执行差分变异模式,算法采用一种信息共享机制,使两个种群在搜索最优解时可以实现协同进化,信息交流。既实现了不同进化模式间的优势互补,又可以增加种群的多样性。对5个基准函数进行仿真实验并分别与DE和CSO进行比较,表明混合算法同时具有全局搜索和局部搜索最优解性能,收敛速度快,计算精度高,更适合用于求解高维复杂函数。     

基于差分进化和粒子群优化算法的混合优化算法

为了发挥差分进化和粒子群优化算法各自拥有的特点,并克服自身存在的问题,提出了一种混合优化算法(简称DPA).该算法首先利用差分进化的变异和选择算子产生新的群体,然后通过使用粒子群优化算法和交叉、选择算子进行局部搜索.在整个算法过程中,群体寻优范围先扩散再收缩,反复迭代渐进收敛.通过3个标准算例的测试表明,新的混合优化算法与差分进化和粒子群优化算法相比,具有收敛速度快、搜索能力强、鲁棒性好的特点.     

一种新的混合粒子群优化算法

针对标准粒子群算法在优化过程中受初始值影响较大且容易陷入局部极值的缺陷,将鱼群算法中聚群行为的基本思想引入粒子群算法中,据此建立了粒子中心的基本概念,并利用粒子的聚群特性调整粒子的飞行方向与目标位置,从而提出了一种新的混合粒子群算法,旨在改进原粒子群算法的全局收敛能力。为了检验混合粒子群算法的优化特性,采用三种典型的标准函数对五种现行智能算法进行了多方面的测试和比较。实验结果表明,新算法具有良好的搜索精度与速度,有效弥补了标准粒子群算法局部收敛和鱼群算法精度不高的双重缺陷,适用于解决复杂函数优化问题。     

基于改进粒子群优化算法的PID控制器参数优化

针对PID控制器参数整定问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的优化方法。该方法在实数编码及设定参数搜索空间的基础上,采用基于指数曲线的非线性惯性权值递减策略,以较大幅度地提高算法的收敛速度和精度;嵌入基于差分进化算法变异算子的局部搜索策略,以有效提高粒子个体的适应性和群体的多样性,改善解的质量,同时增强算法全局空间探索和局部区域改良能力的平衡。仿真结果表明,该方法与传统和智能算法相比较,所得到的控制器参数能够使控制系统获得更好的动态响应特性和满意的控制效果。     

基于Logistic模型和随机差分变异的正弦余弦算法

针对标准正弦余弦算法(Sine Cosine Algorithm,SCA)处理全局优化问题时存在收敛速度慢、易陷入局部最优和求解精度低的缺点,文中提出了一种基于非线性转换参数和随机差分变异策略的改进正弦余弦算法(LS-SCA)。首先,设计一种基于Logistic模型的非线性转换参数策略以平衡算法的全局搜索和局部开发能力;其次,引入随机差分变异策略以增强种群的多样性与避免算法陷入局部最优;最后,将非线性转换参数和随机差分变异策略进行融合。一方面,选取12个标准测试函数进行全局寻优的仿真实验。结果表明,与其他SCA类算法和最新智能算法相比,LS-SCA在收敛精度和收敛速度指标上均能达到较优的效果。其中,随机差分变异策略对LS-SCA全局寻优能力的提升尤为明显。另一方面,利用LS-SCA优化神经网络参数解决了两类经典分类问题。实验结果表明,与传统的BP算法和其他智能算法相比,基于LS-SCA的神经网络能达到较高的分类准确率。     

基于几何变换的MAGA求解多纳什均衡

针对粒子群优化PSO早熟收敛而且只能寻找一个极值的问题,提出基于几何变换的MAGA混合智能算法,并应用于博弈论求解多纳什均衡问题。算法由粒子群优化和禁忌搜索TS算法构成,对粒子群优化的改进包括对粒子运动松散控制和引入遗传算法GA增强粒子多样性;禁忌搜索算法对邻域空间深度搜索;引入Deflection-Repulsion几何变换对目标函数进行动态变换使算法能够寻找多极值。仿真结果表明,该算法在多纳什均衡求解问题表现突出,寻优速度快,准确率高,可扩展到其他多模态多极值问题领域。     

基于AHTPSO的连续属性离散化算法

针对粗糙集不能较好地处理连续型属性的问题,结合粗糙集理论和粒子群算法,提出基于自适应混合禁忌搜索粒子群的连续属性离散化算法。首先,该算法通过对参数的自适应更新操作,从而避免了粒子群出现早熟的现象;然后将粒子群当代得到的全局最优粒子送入禁忌算法中进行优化,有效地提升了算法的局部探索能力;在兼顾决策表系统一致性的同时,将划分的断点初始化为一群随机粒子,通过改进后粒子群的自我迭代得到最佳的离散化划分点。实验结果表明,与其他结合粗糙集的离散化算法相比,该算法具有更高的规则分类精度和较少的离散化断点个数,对连续属性的离散化效果较好。     

基于混合包围盒与三角形相交的碰撞检测优化算法

碰撞检测的速度与准确性是众多计算机应用程序的关键难题之一。为了提高检测速度同时兼顾准确性,将检测分为两个阶段：预处理检测阶段首先均匀剖分待测空间以确定相邻对象,然后对相邻的对象构造AABB-OBB混合层次包围盒,改进包围盒的构造方式,同时改善任务结构加速遍历过程;详细检测阶段在M?ller算法基础上加以改进,构造新的计算坐标系,对空间几何三角形进行投影降维,在二维平面上解决空间问题,从而减少算法总的计算量。实验结果表明,在保证碰撞检测准确性的前提下其检测速度大幅提高。     

求解模糊相关机会规划模型的混合差分进化算法

针对不确定规划领域中存在的模糊相关机会规划模型,基于群体智能的差分进化算法,设计一种新的求解模糊相关机会规划模型的混合智能算法．该算法基于粒子群优化算法对差分进化算法进行改进,并运用模糊模拟技术对模糊相关机会规划模型进行分析和数值求解,无需像传统的基于遗传算法的混合智能算法需要很长时间并经过复杂的计算才能得到合理的结果．最后,通过实例表明了所提混合智能算法的合理性和有效性．     

结合轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法

目的 碰撞检测是虚拟现实,特别是虚拟装配中的关键技术。针对基于包围盒的碰撞检测算法的准确性和检测效率不足的问题,提出一种结合AABB轴对齐包围盒和空间划分的碰撞检测算法。方法 本文算法采用分步检测的方法,利用AABB算法来确定两包围盒的相交区域后,结合模型移动方向和运动趋势进行空间划分,利用碰撞检测的时空相关性,对时空相关的部分进行相交测试,通过将包围盒还原成三角面以及点的方式来保证检测的准确性。结果 本文算法与AABB层次包围盒二叉树算法、k-Dops包围盒算法以及BPS空间分割树算法进行对比实验分析。在碰撞的几何精度上,本文算法在大部分情况下与AABB算法和k-Dops算法的距离差超过阈值0.02,证明本文算法在碰撞几何精度上有明显的提高。在碰撞检测时耗上,随着碰撞检测难度的不断增加,本文算法在平移自由度下比AABB算法和BSP算法、在旋转自由度下比AABB算法和k-Dops算法的检测时间均降低了50%以上。在三角面数对算法碰撞检测时耗的影响上,当运动模型的三角面数较多时,本文算法表现出更高的稳定性。结论 结合AABB包围盒和空间划分方法的碰撞检测算法,在减少碰撞检测所需时间的同时提高了碰撞检测的准确性,可以满足虚拟装配技术中对碰撞检测算法准确性的要求,同时也能满足使用者实时性的交互习惯。     

基于空间剖分的碰撞检测算法研究

针对虚拟环境中物体碰撞检测效率不高的问题,提出了一种基于空间剖分的碰撞检测算法。利用物体空间分布特性以及运动物体碰撞行为的局部性,先用空域分割中定性-定量结合的方法快速确定可能碰撞的物体对,再用混合层次包围盒进行精确测试,明显地提高了碰撞检测速度。实验分析表明,该算法不仅可实现复杂场景下多个物体同时发生碰撞的检测,也能保证算法在物体高速运动时的有效性。     

基于混合包围盒的碰撞检测算法优化

为提高复杂场景中碰撞检测的效率,提出一种传统混合包围盒碰撞检测算法的优化算法。从数据结构上对混合包围盒树进行改进,引入时空相关性概念,将包围盒树分为上下2层结构,上层采用包围球,下层采用轴向包围盒,构造混合层次包围盒树,实现物体的快速碰撞检测,利用碰撞检测的时空相关性,简化树的搜索过程。实验结果表明,与传统的混合包围盒碰撞检测算法相比,该算法具有较好的碰撞检测性能。     

基于模拟退火和文化粒子群的优化算法

提出一种基于模拟退火和文化粒子群的新型混合优化算法,该算法针对基本文化粒子群优化算法易陷入局部最优的缺点,将模拟退火引入文化算法框架中,作为知识空间的一个演化过程,通过模拟退火的概率突跳特性促使寻优过程跳出局部极值,保证了群体的多样性。最后通过8个标准测试函数的测试,仿真结果表明,该文算法是一种计算精度高、收敛速度快的混合优化算法。     

军用补给舰船路径规划改进混合算法

针对军用补给舰船路径规划问题,需要找出各个配送节点之间的最短路径,用以指导军用补给舰船的调度,提出一种将粒子群优化算法与改进的遗传算法相结合的新方法,规划补给舰船的路径,使其能够快速有效地为战斗舰船配送军用物资。对基本遗传算法进行了改进,然后将其与粒子群算法中相结合,同时利用粒子群算法来对遗传算法的变异方向进行引导,加快了其收敛速度,使得算法的效率和功能得到了很大提高。通过对该改进混合算法求解海战军用物资运输路径优化问题的性能进行仿真,并与自适应遗传算法和免疫遗传算法进行对比分析,验证了提出的算法的优点和有效性。     

人工鱼群与微粒群混合优化算法*

针对人工鱼群算法局部搜索不精确、微粒群优化算法易发生过早收敛等问题,提出一种新的人工鱼群与微粒群混合优化算法。算法的主要思想是先利用人工鱼群的全局收敛性快速寻找到满意的解域,再利用粒子群算法进行快速的局部搜索,所得混合算法具有局部搜索速度快,而且具有全局收敛性能。最后,以五个标准函数和一个应用实例进行测试,测试结果表明,提出的算法在一定程度上避免了陷入局部极小,加快了收敛速度且提高了搜索精度。