多目标优化中带变异算子的灰色粒子群算法

针对如何在多目标优化过程中求解更好的Pareto解集,提出一种基于变异算子的灰色粒子群算法。该算法将灰色关联度应用于粒子群算法,且将方差的概念引入灰色关联度,以区分那些点关联系数有显著差异而其均值相等的各组序列。以此作为变异策略来控制粒子群算法,以避免现有灰色粒子群算法在求解多目标问题时所出现的局部收敛现象。通过四组不同类型的基准函数测试算法性能,测试结果表明该算法能很好地收敛到Pareto最优解集并有效避免了过早陷入局部最优解。     

改进的粒子群理论及在非线性方程组中的应用

针对基本粒子群优化算法的"早熟"及参数设置的缺陷,提出基于变尺度的粒子群优化算法。该算法利用变尺度法局部收敛快的特点,使改进后的算法能有效地跳出局部最优解,快速地搜索到全局最优解。仿真结果表明新算法提高了最优解的精度和优化效率;同时验证了新算法有较好的鲁棒性,然后把改进算法成功应用于非线性方程组求解问题。     

多组播路由问题的粒子群优化算法

具有带宽和时延约束的多组播路由优化问题比组播路由问题更加复杂.为了快速求得多组播路由问题的最优解,提出一种基于树结构演化的粒子群优化算法.粒子由以组播树为分量的向量构成,表示问题的一个可行解,粒子飞行通过树的演化实现.通过在粒子群的环状社会结构中引入粒子视觉半径提高粒子的邻域学习能力;采用树结构变异方法对粒子进行变异提高算法跳出局部解的可能性;根据不满足约束条件的状况对非可行解采取分别惩罚粒子和粒子分量的策略.在随机产生的具有26,50和100个节点的网络拓扑上进行了仿真实验,实验结果表明,提出的算法具有更好的求解质量和较快的收敛速度.     

基于双种群交叉学习的粒子群优化算法

粒子群优化算法因其支配参数少、收敛速度快、易于实现等特点被广泛应用,但是粒子群优化算法存在精度低、容易陷入局部优化的问题。为此提出一种基于双种群交叉学习的粒子群优化算法。在该算法中,整个种群被分为普通子种群和精英子种群。普通子种群采用综合变异机制,该机制通过设置概率参数使普通子种群随机选择朝着优秀粒子的方向或者保持自身方向进行变异,以侧重寻找可能解区域。精英子种群则采用交叉学习机制,将粒子的历史最优和全局最优个体进行交叉生成范例,从而引导粒子对可能解区域进行局部搜索,还提出了一种非线性惯性权重来平衡粒子的全局勘探和局部开发能力。为了验证算法的有效性,在十六个基准问题上进行测试并与其他七种粒子群优化算法变体比较,实验结果表明该算法在求解精度和收敛速度总体排名第一,验证了该算法求解性能优于其他粒子群优化算法变体。     

求多目标优化问题的粒子群优化算法

将粒子群优化算法应用于求解多目标优化问题,提出一种双向搜索机制,指导粒子向着搜索空间中非劣目标区域以及粒子分布最为稀疏的区域这两个方向进行寻优,进而提出了求解多目标优化问题的基于粒子群优化算法的双向搜索法,该算法对粒子全局最优经验的选择策略以及粒子群的状态更新机制进行了改进。实验研究表明,该算法不仅能快速有效地获得多目标优化问题的非劣最优解集,而且求出的解集具有良好的分布性。     

基于量子粒子群优化的多波束卫星联合资源分配算法

当使用元启发式算法求解多波束卫星联合资源分配问题时,时延约束和容量约束会导致计算复杂度增大,且算法难以收敛。对此,通过在目标函数中引入惩罚机制,在无效解的目标函数值加入了惩罚值,使得算法的优化解自适应地满足这两个约束。在此基础上,提出了基于量子粒子群优化的联合资源分配算法。仿真结果表明,惩罚策略的引入解决了应用元启发式算法时,难以处理时延约束和容量约束的问题,而带有惩罚机制的量子粒子群算法在分配公平性指数、总系统容量上均优于已有联合分配算法。     

基于动态邻居拓扑结构的PSO算法

粒子群优化(PSO)算法在求解复杂的多峰问题时极易陷入局部最优解,通过分析种群多样性与局部最优解间的关系,提出一种基于动态邻居拓扑结构的粒子群算法。该算法在运行过程中,每间隔若干代,根据粒子间的距离更新每个粒子的邻居,该策略增加种群的多样性,进而提升粒子跳出局部最优解的能力。实验结果表明,该算法比其他PSO算法具有更好的性能。     

基于自适应参数与混沌搜索的PSO算法求解柔性作业车间调度问题

针对传统粒子群优化(PSO)算法在求解柔性作业车间调度问题中的不足,提出了基于自适应参数与混沌搜索的粒子群优化算法。对粒子群算法中的惯性系数等参数采用基于迭代搜索而自适应调整的方式,使粒子在初期以较大惯性进行大范围搜索,后期逐渐减小惯性而转入精细搜索。这种方法改变了传统粒子群算法在求解过程中的盲目随机与求解精度不高的问题;同时,通过在局部搜索过程中引入混沌技术,扩大对最优解的寻找范围,以此避免算法陷入局部最优,有效提高算法的全局寻优能力。实验结果表明,基于自适应参数与混沌搜索的粒子群优化算法在求解柔性作业车间调度问题(FJSP)时能够获得更优粒子适应度平均值及更好的优化目标。所提算法对求解柔性作业车间调度问题可行,有效。     

基于粒子群优化的支持向量机人脸识别

针对传统主成分分析(PCA)算法提取人脸特征时效率低下的问题,对其求解样本协方差矩阵的特征值和特征向量的过程进行改进,提出一种基于快速PCA降维算法的人脸识别方法。使用交叉验证方法,将支持向量机(SVM)模型训练时的识别准确率作为粒子群的适应度值,利用粒子群优化算法对SVM惩罚参数和核函数参数进行全局寻优,得到参数的全局最优解,用于训练最终的分类器模型进行人脸识别。通过对ORL和Yale数据库中的人脸图像进行实验,结果表明,与传统PCA算法结合SVM模型的识别方法相比,该方法对于人脸图像具有更高的特征提取效率及识别准确率。     

基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法

为了提高多目标优化算法解集的分布性和收敛性,提出一种基于分解和差分进化的多目标粒子群优化算法(dMOPSO-DE).该算法通过提出方向角产生一组均匀的方向向量,确保粒子分布的均匀性;引入隐式精英保持策略和差分进化修正机制选择全局最优粒子,避免种群陷入局部最优Pareto前沿;采用粒子重置策略保证群体的多样性.与非支配排序(NSGA-II)算法、多目标粒子群优化(MOPSO)算法、分解多目标粒子群优化(dMOPSO)算法和分解多目标进化-差分进化(MOEA/D-DE)算法进行比较,实验结果表明,所提出算法在求解多目标优化问题时具有良好的收敛性和多样性.     

一种催化粒子群算法及其性能分析

针对粒子群算法（PSO）在解决高维、多模复杂问题时容易陷入局部最优的问题,提出了一种新颖的混合算法—催化粒子群算法（CPSO）。在CPSO优化过程中,种群中的粒子始终保持其个体历史最优值pbests。CPSO种群更新由改造PSO、横向交叉以及垂直交叉三个搜索算子交替进行,其中,每个算子产生的中庸解均通过贪婪思想产生占优解pbests,并作为下一个算子的父代种群。在CPSO中,纵横交叉算法（CSO）作为PSO的加速催化剂,一方面通过横向交叉改善PSO的全局收敛性能,另一方面通过纵向交叉维持种群的多样性。对6个典型benchmark函数的仿真结果表明,相比其它主流PSO变体,CPSO在全局收敛能力和收敛速率方面具有明显优势。     

基于混沌和差分进化的混合粒子群优化算法

研究粒子群算法优化问题,由于标准粒子群优化算法(PSO)在高维复杂函数优化中易早收敛,影响全系统优化。为改进的混合粒子群优化算法,提出了一种基于混沌和差分进化的混合粒子群优化算法(CDEHPSO)。把基于Logistic映射的混沌序列引入到种群初始化操作中。在算法进化过程中,通过一种粒子早熟判断机制,在基本粒子群优化算法中引入了差分变异、交叉和选择操作,对早熟粒子个体进行差分进化操作,从而维持了种群的多样性并有效避免了算法陷入局部最优。仿真结果表明,相比于粒子群优化算法和差分进化算法(DE),CDEHPSO算法具有收敛速度快、搜索能力强的优点。     

基于交叉变异的混合粒子群优化算法

粒子群优化算法是一种基于群体智能理论的全局优化算法,通过群体中粒子间的合作与竞争实现对问题空间的高效搜索。针对算法后期收敛速度较慢、易陷入局部最优的缺点,提出了一种混合粒子群算法。该算法通过改变种群初始化方法,引入交叉和变异机制等措施改善基本粒子群算法的性能。数值试验结果表明,改进型粒子群算法在提高全局寻优能力和加快收敛速度等方面均有良好的表现。     

基于遗传算子的改进粒子群优化算法

为了克服PSO算法容易陷入局部最优的缺陷,提出一种基于遗传算子的改进PSO算法。该算法借鉴常规的遗传算法中的选择交叉操作,在优化搜索过程中更新粒子的位置时,进行交叉操作,可以扩大全局搜索范围,避免局部最优,提高粒子的多样性。对改进后的算法使用几个典型的测试函数进行了仿真实验,实验结果表明,相比于标准PSO该算法的全局搜索能力和收敛精度都有较大提高,有效地改善了优化性能。     

混合拓扑结构的粒子群算法及其在测试数据生成中的应用研究

粒子群算法(PSO)的拓扑结构是影响算法性能的关键因素,为了从根源上避免粒子群算法易陷入局部极值及早熟收敛等问题,提出一种混合拓扑结构的粒子群优化算法(MPSO)并将其应用于软件结构测试数据的自动生成中。通过不同邻域拓扑结构对算法性能影响的分析,采用一种全局寻优和局部寻优相结合的混合粒子群优化算法。通过观察粒子群的多样性反馈信息,对每一代种群粒子以进化时选择全局拓扑结构模型(GPSO)或局部拓扑结构模型(LPSO)的方法进行。实验结果表明,MPSO使得种群的多样性得到保证,避免了粒子群陷入局部极值,提高了算法的收敛速度。     

基于混合粒子群优化算法的聚类分析

针对模糊C-均值聚类算法易陷入局部最优和算法收敛速度慢等问题,提出了一种新的基于混合粒子群优化的模糊C-均值聚类算法.新算法在基本粒子群优化的模糊C-均值聚类算法的基础上结合了遗传算法的交叉、变异算子及混沌优化算法,并引入逃逸算子.仿真结果表明,该算法有效地避免了通常聚类方法易出现的早熟现象,同时也具有较快的收敛速度和较高的准确度.     

一种高速收敛粒子群优化算法

针对粒子群优化算法早熟问题,提出一种克服早熟的高速收敛粒子群算法．该算法首先采用混沌序列初始化粒子位置,以增强搜索多样性;其次,在算法中嵌入有效判断早熟停滞的方法,一旦检索到早熟迹象,便随机地选择最优解任意一维的分量值,用一个随机值取代它,以扰乱粒子的当前搜索轨迹,使其跳出局部最优．大量仿真实验表明,大多数连续函数的寻优过程只需用几个粒子、迭代几十次便能完成,可实现全局寻优过程的高速收敛．     

求解CVRP问题的混合遗传微粒群算法

采用借鉴遗传算法的编码、交叉和变异操作的遗传微粒群算法对带车辆能力约束的车辆路径优化问题进行求解。设计了符合微粒群算法进化机制的变异算子和改进顺序交叉算子以满足遗传微粒群算法中三条染色体交叉与变异的需要。对多个基准测试实例仿真计算表明算法有效且具有收敛速度快和精度高的优点。     

一种求解高维约束优化问题的γ-PSO算法

PSO算法是一种随机搜索的群体智能算法,在求解高维约束优化问题,尤其是在约束条件较多时,PSO算法易陷入局部极值且收敛速度慢。针对上述问题,对PSO算法进行了改进,提出了γ-PSO算法,把PSO算法的随机数由(0,1)扩展到(-1,1),这样加大了粒子飞行速度和飞行方向的多样性,从而使PSO算法具有摆脱局部极值的能力。对γ-PSO算法进行了求解高维约束优化问题的实验,实验结果表明γ-PSO算法能收敛到全局最优值,收敛性能明显优于其他改进的PSO算法和其他优化算法。     

多阶段多模型的改进微粒群优化算法

针对微粒群优化算法在解决复杂优化问题时易于出现早熟收敛现象,提出了一种多阶段多模型的改进微粒群优化算法。考虑寻优不同阶段的开发与探测能力需求的差异,算法将寻优过程分成3个阶段,各阶段采用不同的模型进行进化。第一阶段利用标准微粒群优化算法发现局部极值的邻域;第二阶段利用Cognition Only模型快速找到局部极值点,提高寻优效率;第三阶段,提出了一种改进的进化模型,利于粒子快速跳出局部极值点,寻找到全局最优点。4种复杂测试函数的实验结果表明：该算法比标准微粒群优化算法（PSO）和基于不同进化模型的两群优化算法（TSE-PSO）更容易找到全局最优解,相比两群微粒群优化算法,还能在一定程度上提高优化效率。