双种群粒子群算法及其在UUV路径规划中的应用

提出一种双种群粒子群算法,在粒子进化过程中,具有当前最优位置的种群侧重于局部搜索,而不具有当前最优位置的种群侧重于全局搜索。两个种群在进化过程中受共同的群体最优位置影响进行进化,从而实现信息共享,协调进化。利用几个测试函数对算法性能进行分析验证,并与其他改进算法进行比较,结果表明算法在搜索精度、稳定性以及搜索速度上均优于改进算法。将双种群粒子群算法用于UUV三维空间轨迹规划问题,获得了满意的规划效果。     

自适应变异粒子群算法

为了解决粒子群种群多样性低、容易陷入局部最优的缺点,结合最优粒子和其他粒子在种群中的不同作用,给出了一种自适应变异粒子群算法。算法中最优粒子根据种群进化程度,自适应调整自身搜索邻域大小,增强种群的局部搜索能力;对非最优粒子的位置进行小概率的随机初始化,当其速度为零时,速度自适应变化,以便增强种群多样性和全局搜索能力。仿真实验中,将算法应用于6个典型复杂函数优化问题,并与其他变异粒子群算法比较,结果表明,增强种群多样性的同时提高了局部搜索能力。     

结合K-means的并行粒子群优化

通过给基于孤岛模型的并行粒子群算法引入K-means来进行子种群的划分。这不仅可以使一个子种群中的粒子位置相对集中,学习相对容易,而且可以提高搜索效率,使有限的时间用在最有效的搜索上。针对并行算法的特点,对其进行改进,在满足一定条件时才进行通信,这样可以避免无效通信,减少通信所花的时间。仿真结果证实,该算法具有较高的收敛速度和收敛精度。     

自适应种群更新策略的多目标粒子群算法

针对粒子种群较差的局部搜索能力,提出了一种自适应种群更新策略的多目标粒子群算法。该算法在每次种群进行迭代时,根据种群的多样性测度以及每个粒子的适应度值,自适应地改变速度权重,以此来提高种群粒子在局部搜索时的活性,使算法具有较强的局部搜索能力同时又保留了足够的全局搜索能力。最后利用多组经典测试样例进行仿真,并与传统的粒子群算法以及速度线性衰减算法做比较,在单目标优化中,自适应粒子群算法能够更快地寻找最优位置;在多目标优化中,自适应粒子群算法能够更快速地收敛于帕累托最优边界。     

改进多样性和局部优化能力的引力搜索算法

针对引力搜索算法局部搜索能力较弱,搜索过程容易出现早熟的现象,提出一种基于多样性和局部优化能力协同优化的引力搜索算法。将粒子群算法中局部最优解和细菌趋化中排斥操作的概念引入到引力搜索算法中,通过帮助粒子接近最优位置和逃离最差位置,改进了搜索算法中粒子的局部优化能力及种群多样性,并使用标准函数进行测试。结果表明,该算法能够实现全局搜索与局部搜索的平衡,最大程度地保持种群多样性,提高算法搜索能力。     

基于全局最优位置自适应选取与局部搜索的多目标粒子群优化算法

针对多目标粒子群优化算法全局最优位置〖BP(〗(gbest)〖BP)〗选取存在的缺陷和局部搜索能力弱的缺点,提出一种基于全局最优位置自适应选取与局部搜索的多目标粒子群优化算法MOPSO-GL。首先对Sigma法进行改进,引入拥挤距离机制,不再是粒子从档案中选择全局最优位置,而是档案成员从种群中选择合适的被引导粒子,引导种群均匀快速地向Pareto前沿飞行,提高了Pareto解的收敛性和多样性;其次当种群寻优能力减弱时,引入基于Skew Tent映射的变尺度全面搜索混沌优化策略对外部档案进行局部搜索,以提高算法的收敛性;最后通过与其他多目标优化算法的比较,结果表明MOPSO-GL具有更好的收敛性和分布性。     

基于反向学习和精英提升的无速度项动态粒子群算法

针对粒子群优化算法在处理复杂优化问题时搜索精度低、收敛速度慢且易陷入局部最优的问题，提出一种基于反向学习和精英提升的动态多种群无速度项粒子群算法。首先基于无速度项的粒子位置更新模式，动态划分子群并采用不同的进化策略，利用反向学习为子群拓宽搜索范围，保证种群多样性的同时避免粒子过早陷入局部最优。然后为充分利用优秀粒子的信息并提高搜索精度，改进精英提升策略优化个体历史最优粒子，使用差分进化算法对种群最优粒子进行更新。最后通过CEC2006提出的22个测试函数进行性能测试。结果表明，本文提出的算法相比于其他算法在搜索精度和稳定性上拥有更加出色的性能，并能有效提升算法收敛速度。     

改进型粒子群优化算法求解车辆径优化问题

为了避免粒子群算法求解车辆路径问题容易陷入局部最优,提出了扫描-粒子群算法。运用扫描算法对矿点进行扫描,生成初始可行解链,将其作为粒子的初始位置代入到粒子群中搜索,得到粒子种群历史最优位置,将种群粒子最优位置逆转录生成对应的可行解链。将改进型粒子群算法用于求解郑州煤电物资供销有限公司的车辆调度问题同时将该算法与经典的粒子群算法和遗传算法做了对比实验,仿真实验结果表明,改进型粒子群算法可以更快速、更有效求得车辆路径问题的最优解。     

具有趋向向量及迁移特征的协同PSO算法

为提高PSO算法的搜索能力,提出一种协同粒子群算法CPSO-ADS。引入种群分布熵及群落差异度评价,用以有效初始化群落。给出趋向向量修正粒子的位置向量,提高算法收敛速度。运用占优子空间概念,通过评价子空间搜索价值确定种群的迁移方向。实验结果表明,该算法搜索性能稳定,能以大概率收敛到全局最优。     

基于动态随机搜索和佳点集构造的改进粒子群优化算法

针对粒子群优化算法局部搜索能力不足和易出现早熟收敛的问题,提出一种基于动态随机搜索和佳点集构造的改进粒子群优化算法。该算法通过引入动态随机搜索技术,对种群当前最优位置进行局部搜索;采用佳点集构造对陷入早熟收敛的种群重新初始化;引入负梯度方向直线搜索来加速算法寻优。仿真实验结果表明,与标准粒子群优化(SPSO)算法和耗散粒子群优化(DPSO)算法比较, 提出的改进算法具有快速的收敛能力而且能有效地跳出局部最优, 优化性能得到明显提高。     

基于引力搜索机制的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法（Flower pollination algorithm,FPA）易陷入局部极值、后期收敛速度慢的不足,提出一种基于引力搜索机制的花朵授粉算法.该算法在基本花朵授粉算法的全局寻优部分,采用花朵个体间的万有引力和算法本身的莱维飞行共同实现个体位置的更新,使花朵受莱维飞行和个体间引力的双重影响,个体在通过优化信息的共享向质量大（最优位置）的个体靠近,且个体间的万有引力牵制莱维飞行的随机游走.同时又利用莱维飞行的跳跃及不均匀性步长避免个体陷入局部极值,从而提高算法的寻优能力.通过对高维单峰函数、高维多峰函数、低维函数及多峰复杂函数的优化实验结果表明,改进算法的寻优性能显著优于基本的花朵授粉算法,其收敛速度、收敛精度、鲁棒性均较对比算法有较大提升.最后,利用改进算法对弹簧张力设计问题、压力管设计问题2个工程实例进行测试,获得了较好的结果.仿真实验结果佐证了改进算法的有效性和可行性.     

基于混合粒子群算法的锌电解过程能耗优化

针对锌电解过程能耗过高的情况,研究其能耗优化问题.根据电力部门实行的分时计价政策,建立以全天锌电解过程电能消耗和总用电费用为目标的锌电解过程多目标优化模型.提出一种带加速度调整的粒子群优化算法,当粒子陷入局部最优时,通过加速度策略增强种群速度,使算法获得持续搜索的能力,有效克服早熟收敛;并和Powell算法相结合构成新的混合粒子群算法,将粒子群算法的全局搜索能力与Powell算法的局部寻优能力有机结合起来.最后将该混合粒子群算法应用于所建优化模型的求解,获得优化生产方案.仿真结果证明了该算法的有效性.工业应用效果表明,按所得优化方案组织生产降低了电能消耗,减少了用电费用.     

基于粒子空间扩展的协同微粒群优化算法

针对协同微粒群优化存在的停滞现象,提出了一种新的基于粒子空间扩展的协同微粒群优化算法。该算法通过引入粒子半径来确定粒子间是否发生相互碰撞,如果两个粒子一旦发生碰撞,则按预先设定的位置更新公式跳出原来的位置,从而避免陷入停滞状态。对三个典型函数的测试结果表明,新算法不仅能够有效地克服了停滞现象,而且显著提高了搜索更优解的能力和鲁棒性。     

学习-考试型的粒子群优化算法

标准的粒子群算法在进化后期常易于陷入局部最优。为提高粒子群算法的寻优性能,首先对学生学习-考试机制进行分析,得到学习-考试机制的基本原则,然后,利用该原则和粒子局部最优的信息,在粒子陷入局部最优时,对粒子的位置分量进行有机地组合,即考试策略。数值实验结果证明了新策略极大地提高了粒子的寻优性能。     

并行定向扰动的混合粒子群优化算法

针对全向变异易使粒子失去已有的有利搜索信息的问题, 提出了一种并行定向变异的混合粒子群优化算法。该算法以当前群体最优位置为基准, 用变异信息矩阵和混沌位置变异矩阵对群体进行并行定向扰动, 有效利用了现有的有利搜索信息。该算法将并行定向变异与序列二次规划法融为一体, 实现了全局搜索和局部寻优的统一。仿真实验和比较分析结果表明并行定向变异混合粒子群优化算法具有良好的、稳定的优化效果。     

MOPSO算法及其在水库优化调度中的应用

提出了一种新的多目标粒子群优化(MOPSO)算法，该算法采用自适应网格方法来估计非劣解集中粒子的密度信息、平衡全局和局部搜索能力的Pareto最优解的搜索机制、删除品质差的多余粒子的Archive集的修剪技术。通过对三峡梯级多目标优化调度问题的计算，表明该算法是求解大规模复杂多目标优化问题的一种有效手段。     

改进粒子群算法在乙烯收率软测量中的应用

针对粒子群算法(PSO)容易陷入局部收敛的问题,提出一种引入反动因子并结合引力定律的方法来改进算法,增强其寻优能力,该改进算法命名为:GPSO算法.该算法利用引力定律快速确定粒子的寻优方向,寻优过程中当粒子陷入局部最优时利用反动因子的引入使粒子跳出局部最优.仿真实验证明该改进算法在收敛速度和寻优能力上都取得了显著效果.最后,用改进的算法优化BP神经网络的参数,获得了乙烯裂解转化率模型,实验结果表明,基于改进算法的神经网络模型能够较好地预测乙烯裂解转化率.     

具有重组学习和混合变异的动态多种群粒子群优化算法

为解决粒子群优化算法中种群多样性与收敛性间的矛盾,提出一种具有重组学习和混合变异的动态多种群粒子群优化算法.该算法动态划分多种群并融入重构粒子作为引导因子,在增加种群多样性的同时保留优秀粒子的空间信息;在算法执行阶段对最优个体施加混合变异,基于时变概率实施反向学习策略或者邻域扰动操作,帮助粒子快速跳出局部困境,加强对附近区域内的精细搜索.基于14个多类型标准测试函数,并与其他的改进粒子群算法进行对比,验证了几种改进措施的有效性和叠加影响.为进一步探究概率性混合变异策略的敏感性,对变异方式及参数设置进行仿真实验,结果表明,所采用的极值扰动策略具有显著的优势,合理地控制学习强度可以充分发挥反向学习的作用,并给出影响参数的建议取值范围.实验结果还表明,所提出的算法能够更好地平衡种群的开发与勘探能力,提高求解精度和收敛性能.     

多阶段动态扰动和动态惯性权重的布谷鸟算法

针对布谷鸟仿生智能优化算法存在着的易陷入局部最优、求解精度低以及收敛速度慢等问题,提出了基于多阶段动态扰动和动态惯性权重的布谷鸟搜索算法（MACS）。利用多阶段动态扰动策略对布谷鸟算法的全局位置的最优鸟巢位置根据方差可调的正态随机分布进行扰动,有利于增加种群的多样性和鸟窝位置的灵活性,提高算法全局搜索能力。在局部位置处引入动态惯性权重,使得算法有效克服易陷入局部最优的缺陷,提高局部寻优搜索能力。引入了动态切换概率[p]代替固定概率,可以动态平衡全局搜索和局部搜索。通过与4种算法相比和11个测试函数的仿真结果表明：改进布谷鸟算法（MACS）的寻优性能明显提高,收敛速度更快,求解精度更高,具有更强的全局搜索能力和跳出局部最优能力。     

求解环境车辆路径问题的多种群伊藤算法

针对传统伊藤算法收敛速度慢、易陷入局部最优解的缺陷,重新设计了环境温度调节函数,并改进了粒子漂移和波动时的路径权重更新规则,使粒子更符合布朗运动的特性。把多种群概念引入到算法中,利用种群信息加快算法的收敛速度和寻优能力。利用2-opt局部优化和反转优化 进一步改进前5个最优解。最后,考虑车辆载重量对燃料消耗率的影响,对最少碳排放的环境车辆路径问题模型进行改进,利用改进后的算法进行仿真求解。实验结果表明,改进后的算法提高了搜寻最优解的能力并加快了收敛速度,有效防止了停滞现象。