基于莱维飞行的改进简化粒子群算法

基于基本粒子群算法易陷入局部最优的不足,提出一种基于莱维飞行的改进简化粒子群算法LISPSO（An Improved and Simplified Particle Swarm Optimization algorithm based on Levy flight）。简化粒子群算法舍去更新公式中的速度项,仅由位置项控制其进化方向。在简化粒子群算法SPSO（Simplified Particle Swarm Optimization）的基础上,采用带有随机性的非线性递减惯性权重动态地更新每个粒子的位置。算法又融合了基于相似度及聚集度分析的莱维飞行。粒子与最优粒子间的相似度越高,或者粒子间的聚集度越高,则粒子利用莱维飞行来重新更新位置的概率也就越大,有效地帮助粒子逃离局部最优。利用matlab语言对11个测试函数进行算法仿真,结果表明,改进的算法在求解精度和收敛速度上有显著的改善。另外,将LISPSO算法应用于求解min-max-min问题,实验结果显示,改进算法在求解效果上明显优于其他对比算法。     

基于莱维飞行的粒子群优化算法

为了有效解决粒子群优化算法易陷入局部最优的缺陷,在粒子群优化优化算法（PSO）的基础上,引入莱维飞行,提出了一种基于莱维飞行的粒子群优化算法（LPSO）。该算法在迭代过程中,对粒子位置进化效果进行判断,若粒子多次迭代后仍无法进化到更优位置,则使用莱维飞行更新粒子位置。改进后的算法增加了粒子位置变化的活力,提高了算法的有效性。仿真实验结果表明,该算法在求解全局最优时,效果优于原始粒子群优化算法,在多峰值函数优化问题中其优越性更加突出。     

改进的变尺度混沌粒子群算法及其应用

针对粒子群算法(PSO)存在局部最优及后期收敛速度慢等问题,提出一种改进的变尺度混沌粒子群算法(IMCPSO).该算法初期,在整个解空间对最优粒子进行变尺度混沌扰动,以防止陷入局部最优;算法后期,则以最优粒子为中心引入变尺度混沌扰动,以提高算法收敛速度.当算法一旦陷入局部最优时,采用混沌粒子替代部分种群粒子以增加粒子多样性,使算法尽快跳出局部最优.基于benchmark测试函数的仿真结果表明,所提算法与基本粒子群算法(SPSO)和变尺度混沌粒子群算法(MCPSO)相比,具有明显好的搜索精度和收敛速度.最后,将该算法应用于电路故障诊断实验中的支持向量机参数优化问题,实验结果说明了其应用价值.     

一种自适应混合粒子群优化算法及其应用*

为提高粒子群算法的寻优精度,提出一种将单纯形法(SM)和粒子群(PSO)算法相结合的自适应混合粒子群优化(AHPSO)算法,该算法根据进化需要动态调整粒子的惯性权重,并在进化停滞时使用SM优化。通过仿真实验证明了AHPSO的寻优性能优于SPSO和SMPSO。将AHPSO用于某航空发动机的PID参数优化,其整定性能优于现有的工业方法和其他PSO算法。     

Adaptive fuzzy particle swarm optimization for global optimization of multimodal functions

This paper proposes an adaptive fuzzy PSO (AFPSO) algorithm, based on the standard particle swarm optimization (SPSO) algorithm. The proposed AFPSO utilizes fuzzy set theory to adjust PSO acceleration coefficients adaptively, and is thereby able to improve the accuracy and efficiency of searches. Incorporating this algorithm with quadratic interpolation and crossover operator further enhances the global searching capability to form a new variant, called AFPSO-QI. We compared the proposed AFPSO and its variant AFPSO-QI with SPSO, quadratic interpolation PSO (QIPSO), unified PSO (UPSO), fully informed particle swarm (FIPS), dynamic multi-swarm PSO (DMSPSO), and comprehensive learning PSO (CLPSO) across sixteen benchmark functions. The proposed algorithms performed well when applied to minimization problems for most of the multimodal functions considered.     

嵌入列维变异的混合动态粒子群算法

针对标准粒子群优化算法易陷入局部最优、收敛精度不高的问题,提出一种嵌入列维变异的混合动态粒子群算法（DLPSO）。算法在进化过程中采用动态拓扑Dbest策略以降低粒子趋同性,每次迭代时根据解的好坏将粒子分为全局最优粒子、探索粒子及无目标粒子,并对探索粒子进行分簇,簇内粒子的更新受到全局最优粒子及簇内最优粒子的共同影响;为确保粒子多样性,平衡局部搜索与全局搜索,采用免疫机制与自适应列维变异相结合的方式对粒子进行变异。利用7个测试函数对算法进行性能评价,数值仿真结果表明该算法搜索精度高且稳定性好,具有良好的收敛性能。     

基于Tent映射的自适应混沌嵌入式粒子群算法

为避免粒子群算法后期出现早熟收敛,提出一种基于Tent映射的自适应混沌嵌入式粒子群算法。将混沌变量嵌入到标准粒子群算法中,且对参数进行自适应调整。算法采用Tent映射生成的混沌序列来取代基本粒子群算法中的随机数,充分利用了混沌运动的随机性、遍历性和规律性;惯性权重和学习因子采用非线性的自适应调整策略;建立平均粒距与适应度方差相结合的早熟收敛判断机制,并且以混沌搜索的方式来跳出局部最优。测试函数仿真结果表明,该算法具有良好的全局搜索能力,寻优精度较高,鲁棒性好。     

一种基于轮盘赌选择遗传算法的随机微粒群算法

以保证全局收敛的随机微粒群算法SPSO为基础,本文提出了一种改进的随机微粒群算法--GAR-SPSO。该方法是在SPSO的进化过程中,以轮盘赌选择机制下的遗传算法所产生的最优个体来代替SPSO中停止的微粒,参与下一代的群体进化。通过对五个多峰的测试函数进行仿真明：在搜索空间维数相同的情况下,GAR-SPSO收敛率及收敛速度均大大优于SPPSO。     

引入萤火虫行为和Levy飞行的粒子群优化算法

粒子群优化（PSO）算法具有易陷入局部最小值和全局搜索能力差的缺陷,对PSO算法的改进大多只是在某一方面利用单一搜索策略进行改进,针对这种改进策略不能全面优化PSO算法性能的问题,提出一种引入萤火虫行为和Levy飞行的粒子群优化（FBLFPSO）算法。根据改进的自调节步长的萤火虫搜索策略改善PSO的局部搜索能力,避免PSO陷入局部最小值;后期利用Levy飞行策略增强种群多样性,提高PSO全局搜索能力,跳出局部最优解。仿真实验结果表明,与现有相关算法相比,FBLFPSO的全局搜索能力和搜索精度都有较大提高。     

二进制粒子群优化算法在化工优化问题中的应用

优化问题是化工过程的一个主要问题,而由化工问题建模所得到的优化问题大多较为复杂,此时要求的优化算法具有良好的优化性能。粒子群优化算法是新近发展起来的一种优化算法,但其对多极值函数的优化时,易陷局部极值。本文在分析粒子群优化算法的机理、考虑二进制比十进制更易于学习等的基础上,提出采用二进制表示粒子群优化算法,使每个粒子更易于从个体极值与全局极值中学习,从而使算法具有更强的搜索能力与更快的收敛速度,性能测试说明了所提出的算法是有效的．最后将算法用于求解换热网络的优化问题,取得良好效果。     

一种含驻留粒子的改进粒子群算法

为了避免粒子群算法过早收敛,提出一种包含局部驻留粒子的改进粒子群算法（CRPSO）。该算法将基本的粒子群算法的粒子称为主粒子,而当算法每找到一个新的全体最优点之后,将会在这个最优点附近产生几个称为驻留粒子的搜索粒子。2种粒子分工协作,主粒子负责全局搜索而驻留粒子负责局部搜索。驻留粒子帮助主粒子群避免过早收敛,提高整个粒子群多样性。仿真结果表明,该算法能有效地改善粒子群算法在非线性全局优化问题上的早熟现象,增强粒子群算法的全局搜索能力。     

优质个体最优动态空间变异的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法进化前期需大幅维度变动以搜索更多新区域,后期因仅有几维未达到最优解而陷入局部最优等问题进行研究,提出优质个体最优动态空间变异的粒子群优化算法。在挑选出优质的个体最优粒子后,选择其两个不同维度,使其中一个维度向另一维作列维飞行,得到新的变异维度值,且进行变异的维度随迭代次数的增加而减少,种群多样性进一步提高,勘探与开发能力得到平衡。将提出的算法与新近改进的高水平粒子群算法在12个基准函数上进行比较,实验结果表明该算法在求解精度和收敛速度上更具优势。     

二阶微粒群算法

为了提高标准微粒群算法的全局收敛性,提出了一种新的微粒群算法——二阶微粒群算法.首先,介绍了二阶微粒群算法的引入,分析了其收敛性,并且研究了其参数的选择范围.其次,在分析二阶微粒群算法的进化方程的基础上,引出了具有随机惯性权重的标准微粒群算法.再次,在二阶微粒群算法中加入振荡因子来调整微粒的速度变化率,更好地使二阶微粒群算法收敛于全局最优.最后,利用这几种改进方法对典型测试函数进行仿真,实验结果表明,这些方法能够有效克服早熟问题,在全局收敛性和收敛速度方面均优于标准微粒群算法.     

自适应进化多目标粒子群优化算法

提出一种自适应进化粒子群优化算法以求解多目标优化问题．采用非支配排序策略和动态加权法选择最优粒子,引导种群飞行,提高Ｐａｒｅｔｏ解的多样性．采用动态惯性权重,提高其全局寻优能力．当种群的寻优能力减弱时,采用变异操作以引导粒子群跳出局部最优．通过ＺＤＴ１～ＺＤＴ４ 基准函数验证,该算法能够在保持优化解多样性的同时实现较好的收敛性．与其他多目标进化算法和多目标粒子群优化算法相比,该算法具有较好的性能．     

基于混沌序列的粒子群优化算法

提出一种改进粒子群局部搜索能力的优化算法,对于陷入局部极小点的情性粒子,引入混沌序列重新初始化,在迭代中产生局部最优解的邻域点,帮助情性粒子逃商束缚并快速搜寻到最优解．对经典函数的测试计算表明。改进的混合算法通过微粒自适应更新机制确保了全局搜索性能和局部搜索性能的动态平衡,而且保持了PSO计算简洁的特点,在收敛速度和精度上均优于普通的PSO算法.     

A parallel boundary search particle swarm optimization algorithm for constrained optimization problems

During the past decade, considerable research has been conducted on constrained optimization problems (COPs) which are frequently encountered in practical engineering applications. By introducing resource limitations as constraints, the optimal solutions in COPs are generally located on boundaries of feasible design space, which leads to search difficulties when applying conventional optimization algorithms, especially for complex constraint problems. Even though penalty function method has been frequently used for handling the constraints, the adjustment of control parameters is often complicated and involves a trial-and-error approach. To overcome these difficulties, a modified particle swarm optimization (PSO) algorithm named parallel boundary search particle swarm optimization (PBSPSO) algorithm is proposed in this paper. Modified constrained PSO algorithm is adopted to conduct global search in one branch while Subset Constrained Boundary Narrower (SCBN) function and sequential quadratic programming (SQP) are applied to perform local boundary search in another branch. A cooperative mechanism of the two branches has been built in which locations of the particles near boundaries of constraints are selected as initial positions of local boundary search and the solutions of local boundary search will lead the global search direction to boundaries of active constraints. The cooperation behavior of the two branches effectively reinforces the optimization capability of the PSO algorithm. The optimization performance of PBSPSO algorithm is illustrated through 13 CEC06 test functions and 5 common engineering problems. The results are compared with other state-of-the-art algorithms and it is shown that the proposed algorithm possesses a competitive global search capability and is effective for constrained optimization problems in engineering applications.     

一种基于单纯形法的随机微粒群算法

以保证全局收敛的随机微粒群算法SPSO为基础,本文提出了一种改进的随机微粒群算法--SM-SPSO。该方法是在SPSO的进化过程中,以单纯形法所产生的最优个体来代替SPSO中停止的微粒,参与下一代的群体进化。这样既可以利用单纯形法的收敛快速性,又可以利用SPSO的全局收敛性。通过对两个多峰的测试函数进行仿真,其结果表明在搜索空间维数相同的情况下,SM-SPSO的收敛率及收敛速度均大大优于SPSO。     

基于Bloch 球面坐标编码的量子粒子群算法及应用

为提高粒子群算法的优化效率,在分析粒子群优化算法的基础上,提出了一种基于Bloch球面坐标编码的量子粒子群优化算法。该算法每个粒子占据空间三个位置,每个位置代表一个优化解。采用传统粒子群优化方法的搜索机制调整量子位的两个参数,可以实现量子位在Bloch球面上的旋转,从而使每个粒子代表的三个优化解同时得到更新,并快速逼近全局最优解。标准测试函数极值优化和模糊控制其参数优化的实验结果表明,与同类算法相比,该算法在优化能力和优化效率两方面都有改进。     

基于滑动平均极值的粒子群优化算法

针对标准粒子群优化算法(SPSO)易陷入局部最优,进化后期收敛速度慢的缺点,提出一种基于滑动平均极值的粒子群优化算法(MWAPSO).改进了标准粒子群算法中的速度更新方程,使得粒子在进化过程中追随个体极值、全局极值和滑动平均极值.将该算法应用于4个典型的测试函数,实验结果表明,与标准粒子群算法相比,该算法在运行初期具有更强的探索能力,能够有效地避免粒子群体陷入早熟收敛.有更好的收敛性和更快的收敛速度.     

引入多级扰动的混合型粒子群优化算法

为解决粒子群优化算法易陷入局部最优值的问题,提出一种引入多级扰动的混合型粒子群优化算法.该算法结合两种经典改进粒子群优化算法的优点,即带惯性参数的标准粒子群优化算法和带收缩因子的粒子群优化算法,在此基础上,引入多级扰动机制：在更新粒子位置时,引入一级扰动,使粒子对解空间的遍历能力得到加强;若优化过程陷入“局部最优”的情况,则引入二级扰动,使得优化过程继续,从而摆脱局部最优值.使用了6个测试函数——Sphere函数、Ackley函数、Rastrigin函数、Styblinski-Tang函数、Duadric函数及Rosenbrock函数来对所提出的混合型粒子群优化算法进行仿真运算和对比验证.模拟运算的结果表明：所提出的混合型粒子群优化算法在对测试函数进行仿真时,其收敛精度和收敛速度都优于另外两种经典的改进粒子群优化算法;另外,在处理多峰函数时,本算法不易被局部最优值所限制.