基于种群分区的多策略自适应多目标粒子群算法

在多目标粒子群优化算法中,平衡算法收敛性和多样性是获得良好分布和高精度Pareto前沿的关键,多数已提出的方法仅依靠一种策略引导粒子搜索,在解决复杂问题时算法收敛性和多样性不足.为解决这一问题,提出一种基于种群分区的多策略自适应多目标粒子群优化算法.采用粒子收敛性贡献对算法环境进行检测,自适应调整粒子的探索和开发过程;为准确制定不同性能的粒子的搜索策略,提出一种多策略的全局最优粒子选取方法和多策略的变异方法,根据粒子的收敛性评价指标,将种群划分为3个区域,将粒子性能与算法寻优过程结合,提升种群中各个粒子的搜索效率;为解决因选取的个体最优粒子不能有效指导粒子飞行方向,使算法停滞,陷入局部最优的问题,提出一种带有记忆区间的个体最优粒子选取方法,提升个体最优粒子选取的可靠性并加快粒子收敛过程;采用包含双性能测度的融合指标维护外部存档,避免仅根据粒子密度对外部存档维护时,删除收敛性较好的粒子,导致种群产生退化,影响粒子开发能力.仿真实验结果表明,与其他几种多目标优化算法相比,该算法具有良好的收敛性和多样性.     

基于平衡搜索策略的多目标粒子群优化算法*

鉴于平衡全局和局部搜索在多目标粒子群优化算法获取完整均匀Pareto最优前沿方面的重要性,设计平衡全局和局部搜索策略,进而提出改进的多目标粒子群优化算法(bsMOPSO).文中策略在局部搜索方面设计归档集自挖掘子策略,通过对归档集中均匀分布的部分粒子进行柯西扰动,使归档集涵盖整个前沿面的局部搜索.在全局搜索方面设计边界最优粒子引导搜索子策略,以边界最优粒子替换部分粒子的全局最优解,引导粒子向各维目标的边界区域搜索.选取4种对比算法在ZDT和DTLZ系列的部分测试函数上进行实验,结果表明bsMOPSO具有更快的Pareto最优前沿收敛效率和更好的分布性.     

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.     

基于自适应学习的多目标粒子群优化算法

将进化算法应用于某些多目标优化问题时,采用增加种群规模和进化代数的方法往往耗费大量的目标函数计算开销,且达不到提高种群进化效率的目的,为此提出了一种基于自适应学习最优搜索方向的多目标粒子群优化算法。采用自适应惯性权值平衡算法的全局和局部搜索能力,采用聚类排挤方法保持Pareto非支配解集的分布均匀性,使用最近邻学习方法为每个粒子在Pareto非支配解集中寻找一个最优飞行目标来提高其收敛速度并保持粒子群搜索方向的多样性。实验结果表明,提出的算法可在显著地降低函数评估成本的前提下实现快速的搜索,并使粒子群均匀地逼近Pareto最优面。     

基于QPSO 和拥挤距离排序的多目标量子粒子群优化算法

为了提高多目标优化算法的收敛性、分布性和减少算法的计算代价,提出一种基于量子行为特性的粒子群优化(QPSO)和拥挤距离排序的多目标量子粒子群优化(MOQPSO-CD)算法.MOQPSO-CD利用QPSO快速接近真实的Pareto最优解,同时引入高斯变异算子以增强解的多样性.采用拥挤距离排序的方法对外部存储器中最优解进行更新和维护,使得从中选择的具有全局最优的领导粒子能够引导粒子群最终找到真实的Pareto最优解.仿真结果表明,MOQPSO-CD具有更好的收敛性和更均匀的分布性.     

基于Q学习的多任务多目标粒子群优化算法

多任务粒子群优化算法(multi-task particle swarm ptimization, MTPSO)通过知识迁移学习,具有快速收敛能力,广泛应用于求解多任务多目标优化问题.然而, MTPSO难以根据种群进化状态自适应调整优化过程,容易陷入局部最优,收敛性能较差.针对此问题,利用强化学习的自我进化与预测能力,提出一种基于Q学习的多任务多目标粒子群优化算法(QM2PSO).首先,设计粒子群参数动态更新方法,利用Q学习方法在线更新粒子群算法的惯性权重和加速度参数,提高当前粒子收敛到Pareto前沿的能力;其次,提出基于柯西分布的突变搜索策略,通过全局和局部交替搜索多任务最优解,避免算法陷入局部最优;最后,设计基于正向迁移准则的知识迁移方法,采用Q学习方法更新知识迁移率,改善知识负迁移现象.与已有经典算法的对比实验结果表明所提出的QM2PSO算法具有更优越的收敛性.     

基于多样性检测的双子群多目标粒子群算法

为了平衡多目标粒子群算法的多样性和收敛性,提出一种基于多样性检测的多子群多目标粒子群算法.首先,将多样性检测方法引入到多目标粒子群算法中,并结合多目标粒子群算法的特点进行改进.然后,将种群分为两个不同分工的子群,一个子群保持较好的多样性,在搜索空间进行全局搜索;另一个子群保持较好的收敛性,在Pareto前沿附近进行局部搜索.最后,根据多样性度量指标调整两个子群的搜索行为,以达到兼顾多样性和收敛性的目的.在标准测试问题上的仿真结果表明了所提算法的有效性.     

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。     

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．     

基于动态多种群的多目标粒子群算法

研究进化算法在求解多目标优化问题时,极易陷入到伪Pareto前沿(等价于单目标优化问题中的局部最优解),为了提高优化过程,提出一种基于动态多种群的多目标粒子群算法(DMSMOPSO).在DMSMOPSO算法中,为了增加种群的多样性,提升粒子跳出局部最优解的能力,采用多子群进行搜索并且子群是动态地进行构建;采用K-均值聚...     

一种带混沌变异的粒子群优化算法

为了克服粒子群算法在进化后期存在收敛速度慢、易陷入局部极小等问题,提出了一种混沌变异粒子群优化算法。该算法根据群体适应度变化率对种群中非优胜粒子进行变异操作,并对全局最优位置进行小范围混沌扰动,以增强算法跳出局部最优的能力。对几种复杂典型函数与标准粒子群算法进行了仿真测试,结果表明该算法明显改善了全局搜索能力和抗早熟收敛性能。     

一种双层可变子群的动态粒子群优化算法

粒子间信息的共享方式对粒子群优化算法的收敛速度和全局搜索能力有重要的影响.针对全互联、环形拓扑结构,提出基于双层子群的信息共享方式,以收敛率作为子群规模变化的标识,实现子群规模动态变化,协调了算法的全局搜索能力和局部寻优能力.子群排斥机制使子群跳出局部最优解的束缚,提高解的多样性.选取目前比较流行的几种粒子群优化算法,通过五种经典的Benchmark高维函数优化问题进行实验仿真.结果表明基于双层可变子群的动态粒子群优化算法可以有效的避免算法陷入局部最优,在保证收敛速度的同时算法的全局搜索能力和精度有明显的提高.     

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.     

CW-PSO及其在古建筑传感器优化配置中的应用研究

针对粒子群优化算法容易陷入早熟收敛以及全局搜索和局部搜索平衡能力差等缺点,提出了基于余弦自适应调整惯性权重的粒子群优化算法(CW-PSO),并将其应用在木构古建筑传感器优化配置中。仿真结果表明,该算法在一定程度上避免了早熟收敛,提高了全局和局部搜索性能,又能得到较为精确的寻优结果。     

独立自适应调整参数的粒子群优化算法

针对传统粒子群优化算法在求解复杂优化问题时易陷入局部最优和依赖参数的取值等问题,提出了一种独立自适应参数调整的粒子群优化算法。算法重新定义了粒子进化能力、种群进化能力以及进化率,在此基础上给出了粒子群惯性权重及学习因子的独立调整策略,更好地平衡了算法局部搜索与全局搜索的能力。为保持种群多样性,提高粒子向全局最优位置的收敛速度,在算法迭代过程中,采用粒子重构策略使种群中进化能力较弱的粒子向进化能力较强的粒子进行学习,重新构造生成新粒子。最后通过CEC2013中的10个基准测试函数与4种改进粒子群算法在不同维度下进行测试对比,实验结果验证了该算法在求解复杂函数时具有高效性,通过收敛性分析说明了算法的有效性。     

一种多粒子群协同进化算法

为进一步提高多粒子群协同进化算法的寻优精度, 并有效改善粒子群易陷入局部极值及收敛速度慢的问题, 结合遗传算法较强的全局搜索能力和极值优化算法的局部搜索能力, 提出了一种改进的多粒子群协同进化算法. 对粒子群优化算法提出改进策略, 并在种群进化过程中, 利用遗传算法增加粒子的多样性及优良性, 经过一定次数的迭代, 利用极值优化算法加快收敛速度. 实验结果表明该算法具有较好的性能, 能够摆脱陷入局部极值点的问题, 并具有较快的收敛速度.     

改进的粒子群算法在烧结配料中的应用

为提高计算机烧结配料的自适应性和通用性,提出了基于改进粒子群算法优化求解的方法。该方法采用柯西分布函数演化而来的调整函数,根据迭代次数惯性权重动态调整,对粒子群算法的全局和局部搜索能力进行平衡调整,使算法初期有较快的收敛速度,后期又保持较高的寻优精度,从而提高了粒子群算法的全局和局部搜索能力。仿真结果表明,所提出的改进粒子群算法收敛速度快、精度高、具有较强的全局寻优能力,能有效降低钢铁企业烧结成本,为实际工程应用提供了一个新思路。     

基于指数衰减惯性权重的分裂粒子群优化算法

针对粒子群优化算法因种群多样性丧失而陷入局部最优、早熟收敛的问题,提出一种基于指数衰减惯性权重的分裂粒子群优化算法（EDW-DPSO）。首先,采用半均匀初始化种群,使种群以整体均匀、局部随机的方式分布;其次,引入动态分裂算子,对满足分裂条件的粒子执行分裂操作,增加种群多样性,避免粒子陷入局部最优;最后,采用指数衰减的惯性权重,平衡粒子全局搜索和局部开发能力。实验结果表明,该算法在前期有较大的搜索空间,种群多样性增加,后期则强调局部开发,提高收敛精度和优化能力,加快粒子跳脱局部极值逼近全局最优。