粒子群优化算法的发展趋势

分析优化算法的发展历程,指出粒子群优化算法(PSO)是基于群体智能的一种算法,简单易行,可调参数少,研究广泛且发展迅速.结合图形给出算法的个体极值和整体极值的搜优运动过程.研究总结算法的研究现状及特点,认为PSO还需要完善和继续研究.提出将算法应用于复杂的约束优化、随机优化与最优控制问题是算法应用研究的方向,并指出对该算法完整的收敛性分析是算法成熟的标志.     

基于抗体注射的免疫遗传算法

标准遗传算法存在收敛速度慢、过早成熟等缺点。借鉴生物免疫系统中抗体注射免疫的理论,提出了一种基于抗体注射的免疫遗传算法(AIGA)。该算法在保留了标准遗传算法随机全局搜索能力的基础上,引进了生物免疫系统的免疫应答、抗体注射和免疫选择等机制。结合旅行商问题(TSP),给出了示范抗体的提取和注射方法,并给出了算法收敛性的理论证明。最后,用AIGA对100个城市的TSP进行了仿真计算,并将其计算过程与标准遗传算法进行了对比,结果表明该算法能有效地改善遗传算法不成熟收敛的缺陷,使收敛的速度有较大的提高。     

一种求解Shubert函数优化问题的演化算法

综合国内外演化计算研究现状,基于热力学中的自由能极小化原理, 设计了一个全新的热力学演化算法,并通过对于Shubert函数优化问题求解的数值试验,测试了热力学演化算法的优良性能,实验结果表明了热力学演化算法求出的解比一般演化算法求出的解更加接近于全局最优。     

一种交互演化改进鲸鱼算法及其收敛性分析

针对鲸鱼算法求解稳定性不强、收敛速度有时较慢、易陷入局部极值等缺点,提出一种具有轮盘赌选择和二次插值择优机制的双种群交互演化鲸鱼算法.首先,在搜索觅食阶段引入轮盘赌选择机制,可有效避免劣质解被多次选取的问题,保证算法的收敛性能;在算法进化结构和求解过程中用两种不同演化机制的种群以及它们之间不断的信息交互,可有效地平衡和调节算法的全局搜索与局部搜索能力;在双种群个体演化更新后、信息交互前,利用二次插值策略更新鲸鱼个体的位置,增加种群的多样性,而之后的择优选取新位置可提高算法的收敛速度.然后,给出算法流程并用概率测度法对算法的收敛性进行证明.最后,通过6种代表性算法对CEC2017测试函数集套件中不同特征函数在多个维度上进行仿真实验,结果表明改进算法的收敛速度、寻优精度和求解稳定性均有明显提高,具有很好的收敛性能.     

Rate of convergence for the Legendre pseudospectral optimal control of feedback linearizable systems

Pseudospectral (PS) computational methods for nonlinear constrained optimal control have been applied to many industrial-strength problems, notably, the recent zero-propellant-maneuvering of the international space station performed by NASA. In this paper, we prove a theorem on the rate of convergence for the optimal cost computed using a Legendre PS method. In addition to the high-order convergence rate, two theorems are proved for the existence and convergence of the approximate solutions. Relative to existing work on PS optimal control as well as some other direct computational methods, the proofs do not use necessary conditions of optimal control. Furthermore, we do not make coercivity type of assumptions. As a result, the theory does not require the local uniqueness of optimal solutions. In addition, a restrictive assumption on the cluster points of discrete solutions made in existing convergence theorems is removed.     

带有迭代学习前馈的快速路无模型自适应入口匝道控制

提出了一种新的带有迭代学习前馈的快速路无模型自适应入口匝道控制算法. 模块化的前馈迭代学习和反馈MFAC控制器设计方案使所设计的控制系统有效地利用了交通流的周期性特征, 提高了控制品质. 严格的数学推导证明了该方法的收敛性. 仿真研究及比较结果验证了所提算法的有效性.     

基于改进基因表达式程序设计的股票指数预测

介绍基因表达式程序设计方法的基本原理,针对股票指数分析与预测问题,在经典的GEP算法基础上,提出一种基于动态变异算子的改进的GEP算法——IGEP算法,动态变异算子随着进化代数和染色体所含基因数目不同而变化,从而加快了GEP的收敛速度和精确度,对算法进行了复杂度和收敛性分析。设计一种基于IGEP的股票指数分析与预测算法,数值实验结果表明,该算法优于经典GEP算法,具有较广泛的通用性。     

改进萤火虫算法性能分析及其在WSNs网络覆盖中的应用

对改进萤火虫算法性能及其在WSNs网络覆盖优化中的应用问题进行了研究。分析了基本萤火虫算法的全局收敛性,针对其收敛效率低的缺陷,给出了算法改进策略,并证明了改进的萤火虫算法以概率1收敛于全局最优解,在此基础上,提出了基于萤火虫优化的网络覆盖算法,建立了以网络均匀度及网络覆盖率为准则的数学模型,推导了节点冗余度与网络覆盖率之间的关系,给出了节点休眠策略,并将节点部署划分成不同的阶段,在每个阶段,分别采用改进的萤火虫算法对模型进行求解,进而得到无线传感器网络最优覆盖,最后对经典测试函数和WSNs网络覆盖问题进行实验仿真,仿真结果表明改进的算法具有更加理想的运算结果,而且能有效地给出WSNs网络覆盖优化方案。     

计算机辅助外科手术空间配准技术的研究

医学图像和实际手术空间的配准问题是计算机辅助外科手术技术的一个重要的研究热点,它能够帮助医生选择最佳手术路径和减小手术损伤,实现手术的方便快捷和微创,提高手术成功率。主要研究了一种基于ICP算法的计算机辅助外科手术中空间配准技术,通过获取实验模型的空间坐标信息,进行点集配准,找到最优旋转矩阵和最优平移向量。并通过仿真实验给出了模拟的配准结果,仿真试验结果表明,ICP算法配准精度高,适用于计算机辅助外科手术。     

基于不确定知识的粒子群优化算法

针对标准粒子群优化算法（PSO）速度更新方程存在随机参数,使得粒予扶取知识存在不完备性的问题,将不确定知识引入PSO算法中,并对个体知识、群体知识和不确定知识随机参数进行了归一化,保证算法在每一步演化中都能获得完备知识．理论分析给出了PSO—UK算法局部收敛参数条件,并证明了其具有全局优化性能．经典测试函数实验表明,所提出的PSO－UK算法具有全局搜索能力,且局部收敛精度明显优于PSO算法．