基于自适应更新策略的蚁群算法在TSP上的应用

针对传统蚁群算法收敛性不好、易陷入局部最优的问题,提出了自适应更新策略的蚁群算法（Adaptive Update-Ant Colony System,AU-ACS）,有效地平衡了种群多样性和算法收敛速度。算法前期通过自适应地改变信息素挥发值,由信息素挥发值动态约束信息素值,从而提高了种群多样性;运行后期奖励当前迭代最优路径的信息素,通过加大最优路径的相对引导作用,从而加快收敛速度;最后加入改进的子路径贡献度,根据阈值因子自适应调整局部最优路径的信息素,达到平衡种群多样性和收敛速度的目的。在与传统蚁群算法在旅行商问题（Travelling Salesman Problem,TSP）中对比表明,改进后算法求解的精度更高、稳定性增强。     

基于异构双种群全局视野蚁群算法的移动机器人路径规划研究

针对蚁群算法中存在的算法收敛速度慢、逼近最优解能力不足等问题,提出一种基于异构双种群全局视野的蚁群算法,并将其应用于移动机器人路径规划领域。首先,研究基于异构蚁群的并行结构,通过差异化种群的相互协作提高蚁群算法的收敛速度和规划最优路径的能力;然后,研究具有全局视野的自适应步长,解决蚁群算法因局部视野导致无法搜索到最优步长的问题;最后,研究信息素初始化以及信息素更新方式,改进传统蚁群算法运行初期搜索无序性以及信息素更新不合理等问题;实验结果表明,该算法在逼近最优解能力和提高收敛速度等方面较对比方法有着显著提高,在测试的几种仿真地图中,平均路径长度优化了12%,平均迭代次数和平均运行时间分别减少了67%和82%。     

基于统计分析的自适应蚁群算法及应用

路径规划是机器人关键技术之一。利用改进的蚁群算法进行机器人的路径规划。针对传统蚁群算法收敛速度慢且易陷入局部最优解的缺陷,在Ant Colony System算法基础上,对每代蚁群动态随机统计分析,提取最优、平均和最差的蚂蚁信息,构成自适应算子用于局部信息素的自适应更新。仿真实验结果证明该自适应算子在平衡增加收敛速度和陷入局部最优解矛盾的问题中是有效的。     

求解TSP问题的自适应模拟退火蚁群算法

针对蚁群算法易陷入局部最优,收敛速度较慢的问题,在最大-最小蚁群算法的基础上,提出一种自适应模拟退火蚁群算法。在高温阶段以一定概率接受次优解,优化每次迭代后的路径,增加算法的全局搜索能力,并采用一种自适应的信息素更新策略,前期增加算法的全局搜索能力,后期加快算法的收敛速度;在低温阶段通过降温系数的取值,加快算法收敛速度,在温度机制上采用了回火机制,避免局部最优,使解的质量得到了提高。同时在算法中结合了3opt进一步优化了算法解的质量。实验结果表明该算法的收敛速度以及求解质量得到了一定程度的改善,较好地平衡了种群多样性以及收敛速度的关系。     

基于启发式机制的改进蚁群算法

针对蚁群算法在求解最短路径问题时收敛速度慢,容易陷入局部最优解的问题,提出基于启发式机制的改进蚁群算法.在蚁群系统（ant colony system,ACS）算法基础上通过候选节点到目标点的距离动态调整启发函数,提高收敛速度;算法陷入局部最优时,引入惩罚函数,使当前最优路径上的信息素快速下降而降低蚂蚁下一次搜索正反馈的影响,避免算法陷入局部最优.仿真实验表明,在复杂环境中,包括终点处存在凹形障碍物时,该算法在解的质量和收敛速度上都显示出了良好的性能.     

基于粒子群参数优化的同构双种群蚁群算法

针对蚁群算法易陷入局部最优、收敛速度较慢的问题,提出一种基于粒子群参数优化的同构双种群蚁群算法。将蚂蚁均分为两个子群,第一子群引入单位距离信息素路径构建算子,加强距离因素和信息素因子的协同作用;第二子群引入粒子群优化算法,对蚁群算法的多个参数在三维空间中进行优化,提高了解的质量。两个种群在参数方面优势互补并进行协同交流,共同促进算法找到全局最优解。针对TSP问题,实验表明,所设计的算法增强了算法的种群多样性。     

基于自适应蚁群算法在急救车辆调度上的应用

针对基本型蚁群算法迭代次数多,搜素时间较长,收敛速度慢的缺陷,采用改进的自适应蚁群算法,根据全局最优解的分布情况自适应地进行信息素范围的更新,从而动态地调整各路径上的信息素强度,同时,建立数学模型,给出求解TSP问题的改进算法,仿真出通过改进的自适应蚁群算法得到的最优路径,应用到患者位置与急救调度站之间最优路径的选择。结果表明,该模型和算法在收敛速度和迭代次数上均优于基本型蚁群算法。     

信息素增量动态更新的改进蚁群算法

蚁群算法是一种优秀的拟生态启发式算法,具有较强的鲁棒性,易与其它拟生态算法结合等特点.不过,它也存在着容易陷入局部最优、收敛速度慢等问题.通过分析蚁群算法的运行机制,得出了蚁群算法易陷入局部最优、收敛速度慢等不足产生的原因,针对这些不足,通过侈改基本蚁群算法中信息素的更新规则,使得每轮搜索后信息素的增量能更好地反映解的质量,以加快收敛;同时引进了路径信息素平滑机制以平衡路径上的信息量.对TSP问题的仿真实验结果表明,改进后的算法加快了收敛速度,提高了全局搜索能力.     

基于变异操作的蚁群算法用于连续函数优化

介绍了基本蚁群算法的数学模型,在一种新的连续空间分解方法的基础上,对信息素更新方式进行了改进,采用信息素局部更新和自适应的信息素全局更新相结合的方式,以提高算法的收敛速度。引入了进化算法中的变异操作,对寻优过程中每次迭代的最优解进行变异,增加了种群的多样性,避免算法的早熟,以提高改进后蚁群算法的全局收敛性能。实验结果表明,提出的基于变异操作的蚁群算法在连续函数寻优上有更好的收敛速度和收敛性能。     

自适应动态双种群蚁群算法

基本蚁群算法容易陷于局部最优解是其较为突出的缺点。针对这一问题,文章提出使用双种群蚁群同时进行搜索。在迭代过程中,若判断出算法陷入可能局部最优时,则交换不同种群对应路径上的信息素,并且同时双向动态自适应调整信息素挥发系数的改进策略。通过信息素的震荡变化和挥发系数的自适应调整,扩大搜索空间,提高算法搜索的全局性。通过实验仿真,证明了此算法改进是可行和有效的。     

基于信息素初始分配和动态更新的蚁群算法

针对蚁群算法搜索初期收敛速度慢和容易陷入局部最优的问题,对蚁群算法进行改进.在初始化阶段,采用贪心策略构造次优路径并增加该路径上的信息素浓度,实现不同路径上信息素的初始分配,使信息素在搜索初期就能发挥指导性作用,让蚂蚁更快地趋向于最优解的附近;在迭代寻优过程中,引入遗传变异操作,对每次迭代后的最优路径作变异操作,尝试寻...     

B样条曲线融合蚁群算法的机器人路径规划

针对蚁群算法在静态环境下全局路径规划存在无法找到最短路径、收敛速度慢、路径搜索盲目性大、拐点多等问题,提出一种改进蚁群算法。以栅格地图为机器人运行环境,对初始信息素进行非均匀分布,使路径搜索更倾向于起点和目标点的连线附近;把当前节点、下一节点和目标点的信息加入启发式函数,同时引入动态调节因子,促使启发函数在迭代前期起主导作用,而后期则加强信息素引导;引入伪随机转移策略,以减少路径选择的盲目性,加快找到最短路径;动态调整挥发系数,使得前期挥发系数大,后期较小,从而避免算法陷入早熟;在最优解的基础上,引入B样条曲线平滑策略,以进一步优化最优解,使得到的路径更短且更加平滑。对改进算法的主要参数进行敏感性分析,并对该算法的各改进环节的可行性与有效性进行了实验,而且在20×20和50×50环境下与传统蚁群算法及其他改进蚁群算法进行仿真对比,实验结果验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

自适应蚁群算法的移动机器人路径规划

针对传统蚁群算法在路径规划中存在收敛速度和寻优能力不平衡，算法易陷入局部最优等问题，提出一种自适应改进蚁群算法。为了提高算法收敛速度，在栅格环境下，根据最优路径的特点以及实际环境地图的基本参数，对初始信息素进行差异化分配；为了提高蚂蚁搜索效率，在状态转移概率中引入转角启发信息并对路径启发信息进行改进；重新制定信息素更新策略，设定迭代阈值，调整信息素挥发系数和信息素浓度，使算法在迭代后期依然具有较强的搜索最优解能力；采用分段三阶贝塞尔曲线对最优路径进行平滑处理以满足机器人实际运动要求。通过实验仿真与其他算法进行对比分析，验证了改进算法的可行性、有效性和优越性。     

一种启发式动态信息素更新策略的蚁群算法

针对蚁群系统（ACS）在解决TSP问题上存在易陷入局部最优和收敛速度较慢的问题,提出了一种改进的启发式蚁群算法。在迭代前期赋予伪随机因子较小的阈值,从而使蚂蚁能以较大的概率选择轮盘赌方式完成解的构建,扩大了解的搜索范围;同时通过引入迭代最优蚂蚁进行全局信息素更新,来进一步增加了解的多样性,使算法避免陷入局部最优。在迭代后期随着伪随机因子参数值变化幅度的加快,则用至今最优蚂蚁来取代迭代最优蚂蚁,以促进搜索进程很快的向最优解附近收敛,加快了收敛的速度。实验仿真结果表明改进后的算法在前期能够有效地跳出局部最优,并且在后期能够明显提升收敛速度。     

引入动态分化和邻域诱导机制的双蚁群优化算法

为提高传统蚁群算法在解决旅行商问题时的优化效果,提出了一种引入动态分化和邻域诱导机制的双蚁群优化算法。该算法首先引入混沌随机策略,在算法初始化阶段改变原始的贪心策略,使初始信息素混沌分布,以保持种群的多样性,从而提高解的精度;其次,将蚁群分为孤立蚁群与正常蚁群,两组蚂蚁分别在当前最优路径与离群路径附近搜索;在种群间采取诱导机制,正常蚁负责搜索最优路径,孤立蚁混沌随机释放信息素,将正常蚁群诱导至新的路径邻域,从而有效地平衡收敛速度与解的多样性之间的矛盾。通过对不同规模的旅行商问题仿真结果的比较,验证了所提算法的有效性。     

改进的重叠蚁群优化算法

针对蚁群优化算法在进行全局最优解搜索时容易陷入局部最优解和收敛速度缓慢等缺陷,提出了一种有效求解全局最优解搜索问题的重叠蚁群优化算法。该算法通过设置多个重叠的蚁群系统,并对每一个蚁群初始化不同的参数,之后在蚁群之间进行信息素的动态学习,增强了不同蚁群对最优解的开采能力,避免了算法出现早熟现象。仿真实验结果表明,重叠蚁群优化算法在避免陷入局部最优解方面具有良好的效果,是一种提高蚁群算法性能的有效的改进算法。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划问题研究

针对蚁群算法收敛速度慢,容易陷入局部最优的问题,结合A*算法和蚁群算法提出了一种解决机器人路径规划问题的改进蚁群算法。自适应调整启发函数,在路径的后程借鉴启发式A*算法的估价函数,在ACS算法的启发函数中引入方向信息,提高算法的搜索效率,同时动态调整权重系数改变目标点的方向信息在蚂蚁移动过程中的影响,以平衡ACS算法解的多样性和收敛速度慢之间的关系。仿真实验表明,该算法不但可以提高收敛速度,而且在改善解的质量方面也取得了较好的效果。     

基于路径交换的求解TSP混合蚁群算法

将蚁群算法与局部搜索优化算法结合，可抑制蚁群算法早熟收敛问题，并能提高蚁群算法的收敛速度。通过建立有效的局部搜索优化算法的参照优化边集，提高其求解质量和效率；引入路径交换策略提高蚁群算法的收敛速度和寻优能力。实验结果表明改进的混合蚁群算法能求解规模在2000个城市以内的旅行商问题的全局最优解。