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.     

一种反演问题求解的免疫克隆粒子群优化算法

为了克服标准粒子群优化(PSO)算法易陷入局部最优以及进化后期收敛速度慢等缺陷,分析了标准PSO算法早熟收敛的原因,提出了基于混合变异机制的免疫克隆粒子群优化(ICPSO)算法并将其应用到波阻抗反演问题中.克隆选择算子能够在局部极值点接近全局最优点时有效增强最优粒子跳出局部解的能力;引入混沌映射Tent序列加速最优粒子的变异学习,在局部极值点与全局最优点距离较远时扩大遍历范围,避免陷入局部极值.通过理论模型试算表明,ICPSO算法在进行波阻抗反演时不仅收敛速度快,而且具有较高的反演精度和抗噪性能.     

基于改进粒子群优化算法的IIR数字滤波器设计

针对粒子群优化(PSO)算法存在早熟收敛问题,提出了一种改进算法——带有柯西扰动的重分布粒子群优化(RPSO)算法,并应用于IIR数字滤波器的优化设计。RPSO在检测到粒子群早熟收敛时,自动触发粒子重分布机制,帮助粒子逃离局部收敛区域,同时在迭代过程中对种群的全局最优位置施加柯西扰动以保持种群的多样性。仿真实验结果表明,在对IIR数字滤波器设计时,RPSO算法的性能优于粒子群、量子粒子群以及基于混沌变异的粒子群优化等算法。     

一种改进的全局粒子群优化算法

为了改善粒子群优化算法的优化性能, 提出一种改进的全局粒子群优化(IGPSO) 算法. 该算法基于开采能力和搜索能力相均衡的思想提出全局邻域搜索策略和扰动策略, 使算法减少陷入局部极值的可能性, 同时以一定概率对全局最优粒子进行摄动操作, 加快算法收敛. 与其他智能算法相比较, 测试结果从寻优精度、收敛速度和非参数统计显著性方面验证了IGPSO 算法的有效性.

     

基于改进粒子群优化和极限学习机的网络安全态势预测

针对网络安全态势预测模型预测精度不高、收敛较慢等问题,提出了一种基于改进粒子群优化极限学习机（IPSO-ELM）算法的预测方法。首先,通过改进粒子群优化（PSO）算法中的惯性权重和学习因子来实现两种参数随着迭代次数增加的自适应调整,使PSO初期搜索范围大、速度高,后期收敛能力强、稳定。其次,针对PSO易陷入局部最优的问题,提出一种粒子停滞扰动策略,将陷入局部最优的粒子重新引导至全局最优飞行。改进粒子群优化（IPSO）算法既保证了全局寻优的能力,又对局部搜索能力有所增强。最后,将IPSO与极限学习机（ELM）结合来优化ELM的初始权值及阈值。与ELM相比,结合IPSO的ELM的预测精度提高了44.25%。实验结果表明,与PSO-ELM相比,IPSO-ELM的预测结果拟合度可达到0.99,收敛速度提升了47.43%。所提算法在预测精度和收敛速度等指标上明显优于对比算法。     

应用微粒群算法确定有机化合物分子式

针对基本微粒群优化算法（PSO）存在容易陷入局部最优和收敛速度慢的缺点,在整数空间使用带收缩因子的微粒群优化算法基础上,提出了一种带变异概率的微粒群优化算法（IPSO）,用于提高微粒群的多样性,避免算法陷入局部最优解。实验证明,改进后的微粒群优化算法在防止早熟和加快收敛方面优于基本PSO算法和基本PSO算法加一半微粒随机初始化算法（PSO_HPO算法）。IPSO算法应用到确定有机化合物分子式时,取得了很好的效果。     

Solving nonlinear optimal control problems using a hybrid IPSO-SQP algorithm

A hybrid algorithm by integrating an improved particle swarm optimization (IPSO) with successive quadratic programming (SQP), namely IPSO-SQP, is proposed for solving nonlinear optimal control problems. The particle swarm optimization (PSO) is showed to converge rapidly to a near optimum solution, but the search process will become very slow around global optimum. On the contrary, the ability of SQP is weak to escape local optimum but can achieve faster convergent speed around global optimum and the convergent accuracy can be higher. Hence, in the proposed method, at the beginning stage of search process, a PSO algorithm is employed to find a near optimum solution. In this case, an improved PSO (IPSO) algorithm is used to enhance global search ability and convergence speed of algorithm. When the change in fitness value is smaller than a predefined value, the searching process is switched to SQP to accelerate the search process and find an accurate solution. In this way, this hybrid algorithm may find an optimum solution more accurately. To validate the performance of the proposed IPSO-SQP approach, it is evaluated on two optimal control problems. Results show that the performance of the proposed algorithm is satisfactory.     

一种高效粒子群优化算法

针对标准粒子群算法收敛速度慢和易出现早熟收敛等问题,提出一种高效粒子群优化算法．首先利用局部搜索算法的局部快速收敛性,对整个粒子群目前找到的最优位置进行局部搜索;然后,为了跳出局部最优,保持粒子的多样性,给出一个学习算子．该算法能增强算法的全局探索和局部开发能力．通过对10个标准测试函数的仿真实验并与其他算法相比较,结果表明了所提出的算法具有较快的收敛速度和很强的跳出局部最优的能力,优化性能得到显著提高．     

一种自适应柯西变异的反向学习粒子群优化算法

针对传统粒子群优化算法易出现早熟的问题,提出了一种自适应变异的反向学习粒子群优化算法。该算法在一般性反向学习方法的基础上,提出了自适应柯西变异策略(ACM)。采用一般性反向学习策略生成反向解,可扩大搜索空间,增强算法的全局勘探能力。为避免粒子陷入局部最优解而导致搜索停滞现象的发生,采用ACM策略对当前最优粒子进行扰动,自适应地获取变异点,在有效提高算法局部开采能力的同时,使算法能更加平稳快速地收敛到全局最优解。为进一步平衡算法的全局搜索与局部探测能力,采用非线性的自适应惯性权值。将算法在14个测试函数上与多种基于反向学习策略的PSO算法进行对比,实验结果表明提出的算法在解的精度以及收敛速度上得到了大幅度的提高。     

基于高斯分布和模拟退火算法的免疫微粒群优化算法研究

针对微粒群算法在搜索过程中粒子容易失去多样性而陷入局部最优且搜索速度较慢的缺陷,提出了一种基于高斯分布和模拟退火算法的免疫微粒群算法,该算法借助高斯分布和模拟退火的有关机理,分别进行免疫接种和免疫选择的操作。使用常用的基准函数对算法进行了仿真验证工作,通过与全局微粒群优化算法、变惯性权值微粒群优化算法的对比表明,免疫微粒群优化算法(IPSO)在搜索速度和全局寻优方面具有一定的优势。     

IPSO算法在舰用设备抗冲击能力分析中的应用

本文提出了一种能够保证以概率1收敛于全局最优解的改进粒子群优化(IPSO)算法。算法在运行过程中根据粒子的浓度和趋同性函数来确定当前粒子的变异概率,增强了粒子群优化算法跳出局部最优的能力。同时,引入的自适应加速度系数,更好地协调全局和局部搜索能力,有利于快速找到全局最优点。将其应用于典型设备抗冲击能力分析研究,结果表明,IPSO算法搜索能力有了显著提高,应用于设备抗冲击研究能提高计算的精确度,降低预测误差。     

An improved particle swarm optimization algorithm based on comparative judgment

Particle swarm optimization (PSO) algorithm is one of the most effective and popular swarm intelligence algorithms. In this paper, based on comparative judgment, an improved particle swarm optimization (IPSO) is proposed. Firstly, a new search equation is developed by considering individual experience, social experience and the integration of individual and social experience, which can be used to improve the convergence speed of the algorithm. Secondly, in order to avoid falling into a local optima, a location abandoned mechanism is proposed; meanwhile, a new equation to generate a new position for the corresponding particle is proposed. The experimental results show that IPSO algorithm has excellent solution quality and convergence characteristic comparing to basic PSO algorithm and performs better than some state-of-the-art algorithms on almost all tested functions.     

改进粒子群算法的潜器导航规划

针对粒子群算法的寻优搜索能力强和已有的一些导航算法存在收敛速度慢、迭代时间长的缺点,提出一种基于粒子群算法的潜器导航算法.利用群智能理论,对基本粒子群算法进行改进:提出一个含突变因子的可变调的惯性权值策略,从而达到增强粒子群算法局部和全局寻优的调度能力.通过实验仿真验证,证明了改进粒子群算法具有更优的性能.在此基础上,将该算法应用到水下潜器的路径规划中,通过对环境的建模分析进行条件约束,最终将路径规划问题转化为路径点求解的优化问题.实验仿真结果获得了从起点到终点的无碰撞路径,收敛速度也较快,验证了该方法的有效性和可行性.     

基于改进粒子群优化算法的AGV全局路径规划

分析了用人工神经网络模型描述环境时,采用Sigmoid函数作为神经网络作用函数的不足之处,提出采用双曲正切函数作为神经网络的作用函数,使网络更有利于路径优化算法的寻优计算。粒子群优化（Particle Swarm Optimization,PSO）算法具有收敛速度快,需要调节的参数少等优点,但优化过程中容易发生“早熟”收敛,使优化陷入局部极小值。通过引入模拟退火算法、“交叉算子”和“变异算子”,提出了一种新的改进粒子群优化算法（Improved Particle Swarm Optimization,IPSO）来解决AGV全局路径规划问题。仿真结果表明,IPSO具有很强的全局寻优能力,并且收敛速度比PSO快,能够为AGV规划出理想的路径。     

结合遗传算子的改进粒子群算法#br# 在轮胎硫化车间调度中的应用

针对轮胎硫化车间生产特点,提出一种基于粒子群算法的车间调度方案。首先采用一种局部与全局搜索相结合的粒子群算法,引入局部极值概念对算法速度公式进行修改,避免算法早熟收敛。再与遗传算法融合,通过选择、交叉、变异算子进一步优化,使结果向最优值趋近。根据硫化车间特点,采用基于任务的编码方式,使生产任务与硫化机器一一对应。通过与其它优化算法在调度实例中的比较,验证了该算法的有效性和可行性。     

一种催化粒子群算法及其性能分析

针对粒子群算法（PSO）在解决高维、多模复杂问题时容易陷入局部最优的问题,提出了一种新颖的混合算法—催化粒子群算法（CPSO）。在CPSO优化过程中,种群中的粒子始终保持其个体历史最优值pbests。CPSO种群更新由改造PSO、横向交叉以及垂直交叉三个搜索算子交替进行,其中,每个算子产生的中庸解均通过贪婪思想产生占优解pbests,并作为下一个算子的父代种群。在CPSO中,纵横交叉算法（CSO）作为PSO的加速催化剂,一方面通过横向交叉改善PSO的全局收敛性能,另一方面通过纵向交叉维持种群的多样性。对6个典型benchmark函数的仿真结果表明,相比其它主流PSO变体,CPSO在全局收敛能力和收敛速率方面具有明显优势。     

带两类正态变异的PSO 算法

针对基本粒子群优化算法(PSO)容易陷入局部最优点和收敛速度较慢的缺点,提出在PSO更新过程中加入两类基于正态分布投点的变异操作。一类变异用来增强局部搜索能力,另一类变异用来提高发现全局最优点的能力,避免所有粒子陷入到一个局部最优点的邻域内。数值结果表明,所提出算法的全局搜索能力有显著提高,并且收敛速度更快。     

自适应变邻域混沌搜索微粒群算法

针对局部地形复杂、振荡强烈的函数优化精度难以提高的问题,提出一种自动调整邻域搜索范围和方向的自适应变邻域混沌搜索微粒群算法（AVNC－PSO）。优化初期首先由基本PSO算法进行粗调,当种群收敛于局部最优时,选择飞行停滞且聚集程度高的粒子向不同方向的邻域内进行混沌搜索,搜索方向和粒子偏移量根据粒子与收敛中心的距离和混沌变量的值共同确定。数值仿真表明,该算法能够使局部搜索更精确,有效改善基本PSO算法优化精度不高的弱点。     

分层粒子群优化算法

针对粒子群优化算法存在进化后期局部搜索能力不强、收敛速度变慢的问题,提出一种分层粒子群优化算法。利用标准粒子群优化算法在整个搜索空间内进行全局搜索,由全局搜索获得的较优个体产生局部搜索区域,在局部区域内进行进一步搜索。为避免陷入局部最优,采用动态调整局部搜索区域的策略,保持算法的全局收敛性。通过典型测试函数计算表明,该算法的收敛速度和局部搜索能力有明显改善。     

独立局部搜索与多区域渐近收敛的新型PSO算法

针对标准粒子群算法(PSO)全局与局部搜索能力相互制约的缺点,提出一种带有独立局部搜索机制、多区域搜索策略和渐近收敛能力的新型PSO算法(ILS-PSO).设计新的简化参数的全局搜索公式、非劣解邻域局部搜索公式和当前最优解邻域深度搜索公式,使算法具备独立的全局与局部搜索能力.通过参数xi$和\lambda$ 协调算法的全局与局部搜索能力,以实现算法的多区域搜索和渐近式收敛.典型函数及其偏移函数的对比测试结果表明,ILS-PSO算法具有良好的优化性能,其综合性能优于其他对比算法.