新型混合粒子群算法在核动力设备优化设计中的应用

针对标准粒子群算法在处理非线性约束优化问题时存在收敛速度慢、精度低和易陷入局部最优的缺点,设计了一种新型混合粒子群算法,该算法采用可行性原则处理约束条件,避免惩罚函数法中惩罚因子选取的困难;引入基本复合形法产生初始可行群体,加快粒子群收敛速度;引入遗传算法的交叉和变异策略,避免粒子群陷入局部最优;在迭代末期的优解附近,进行改进复合形算法的寻优,提高最优解的精度.通过算法测试基准函数的优化计算,结果显示,新型混合粒子群算法有较好的优化性能,并在核动力设备优化设计中有很好的应用.     

减少速度更新频率的混沌粒子群算法

把速度更新策略和混沌优化相结合,提出了减少速度更新频率的混沌粒子群算法．该算法根据群体适应值的方差进行早熟收敛判断,从而使算法摆脱后期易于陷入局部最优点的束缚,同时又保持前期优秀的搜索速度的特性．通过几个基准函数测试,结果表明,新算法的性能较基本粒子群优化算法有明显的改善．     

粒子群优化加权灰色回归组合的卫星钟差预报

为了提高卫星钟差预报的精度和稳定度,提出了一种基于粒子群算法优化指数函数和线性函数逼近的加权灰色回归组合的自适应卫星钟差预报方法.该方法首先在建模之前考虑到卫星钟差钟跳频繁的现象,采用中位数法探测钟跳数据并将其剔除后,采用分段线性插值法将缺失的钟差数据补齐;然后考虑到卫星钟差存在系统噪声,采用三点平滑法对钟差数据进行平滑处理后,建立了以指数函数和线性函数逼近加权灰色回归组合的卫星钟差预报模型.针对模型中的精度递增因子难以确定的问题,采用粒子群优化算法对精度递增因子进行自适应寻优.最后,采用IGS服务器上发布的事后精密卫星钟差产品,并结合4种典型变化趋势的卫星钟差进行了6 h的预报试验.试验结果表明:该方法的预报性能明显优于其他几种常用模型,其6 h的平均预报精度(RMS)和稳定度(Range)相对于常用的二次多项式预报模型、灰色预报模型、修正指数曲线法预报模型和自回归滑动平均预报模型分别提高了79.10%、44.00%、80.70%、32.30%和63.10%、29.80%、77.60%、26.30%.     

Chicken Swarm Optimization Algorithm Based on Behavior Feedback and Logic Reversal

Considering the problem that a rooster in chicken swarm optimization (CSO) easily falls into a local optimum and cannot fully demonstrate the population wisdom, the paper proposed an improved CSO algorithm, which based on behavior feedback from hens to rooster and rooster behavior logic reversal, therefore it is named behavior feedback and logic reversal CSO (BFLRCSO). The proposed algorithm changes the original rooster behavior logic to boost the convergence rate, which can accelerate the rooster optimization process, and the algorithm also introduces a feedback mechanism from hens to rooster which can prevent swarm dropping into a local optimum. The experiment results demonstrated that the BFLRCSO algorithm is not easy to fall into a local optimum, which has a better optimization result and shorter optimization time compared with the original CSO algorithm in both high and low dimensional search space.     

混沌映射的粒子群优化方法

为提高粒子群优化的求解性能,在分析了粒子群优化原理的基础上,给出了两种混沌映射的映射规则．构建了基于Logistic映射的混沌粒子群优化方法以及基于Lozi's映射的混沌粒子群优化方法,并给出了两类约束条件的处理方法．采用基于Logistic映射的混沌粒子群优化方法和基于Lozi's映射的混沌粒子群优化方法以及标准粒子群优化方法分别对benchmark有约束优化实例进行求解．对各种方法获得的最优解、成功率指标、平均有效迭代数、迭代占用时间等方面作对比,结果表明: 采用基于Lozi's射映的混沌粒子群优化方法具有求解精度高、优化效率高等优点．     

马氏田口系统的量子行为二进制粒子群特征选择优化方法

针对标准二进制粒子群用于马氏田口系统的特征选择优化时,存在迭代速度慢,容易陷入局部最优解等不足,提出一种改进的基于量子行为二进制粒子群的马氏田口系统变量选择优化方法。首先,为了规避可能存在的复共线性特性对距离度量结果的影响,本研究采用Gram-Schmidt正交化法计算马氏距离值,对系统进行标准化处理,对各属性向量进行正交化后计算各类别的马氏距离集合,通过ROC曲线确定系统分类的最佳阈值点,定义误分类率概念和被选择变量占比最小作为变量筛选标准,构建多目标的混合规划模型。运用改进的量子行为粒子群算法求解优化组合,为适应二值化的变量优化问题,算法基于概率对粒子进行二进制编码,求取目标函数的适应值,并完成粒子群的优化迭代过程。采用优化的变量组合,构建精简的马氏田口系统,建立度量预测模型,完成精确判别的任务。最后,以胎心分娩力造影术测量的胎儿健康诊断为例,对标准二进制粒子群算法和二进制量子粒子群优化算法进行对比验证,实验结果表明,本文方法可以有效地提升粒子的迭代速度和寻优精度,优化后的马氏田口系统的预测准确率明显提高。     

Adaptive simulated annealing particle swarm optimization algorithm

Particle swarm optimization is widely used in various fields because of the few parameters to be set and the simple calculation structure.In order to improve the optimization speed and accuracy of the PSO,and to avoid falling into the local optimal solution,an adaptive simulated annealing PSO is proposed,which uses the hyperbolic tangent function to control the inertia weight factor for nonlinear adaptive changes,uses linear change strategies to control 2 learning factors,introduces the simulation annealing operation,set a temperature according to the initial state of the population,guide the population to accept the difference solution with a certain probability according to the Metropolis criterion,and ensure the ability to jump out of the local optimal solution.To verify the effect of the algorithm proposed in this paper,7 typical test functions and 5 algorithms proposed in the literature are selected for comparison and testing.According to the average value,standard deviation and number of iterations of the optimization results,the algorithm proposed in this paper has greatly improved the iteration accuracy,convergence speed and stability so as to overcome the shortcomings of particle swarm optimization.     

基于MapReduce模型的分布式粒子群算法

通过对传统的单种群粒子群算法的分析,提出一种基于MapReduce模型的分布式粒子群算法,解决粒子群算法在求解大规模优化问题时求解效率和精度明显下降等问题。在粒子群进化过程中,粒子速度和位置的更新采用惯性权重的方法,其权重值线性递减,并且利用多子群进化策略,提高算法的收敛精度。通过MapReduce模型实现算法的并行化,有效提高算法求解效率。选取目前比较流行的几种算法,并在13个500维、1 000维的标准测试函数上仿真试验,结果显示该算法具有良好的优化性能。     

Feature Selection with Fluid Mechanics Inspired Particle Swarm Optimization for Microarray Data

Deoxyribonucleic acid (DNA) microarray gene expression data has been widely utilized in the field of functional genomics,since it is helpful to study cancer,cells,tissues,organisms etc.But the sample sizes are relatively small compared to the number of genes,so feature selection is very necessary to reduce complexity and increase the classification accuracy of samples.In this paper,a completely new improvement over particle swarm optimization (PSO) based on fluid mechanics is proposed for the feature selection.This new improvement simulates the spontaneous process of the air from high pressure to low pressure,therefore it allows for a search through all possible solution spaces and prevents particles from getting trapped in a local optimum.The experiment shows that,this new improved algorithm had an elaborate feature simplification which achieved a very precise and significant accuracy in the classification of 8 among the 11 datasets,and it is much better in comparison with other methods for feature selection.     

多角色多策略多目标粒子群优化算法

针对粒子群算法在解决复杂多目标问题时存在过早收敛和多样性不足的问题,提出多角色多策略多目标粒子群优化算法(MOPSO_RS). 该算法根据粒子的角色划分指标,给不同性能的粒子赋予不同角色;提出多策略的学习参数调整方法和多策略的全局最优粒子选取方法,帮助种群执行各种搜索策略. 不同的学习参数使各角色粒子获得不同的搜索策略,以调整粒子的探索和开发能力. 不同的全局最优粒子使各角色粒子搜索不同区域,提高种群的搜索效率. 为了避免算法陷入局部最优,引入带有高斯函数的变异算子,使粒子根据其角色朝向不同的全局最优粒子变异,提高算法的求解精度. 实验结果表明,对比其他改进多目标算法,MOPSO_RS具有良好的收敛性和多样性,并验证了所提策略的有效性.     

基于改进狮群算法和BP神经网络模型的房价预测

将狮群算法(lion swarm optimization, LSO)与海鸥算法的迁徙机制和螺旋搜索机制结合,增强算法的局部搜索能力;同时增加监督机制,提高算法的全局搜索能力。与粒子群算法和狮群算法对比,在常用的测试函数上验证改进狮群算法的优越性。采用改进后的狮群算法优化BP神经网络模型,对房屋价格预测问题进行研究,通过房屋的户型、面积等相关指标有效地对青岛市的二手房价格进行预测。改进后的狮群算法对BP神经网络的权值和偏置进行优化,提高BP神经网络的收敛速度和训练精度。试验结果表明,提出的螺旋搜索狮群和BP结合算法(spiral search lion swarm optimization-BP, SLSO-BP)模型在房价预测问题上预测效果更好。     

一种改进的灰狼优化算法

为了克服标准灰狼优化(GWO)算法寻优精度不高,难以在收敛速度和避免陷入局部最优之间取得平衡等问题,提出了一种改进的灰狼优化(IGWO)算法.该算法采用非线性收敛因子策略和自适应调整策略来提高寻优精度和加快收敛速度.选取10个基准函数对IGWO算法进行验证表明,IGWO算法的优化精度和收敛速度显著优于标准GWO算法和其他元启发式算法,因此本文提出的IGWO算法在求解最优参数方面具有良好的应用价值.     

基于多层BiLSTM和改进粒子群算法的应用负载预测方法

为了解决常用时序预测算法精度不高和调参困难的问题,提出基于多层双向长短期记忆（BiLSTM）神经网络的负载预测方法,包括网络模型设计、自适应参数设置和改进粒子群算法优化等步骤. 将数据输入网络模型中进行训练,使用自适应算法进行自动调参;采用基于基准模型的多指标融合的模型评价方法,计算改进粒子群算法的适应度;使用改进粒子群算法优化模型的预测结果. 通过与多种典型时间序列预测算法的实验对比,方法的预测平均绝对百分比误差减小3.6%~7.2%,训练时间缩短10%以上,实验结果验证了方法在时间序列预测中具有更高的准确性和很强的适用性,为使用负载预测结果进行弹性扩缩容提供了重要的科学依据.     

基于支持向量机和误差修正算法的风电短期功率预测

基于风电功率预测单一算法带来的预测精度较低问题,提出一种新型的基于粒子群优化支持向量机结合误差修正算法的短期风电功率预测组合算法。该方法首先对原始数据进行分析和清洗;然后通过粒子群算法对支持向量机参数进行寻优,对风电功率进行一次预测,通过经验模态算法对一次预测进行滤波,达到降噪效果,同时得到一次预测误差;最后,利用误差修正算法对一次预测误差进行修正,得到最终的预测值。仿真和测试结果表明,相较于传统的单一算法,该组合算法能更好地提高预测精度。     

一种改进的粒子群优化算法及其应用

介绍了粒子群优化算法及其原理,针对其后期容易陷入局部极值的缺陷,提出了一种改进粒子群算法.改进算法采用全局最优粒子变异策略和部分粒子群部分维初始化策略.通过将其应用于(N M)容错系统模型的实例,对改进算法的性能进行了分析,结果表明,改进算法的搜索效率和精度均优于一般的粒子群算法,同时具有较好的收敛稳定性.     

Research into a Feature Selection Method for Hyperspectral Imagery Using PSO and SVM

Classification and recognition of hyperspectral remote sensing images is not the same as that of conventional multi-spectral remote sensing images.We propose, a novel feature selection and classification method for hyperspectral images by combining the global optimization ability of particle swarm optimization (PSO) algorithm and the superior classification performance of a support vector machine (SVM).Global optimal search performance of PSO is improved by using a chaotic optimization search technique.Granularity based grid search strategy is used to optimize the SVM model parameters.Parameter optimization and classification of the SVM are addressed using the training date corresponding to the feature subset.A false classification rate is adopted as a fitness function.Tests of feature selection and classification are carried out on a hyperspectral data set.Classification performances are also compared among different feature extraction methods commonly used today.Results indicate that this hybrid method has a higher classification accuracy and can effectively extract optimal bands.A feasible approach is provided for feature selection and classification of hyperspectral image data.     

基于IPSO-GRU的锂离子电池剩余使用寿命预测

为了提高预测锂离子电池剩余使用寿命（RUL）的精度,提出了一种基于改进型粒子群算法（IPSO）与门控循环单元（GRU）神经网络的锂离子电池RUL预测模型。首先,通过改变PSO算法的惯性权重和学习因子的更新规则,提高其寻优能力;然后,通过IPSO算法优化GRU神经网络的参数选择,搭建IPSO-GRU模型。最后,利用美国国家航空航天局（NASA）公开的锂离子电池实验数据进行试验,验证IPSO-GRU模型的准确性。实验结果表明,相比于直接采用单一GRU模型,所提IPSO-GRU模型降低了容量预测误差,有效提高了锂离子电池RUL预测精度。     

基于改进粒子群优化LSSVM的污水COD软测量建模

针对在污水处理过程中水质参数(如出水化学需氧量(COD),pH值)变化过程的高度时变性、非线性和复杂性等特点,提出一种基于改进粒子群优化最小二乘支持向量机(IPSO-LSSVM)的软测量模型。该模型将小样本机器学习——最小二乘支持向量机(LSSVM)引入工业污水处理过程水质参数预测,网络训练过程中采用粒子群优化算法,使得该算法能够自适应获取最优超参数,形成IPSO-LSSVM算法,对工业污水处理出水COD参数进行回归预测。实验结果表明:与LSSVM和PSO-LSSVM模型相比,IPSO-LSSVM模型预测结果的均方根误差分别降低了40.9%和30.5%;相关系数分别提高了13.0%和6.6%。这表明IPSO-LSSVM模型在预测精度、收敛速度和抗干扰能力等方面明显优于LSSVM和PSO-LSSVM模型。     

改进的变参数粒子群优化算法

为了提高标准粒子群优化(PSO)算法在收敛速度和优化精度上的性能,提出一种改进的变参数粒子群优化(MAPSO)算法.该方法以进化状态因子计算策略和进化状态估计模型为基础,引入了算法参数控制和变异算子,提高了算法的收敛速度和全局优化能力.在多个基准单峰和多峰优化问题上,对已有的2种算法和MAPSO算法进行了测试和比较,结果表明：在优化精度上,MAPSO算法在6个基准测试函数的4个测试函数上都优于另2种算法;在收敛速度方面,MAPSO算法在5个测试函数上都优于其他2个算法,体现了MAPSO算法在多个性能指标上的优越性.     

求解TSP问题的增强型自探索粒子群算法

分析了单点调整思想自探索粒子群算法求解TSP问题的不足,并以此为基础构造了求解TSP问题的增强型自探索粒子群算法。在算法中进一步强化了粒子的自探索行为,增加了随机序列段调整思想,以提高算法发现全局最优解的概率。实验结果分析,表明了该增强型自探索粒子群算法具有较强的全局搜优能力,比其他同类算法获得了质量更高的解。