面向冷链物流配送路径优化的知识型蚁群算法

生鲜电商、冷链宅配的盛行使冷链物流订单呈现出"小批量、多批次、易腐坏"的特点,进一步增大了城市冷链物流配送路径优化的必要性与难度.鉴于此,同时考虑顾客满意度和道路拥堵状况,构建最小化总成本的冷链车辆路径优化数学模型.为求解该问题,将知识型精英策略下的禁忌搜索算子和动态概率选择的知识模型融入蚁群算法,设计一种新的知识型蚁群算法.通过对模拟实例和真实实例进行仿真实验,对传统蚁群算法、基于禁忌搜索改进的蚁群算法与所提出的知识型蚁群算法进行对比分析,验证了所构模型和知识型蚁群算法的有效性.     

基于拥挤度的改进蚁群算法

针对蚁群算法在求解旅行商问题时收敛时间长,且易陷入局部最优状态的缺陷,提出一种基于拥挤度的动态信息素蚁群优化策略。该算法引入静态拥挤度和动态拥挤度算子,主动提前预防停滞现象。将拥挤度与状态转移规则相结合,使蚁群状态实时跟随路径搜索情况而改变,提高蚁群自适应能力。针对蚁群路径搜索情况,加入邻域搜索优化规则,缩小搜索区域,结合2-opt局部优化策略,加快蚁群收敛速度。仿真结果表明,本算法既有较高的搜索效率又有较强的全局搜索能力。对比其他优化算法,无论是求解质量、稳定性还是收敛速度都能达到令人满意的效果。     

工业机器人时间-能量最优轨迹规划

针对工业机器人时间最优、能耗最优的多目标轨迹优化问题,提出了一种基于改进引力搜索算法的最优轨迹规划方法。将引力搜索算法的种群按照惯性质量的大小均分为两组。首先引领组的粒子进行小范围的邻域搜索。然后引领组通过施加引力来引导跟随组的粒子进行位置更新。同时引入人工蜂群算法的贪婪选择策略,每次更新保留较优解。以自主研发的150 kg重载机器人为实验对象,将所提算法与标准人工蜂群算法和引力搜索算法进行比较,结果表明所提算法具有更优性能。     

求解CARPSD问题的自适应局部搜索算法

针对带有随机需求的弧路径规划问题,提出一种自适应局部搜索算法。采用随机路径扫描算法产生初始种群,选出最优者作为初始解,以自适应的方式进行局部搜索,并设计2种局部搜索机制。实验结果表明,与自适应大邻域搜索算法相比,该算法的最优解得到改进,运行时间平均缩短60%。     

多交互式人工蜂群算法及其收敛性分析

针对人工蜂群（ABC）算法不易跳出局部最优解的缺点,提出了多交互式人工蜂群（MIABC）算法。该算法在基本人工蜂群算法的基础上引入随机邻域搜索策略,结合跨维搜索策略,且改进蜜蜂越限处理方式,使得算法搜索方式多样化,从而使得算法搜索更具跳跃性,不易陷入局部最优解,同时,对其进行收敛性分析和性能测试。在五种经典基准测试函数和时间复杂度实验上的仿真结果表明,相对于标准人工蜂群算法和基本粒子群优化（PSO）算法,该算法在1E-2精度下收敛速度提高了约30%和65%,搜索精度更优,且在高维求解问题方面有明显优势。     

三维机器人路径规划的一种变异算子蚁群算法

研究三维空间机器人路径规划问题,由于系统求解时间较长、过早失去解的多样性、易陷入局部最优、个体适应度较差等问题,通过构建三维工作空间模型、引入变异算子和搜索无碰路径策略来解决,提出适宜于三维机器人路径规划的一种变异算子蚁群算法(Mutation Operator Ant Colony Algorithm,MOACA)。MOACA是一种关于模型构造的启发式搜索算法,算法在改进启发式函数设计、选择概率确定、信息素更新策略等基础上,引入逆转变异和插入变异算子,通过选择逆转点反序排列部分路径节点和随机插入路径节点的方法搜索无碰路径,对蚁群算法进行了局部优化改良。仿真结果表明,MOACA在搜索路径、收敛时间、适应度等方面较传统蚁群算法有明显改善,算法是有效可行的。     

考虑载重影响耗电率的电动车车辆路径问题

随着新能源和绿色物流等政策的出台,电动车逐渐成为物流配送的主要运输工具.考虑到电动车的电池容量、充电时间、耗电率和充电站位置等因素,研究载重影响耗电率的电动车车辆路径问题,建立以总成本最小化为目标的混合整数规划模型.结合禁忌搜索算法的思想,设计改进的自适应大邻域搜索算法对其求解,在该算法中,开发多种基于模型特性的破坏算子和修复算子以提高求解效率.通过算例求解验证模型和算法的有效性,为物流企业电动车配送方案的规划提供一定的决策依据.     

两级定位-路径问题的变邻域人工蜂群算法

建立了两级定位-路径问题的数学模型,提出了一种求解该问题的人工蜂群算法。针对该算法容易出现早熟现象,将近年来国外出现的一种新颖的轨迹式启发式算法--变邻域搜索融入其中,由此提出三种变邻域搜索策略。基于不同变邻域搜索策略的人工蜂群算法和人工鱼群算法的求解效果进行对比仿真。实验结果表明,变邻域人工蜂群算法能有效求解两级定位-路径问题。     

考虑同时取送和时间窗的车辆路径及求解算法

针对带时间窗的同时取送货车辆路径问题（vehicle routing problem with simultaneous pickup-delivery and time windows,VRPSPDTW），构建了以车辆使用成本、车辆行驶距离成本总支出最小化的路径优化数学模型，提出自适应头脑风暴算法（adaptive brain storm optimization,ABSO）进行求解。全局搜索阶段，采用多项惩罚方式扩大搜索区域，并使用聚类及三种路径搜索策略进行全局搜索；局部搜索阶段，将六种破坏-修复算子作为备选集合，进而设计自适应动态选择邻域搜索机制，增强局部搜索效能。选取测试数据集和实际案例对算法性能进行测试，实验结果表明针对小规模标准算例，所提算法全部取得了当前已知最优解；对于大规模标准算例，通过与遗传算法、并行模拟退火算法、离散布谷鸟算法对比，所提算法实验计算结果有7.52%～12.03%的提升；对于实际案例，所提算法在收敛速度和寻优能力方面均展示出优越性，充分验证了所提算法对解决VRPSPDTW问题的有效性。     

基于改进邻域搜索策略的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢的缺陷,提出一种改进邻域搜索策略的人工蜂群算法.首先,将混沌思想和反向学习方法引入初始种群,设计混沌反向解初始化策略,以增大种群多样性,增强跳出局部最优的能力;然后,在跟随蜂阶段根据更新前个体最优位置引入量子行为模拟人工蜂群获取最优解,通过交叉率设计更新前个体最优位置,并利用势阱模型的控制参数提高平衡探索与开发的能力,对观察蜂邻域搜索策略进行改进,以提高算法的收敛速度和精度;最后,将改进人工蜂群算法与粒子群算法、蚁群算法以及其他改进人工蜂群算法进行比较,利用12个标准测试函数进行仿真分析.结果表明,改进算法不仅提高了收敛速度和精度,而且在高维函数优化方面具有一定的优势.     

基于禁忌搜索的人工蜂群算法

针对人工蜂群算法（Artificial Bee Colony,ABC）邻域搜索能力不强且容易陷入局部最优的不足,引入禁忌搜索的思想,提出了基于禁忌搜索的人工蜂群算法（TS_ABC）。TS_ABC算法在ABC算法的基础上加入两个禁忌表,分别记为禁忌表T1和禁忌表T2。禁忌表T1的长度是有限的,存储蜜蜂访问过的当前解;禁忌表T2的长度是无限的,存储优化[limit]次后没有改进的解。蜜蜂在蜜源位置搜索新解时要跳过禁忌表里的解,这样避免了重复搜索,增强了邻域搜索能力,克服了容易陷入局部最优。15个标准函数上实验结果表明：（1）TS_ABC的性能优于ABC算法;（2）在求解多峰函数最优解时,TS_ABC性能更加优于ABC算法;（3）随着函数维数的增加,相对于ABC算法,TS_ABC性能提高更多。3个标准函数上实验结果表明：TS_ABC算法性能优于ABC算法,即提出的使用两个禁忌表的方法优于只使用一个禁忌表的方法。     

A comparison between optimization algorithms applied to synchronization of bilateral teleoperation systems against time delay and modeling uncertainties

The goal of this paper is to achieve optimal performance for synchronization of bilateral teleoperation systems against time delay and modeling uncertainties, in both free and contact motions. Time delay in bilateral teleoperation systems imposes a delicate tradeoff between the conflicting requirements of stability and transparency. To this reason, in this paper, population-based optimization algorithms are employed to tuning the proposed controller parameters. The performance of tuned controllers is compared with the gains obtained by Cuckoo Optimization Algorithm (COA), Biogeography-Based Optimization (BBO), Imperialist Competitive Algorithm (ICA), Artificial Bee Colony (ABC), Particle Swarm Optimization (PSO), Genetic Algorithm (GA), Ant Colony Optimization with continuous domain (ACOR), Self-adaptive Differential Evolution with Neighborhood Search (SaNSDE), Adaptive Differential Evolution with Optional External Archive (JADE), Differential Evolution with Ensemble of Parameters and mutation strategies (EPSDE) and Cuckoo Search (CS). Through numerical simulations, the validity of the proposed method is illustrated. It is also shown that the COA algorithm is able to solve synchronization problem with high performance in stable transparent bilateral teleoperation systems.     

双搜索人工蜂群算法的彩色图像多阈值分割

针对彩色图像多阈值分割中普遍存在精度低、速度慢的问题,提出了一种新的基于双搜索人工蜂群（DABC）的彩色图像多阈值分割算法。首先由于人工蜂群算法单一的解搜索公式存在不足,对雇佣蜂和跟随蜂各提出了一种搜索公式,进而对人工蜂群算法的相关参数进行了改进,然后做了DABC算法、全局最优引导人工蜂群算法（GABC）、人工蜂群算法（ABC）、粒子群优化算法（PSO）这四种算法的彩色图像多阈值分割对比实验。实验结果表明,与其他三种算法相比,基于DABC的彩色图像多阈值分割方法在分割的精度和速度上都有明显提高,完全能满足实际的需要。     

基于CGACO的多重分类准则模型优化研究

为提高供应链物流管理服务水平,基于帕累托定律,运用规范列平均法和优化理论建立了基于多重分类准则模型。通过有效利用混沌遗传和蚁群优化算法在组合优化中的优势,给出了混沌遗传蚁群优化算法,采用混沌搜索优化初始群体、修正变异算子、蚁群算法寻优优化、改进相关参数等实现了两种算法的有机集成。物流案例实证表明了混沌遗传蚁群算法在解决多重分类准则优化模型方面的有效性。     

车辆路径问题的双重进化蜂群算法求解研究

针对传统人工蜂群算法局部搜索的低效性,提出了双重进化人工蜂群算法。在需要两点进行操作的搜索过程中,采用一点随机选取,另一点通过遍历可行解,以其中最优解确定位置的半随机式搜索策略。用该策略改进插入点算子和逆转序列算子,分别在两对以及三对城市间距离之和的解空间维度上交叉搜索,并应用到局部搜索中构成双重进化过程,提高了搜索效率和适应值引导性。实验结果表明,该算法较已有方法提高了收敛速度,优化了目标解,并可通过合理设置终止阈值提高时效性。     

基于CBC算法的瓦斯突出预测模型研究

人工蜂群(ABC)算法易陷入局部极小点,搜索精度不高且算法收敛速度慢。为此,提出一种改进的混沌蜜蜂群(CBC)算法,修改ABC算法的食物源位置更新公式,引入混沌搜索机制进行局部搜索。将CBC算法应用于瓦斯突出预测中,建立神经网络预测模型,实验结果证明了该模型的有效性。     

柯西自适应回溯搜索与最小二乘支持向量机的集成预测模型

针对在最小二乘支持向量机（LSSVM）的核函数参数和正则化参数优化中回溯搜索优化算法（BSA）易早熟、局部开采能力弱等问题,提出了一种集成预测模型CABSA-LSSVM。首先采用柯西种群生成策略增加历史种群的多样性使算法不易陷入局部最优解,然后利用自适应变异因子策略调节变异尺度系数以平衡算法的全局勘探和局部开采能力,最后运用改进后的柯西自适应回溯搜索算法（CABSA）优化LSSVM以形成新的集成预测模型。选取10个UCI数据集进行数值实验,结果表明所提模型CABSA-LSSVM在种群规模为80时回归预测性能最优,且与标准BSA、粒子群优化（PSO）算法、人工蜂群（ABC）算法、灰狼优化（GWO）算法优化的LSSVM相比,该模型的决定系数提升了1.21%~15.28%,预测误差降低了6.36%~29.00%,运行时间降低了5.88%~94.16%,可见该模型具有较高的预测精度和较快的计算速度。     

基于改进蜂群聚类的欠定盲源分离

针对欠定盲分离中混合矩阵估计精度不高的问题,采用了改进的人工蜂群（ABC）聚类算法。从观测信号的线性聚类特点和蜂群的多样性考虑,改进雇佣蜂的搜索策略,从而加快算法的收敛速度。同时,引入基于Levy飞行的局部搜索方法,进一步对当前最优解的邻域进行搜索,提高ABC算法局部开发能力。仿真结果表明,该方法在源个数较多的情况下仍然有较高的混合矩阵估计精度。