粒子群优化算法中惯性权重改进策略综述

在粒子群优化算法的3个参数中,惯性权重是最重要的参数,它对粒子群优化算法性能的提高起到至关重要作用.因此许多学者对粒子群优化算法中的惯性权重设计进行了广泛研究,目前取得许多成果.本文介绍了基本粒子群优化和标准粒子群优化算法,综述了惯性权重在粒子群优化算法中的各种改进策略.为粒子群优化算法的进一步改进研究提供参考.     

基于熵模型的粒子群优化算法

为了改善粒子群算法在解决高维优化问题时易早熟收敛且存在大量无效迭代的问题,提出了一种基于熵模型的粒子群优化(EPSO)算法.通过引入信息熵模型,精确分析了粒子群搜索过程中的聚集特性,将粒子群搜索过程划分为3个阶段进行优化.第1阶段引入粒子迭代熵差,优化调整惯性权重;第2阶段根据粒子群熵值变化,适时重置惯性权重;第3阶段采用截断策略,减少粒子群的无效迭代.实验结果表明,在Sphere、Rosenbrock、Ackley、Griewank、Rastrigin五个标准测试函数中,EPSO算法的求解精度和收敛速度都优于传统粒子群算法、经典粒子群算法、自适应惯性权重粒子群算法以及新的自适应惯性权重粒子群算法,并且减少了算法的大量无效迭代,从而验证了EPSO算法的有效性.     

基于惯性权重自适应改变的混沌粒子群算法

粒子群算法是美国学者受鸟类觅食行为启发提出的一种群体优化算法,在迭代后期易早熟收敛.为此利用混沌运动的随机性、规律性和遍历性的特点对粒子群算法进行优化,提出了一种惯性权重自适应改变的混沌粒子群算法.在算法中对惯性权重进行调整加快算法前期收敛速度,而且加入了变异操作以帮助粒子后期跳出局部极小.最后用测试函数进行仿真实验,结果表明该算法收敛快,寻优能力强,寻优精度高.     

粒子群算法惯性权重的研究

粒子群算法惯性权重ω的设置其极重要,直接影响算法性能.本文利用云发生器对惯性权重进行调整,对其取值范嗣做了进一步的研究,并应用于粒子群算法的改进.以高维函数优化为实例,实验仿真结果表明,新算法的全局搜索能力、收敛速度,精度和稳定性均有了显著提高.     

一种自适应改变惯性权重的粒子群算法

针对标准粒子群算法收敛性和收敛速度的问题,分析标准粒子群算法惯性参数对算法性能优化的影响,提出一种自适应改变惯性权重的粒子群算法（ACPSO）。通过对粒子速度和位置变化过程的分析,并结合早熟收敛程度和个体适应值自适应的调整惯性权重,使得算法能在全局收敛性和收敛速度之间找到良好的平衡关系,并且通过典型的函数测试,表明此方法有效的控制了粒子群的多样性,而且具有良好的收敛速度。     

基于PPSO算法的电力系统无功优化

电力系统无功优化可以降低系统的有功损耗,保证系统运行的安全性和经济性.采用向量粒子群优化（PPSO）算法求解电力系统无功优化问题,在算法中通过初始化得到向量的相位角,并将相位角引入速度更新过程,这样可以更有效地提高搜索精度.在IEEE-14节点系统中,采用PPSO算法、标准粒子群优化算法、随机惯性权重粒子群优化算法和改进吸引排斥粒子群优化算法进行无功优化仿真实验对比,结果表明,PPSO算法可以更好地降低有功损耗.     

基于独立权重和分级变异策略的粒子群算法

针对粒子群优化算法中存在的局部收敛问题,提出一种融合惯性权重调整和群体最佳位置变异两种策略的粒子群优化算法.该算法将个体粒子的状态信息引入惯性权重策略,独立调整每个粒子的惯性权值,体现个体粒子对权重需求的差异.在最佳位置变异策略中采用分级思想,根据粒子群的搜索状态选择相应的极值变异方式,使变异操作更具针对性.实验结果表明,该算法对多个测试函数都表现出良好的优化性能,能有效避免局部收敛问题,提高了粒子群的全局搜索能力.     

动态改变惯性权重的新模式粒子群算法

针对标准粒子群算法在求解复杂优化问题时易陷入局部最优、收敛精度不高和收敛成功率低的不足,提出了一种改进的粒子群算法.通过算法所处的迭代阶段和粒子的分布情况动态改变惯性权重的值,并根据每个粒子的更新情况调整其飞行的起点.最后4个测试函数仿真结果表明,在求解复杂优化问题时,改进后算法的收敛精度和收敛成功率均有明显提高.     

一种改进的自适应粒子群算法

针对标准粒子群优化算法早熟收敛、易陷入局部最优、收敛精度低等缺点,提出了一种改进的自适应粒子群算法.该算法在每次进化后自适应地更新每个粒子的惯性权重和学习因子,并对粒子进行排序,实现了自适应调整局部搜索和全局搜索的功能.与标准粒子群算法在6个标准测试函数上的实验进行比较并进行了t检验分析.结果表明,该算法具有很好的性能.     

云模型和混沌粒子群算法的多目标无功优化

为了克服基本粒子群算法易陷入局部最优值和后期收敛速度慢的不足,提出一种基于云模型的自适应粒子群算法。该算法首先采用混沌优化策略对粒子群进行初始化,增加粒子取值的多样性;其次根据粒子的适应度值将种群中的粒子分成靠近最优值、较靠近最优值和远离最优值3个子群,并分别采取不同的惯性权重生成策略进行处理,其中较靠近最优粒子子群的惯性权重由正态云发生器动态自适应调整,摆脱算法陷入局部最优值束缚;最后在迭代后期通过正态云算子实现粒子的变异操作,使算法后期快速收敛到最优解。对标准IEEE30节点系统和IEEE118节点系统进行测试仿真,结果表明了文中算法解决多目标无功优化的有效性。     

惯性权值和学习因子对标准PSO算法性能的影响

基于标准PSO算法,通过分析惯性权值和学习因子2类参数不同的取值策略对常用测试函数优化结果的影响,来探究2类参数对算法性能的影响.实验结果表明,2类参数恰当的动态改变不仅能明显提高单峰函数的寻优精度和收敛速度,而且能提高双峰和多峰函数的寻优概率;惯性权值主要影响算法的收敛速度,随着惯性权值的递增,算法收敛速度逐渐加快;学习因子主要影响算法的寻优精度,当反映粒子的自我学习能力和向群体最优粒子学习的能力的学习因子同增同减变化时,寻优精度提高;惯性权值递增结合2种学习因子的同增同减变化,或惯性权值递减结合2种学习因子的一增一减变化,均可使标准PSO算法性能得到显著提高.     

船体双层底结构优化的粒子群优化算法

为优化船体双层底结构,在适于求解连续变量的标准粒子群优化算法(PSO)基础上,提出一种离散变量PSO算法,并利用标准PSO算法和离散变量PSO算法分别对测试函数和某大型油船双层底结构优化设计问题进行求解,该双层底结构的响应分析计算采用正交异性板计算模型实现.研究了不同取值的惯性权重和学习因子对优化结果的影响.通过对计算结果的对比分析,得出该离散变量PSO算法应用于船体板架结构优化设计时,其惯性权重和学习因子的最佳取值范围.     

基于动态双种群粒子群算法的柔性工作车间调度

针对标准粒子群优化算法存在易陷入局部最优点的缺点,提出了一种基于动态双种群的粒子群优化算法(DPSO).DPSO算法将种群划分成两个种群规模随进化过程不断变化的子种群,两个子种群分别采用不同的学习策略进行进化,并在进化过程中相互交换信息.该算法提高了全局寻优能力,有效地避免了早熟收敛的发生.将以DPSO算法为基础的排序算法和启发式分配算法(HA)相结合形成了解决柔性工作车间调度问题的新方法(DPSO-HA).通过对算例的研究和与其他方法的比较表明,该方法是有效可行的.     

基于改进粒子群算法的双馈感应发电机参数辨识

基本粒子群算法(PSO)存在早熟问题,且惯性权重对参数辨识结果的影响较大,为此提出将变权重PSO算法和全局最优位置变异PSO算法相结合的改进PSO算法,并将其应用于双馈感应发电机(DFIG)的参数辨识。分析了DFIG中各参数的可辨识性和辨识难易度,给出了基于改进PSO算法的参数辨识步骤。与采用基本PSO算法、变权重PSO算法和全局最优位置变异PSO算法的参数辨识结果相比较,该方法具有收敛速度快、辨识误差小的优点,即使在较大的搜索范围内仍具有较高的辨识精度。     

基于改进PSO的高分子材料降解模型参数优化

为提高可降解高分子材料降解模型仿真的准确程度,结合高分子材料降解的实际原则和所要考虑的各种因素,建立了适合优化的参数优化模型,并将粒子群优化算法(PSO)用于模型的求解.针对标准粒子群算法存在的一些不足,提出了一种改进的粒子群优化算法来求解最优值,改进的算法引入了动态自适应惯性权重和异步时变学习因子.采用5个标准测试函数对改进的粒子群算法进行了测试,并将算法应用于参数优化模型的求解.测试与试验结果表明:新算法有效地避免了过早陷入局部最优,提高了收敛速度和收敛精度,并且采用优化所得参数显著地提高了高分子材料降解模型仿真的精准度,有利于揭示降解机理的科学意义和指导实际医用器件的设计与生产.     

基于混沌理论和自适应惯性权重的PSO算法优化

针对粒子群算法固定惯性权重和早熟收敛的缺陷,提出一种动态自适应惯性权重调整策略,有效增强了算法的全局和局部寻优能力;并针对早熟问题,采用混沌映射方法增加种群多样性,同时利用负梯度方向调整群体极值,极大降低了算法陷入局部极值的概率.通过在多个常用测试函数上与其他算法比较,证明了所提改进粒子群算法的正确性和有效性.     

基于混合优化算法的最大功率点追踪方法

针对部分阴影条件下粒子群优化（PSO）算法追踪最大功率点时间较长与功率波动大的问题,提出一种基于万有引力与粒子群混合优化(GPSHO)算法的最大功率点追踪（MPPT）方法。该方法将万有引力搜索算法引入粒子群算法,在迭代过程中通过调节PSO算法的惯性权重、认知因子和社会因子提高算法的收敛速度,实现追踪全局最大功率点。仿真与实验结果表明:该方法能够在不同光照情况下精准地追踪全局最大功率点,其搜索速度大约比基于自适应惯性权重粒子群(APSO)算法的MPPT方法快１倍,功率振荡亦更小。     

一种基于复合惯性权值的粒子群优化算法

在研究神经网络优化的问题上,粒子群优化算法被广泛应用.针对基本粒子群优化算法收敛速度慢和易陷入局部最优等问题,提出了一种改进的粒子群优化算法.该算法除了采用线性惯性权值和进化速度-聚集度动态惯性权值相结合的方式来调整其权值,还将一种新颖的收缩因子引入到算法中.通过对4种典型测试函数进行仿真测试,实验结果表明新算法在收敛速度、收敛精度、改善优化性能上完全优于基本的粒子群优化算法,有效避免了基本群优化算法的缺陷.     

基于动态参数的微粒群算法(PSO)的研究

标准的PSO算法一般不能兼顾收敛速度、全局探索能力和局部精细搜索能力．本文通过同时动态调整惯性权重和加速度权重以平衡运算性能，并通过寻找LevyNo．5函数极值加以验证．结果表明，与标准的固定参数PSO算法相比，该方法取得了更好的效果．     

基于粒子群算法的重油热解模型参数估计

针对标准粒子群算法在进化过程中种群多样性降低而早熟的问题,提出了一种根据种群多样性测度动态改变惯性权重系数的自适应粒子群算法,该算法能够平衡算法的全局探索和局部开发能力,不仅有效地避免早熟,而且具有较快的收敛速度.两个经典的测试函数的仿真结果表明了算法的有效性.将改进的粒子群算法应用于重油热解模型参数估计中,效果明显.