蜂群—蚁群自适应优化算法*

为了解决蚁群算法在求解连续函数优化问题时,存在局部搜索能力较差的缺陷,提出一种新颖的自适应蜂群—蚁群优化算法。新算法在蚁群优化算法的基础上,设计了一种参数q的自适应机制,进而减少了参数个数,提高了其鲁棒性;根据蜂群算法基本思想,利用雇佣蜂和观察蜂设计了高效的局部搜索算子,从而提升了算法的局部能力。针对五个标准测试函数的仿真实验结果表明:与蚁群优化算法相比,新算法的全局和局部寻优能力均得到了极大的提升。     

改进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易陷入局部最优与收敛速度慢等问题,提出一种改进的蚁群算法。采用初始信息素差异化分布策略,增强目标点导向区的初始信息素浓度;基于回退策略与禁忌搜索结合分块优化,利用叉积运算进行局部折点优化;引入信息素自调节加强因子,改进信息素浓度更新公式;引入随机状态转移参数,增强全局搜索能力;将改进算法在多种地图环境下与传统蚁群算法、樽海鞘群算法进行比较,仿真结果证明了改进算法拥有较好的收敛性与稳定性。     

A new ant colony algorithm for makespan minimization in permutation flow shops

The problem of scheduling in permutation flow shop with the objective of minimizing the maximum completion time, or makespan, is considered. A new ant colony optimization algorithm is developed for solving the problem. A novel mechanism is employed in initializing the pheromone trails based on an initial sequence. Moreover, the pheromone trail intensities are limited between lower and upper bounds which change dynamically. When a complete sequence of jobs is constructed by an artificial ant, a local search is performed to improve the performance quality of the solution. The proposed ant colony algorithm is applied to Taillard’s benchmark problems. Computational experiments suggest that the algorithm yields better results than well-known ant colony optimization algorithms available in the literature.     

Layout optimization of looped networks by constrained ant colony optimisation algorithm

A constrained version of ant colony optimisation algorithm (ACOA) is proposed in this paper for layout optimization of looped water distribution networks. A novel formulation is used to represent the layout optimization problem of pipe networks in the proper form required for the application of the ant algorithm. The proposed formulation is based on the engineering concept of reliability in which the number of independent paths from the source node to each of the network nodes is considered as a measure of reliability. In the proposed formulation, the ants are constrained to choose from the options provided by a constraining procedure so that only looped layouts are constructed by the ant leading to huge reduction of search space size compared to the original search space. Three different constraining procedures are used leading to three different algorithms. The proposed methods are used to find the optimal layout of three benchmark examples from the literature and the results are presented and compared to the results of the conventional ant colony optimization algorithm. The results show the efficiency and effectiveness of the proposed method for optimal layout determination of looped networks.     

求解置换流水车间调度问题的混合蚁群算法

针对最大—最小蚂蚁系统在解决置换流水车间调度问题时易陷入局部最优的问题,引入最好—最差蚂蚁系统中的信息素变异和重置规则,提出了一种混合蚁群算法。使信息素矩阵变异并在搜索过程停滞时重置信息素矩阵以在搜索过程中引入多样性。在基准问题集上的对比实验表明,该算法比传统的蚁群算法具有更好的搜索全局最优解的能力。     

一类用于连续域寻优的蚁群算法

由真实蚁群觅食行为启发而来的经典蚁群算法,非常适合解决组合优化问题,但经典蚁群算法的离散性本质也限制了其在连续空间问题求解中的应用。为此,提出了一种用于连续域寻优的改进蚁群算法。局部搜索上基于解决离散域问题的经典蚁群优化思想,全局搜索利用类似于遗传算法的交叉、变异操作-称为Ant Diffusion和Ant Walk方法,每代寻优结束后均采用"精英策略"把本代最优个体保留到下一代中。最后,采用改进算法对几个基准函数做了寻优测试,都取得了良好的效果,证明了算法的有效性。     

变尺度混沌蚁群优化算法

将变尺度混沌搜索算法融合到蚁群算法中,并用于求解连续空间优化问题。蚁群算法每一次迭代结束时,就使用混沌搜索算子在当前全局最优解附近搜索更好的解。而随着蚁群算法的进行,混沌算子搜索范围逐渐缩小,这样,混沌算子在蚁群搜索的初期起到防止陷入局部最优的作用,在蚁群搜索后期起到提高搜索精度的作用。将变尺度混沌蚁群优化算法用于求解函数优化问题的实验结果表明,该算法在求解包括欺骗性函数和高维函数在内的多种测试函数优化问题方面具有很好的效果。     

一种动态搜索策略的蚁群算法及其在机器人路径规划中的应用

采用蚁群算法求解复杂环境下移动机器人路径规划问题时,会出现运算时间过长、求解精度不高等问题,对此,定义一种新的动态搜索诱导算子以改进蚁群算法性能.重点设计了动态搜索模型,即:在进化初期设定较大阈值以增加种群的多样性;而伴随进化过程,利用衰减模型动态调整为较小阈值以加快收敛速度.TSP测试实验结果表明,该改进蚁群算法不仅能加快收敛速度,而且有效提高了优化解的质量.复杂环境中机器人路径规划问题的求解验证了所提出算法的实际应用效果.     

Improved ant colony optimization algorithm based on RNA computing

RNA computing is a new intelligent optimization algorithm, which combines computer science and molecular biology. Aiming at the weakness of slow convergence rate and poor global search ability in the basic ant colony optimization algorithm due to the unreasonable selection of parameters, this paper utilizes the combination of RNA computing and basic ant colony optimization algorithm to overcome the defects. An improved ant colony optimization algorithm based on RNA computing is proposed. In the iterative process of ant colony optimization algorithm, transformation operation, recombination operation and permutation operation in RNA computing are introduced to optimize the initial parameters including importance factor of pheromone trail α, importance factor of heuristic function β and pheromone evaporation rate ρ to improve the convergence efficiency and global search ability. The performance of the algorithm is evaluated on five instances of the library of traveling salesman problems (TSPLIB) and six typical test functions. The experimental results demonstrate that the proposed RNA-ant colony optimization algorithm is superior than basic ant colony optimization algorithm in optimization ability, reliability, convergence efficiency, stability and robustness.     

连续函数优化的一种新方法-蚁群算法

针对连续函数优化问题,给出了一种基于蚂蚁群体智能搜索的随机搜索算法,对目标函数没有可微的要求,可有效克服经典算法易于陷入局部最优解的常见弊病。对基本的蚁群算法做了一定的改进,通过几个函数寻优的结果表明,算法具有良好的效果。同时,运用遗传算法对蚁群算法中的一些重要参数进行了寻优,提高了蚁群算法的收敛速度。     

基于交互式的并行蚁群优化算法

传统蚁群优化算法研究已经取得了很多重要的成果,但是在解决大规模组合优化问题时仍存在早熟收敛,搜索时间长等缺点.为此,将邻域搜索技术与蚁群优化算法进行融合,提出一种新的并行蚁群优化算法,实验结果表明,在解决大规模TSP问题时,该算法求解质量和稳定性更好,在短时间内即可得到较高质量的解.     

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。     

基于蚁群算法的多目标网页综合评价策略

蚁群算法是Marco和Dorigo等学者在真实蚂蚁觅食行为的启发下提出的一种群智能优化算法。为了提高搜索引擎系统中的查全率和查准率,采用理论分析和实验相结合的方式,研究了蚁群算法在搜索引擎系统中的应用。引用蚁群算法量化用户偏爱度,提出了一种基于网页的链接结构、内容关联度和用户偏爱度三个指标的多目标优化模型的网页价值综合评价体系。从理论上阐述了蚁群算法应用于搜索引擎系统的可行性及适应性。最后实验仿真证明了该网页价值综合评价策略的有效性和优越性。     

改进蚁群算法在机器人路径规划上的研究

基于蚁群算法在路径规划过程中出现收敛速度慢、易陷入局部最优,且在复杂环境下的寻优能力弱等缺陷,提出了一种适用于机器人路径规划的改进蚁群算法。在预规划路径基础上建立初始信息素矩阵,避免算法前期盲目搜索,提高搜索速度;将改进蚁群算法和A*算法进行有机融合,进一步提高蚁群算法搜索方向性和收敛速度。制定信息素更新规则时引入拐点评价函数,提高搜索路径的光滑性,提高机器人安全性和降低能耗;提出回退策略有效减少蚂蚁死亡数量,提高路径规划方法的鲁棒性。仿真实验表明,在相同的环境下,改进的蚁群算法在机器人路径规划中搜索效率和收敛速度明显优于其他算法。     

改进的蚁群算法及其在弹道优化中的应用

针对连续空间的优化问题提出了一种改进蚁群算法及搜索空间的自适应调整方法,将搜索空间逐步缩小到最优解附近,并通过信息素扩散机制增强对最优解附近区域的搜索,这些改进措施有利于改善蚁群算法的收敛速度和提高算法的求解精度。将这种改进算法应用到弹道优化过程中,可以有效收缩搜索空间范围获得高精度的最优弹道,这说明了算法的有效性。     

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.     

Hybridized ant colony algorithm for the Multi Compartment Vehicle Routing Problem

Multi Compartment Vehicle Routing Problem is an extension of the classical Capacitated Vehicle Routing Problem where different products are transported together in one vehicle with multiple compartments. Products are stored in different compartments because they cannot be mixed together due to differences in their individual characteristics. The problem is encountered in many industries such as delivery of food and grocery, garbage collection, marine vessels, etc. We propose a hybridized algorithm which combines local search with an existent ant colony algorithm to solve the problem. Computational experiments are performed on new generated benchmark problem instances. An existing ant colony algorithm and the proposed hybridized ant colony algorithm are compared. It was found that the proposed ant colony algorithm gives better results as compared to the existing ant colony algorithm.     

一种新的求解多维背包问题的分散算法

为了避免蚁群算法在优化搜索过程中易陷入局部最优和早熟收敛,提出一种求解多维背包问题的新型分散搜索算法。该算法是把蚁群算法的构解方法引入到分散搜索算法中,在搜索过程中,既考虑解的质量,又考虑解的分散性。同时,该分散算法还采用了动态更新参考集与阈值接收算法的阈值参数,以控制搜索空间来加快收敛速度。通过选取国际通用MDKP实例库中的多个实例进行测试表明,该算法可以避免陷入局部最优解,能提高全局寻优能力,其结果优于其他现有的方法,并获得了较好的结果。     

和声蚁群耦合算法求解整数规划的应用研究

针对于求解一般的整数规划问题,提出了和声蚁群耦合算法。采用和声搜索更新种群策略和个体扰动策略改善了蚁群算法过早收敛的问题,同时采用蚁群算法对寻优路径信息素的正反馈来加快和声搜索收敛于最优路径。实验结果表明,相比于蚁群算法和和声搜索算法,新算法大大提高了一般整数规划问题的搜索效率。     

混合蚁群算法求解分布式系统任务分配问题

任务分配问题是被公认的NP-hard问题,应用广泛。在对分布式系统任务分配问题进行分析的基础上,将蚂蚁寻求任务分配方案的过程用一种新的图形表示方式来实现。针对蚁群优化算法易陷入局部最优的固有缺陷,提出了一种新的混合算法,该算法将蚁群优化算法与简单禁忌搜索算法相结合,增强了算法的局部搜索能力,提高了任务分配问题解的质量。实验结果表明混合算法的求解性能较优。