基于滑动平均极值的粒子群优化算法

针对标准粒子群优化算法(SPSO)易陷入局部最优,进化后期收敛速度慢的缺点,提出一种基于滑动平均极值的粒子群优化算法(MWAPSO).改进了标准粒子群算法中的速度更新方程,使得粒子在进化过程中追随个体极值、全局极值和滑动平均极值.将该算法应用于4个典型的测试函数,实验结果表明,与标准粒子群算法相比,该算法在运行初期具有更强的探索能力,能够有效地避免粒子群体陷入早熟收敛.有更好的收敛性和更快的收敛速度.     

一种自适应指导的文化粒子群算法

针对文化粒子群算法中影响函数对群体空间的全局变异操作,易导致粒子群算法结构失效及不易收敛的缺点,将群体适应度方差引入到群体空间,提出一种自适应指导的文化粒子群算法。算法通过计算群体适应度方差判断群体空间状态,当算法陷入局部最优时,自适应地利用影响函数对群体空间进行变异更新,从而有效发挥了文化粒子群算法“双演化双促进”机制。将该算法与基本粒子群算法（PSO）、文化粒子群算法（CPSO）和自适应变异粒子群算法（AMPSO）进行比较,实验结果证明该算法不仅具有较好的全局收敛性,算法收敛速度和稳定性也都有显著提高。     

质心粒子群优化算法

为了加快粒子群算法收敛速度,提出了质心粒子群优化算法（CPSO）。算法通过计算种群所有个体最优记录所构成的一个群体的质心,对种群个体当前的最优记录和全局最优记录进行比较、替换或更新等操作,从而加快算法的收敛速度。仿真实验表明,在求解相同精度的情况下,质心粒子群优化算法的收敛速度优于线性递减惯性权重粒子群优化算法（LDWPSO）。     

双中心粒子群优化算法

粒子群优化(PSO)算法是一种新兴的群体智能优化技术,由于其原理简单、参数少、效果好等优点已经广泛应用于求解各类复杂优化问题.而影响该算法收敛速度和精度的2个主要因素是粒子个体极值与全局极值的更新方式.通过分析粒子的飞行轨迹和引入广义中心粒子和狭义中心粒子,提出双中心粒子群优化(double center particle swarm optimization,DCPSO)算法,在不增加算法复杂度条件下对粒子的个体极值和全局极值更新方式进行更新,从而改善了算法的收敛速度和精度.采用Rosenbrock和Rastrigrin等6个经典测试函数,按照固定迭达次数和固定时间长度运行2种方式进行测试,验证了新算法的可行性和有效性.     

基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法

为了避免混洗蛙跳算法易于出现不成熟收敛,提高求解质量,提出了基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法。该算法将粒子群算法中粒子追踪全局极值的思想融入混洗蛙跳算法中,对族群内的最差个体同时跟踪族群内和全局两个最优个体的信息,进行深度搜索;并引入免疫进化算法对群体中的最优个体进行免疫进化迭代计算,以达到充分利用最优个体的信息的目的。该算法不仅避免了陷入局部极值的局限,以更高的精度逼近全局最优解,而且能加速收敛。对多个典型测试函数的计算表明：基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法比传统的混洗蛙跳算法具有更好的寻优能力、稳定效果和更快的收敛速度。     

基于中心位的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)容易陷入局部极值、进化后期的收敛速度慢和精度低等缺点,提出了基于中心位的粒子群优化算法(Particle swarm optimization algorithm based on center particle,简称CPPSO).该算法采取双策略更新粒子位置,一种通过随机惯性权重作用的粒子和影响算子作用的个体极值、全局极值来更新粒子位置,另一种在之前更新的粒子位置基础上,通过中心位采用差分算法来更新粒子位置.通过和其他3种优化算法在18个典型基准函数的仿真测试结果表明,该算法具有更好的全局收敛能力,其收敛速度、寻优精度和稳定性都有明显的提升.     

带可变随机函数和变异算子的粒子群优化算法

标准粒子群优化算法的收敛分析表明,改变随机函数、个体历史最优,群体全局最优,有助于提高该算法的性能。为此,本文提出了一种带可变随机函数和变异算子的粒子群优化算法,即通过改变速度更新方程中的随机函数分布来调节粒子在迭代过程中飞向个体历史最优和群体全局最优的比重,通过对个体历史最优和群体全局最优进行变异来增强种群的搜索能力。实验结果证实了该算法的有效性。     

具有追尾行为的自适应变异粒子群算法

针对基本粒子群算法容易早熟及算法震荡问题,提出了一种具有追尾行为的自适应变异粒子群算法, 在最优粒子周围添加一个可视区域,如果可视区域内的粒子浓度超过给定标准,则对区域内粒子的个体极值点以一定概率进行自适应变异操作,通过与当前状态比较决定是否更新极值点, 变异操作直至粒子离开可视区域、更新了全局极值点或者达到给定变异步数为止。算法增大了搜索能力,而且避免了多余的运算,减少了计算量。通过测试函数仿真验证,结果表明新算法不仅确保收敛、改善了收敛速度, 而且有效避免了算法震荡。     

一种基于粒子群算法的改进多目标文化算法

提出一种基于粒子群算法的改进多目标文化算法并用于求解多目标优化问题.算法中群体空间采用多目标粒子群优化算法进行演化;信念空间通过对形势知识、规范化知识和历史知识的重新定义使之符合多目标优化问题;信念空间和群体空间的交互通过自适应的接受操作和影响操作来实现.若干多目标标准测试函数的仿真结果表明,改进多目标文化算法能够在保持Pareto解集多样性的同时具有较好的均匀性和收敛性.     

改进型文化粒子群在图像配准中的应用

设计了一种用于图像配准的优化算法.根据图像灰度和空间结构信息,构造一个基于最大化互信息的配准测度函数,结合一种适用于图像自动配准的文化粒子群优化(CIPSO)算法.新的配准算法在搜索空间上进行优化设置,将整个搜索空间分成群体空间、信念空间两组.群体空间的粒子不仅根据自己空间的个体最优和全局最优来优化自己,还与信念空间中的最优个体进行交互学习,加速粒子群的收敛速度,克服了图像配准中计算量过大、搜索速度慢等问题.实验表明,与现有的PSO配准算法相比,提出的算法具有较好的鲁棒性和配准精确率.     

基于余弦函数改进的PSO算法及其仿真

粒子群算法具有简单、易于实现等优点在科学与工程领域得到了很好的验证,但是粒子群优化算法与其他进化算法一样存在容易陷入局部极小和早熟收敛等缺点。分析了其存在缺点的主要原因,并此基础上提出了一种改进的粒子群算法(CPSO)。利用余弦函数非线性改变惯性权重、对称改变学习因子进一步提高了粒子的学习能力,同时引入了细菌趋化操作用以维持种群多样性,使得CPSO算法性能在一定程度上优于标准粒子群(SPSO)算法。利用五个标准测试函数对三种算法的仿真结果进行可对比分析,分析结果表明：CPSO算法能在一定程度上跳出局部最优,有效地避免了SPSO算法早熟收敛问题,并具有较快的收敛速度。     

基于多策略的多目标粒子群优化算法

针对目前多目标粒子群优化算法的收敛性能和非劣解的多样性不能同时得到满足等缺陷,提出一种基于多策略的多目标粒子群优化算法（Multi-Objective Particle Swarm Optimization algorithm for Multi-Strategy,MS-MOPSO）。采用非支配排序和拥挤距离排序相结合策略,重新划分外部种群和进化种群;采用小生境选择策略,在外部种群中选择最佳粒子作为领导粒子,用于领导进化种群中粒子的进化;在进化种群中利用多尺度高斯变异策略,平衡算法的全局搜索和局部精确搜索;采用邻域认知个体极值更新策略,不断更新个体极值。将该算法应用到典型的多目标测试函数,并与其他多目标优化算法进行对比分析,测试结果表明该算法中四个策略的有效性和互补性,同时验证了该算法不但具有较好的收敛性和收敛速度,而且该算法最优解的分布具有良好的均匀性和多样性。     

混合文化优化算法及在车间调度中的应用

针对文化算法收敛速度慢、易陷入局部最优解以及种群多样性少的问题, 本文对文化算法进行优化设计, 提出一种将带有精英保留策略的遗传算法(GA)和模拟退火算法(SA)纳入文化算法(CA)框架的混合优化算法. 此算法基于协同进化的思想, 算法分为下层种群空间和上层信念空间, 两个空间采用了相同的进化机制, 但使用不同的参数. 在文化算法的基础上加入带有精英保留策略的遗传算法, 使种群中的优秀个体直接进入下一代, 以此提高收敛速度; 加入模拟退火算法, 利用其具有突变的特点, 概率性的跳出局部最优并接受劣质解, 以此增加种群多样性. 函数优化结果证明了算法的有效性, 将此算法用于求解最小化最大完工时间的流水车间调度问题, 仿真结果显示, 此算法在收敛速度和精度方面都优于其他几个具有代表性的算法.     

CPSO在配电网OFDM系统比特功率分配中的应用

自适应OFDM系统的比特功率分配是提高频谱利用率的关键技术,基于注水原理的注水迭代算法能够达到比特功率分配的理论上线,但实际系统中由于调制方式及传输比特整数规划的要求,不能达到比特功率分配的优化结果。鉴于此提出了云粒子群优化算法（Cloud Particle Swarm Optimization,CPSO）,利用云模型的不确定特性增加群体多样性,解决粒子群优化算法易于陷入局部极值的缺点。通过给出的云粒子群进化模式,实现搜索空间的全局搜索和局部搜索;采用进化过程中动态缩小搜索空间策略提高算法收敛速度,从而解决在低压配电网上系统发射总功率和误码率限定条件下的系统传输速率最大化比特功率分配问题。通过仿真实验表明所提算法的分配结果与位添加法相当,减少了运行时间,与注水迭代算法相比,在系统传输速率相同的情况下节省功率达4.7~14.8 dBm。     

一类简约的粒子群算法

针对标准粒子群的早熟和局部粒子群的最优位置信息利用率低的问题,提出一类简约的粒子群算法,该算法包含两种改进的策略:初始阶段有区别的更新粒子速度,减少更新频率,当粒子的速度有利于种群的进化时,那么下一代粒子的速度则保持不变;当粒子位置变化不大时,采用基于正态分布的随机采样搜索策略来改变寻优方式,有效地控制种群多样性,避免了早熟现象的发生.仿真实验表明该算法具有更强的寻优能力和更高的稳定性.     

基于文化微粒群算法的丙烯腈收率软测量模型

丙烯腈收率是丙烯腈装置的关键指标,如何得到丙烯腈收率是厂家很关注的研究,将新型优化算法用于丙烯腈收率软测量建模是1种较好的尝试。将新型微粒群优化算法用于同样新型的文化算法种群空间的优化,设计文化微粒群优化算法。它由种群空间和信念空间2部分组成,在种群空间和信念空间分别采用各自算法并行演化,同时,2个空间又根据一定的协议相互联系。分别将该算法和基本微粒群算法用于一些常用测试函数的优化问题;结果表明,与基本微粒群算法相比,文化微粒群算法加强了全局搜索能力,更容易收敛于全局最优解。最后将文化微粒群优化算法用于优化神经网络,构成文化微粒群神经网络,并将其应用于丙烯腈收率软测量建模。结果表明,此模型精度高,应用前景广阔。     

电力系统无功优化的柯西粒子群算法

针对传统粒子群算法易陷入局部最优解、收敛速度慢的缺点,提出了柯西粒子群算法,并首次将其应用于电力系统无功优化问题.柯西粒子群算法是基于柯西分布的期望和方差均不存在的原理,对每一代粒子的全局极值进行柯西变异,以此来增加种群的多样性,扩大全局最优粒子的搜索区域,以尽快获得适应度更优的个体,从而可以避免算法陷入局部最优解,同...     

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。     

文化算法应用研究

文化算法模拟了人类社会文化的进化过程,在进化的群体空间上建立动态的信仰空间,用来指导数据的搜索。介绍了文化算法的原理和流程,根据问题的特点对文化算法进行了分类,并给出了不同类型问题的求解步骤。根据对文化算法进行的仿真实验结果,得出该算法不仅收敛速度快,而且所得结果更优,表明文化算法是一种全局优化搜索的进化算法,具有广泛的应用前景。