应用QPSO算法求解二维热传导反问题

热传导反问题在国内研究起步较晚,研究方法有很多,但通常方法很难较好地接近全局最优。在经典的微粒群优化算法(PSO)的基础上,通过研究基于量子行为的微粒群优化算法(QPSO)提出了应用基于量子行为的微粒群优化算法进行二维热传导参数优化,具体介绍依据目标函数如何利用上述的算法去寻找最优参数组合。在具体应用中为了提高算法的收敛性和稳定性对算法进行了改进,并进行了大量实验,结果显示在解决热传导反问题优化问题中,基于QPSO算法的性能优越,证明QPSO在热传导领域具有很大的实际应用价值。     

求解TSP的改进QPSO算法

旅行商问题（TSP）是运筹学、图论和组合优化中的NP难题。量子粒子群算法（QPSO）参数个数少、随机性强,并且能覆盖所有解空间,保证算法的全局收敛。针对TSP的特点,通过建立交换子、交换序的运算法则,对基本QPSO算法进行了改造,同时引入了遗传算法中的变异,提出一种求解TSP的改进QPSO算法。实验结果表明了该算法在解决TSP时的有效性,同时算法在稳定性、收敛性以及寻优能力上较其他的一些PSO算法有了很大的提高。     

用QPSO算法求解模糊交货期Flow-shop调度问题

针对模糊交货期Flow-shop调度问题的特点,运用一种收敛速度快、全局性能好、不易陷入局部最优的智能迭代算法-量子粒子群算法,对其进行求解。通过仿真实例对该算法进行了验证,结果表明,在求解模糊交货期的Flow-shop问题时,量子粒子群算法要优于遗传算法和基本粒子群算法。     

基于QPSO方法优化求解TSP

针对粒子群优化算法PSO求解旅行商问题TSP收敛速度不够快的缺陷,提出利用量子粒子群优化算法QPSO求解TSP,在交换子和交换序概念的基础上,以Matlab语言为开发工具实现了TSP最佳路径的求解.实验表明改造QPSO算法用于优化求解14点的TSP,能够迅速得到最优解,收敛速度加快,搜索效率得到较大水平提高;QPSO方法在求解组合优化问题中将非常有效.     

QPSO算法求解无约束多目标优化问题

在分析了用基于目标加权的PSO算法(WAPSO)的基础上,研究了利用基于量子行为的微粒群优化算法(QPSO)来解决多目标优化问题.提出了基于目标加权的QPSO算法(WAQPSO),利用WAQPSO算法解决无约束的多目标优化问题,通过典型的多目标测试函数实验,验证了该算法解决无约束多目标问题的有效性.     

基于QPSO算法的单阶段投资组合优化

投资组合优化问题是NP难解问题,通常的方法很难较好地接近全局最优.在经典微粒群算法(PSO)的基础上,研究了基于量子行为的微粒群算法(QPSO)的单阶段投资组合优化方法,具体介绍了依据目标函数如何利用QPSO算法去寻找最优投资组合.在具体应用中,为了提高算法的收敛性和稳定性对算法进行了改进.利用真实历史数据进行验证,结果表明在解决单阶段投资组合优化问题时,基于QPSO算法的投资组合优化的性能比PSO算法更加优越,且QPSO算法在投资组合优化领域具有很大的实际应用价值.     

QPSO算法柔性分子对接问题的研究

分子对接同的之一,是找出配体和受体之间最稳定构像的结合模式,可以归为全局搜索或优化问题.本文提出的鼍子行为粒子群优化算法(QPSO)是1种有效的全局优化搜索算法.本文介绍QPSO算法在分子对接问题研究中的应用,并使用Autodock3.05的打分函数评价分子对接结果.结果表明,QPSO算法的QDOCK程序能够寻找出更为稳定的构像,且其收敛速度以及对接结果的精确性均比拉马克遗传算法(LGA)的Autodock3.05好.     

基于QPSO算法的作业车间调度问题的研究

针对现行的遗传算法存在进化速度过慢和过早收敛的局限,以及粒子群优化算法搜索空间有限、容易陷入局部最优点的缺陷,提出将一种基于量子行为的粒子群优化算法应用于作业车间调度问题.将该问题中的每个调度组成一个多维向量,以此向量作为量子粒子群优化算法中的粒子进行进化,由此在解空间内搜索最优解.实例仿真结果表明,该算法收敛速度快、全局收敛性能好,可以得到比遗传算法、粒子群优化算法更佳的调度效果,证明了算法的有效性.     

纳什均衡解及其QPSO算法求解

纳什均衡是一种博弈的解的概念,可以对非常广泛类型的博弈作出严格的多的预测。具有量子行为的粒子群算法是一种能够较好的解决优化问题的算法,它是在粒子群算法的基础上发展起来的。本文讨论纳什均衡解,并利用QPSO算法来求解纳什均衡解。通过仿真算法及与几种算法的比较结果验证了算法的有效性,证明了算法的全局收敛性。     

改进PSO算法在二维下料问题中的研究

粒子群优化（PSO）算法是一种基于集群智能的进化计算方法,在该方法中粒子通过追随自己找到的最优解和种群最优解完成优化。文章将PSO算法应用到三角形优化下料问题的研究中,给出了具体的实施流程,为了提高PSO算法的收敛精度,避免早熟现象的产生,对PSO进行了改进,提出一种启发式PSO算法。通过对三角形的优化下料进行仿真,仿真结果显示改进后的启发式粒子群优化算法在收敛效果和材料的利用率方面均有显著的提高。     

变分布的量子行为粒子群优化算法求解工程约束优化问题

针对工程形状设计领域中带有多个约束条件的非线性设计优化问题,提出了一种自适应的基于高斯分布的量子行为粒子群优化(AG-QPSO)算法。通过自适应地调整高斯分布,AG-QPSO算法能够在搜索的初始阶段有很强的全局搜索能力,随着搜索过程的进行,算法的局部搜索能力逐渐增强,从而满足了算法在搜索过程不同阶段的需要。为了验证算法的有效性,在压力容器和张弦设计问题这两个工程约束优化问题上进行50轮独立实验。实验结果表明,在满足所有约束条件的情况下,AG-QPSO算法在压力容器设计问题上取得了5890.9315的平均解和5885.3328的最优解,在张弦设计问题上取得了0.01096的平均解和0.01096的最优解,远优于标准粒子群优化(PSO)算法、具有量子行为的粒子群优化(QPSO)算法和高斯量子行为粒子群(G-QPSO)算法等现有的算法的结果,同时AG-QPSO算法取得的结果的方差较小,说明该算法具有很好的鲁棒性。     

基于量子粒子群优化的DAG并行任务调度研究*

任务调度是网络并行计算系统的核心问题之一。在有向无环图(DAG)描述问题的基础上,提出了一种进行并行任务调度的量子粒子群优化算法。首先对DAG并行任务调度问题作出定义,并给出了优化问题的目标;然后分别讨论了问题的编码表示、解码方案、位置向量的计算方法、离散问题连续化、算法的总体流程等;最后给出算法的仿真实验情况及分析,实验结果表明,该算法有良好的全局寻优性能和快捷的收敛速度,调度效果优于遗传算法和粒子群优化算法。     

Determination of the time-dependent reaction coefficient and the heat flux in a nonlinear inverse heat conduction problem

ABSTRACT

Diffusion processes with reaction generated by a nonlinear source are commonly encountered in practical applications related to ignition, pyrolysis and polymerization. In such processes, determining the intensity of reaction in time is of crucial importance for control and monitoring purposes. Therefore, this paper is devoted to such an identification problem of determining the time-dependent coefficient of a nonlinear heat source together with the unknown heat flux at an inaccessible boundary of a one-dimensional slab from temperature measurements at two sensor locations in the context of nonlinear transient heat conduction. Local existence and uniqueness results for the inverse coefficient problem are proved when the first three derivatives of the nonlinear source term are Lipschitz continuous functions. Furthermore, the conjugate gradient method (CGM) for separately reconstructing the reaction coefficient and the heat flux is developed. The ill-posedness is overcome by using the discrepancy principle to stop the iteration procedure of CGM when the input data is contaminated with noise. Numerical results show that the inverse solutions are accurate and stable.     

A boundary element method for a multi-dimensional inverse heat conduction problem

In this paper, we investigate a variational method for a multi-dimensional inverse heat conduction problem in Lipschitz domains. We regularize the problem by using the boundary element method coupled with the conjugate gradient method. We prove the convergence of this scheme with and without Tikhonov regularization. Numerical examples are given to show the efficiency of the scheme.     

自适应免疫量子粒子群优化并行算法

提出了自适应免疫量子粒子群优化并行算法。为了克服粒子群优化算法早熟收敛以及粒子在进化过程中缺乏很好的方向指导的问题,采用了量子技术以及免疫机制,从而获得了一个自适应免疫量子粒子群优化算法。同时,针对该算法计算量大、耗时长的缺点,结合已有的并行计算技术,构造出了该算法的并行计算方法。仿真实验表明所提并行算法具有较好的性能。     

基于量子行为粒子群优化算法的图像插值方法

传统图像插值方法简单,容易实现,但经过插值后的图像会增加一定的虚假内容,导致图像模糊。为提高插值图像的质量和图像的分辨率,提出一种基于量子行为粒子群优化（QPSO）算法的图像插值方法。该方法利用QPSO算法在以传统插值图像为基础形成的解空间中,寻找符合目标函数的最优高分辨率图像。实验证明,该方法实用、可行,且能得到质量较好的插值图像。     

基于量子行为粒子群优化算法的定位技术研究

针对无线传感器网络(WSNs)节点定位问题,阐述了WSNs的分布迭代式定位方法研究。这种方法将每次迭代后定位的节点作为其余未知节点的参考节点.同时将基于测距定位问题看成一个多维优化问题,并提出利用具有快速收敛能力的量子行为粒子群优化(QPSO)算法进行求解。最后将仿真实验结果与粒子群优化(PSO)算法进行比较,表明QPSO算法在优化性能上优于PSO算法,有效提高了节点定位精度,证明该方法的有效性。     

基于自适应罚函数的QPSO算法的代谢通量评估*

针对代谢通量评估问题属于带约束的优化问题,其目标函数是一个非线性、不可微的并且存在多个局部最小点的复杂函数,提出了使用自适应罚函数的量子粒子群优化算法来解决这个问题。通过自适应罚函数的方法解决约束条件,然后使用QPSO算法最小化内部代谢通量。用此算法评估谷氨酸棒杆菌的内部代谢通量并与传统的优化算法来比较,实验结果证明了该算法的可行性和有效性。