基于粒子能量的自适应粒子群优化算法

群优化是一种随机的群体搜索策略.针对粒子群算法易陷入局部最优和收敛速度慢等不足,提出了根据粒子的能量自适应调整参数的改进算法.该算法基于动力学和热力学的理论,计算每个粒子的能量值,并将优化过程中的群体视为热力学的某一状态,通过退火温度和粒子的能量动态调整算法中的惯性参数,达到对"惰性"粒子的原速度方向给予较大的牵引力的目的.优化过程中,随着系统温度的降低,惯性参数逐渐减小,有利于问题的收敛.算法中采用了带极值扰动策略,加速粒子跳出局部最优的能力.数值实验结果表明,该算法具有收敛精度高和收敛速度快的特点,可快速有效的求解约束和非约束优化问题.     

基于自适应网格的多目标粒子群优化算法

针对现有多目标进化算法计算复杂度高,搜索效率低等缺点,提出了基于自适应网格的多目标粒子群优化(AGA-MOPSO)算法,其特点包括:评估非劣解集中粒子密度估计信息的自适应网格算法;能够平衡全局和局部搜索能力的基于AGA的Pareto最优解搜索技术;删除非劣解集集中品质差的多余粒子以维持非劣解集在一定规模的基于AGA的非劣解集截断技术.仿真计算表明,和文献中典型的多目标进化算法比较,AGA-MOPSO算法在求解复杂大规模优化问题方面表现了良好的性能.     

整车物流网络规划问题的混合粒子群算法研究

综合考虑整车物流系统中的运输规模经济效应、库存控制策略、设施、服务质量等决策因素,建立了整车物流网络规划集成优化模型.给出了一种流预测算法和粒子群算法相结合的求解方法,用粒子群算法搜索物流网络可行结构,用流预测算法确定其最优运输路径,二者相互协调实现最优解的搜索.在粒子群搜索过程还加入了交叉变异操作来增加种群的多样性,以避免早熟收敛.实例仿真表明混合粒子群算法的运行效率有显著提高,且有更高概率搜索到全局最优.     

求解二层线性规划问题的混合粒子群算法

结合粒子群优化方法和单纯形法为二层线性规划构造了一个混合粒子群优化算法.算法具有两层结构,其中粒子群算法用以求解上层规划问题,单纯形法用以求解下层规划问题.设计的粒子群在上层决策变量的可行城内搜索最优解,同时通过单纯形法求解下层规划问题得到每个粒子相应的下层规划问题的解.算法通过初始种群可行化,以及步长控制、不可行粒子淘汰等技巧避免了使用罚函数处理约束带来的困难,提高了粒子群优化算法的计算性能.最后,我们给出算法的数值例子并对该算法的计算性能加以分析.     

双尺度变异离散粒子群算法求解背包问题

针对传统离散粒子群算法求解背包问题早熟收敛、精度低等缺点提出一种解决背包问题的双尺度变异离散粒子群算法.利用对当前最优解进行双尺度速度变异,可以实现提高算法局部最优解搜索能力的同时,保持算法的全局搜索能力和逃出局部极值的能力.在算法初期利用粗尺度速度变异可使粒子快速定位到最优解区域,算法后期则通过逐渐减小的细尺度变异可提高算法最优解的精度.粒子位置初始化过程中,把采用贫心策略所得的结果作为一个粒子的初始位置.将改进算法与其他算法比较证明该算法不仅能够有效解决其他算法搜索能力差的问题,同时还提高了最优解的精度和收敛速度.     

结合局部理想点搜索的多目标粒子群算法

提出了一种结合约束二次逼近优化(bound optimization by quadratic approximation,BOBYQA)搜索算法的理想点法对非支配解进行局部优化的混合多目标粒子群方法(local search with multiobjective particle swarm optimization, LSMOPSO),以提高多目标粒子群算法的收敛性能和非支配解集的精度与多样性。LSMOPSO算法使用拥挤距离选择领导粒子组成领导粒子集,并对其进行理想点局部搜索;分析比较了全局理想点和局部理想点对算法性能的影响,提出基于局部理想点的局部搜索策略;在粒子的设计空间的多个维度上引入均匀变异操作,降低算法陷入局部最优的可能。基本测试函数的求解结果表明,算法的收敛速度很快,而且搜索到的非支配解集的精度高、多样性好。     

一种新型自适应混沌粒子群算法在联盟运输调度问题中的研究

提出了一种新的自适应混沌粒子群优化算法.该算法在运行过程中根据群体适应度方差和最优解的大小确定当前最佳粒子引入混沌搜索有效位置的概率,有效结合粒子群全局和混沌局部搜索,避免了基本粒子群优化算法易于陷入局部最优的缺点,提高了进化后期算法的收敛精度.将该算法用于解决联盟运输调度问题,实验结果表明该算法具有较好的性能.     

基于共识粒子群的全局优化求解方法

针对粒子群优化(PSO, particle swarm optimization)和高效全局优化(EGO, efficient global optimization)两种算法的特点,提出一种共识粒子群和局部代理模型协同的全局黑箱优化算法(CPSO-LSM, consensus particle swarm optimization and local surrogate model)。该算法固定PSO算法周期对粒子进行分群并在粒子达成共识后停止,将每群粒子周围的优质子区域输出作为代理模型的建模区域,通过比较各区域最优值获得高质量最优解甚至全局最优解。不仅避免了PSO冗长的计算过程、提高了建立代理模型的速度和精度还可以避免陷入局部最优。通过对比其他算法在标准测试函数的仿真结果,CPSO-LSM具有较好的收敛速度和求解精度。     

基于动能PSO的环己醇/环己酮动力学参数估计

针对基本PSO算法在迭代后期粒子发生"趋同"而易陷入局部极值的问题,提出了动能粒子群算法(KEPSO)。该算法将粒子"趋同"看作粒子群体与最优粒子发生塑性碰撞的过程,通过动能补偿机制使"惰性"粒子重新恢复"活力",从而跳出局部极值。仿真结果显示,KEPSO算法大大提高了全局搜索能力,在高维函数测试中表现出了较好的优化性能。将KEPSO算法用于环乙醇/环已酮硝酸氧化动力学参数估计中,获得模型的平均相对误差绝对值之和比文献报道值分别降低了42.6%和47.3%。     

基于均匀设计和惰性变异的改进微粒群算法

微粒群算法(PSO)是一种随机群体优化算法,相对于遗传算法等其它的进化算法,它模型简单、操作参数少、智能程度高、运算速度快,已受到许多相关领域学者的关注与研究。但是,标准微粒群算法在寻优过程中往往陷入局部最优解,而不是全局最优解。在研究均匀设计与惰性变异的基础上,提出了改进的微粒群算法(UMPSO)。该算法利用均匀设计的思想来确定算法的初始粒子,以使其均匀分布于解空间,从而使算法以更高的概率、更快的速度找到全局最优解;在进化过程中,对惰性粒子以概率为1进行随机变异,则能够更好地保证微粒群的多样性。仿真结果表明,与标准的PSO相比,UMPSO的寻优精度更高、寻优速度更快。     

板坯连铸二次冷却过程动态交互式仿真系统

连铸二次冷却过程控制水平的提高对提高连铸坯的质量和产量具有重要作用。为研究二次冷却设定控制算法,把铸流切片的生命周期模型与凝固传热模型相结合,对非线性热物性参数与凝固潜热进行处理,建立了二次冷却过程的动态仿真模型;并以此为基础研制了动态交互式仿真软件系统。系统由虚拟二次冷却对象、控制算法、监控操作、平台管理四个子系统组成;能够对板坯和方坯在非稳态浇铸工况下铸流的凝固过程进行仿真,得出暂态和稳态全过程的铸流内部温度场、凝固坯壳厚度、凝固终点位置、液相穴形状等的变化过程;给出二次冷却过程对输入与扰动信号的动态响应。系统在仿真过程中的人机交互、可移植性方面做了专门设计,为深入研究和优化二次冷却设定控制算法提供了有力的实验平台。仿真模型与仿真软件系统成功应用于某钢企二次冷却与轻压下设定控制系统的研制、测试与在线运行。     

稀疏轨道信息下的非合作飞行器机动识别方法

在已知信息为稀疏轨道根数情况下, 针对非合作飞行器的机动参数识别问题进行了研究, 提出一种基于轨道反演的机动参数识别方法及相应的求解算法。首先, 建立轨道反演模型及机动参数识别优化模型。然后, 提出一种“全局寻优+局部修正”的双重优化算法。最后, 对提出的机动参数识别方法进行了仿真校验。结果显示, 双重优化方法能够有效求解本文的优化模型, 所提方法在误差允许范围内能够有效识别机动参数。研究为有限信息下的非合作飞行器的机动识别提供了一种思路, 一定程度上保障了空间飞行器的在轨安全。     

基于动态进化算法的多阶段备件供应优化决策

由于实际备件保障工作中备件需求以间歇性需求为主,备件供应通常为多阶段的动态优化。针对以上问题,构建了多阶段备件供应数学模型。为求解动态优化模型,提出了一种元启发式动态进化算法。首先,在经典差分进化算法中增加了环境变化检测算子和环境变化响应策略,使得差分进化算法能够解决环境变化的动态优化问题。其次,提出了自适应莱维飞行策略,使得算法在环境发生变化时仍能保持良好的全局搜索能力和局部寻优能力。算例表明,所提出的动态自适应差分算法能够求得模型的最优可行解,且算法的分布性和收敛性均得到了很大的提升。     

基于CCPSO及PP模型的洪灾评估方法及其仿真应用

以求解洪水灾情评估问题为背景,针对洪灾评估模型参数难以优化这一问题,研究了一种混沌文化粒子群算法(CCPSO)。该算法将PSO纳入文化算法的框架,并在算法中引入局部遍历搜索性能较强的混沌搜索,组成基于PSO的群体空间以及基于混沌优化的信念空间,通过两个种群的独立演化及信息交流来提升算法的全局寻优能力。典型的测试函数的测试结果表明,CCPSO可以有效克服PSO存在的早熟收敛问题,全局收敛能力较PSO有较大提高。同时,为提高洪水灾情评估的灾情分辨率,提出一种基于CCPSO及投影寻踪模型的洪灾评估方法,该方法采用一种修正Logistic曲线来建立洪灾评估的投影寻踪模型,并使用CCPSO来优化投影指标函数以及模型参数。仿真应用结果验证了该方法的合理性及有效性。     

基于模糊约束的军事物资配送多目标路径优化

针对带模糊时间窗口、模糊运输费用以及模糊运输风险的多目标军事物资运输问题,利用模糊期望理论,建立了带模糊约束问题的多目标运输路径优化模型,并利用改进的多目标量子遗传算法求解该模型,算法中采用量子比特编码,引入非支配排序和精英保留策略,防止算法陷入局部最优。仿真实验结果表明,建立的模型合理、算法有效,在军事物资配送问题中具有一定的实用价值,与传统的多目标遗传算法相比较,利用改进的多目标量子遗传算法求解该问题,收敛速度更快。     

基于SAEM-HMM的设备状态诊断模型研究

针对设备状态诊断问题,提出了基于模拟退火和期望最大化算法的隐马尔可夫模型(SAEMHMM).该模型针对改进传统隐马尔可夫模型对初值敏感及期望最大化算法容易陷入局部最优的不足,将模拟退火算法与期望最大化算法结合,利用前者具有概率的全局收敛性,克服局部最优问题,实现隐马尔可夫模型参数估计过程的优化.最后通过算例分析验证了该模型的可行性与有效性.     

一种随机蚁群算法求解连续空间优化问题

通过将蚁群优化算法(ant colony optimization,ACO)与一种随机优化方法———Alopex算法相结合,提出一种随机蚁群混合算法(AACO)求解连续空间优化问题。该算法定义了蚁群在连续空间中的寻优方式以及新的信息素更新规则,并在局部搜索过程中嵌入改进的Alopex算法以提高搜索效率,有效地避免了优化算法陷入局部最优。基于多极值函数和非线性连续函数的仿真实验表明,该算法简单高效,具有良好的寻优性能。     

复合最优模型微粒群优化算法研究及应用

针对微粒群算法全局最优(Gbest)模型收敛速度快、局部搜索能力强、鲁棒性差,局部最优(Lbest)模型全局搜索能力强、鲁棒性好、收敛速度慢的特点,提出了一种结合全局最优和局部最优两基本模型特点的复合最优模型微粒群优化算法。用4个Benchmarks函数进行了测试,实验结果表明,与微粒群算法的两种基本模型相比,该复合模型算法能有效提高算法的收敛速度及全局搜索能力。最后将算法应用于一个非线性系统模型的辨识,辨识结果验证了该算法的有效性。     

基于GA的知识获取方法及在故障诊断中的应用

从优化角度出发,定义一个新的指标函数,并提出一种基于遗传算法的机器学习方法,该方法能够从学习实例中总结出有用的知识。针对该优化模型,用一种新型的遗传算法——带有染色体性别的遗传算法(GACD)对其进行优化,并将该方法应用于旋转机械故障诊断知识获取过程,仿真实验结果说明该方法是比较有效的。