车辆路径问题的粒子群算法研究

车辆路径优化问题是一类具有重要实用价值的组合NP问题．粒子群算法(panicle swarm optimization)是一种新出现的群智能(swarm intellingece)优化方法，将其应用于车辆路径优化问题，构造车辆路径问题的粒子表达方法，建立了此问题的粒子群算法，并与遗传算法作了对比试验．结果表明，粒子群算法可以快速、有效求得车辆路径问题的优化解，是求解车辆路径问题的一个较好方案。     

基于改进粒子群算法的系统辨识新方法

提出了一种利用改进的粒子群优化算法对系统进行辩识的方法.该方法是将典型的数学模型的相互组合而构成系统模型的新辨识方法,即首先将系统结构辨识问题转化为组合优化问题,然后采用粒子群优化算法同时实现系统的结构辨识与参数辨识.为了进一步增强粒子群优化算法的辨识性能,提出了利用一种改进的粒子群优化算法.最后,给出了仿真示例,结果验证了所给的系统辨识方法的合理性和有效性.     

改进的粒子群算法及其非线性盲源分离

采用粒子群算法与自然梯度法相结合进行非线性混叠信号盲分离。用高阶奇数多项式拟合非线性混合函数,建立非线性信号盲分离模型。同时根据粒子群算法的特点,作了改进,引入了“迁徙操作”和局部深度搜索方法。对多项式的参数用粒子群算法来求估计,然后用自然梯度法对线性去混合矩阵进行迭代。仿真结果表明,粒子群算法可以快速、有效地求得非线性混叠信号盲分离的优化解。     

基于改进PSO算法的传感器网络覆盖优化

当无线传感器网络(wireless sensor network,WSN)采用概率覆盖模型时,难以采用几何方法进行网络覆盖率的优化。针对这一问题,通过提出一种改进粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法,有效提高了WSN网络的覆盖率。首先对粒子越界处理的方法进行推了广,提高了其适用范围;其次,针对PSO算法容易陷入局部最优解的问题,通过对粒子探索能力进行增强,提出了一种探索能力增强型PSO(explorative capability enhancement PSO,ECE-PSO)算法,有效改善了种群陷入局部最优解的缺点。基于概率覆盖模型的WSN覆盖优化的仿真验证表明,ECE-PSO算法显著提高了解的质量,有效改善了算法收敛于局部最优解的缺点,且ECE-PSO算法具有较强的稳定性。     

基于粒子群优化与高斯过程的协同优化算法

对于适应度函数计算耗时较大的工程优化问题,采用仿生智能优化算法求解时常遇到由于适应度函数评价次数过大而导致计算量过高的瓶颈问题。针对上述问题,提出一种基于粒子群优化（particle swarm optimization, PSO）算法与高斯过程（Gaussian process, GP）机器学习方法的协同优化算法（PSO-GP）。该算法在寻优过程中采用GP近似模型来构建决策变量与适应度函数值之间的映射关系,在PSO全局寻优过程中不断地总结寻优历史经验的基础上,预测可能包含全局最优解的搜索区域,以优化粒子群飞行的方向。多个测试函数的优化结果表明,该算法是可行的,与基本PSO算法相比,在获得全局最优解的前提下,可显著减小寻优过程中的适应度函数评价次数,寻优效率较高,在高计算代价复杂工程优化问题的求解上具有良好的应用前景。     

多邻域改进粒子群算法

为了改进标准粒子群算法的性能,提出了多邻域改进粒子群算法。算法提出了一种较为简单的多邻域拓扑方案,对速度惯性权重的更新策略进行了改进,引入了速度和搜索区间限制算法。经过对经典测试函数的计算测试,算法表现出良好的复杂问题求解能力。最后,针对多目标优化问题,给出了多目标应用在粒子群算法中的处理方法,并对经典的5维优化和Golinski 减速器设计问题进行了求解,通过数据比对,证明了算法性能远优于现有的一些算法。     

浸出过程浸出率预测与在线优化

本文建立了浸出过程浸出率混合预测模型;基于该预测模型及生产的实际需要,将一个动态浸出问题转化为带约束的优化问题;针对在线优化计算时间长,精度要求高的难题,提出了变邻域搜索PSO算法及基于该算法的动态生产过程在线优化策略.通过实际应用证明混合预测模型预测精度高;在线优化算法自适应性强、运算量小、精度高,具有较高的实际应用...     

求解约束优化的模拟退火PSO算法

针对有约束最优化问题,提出了基于模拟退火的粒子群优化(particle swarm optimization simulated annealing, PSO SA)算法。该算法利用模拟退火算法以一定概率接受较差点的概率突跳特性,克服粒子群优化算法易陷入局部最优的缺陷。采用可行性原则进行约束处理,并在模拟退火算法产生新粒子的过程中保留最优不可行解的信息,弥补了可行性原则处理最优点位于约束边界附近时存在的不足。4个典型工程优化设计的实验结果表明,该算法能够寻得更优的约束最优化解.     

近空间多武器平台对地攻击多阶段模型及算法

针对近空间多武器平台对地攻击问题,综合考虑了作战资源、目标毁伤、己方损耗、飞行最短路径等四项关键战技指标,建立了多阶段优化控制模型,给出了相关的推理过程。为避免动态规划及序列规划的计算复杂性,通过设计合适的表达方法,使粒子与可行解对应,给出了改进的粒子群优化算法及算法详细步骤,并分析了改进的粒子群算法快速全局优化的特点,说明该算法能找到优化问题的全局最优解。最后对多阶段优化问题分别用改进的粒子群算法进行求解,仿真结果验证了模型的合理性和算法的有效性。     

基于进化PSO算法的稀疏捷变频雷达波形优化

为了提高稀疏捷变频(sparse frequency agility,SFA)雷达信号在稀疏重构中的精度和稳定性,提出一种基于进化粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法的SFA雷达信号的优化设计.首先,推导了SFA雷达的信号模型和稀疏重构时的字典矩阵.然后,以最小化SFA雷达信...     

解约束优化问题的新粒子群算法

提出了一种新的求解约束优化问题的粒子群算法。基于一个合理的假设前提:任何可行解总是比非可行解好,算法通过在标准粒子群算法中引入了一个新的约束处理机制,将约束优化问题转化为无约束问题来求解。此外,为了提高收敛性能,新构建的算法通过引入变异策略,使算法在迭代过程中保持较高的种群多样性,增强算法跳出局部最优解的概率,从而提高算法的收敛速度和解的质量。与遗传算法以及标准粒子群算法的实验比较表明,所提出的方法是一个可行的约束优化问题的求解算法。     

基于混合遗传粒子群算法的混沌系统参数估计

针对粒子群算法容易出现"早熟"的缺点,提出了一种改进的混合遗传粒子群(hybrid genetic particle swarm optimization,HGPSO)算法。在粒子群算法的迭代中引入淘汰机制,将满足淘汰条件的粒子与当前适应度最优的粒子进行多后代择优交叉和一定概率的变异操作,以期得到适应度更优的新粒子,代替被淘汰粒子。通过对4个典型函数的测试表明,该算法能够有效地克服"早熟"现象,提高了全局寻优的能力。将改进的算法用于Lorenz混沌系统的参数估计。仿真结果表明,即使在加入测量噪声的情况下,该算法仍能够对系统的未知参数做出有效的估计。     

海上多舰协同防空部署优化研究

针对海上多舰协同防空部署优化问题,在已知敌方进攻态势和我方防御能力的条件下,综合分析各项影响攻防效果的因素,结合不可逃逸区,综合设计了多舰协同防空部署的性能指标。本文给出了多弹群体进攻下海上多舰协同防空部署的问题描述,并采用了共生有机搜索算法(symbiosis organisms search,SOS)对该问题进行优化求解得出最优部署方案。共生有机搜索算法通过模拟共生、共栖和寄生3种生物间的生存关系对协同防空部署的问题进行优化,在该类具有约束的非线性优化问题中,SOS算法相较于粒子群算法不易陷入局部最优,能够求解得到更优解,收敛速度相比提高近10%。在想定假设条件下,通过数值仿真计算结果对所提出的模型和算法进行了合理性和有效性分析,表明该部署优化方法得到的方案是正确可行的。     

基于粒子群算法的无人机舰机协同任务规划

无人机舰机协同任务规划技术是指充分利用无人机与舰艇的优势互补,协同进行作战任务规划的新技术,它是无人机任务规划问题的研究新热点,对于提升海军海上作战能力具有重要意义。针对该问题提出了相应的数学模型,并利用自适应的粒子群算法(self adaptive particle swarm optimization, APSO)进行了求解,该算法能够自适应调整粒子群的惯性权重,更好的防止粒子群陷入局部最优。实验表明,在给定的实验样本中APSO相对于标准粒子群算法和带有压缩因子的粒子群算法能更有效的求解。     

改进二分粒子群优化算法的阵列方向图综合

针对粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法收敛速度慢、寻优精度低、计算量大、容易陷入局部最优解等问题,首先提出了一种无需越界检测的归一化粒子群优化(normalized particle swarm optimization, NPSO)算法,NPSO算法具有比PSO算法更佳的有效性和稳定性,其优化速度和收敛精度要远远优于PSO算法,且其计算量要比常规PSO算法采用越界检测调整小。其次,结合狼群算法(wolf pack algorithm, WPA)中的游走行为,在二分粒子群优化(dichotomy particle swarm optimization,DPSO)算法的基础上,通过对二分粒子赋予不同的探索方向,提出了一种WPA-DPSO算法,WPA-DPSO算法具有3层寻优的功能,不仅有效加强了粒子的搜索范围,避免了算法陷入局部最优解,而且有效提高了DPSO算法的收敛速度、优化精度、稳定性和有效性。在NPSO算法和WPA-DPSO算法的基础上,提出了一种混合型PSO算法(WPA-NDPSO),从而有效克服了PSO算法早熟收敛、搜索范围不大、容易收敛到局部极值、计算量大等问题。均匀线阵方向图综合实验表明:WPA-NDPSO算法不仅具有较优的收敛速度和优化精度,而且具有较强的稳定性和较高的有效性。     

基于种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法

针对微粒群优化算法的早熟停滞缺陷问题,提出了一种基于种群年龄模型的动态粒子数微粒群优化算法. 该算法建立了生物种群年龄模型,将每个粒子划分为不同的年龄段,动态地依据种群环境和个体信息有效地控制种群的粒子数规模;设计了较优粒子的生殖策略和较差粒子的死亡策略,增加群体的多样性和减少冗余计算量,以保证算法获得最优性能. 将此算法与其他改进算法进行比较,仿真测试结果表明,新算法具有较高的全局搜索成功率和效率,计算量显著降低,优化精度显著提高,能够有效地避免算法陷入局部停滞的缺点.     

基于粒子群优化的圆阵列波束形成方法

围绕均匀圆阵列(uniform circular array, UCA)在波束形成中存在的波束主瓣宽、旁瓣电平高的问题,提出了一种基于粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法的圆阵列波束形成方法。通过对UCA的输出信号进行模式空间变换,将UCA数据转换为虚拟均匀线阵数据形式。利用PSO算法充分挖掘均匀线阵各阵元间数据信息,进行阵元拓展,从而实现阵列阵元数及孔径尺度的增加,实现降低阵列波束主瓣宽度及旁瓣电平的目的。实验结果表明,在适当增加计算复杂度的前提下,利用PSO算法对阵列进行阵元拓展可以显著地提高波束形成质量,且适用于自适应波束形成。     

基于加权k-均值聚类与粒子群优化的多航迹规划

针对复杂环境下的无人机多航迹规划问题,提出了将粒子群优化（particle swarm optimization, PSO）算法与加权k-均值聚类算法相结合的规划方法。每个粒子表示一条航迹,采用加权k-均值聚类算法对粒子进行分类,得到多个粒子子群,在每个子群内部进行一条可行航迹的优化,最终得到多条不同的可行航迹。对传统k-均值聚类算法进行改进,采用排挤机制产生初始聚类中心,针对实际环境中突发威胁的分布不均性,在聚类过程中,对航迹节点按照所在区域突发威胁的出现概率进行加权,提出了加权k-均值聚类算法。仿真实验表明,所提出的方法能够有效地得到无人机的多条可行航迹。     

求解非线性双层规划问题的混合变邻域粒子群算法

针对非线性双层规划难以获得全局最优的问题,汲取粒子群算法的快速搜索能力及变邻域搜索算法的全局搜索优势,提出了求解非线性双层规划问题的混合变邻域粒子群算法.首先利用Kuhn-Tucker条件,将非线性双层规划转化为一个单层规划问题,然后由粒子群算法得到一个较优的群体,通过审敛因子判断陷入局部最优的粒子,并进一步利用变邻域搜索算法的全局搜索能力对陷入局部最优的粒子进行优化,从而得到全局最优.测试函数的仿真实验对比分析证明了该算法的有效性.     

基于PSO-ABC的混合算法求解复杂约束优化问题

为了改善粒子群优化（particle swarm optimization, PSO)算法在处理复杂约束优化问题时的求解效果,提出了一种基于粒子群和人工蜂群的混合优化(particle swarm optimization artificial bee colony,PSO-ABC)算法。在采用可行性规则进行约束处理的基础上,将PSO种群分为可行子群和不可行子群,并在ABC算法从粒子种群中选择蜜源时,保留部分较优的可行解信息和约束违反程度较低的不可行解信息,弥补了联赛选择算子在处理最优点位于约束边界附近的问题时存在的不足。同时,使用禁忌表存储局部极值,减小了PSO算法陷入局部最优的危险。针对4个标准测试实例的实验结果表明,该算法能够寻得更优的约束最优化解,且稳健性更强。