蛾群算法与投影寻踪耦合模型在区域水资源脆弱性评价中的应用

提出一种新型群智能算法——蛾群算法(MSA)与投影寻踪(PP)技术耦合的水资源脆弱性评价模型,以云南省16个州市水资源脆弱性评价为例进行研究.从水量、水质、洪灾和旱灾4个方面遴选28个指标构建区域水资源脆弱性评价指标体系和分级标准;通过8个典型测试函数对MSA进行仿真验证,并与差分进化(DE)算法、文化算法(CA)、教学优化(TLBO)算法和粒子群优化(PSO)算法的仿真结果进行对比.利用MSA、DE、CA、TLBO和PSO算法优化PP最佳投影方向,构建MSA-PP、DE-PP、CA-PP、TLBO-PP和PSO-PP耦合模型对实例水资源脆弱性进行评价.结果表明:MSA寻优精度优于DE等4种算法,具有较好的全局极值寻优能力和收敛稳定性能,在求解高维、复杂优化问题时有着更高的求解精度;MSA-PP模型对昆明、玉溪、曲靖、楚雄4州市的水资源脆弱性评价为”轻度脆弱“,对怒江州、迪庆州评价为“重度脆弱”,其余州市评价为“中度脆弱”.MSA-PP模型对实例评价结果与TLBO-PP模型相同,但在排序上存在差异;与CA-PP、DEPP和PSO-PP模型的评价结果及排序上均存在差异,表明智能算法求解精度的高低决定了评价效果的优劣.本文提出的模型及验证方法具有通用性,可推广应用于其他领域.     

文山州近10年水资源利用效率评价SLC-PP模型及应用

为科学、客观地评价区域水资源利用效率,提出足球联赛竞争(SLC)-投影寻踪(PP)水资源利用效率评价模型,以文山州2006—2015年水资源利用效率评价为例进行实例分析。通过6个典型高维测试函数对SLC算法进行验证,并将仿真结果与教学优化(TLBO)算法、灰狼优化(GWO)算法、差分进化(DE)算法、混合蛙跳算法(SFLA)、粒子群优化(PSO)算法和帝国竞争算法(ICA)的寻优结果进行比较。从综合、工业、农业、生活和生态环境用水5个方面选取23个指标构建水资源利用效率评价指标体系,应用SLC-PP模型,并基于投影系列均值z及标准差σ构造低水平、较低水平、中等水平、较高水平和高水平5个等级的水资源利用效率评价标准对实例进行评价,并分析近10年的水资源利用效率变化趋势。结果表明:(a)无论是单峰还是多峰函数,SLC算法寻优精度优于TLBO和GWO算法,远优于DE、SFLA、PSO和ICA算法,具有寻优精度高、收敛速度快、极值寻优能力强以及收敛稳定性与可靠性好等特点。(b)SLC-PP模型对实例水资源利用效率评价结果均为:2006—2007年处于低水平,2008—2012年处于中等水平,2013—2015年处于较高水平,水资源利用效率随时间呈提升趋势,且提升趋势显著。     

粒子群算法在求解优化问题中的应用

粒子群优化(PSO:Particle Swarm Optimization)算法是一种新兴的优化技术,其思想来源于人工生命和进化计算理论.PSO算法通过粒子追随自己找到的最好解和整个群体的最好解完成优化.为了避免PSO算法在求解最优化问题时陷入在局部最优及提高PSO算法的收敛速度,提出了对PSO算法增加更新概率.对无约束和有约束最优化问题分别设计了基于PSO算法的不同的求解方法和测试函数,并对PSO算法求解多目标优化问题进行了研究.仿真实验表明了改进的PSO算法求解最优化问题时的有效性.     

一种融合梯度信息的粒子群优化算法

针对粒子群优化算法(PSO)存在盲目搜索、收敛速度慢的问题，提出一种融合梯度信息的改进粒子群优化算法，简记为GIPSO(Gradient Information based PSO)。利用目标函数的梯度信息指导粒子朝着适应值更低的方向搜索，可有效避免粒子的盲目搜索行为。首先，在线性权重粒子群算法的进化公式中嵌入目标函数的梯度信息，有效提升了改进方法的收敛精度；其次，随机选择一半的粒子使用含有梯度信息的速度进化公式以降低算法的计算量，在标准测试函数上的仿真实验结果表明，GIPSO算法在收敛速度与收敛精度方面，均优于基本PSO算法，线性权重衰减PSO算法，正太分布权重PSO算法等传统方法。     

机器人逆运动学的微分进化与粒子群优化BP神经网络求解

针对采用传统反向传播(BP)神经网络算法进行逆运动学求解收敛速度慢的问题,提出将微分进化(DE)与粒子群优化(PSO)算法相结合,对用于机器人逆运动学求解的BP神经网络进行优化。基于机器人正解映射建立优化算法的目标函数,在PSO过程中,引入DE操作优化粒子进化方向,并将此混合算法用于BP神经网络权值与阈值的优化。对KUKA机器人进行仿真实验,结果表明:采用该文方法对机器人逆运动学问题的求解精度高,求得的关节角度误差小于0.1°;逆运动学求解结果所对应位姿矩阵的位置误差在0.1 mm数量级,具有较好的泛化能力。该文方法满足机器人位置和姿态方面的精度要求。     

改进的粒子群优化算法(IPSO)及其在桁架设计中的应用

根据土木工程结构优化设计的特点,针对标准粒子群算法(PSO)在求解问题时因粒子多样性不足而易出现早熟、约束不易处理等现象,对标准的粒子群算法进行了改进.应用改进的粒子群算法(IPSO),实现了桁架结构单目标多变量的最优设计.通过与标准的PSO算法和其他优化算法的对比,发现采用IPSO算法具有较好的收敛性能和较高的精度,研究表明该算法实用可行,有望实现对复杂土木工程结构的优化设计,具有重要的理论价值及广阔的工程应用前景.     

免疫粒子群优化算法及性能分析

针对基本粒子群算法的容易陷入局部极小值,搜索精度不高等缺点,将免疫算法和粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO算法)相结合,并加以改进,利用免疫算法能够保持个体多样性的特点,可使粒子群优化算法.达到摆脱局部极值点能力,从而提高算法进化过程中的收敛精度和速度.使用四个经典的测试函数...     

考虑不同生态流量要求梯级水库群生态调度及其算法

为协调清江梯级水库发电及下游生态效益,实现梯级库群水能资源高效利用和生态效益双赢,本文对清江隔河沿、高坝洲控制断面基础、适宜和理想等级生态流量进行分析计算,并以发电量和生态流量贴近度最优作为目标函数,建立兼顾生态保护的清江梯级库群多目标优化调度模型.进一步,针对传统混合蛙跳算法(SFLA)存在搜索能力有限、易陷入局部最优等问题,从混沌种群初始化、局部搜索方式、基于云模型理论精英青蛙进化和后期启发式激活机制等方面对SFLA进行改进,提出基于混沌云模型理论混合蛙跳算法(CNSFLA).采用该方法求解梯级水库生态调度模型,长系列优化调度结果显示,在保证发电效益和下游控制断面基础生态流量的同时,有效提升其适宜、理想生态流量保证率,总体保证率维持在较高水平;对于枯水典型年,虽然通过算法优化调度,但天然入流偏少导致控制断面部分时段理想生态流量仍无法满足.长系列调度结果对比表明CNSFLA具备高效搜索性能和良好稳定性,可显著提高库群联合调度结果质量.     

基于混合DE—PSO算法的水库优化调度模型及其应用

水库优化调度实质上是一个非线性的不等式约束优化问题,在现行的求解方法中,对计算精度和复杂约束处理这两个问题一直考虑不足,相关方面的研究也较少．将粒子群算法和差分进化算法引入到水资源系统工程中,建立了水库调度的DE—PSO优化模型,避免了寻优瓶颈;针对复杂约束问题,提出退火罚函数法,有效地解决了水库调度问题．通过实例分析,验证了所给方法的可靠性．     

改进粒子群算法的云计算环境资源优化调度

针对云计算的资源调度问题,提出一种基于改进粒子群优化算法(Improved Particle Swarm Optimization,IPSO)的资源调度算法.对云资源调度问题进行分析,建立云资源调度的目标函数,利用PSO较快的收敛速度找到云资源调度问题的最优解,并根据每个粒子的适应度值自适应地改变每个粒子的速度权重,提高了全局寻优能力和收敛能力,同时在Cloud Sim平台对算法进行仿真实验.结果表明:IPSO算法减少了任务的平均完成时间,提高了任务处理的效率,具有很好的优化资源以及合理调度资源的能力.     

改进的粒子群优化算法求解电力经济调度

将迁移思想引入到标准粒子群优化算法中,把流动迁移算子与粒子群优化算法(PSO)的定向搜索算子结合起来,提出了一种改进粒子群优化算法.将该算法用于求解电力系统经济调度优化问题,采用了非对称惩罚策略处理功率平衡约束,使构造的适应值函数更合理,给出了算法实施的具体步骤.对15机组与40机组系统进行仿真实验,结果表明新算法所得最优解均好于PSO,提高了结果的精度.     

基于SFLA-PSO算法的几何约束求解

为提高求解几何约束问题的效率和收敛性,将几何约束问题等价为求解非线性方程组问题。并将约束问题转化为一个优化问题,采用基于混洗蛙跳（SFLA：Shuffled Frog Leaping Algorithm）和粒子群优化（PSO：Particle Swarm Optimization）算法求解该问题。SFLA-PSO算法采用将SFLA和PSO二者相结合的方法,利用PSO算法进行族群局部搜索,利用SFLA的多种群的进化方法进行族群的混选,相互取长补短,以达到收敛速度快和全局搜索的目的。实验表明,该方法可以提高几何约束求解的效率和收敛性。     

压缩搜索空间与速度范围粒子群优化算法

为了改善粒子群优化(PSO)算法的搜索性能,提出一种改进的粒子群算法CSV PSO算法·该算法在粒子群进化的过程中根据粒子群的最佳适应值动态地压缩粒子群的搜索空间与粒子群飞行速度范围;针对PSO算法可能出现的暂时停滞现象,引入分区重新初始化机制·数值仿真结果表明:随着粒子群进化,适当的压缩粒子群搜索空间与飞行速度范围,有利于加速算法收敛,提高收敛精度;该算法收敛速度更快,精度更高,运行更为稳定·     

动态速度限制粒子群算法及其应用

根据梯级水电站优化调度特点,建立了粒子群算法求解多阶段最优化问题数学模型。针对基本粒子群算法早期存在精度较低、易发散等缺点,后期出现"趋同性"和"早熟"等现象,从算法参数方面对基本粒子群算法进行改进,提出了动态速度限制粒子群算法并与基本粒子群算法、改进型粒子群算法分别在雅砻江梯级水库群优化调度中应用,通过对其优化结果的比较,验证了改进策略在提高算法求解精度和收敛性能方面的有效性。     

改进差分进化算法在铝电解多目标优化中的应用

针对多目标优化问题,提出一种改进的差分进化算法(DE).该改进算法首先将DE与粒子群优化算法(PSO)结合,提高DE的收敛速度,然后引入多种群进化策略,有利于维持Pareto解的多样性.同时,在综合考虑机理与工艺的基础上建立铝电解多目标优化模型,并应用改进算法进行求解.仿真结果表明:在电流效率为92％时,改进算法所得的直流功耗为14.03 MW.h/t,比NSGA-Ⅱ的直流功耗降低了1.45％,比传统DE的直流功耗降低了1.75％.表明本文改进算法有效地提高了传统进化算法的性能.     

梯级水电站优化调度的模糊自适应粒子群算法

针对粒子群算法容易早熟和易于陷入局部极值的缺点,提出一种梯级水电站优化调度的模糊自适应粒子群算法.在该算法中将惯性权值表示为粒子群进化速度因子和群体适应度方差的模糊函数,在每次迭代过程中动态改变惯性权值,以适应非线性优化搜索过程.针对违反约束的粒子,设计了一种动态空间调整策略来修复约束要求.为了验证算法的性能,用2个测试函数和拥有4个水电站的系统进行了测试,在求解精度和速度上与标准粒子群算法和改进惯性权值线性递减粒子群算法进行了对比,结果表明模糊自适应粒子群算法收敛速度快、精度高.     

基于自适应变异粒子群的风光储微网调度

为克服传统粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)在求解时容易形成局部最优,求解精度低的不足,提出了一种基于自适应变异粒子群优化(adaptive mutation particle swarm optimization, AMPSO)的微电网调度求解方法。AMPSO惯性权重采用自适应正态分布递减,随着迭代次数的增加更新粒子位置的移动策略,并且在算法后期引入变异环节。为验证算法的有效性,该算法与其他改进算法进行收敛性能对比,并对4种典型天气情况下的微网运行成本模型仿真求解,得到最优调度。算例仿真结果表明,AMPSO能够对粒子全局最优搜索优化,在解决微网经济性运行问题上效果优于其他算法,可合理调配各微电源出力时段,具有良好的灵活性和可行性。     

免疫粒子群算法及其在水库优化调度中的应用

免疫粒子群优化算法(IA-PSO)是将免疫系统的免疫信息处理机制引入粒子群算法(PSO)中,利用其特有的浓度选择机制以及免疫接种功能的原理,改进粒子群优化算法的全局寻优能力,提高收敛速度.在分析水库优化调度的数学模型和IA-PSO算法特点的基础上,提出了基于IA-PSO算法的水库优化调度的方法,建立了数学模型,给出了具体求解步骤.经实例验证,IA-PSO得出的水库优化调度方案优于传统动态规划算法的计算结果,而且算法收敛速度快,为水库调度问题提供了一条新的有效求解途径.     

改进的粒子群优化算法在可靠性问题中的应用

提出了一种改进的粒子群优化(IPSO)算法以解决可靠性问题.IPSO算法使用3种策略来改进粒子群优化算法(PSO)的速度更新步骤,这有利于提高算法对解空间的开发能力.另外,一种动态调整的惯性权重被引入到速度更新中以平衡IPSO算法的全局搜索和局部搜索.实验结果表明,在解决可靠性问题上,IPSO算法比其他两种粒子群优化算法具有更强的收敛性和稳定性.IPSO算法是解决可靠性问题的一个有效的选择.     

基于改进蝙蝠算法的工业控制系统入侵检测

针对蝙蝠算法(BA)易陷入局部极小的缺点,提出了两点改进:(1)在蝙蝠位置更新时考虑了当前局部最优解分布对算法的影响;(2)将差分进化算法(DE)中的变异操作迁移到蝙蝠算法中,采用随机性变异的方式增加了种群多样性,提升了算法局部搜索能力,并通过典型测试函数验证了本文算法的优越性。将该算法用于工业控制系统(ICS)入侵检测中支持向量机(SVM)分类器的参数优化,使用工控入侵检测标准数据集进行仿真研究。结果表明,与DE、粒子群算法(PSO)和遗传算法(GA)等优化算法相比,其优化的SVM入侵检测模型在检测率、漏报率和误报率等指标上都有显著提升。