Improved algorithms to plan missions for agile earth observation satellites

This study concentrates of the new generation of the agile （AEOS）. AEOS is a key study object on management problems earth observation satellite in many countries because of its many advantages over non-agile satellites. Hence, the mission planning and scheduling of AEOS is a popular research problem. This research investigates AEOS characteristics and establishes a mission planning model based on the working principle and constraints of AEOS as per analysis. To solve the scheduling issue of AEOS, several improved algorithms are developed. Simulation results suggest that these algorithms are effective.     

Solving resource availability cost problem in project scheduling by pseudo particle swarm optimization

This paper considers a project scheduling problem with the objective of minimizing resource availability costs appealed to finish al activities before the deadline. There are finish-start type precedence relations among the activities which require some kinds of renewable resources. We predigest the process of sol-ving the resource availability cost problem （RACP） by using start time of each activity to code the schedule. Then, a novel heuris-tic algorithm is proposed to make the process of looking for the best solution efficiently. And then pseudo particle swarm optimiza-tion （PPSO） combined with PSO and path relinking procedure is presented to solve the RACP. Final y, comparative computational experiments are designed and the computational results show that the proposed method is very effective to solve RACP.     

Novel magnetic field computation model in pattern classification

Field computation, an emerging computation technique, has inspired passion of intelligence science research. A novel field computation model based on the magnetic field theory is constructed. The proposed magnetic field computation （MFC） model consists of a field simulator, a non-derivative optimization algo- rithm and an auxiliary data processing unit. The mathematical model is deduced and proved that the MFC model is equivalent to a quadratic discriminant function. Furthermore, the finite element prototype is derived, and the simulator is developed, combining with particle swarm optimizer for the field configuration. Two benchmark classification experiments are studied in the numerical experiment, and one notable advantage is demonstrated that less training samples are required and a better generalization can be achieved.     

Autotuning algorithm of particle swarm PID parameter based on D-Tent chaotic model

An improved particle swarm algorithm based on the D-Tent chaotic model is put forward aiming at the standard particle swarm algorithm. The convergence rate of the late of proposed algorithm is improved by revising the inertia weight of global optimal particles and the introduction of D-Tent chaotic sequence. Through the test of typical function and the autotuning test of proportionalintegral-derivative （PID） parameter, finally a simulation is made to the servo control system of a permanent magnet synchronous motor （PMSM） under double-loop control of rotating speed and current by utilizing the chaotic particle swarm algorithm. Studies show that the proposed algorithm can reduce the iterative times and improve the convergence rate under the condition that the global optimal solution can be got.     

一类随机系统的概率密度函数形状控制

本文提出了一种非线性随机系统稳态响应的概率密度函数形状控制方法.首先利用FPK方程确立了概率密度函数指数部分的Taylor展开项系数与系统控制增益间的关系,然后将概率密度函数的形状控制问题转化为一个非线性跟踪优化问题,最后针对该优化问题设计了相应的粒子群优化算法,获得了最优控制增益.仿真结果验证了本文方法的有效性.     

基于Metropolis准则的微粒群算法

通过对微粒群算法的分析,指出其早熟收敛的原因,并提出利用Metropolis准则更新微粒的个体经验位置,从而增强了算法的全局探索能力。该算法也可以认为是模拟退火算法中利用微粒群算法的进化公式作为一种新的状态产生函数。通过理论分析阐明了该算法以概率1收敛于全局最优解。实例仿真验证了其有效性。     

基于改进粒子群算法的平面阵同时多波束赋形方法

针对当下平面阵同时多波束赋形需求, 提出基于改进粒子群算法的平面阵同时多波束赋形方法。将自适应操作粒子结构、反梯度加权用于粒子群搜索算法作为创新点, 根据粒子群收敛度自适应调整操作粒子结构的概率, 以平衡粒子群全局探索和局部利用能力, 根据多目标优化程度对各优化指标反梯度加权, 以抑制多目标优化失衡, 对阵列相位、幅度优化实现低旁瓣、窄波束宽度和高增益的效果。实验表明, 在传统非线性智能优化方法效果不好的情况下, 该方法对阵元数较多的任意平面阵同时多波束赋形效果较好。     

改进PSO算法及在PID参数整定中应用研究

针对粒子群优化算法(PSO)存在早熟和局部收敛的问题,提出了一种带变异算子的改进粒子群优化算法(IPSOM),该算法在搜索中以一定变异概率对选中的粒子进行变异,同时对飞离搜索区域的粒子用新产生的粒子取代,以克服粒子群优化算法易陷入局部最优解的缺陷。用一典型的Rastigrin复杂函数对新算法进行测试,结果表明改进的算法较之粒子群优化算法(PSO)和常规遗传算法(SGA)不但提高了全局寻优能力,而且有效避免了早熟收敛问题。在此基础上将这种改进算法应用于高阶带时滞对象的PID控制器设计中进行仿真研究,结果表明了所提出算法的有效性和所设计控制器的优越性。     

少控制参数的分层式骨干粒子群优化算法

针对传统粒子群优化易于早熟的缺点,提出一种少控制参数的改进骨干粒子群优化算法.该算法利用关于粒子全局和个体极值点的高斯分布更新粒子的位置,无需设置惯性权重和学习因子等控制参数;利用混沌扰动策略产生粒子的全局极值点,提高了粒子群的多样性;为改善算法的全局探索能力,依据收敛速度动态分配每个粒子的变异概率,设计了一种自适应跳离算子;为均衡算法的局部开发和全局探索能力,给出了一种分层式粒子更新公式.最后,将所提算法用于多个典型测试问题,并与三种典型算法进行对比,实验结果证明了它的有效性.     

基于粒子群优化算法的KK分布参数估计方法

针对KK分布的参数估计,首先介绍了半经验估计法,然后提出了一种基于粒子群优化的估计方法。该方法将杂波数据统计直方图与KK分布概率密度函数在部分采样点上的差异作为代价函数,通过粒子群优化搜索参数的最优值。通过蒙特卡罗方法对半经验估计法在权重参数不同时的性能进行了仿真,然后分析了杂波数据样本点数的多少等因素对所提算法精度的影响,最后基于实测合成孔径雷达图像杂波数据对该算法进行了验证。仿真结果表明,该算法对KK分布参数具有良好的估计性能,KK分布与K分布等相比,对合成孔径雷达图像杂波数据具有更强的拟合能力。     

基于改进MOPSO的多级系统备件配置优化研究

备件是装备保障的重要物质基础,合理规划备件的配置方案是提高装备保障效能的关键。针对多级保障系统备件配置优化的高维、非线性问题,构建了以备件保障度最大、保障费用最小为目标函数,以其他准则为约束条件的优化配置模型。面向优化模型求解的难题,在传统粒子群算法的基础上,提出了一种改进的粒子群求解算法,给出了该算法的设计思路和优化流程,采用基于准则的方法以及改进惯性权重等措施,以两个目标作为引导,在备件配置方案生成时可以避免长时间的无效搜索,提高了粒子群优化算法的求解效率,最后通过算例证明该方法的可行性和有效性。     

基于信息扩散机制的双子群粒子群优化算法

针对粒子群算法在多峰、高维函数的全局优化中易陷入局部极值的问题,在分析算法早熟收敛原因的基础上,提出一种基于信息扩散和多样性反馈机制的双子群粒子群优化算法。算法将粒子群划分力两纽搜紊方向相反的主、辅子群协同进化,通过引入信总扩散函数,根据不同粒子的位置及相应适应值与当前群体最佳位置和最佳适应值的关系,控制粒子变尺度向群体当万矿最佳位置移动,岁倦于多样性反馈机制动态调节惯性权重和分配主、辅子群的粒子数量。对基准函数的仿真优化结果表明,改进算法与其他PSO改进算法相比,具有抑制早熟、收敛速度快、求解精度高的特点。     

改进粒子群优化算法及其在聚类分析中应用

针对标准粒子群优化算法初期收敛速度快,后期容易陷入早熟收敛,局部寻优,全局搜索能力差等缺点,提出了一种新的鱼群-粒子群优化算法(AF-PSO)。引入拥挤因子δ和马尔可夫链,将鱼群算法加入到粒子群优化算法中,通过计算拥挤因子,来更新速度模型,使其在觅食,聚群,追尾,随机4种模态下进行切换。仿真结果表明了所提出的AF-PSO算法的综合性能优于其他改进的PSO算法。为进一步说明算法的实用性,将AF-PSO算法成功应用于输油管道泄露数据的聚类分析上。实验结果表明基于AF-PSO的K-means算法性能是优于其他聚类算法。     

Clustering algorithm based on density function and nichePSO

This paper introduces niching particle swarm optimization(nichePSO) into clustering analysis and puts forward a clustering algorithm which uses nichePSO to optimize density functions.Firstly,this paper improves main swarm training models and increases their ability of space searching.Secondly,the radius of sub-swarms is defined adaptively according to the actual clustering problem,which can be useful for the niches’ forming and searching.At last,a novel method that distributes samples to the corresponding cluster is proposed.Numerical results illustrate that this algorithm based on the density function and nichePSO could cluster unbalanced density datasets into the correct clusters automatically and accurately.     

混沌量子粒子群的权重类条件贝叶斯网络分类器参数学习

针对贝叶斯网络判别学习方法在处理大数据集时,存在的模型训练时间长、算法迭代次数过多等问题,通过引入指数级参数,提出了混沌量子粒子群的权重类条件贝叶斯网络参数学习方法。该方法首先通过优化对数似然函数,解决生成学习的参数估计问题。然后,使用生成学习的结果,初始化判别学习的参数。最后,引入混沌映射序列,通过混沌量子粒子群优化(chaos quantum particle swarm optimization, CQPSO)算法,优化条件对数似然函数。使用权重类条件贝叶斯网络分类器对液体火箭发动机的故障进行分类,仿真结果表明,改进的方法分类精度高,误分类率低。同时,采用CQPSO与量子粒子群优化(quantum particle swarm optimization, QPSO)算法、标准粒子群优化(particle swarm optimization, PSO)算法相比,能够有效减少算法的迭代次数,提高算法的效率。     

基于粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法

针对无人水面艇(unmanned surface vessel, USV)集群在路径规划中的协同避碰问题,提出了基于滚动优化策略结合粒子群优化算法的USV集群协同避碰方法。首先,通过已有雷达、光电等传感器参数指标建立综合视域模型;其次,采取基于正切函数的惯性权重调整结合线性调整学习因子的方法来提高粒子群优化算法的全局搜索能力,同时,在适应度函数中加入转艏角控制来提高路径的平滑性;最后,利用改进后的粒子群优化算法规划出每个综合视域内的路径。仿真实验结果表明,该优化算法能实现USV集群的实时避碰,并快速为USV集群规划出平滑、安全的全局最优无避碰路径。     

基于改进PSO算法的复杂产品协同优化分配研究

研究网络制造环境中复杂产品关键部件生产任务的协同优化分配问题。以总费用最小为目标,对复杂产品关键部件的生产任务在联盟企业的优化分配进行了研究,提出了该问题的非线性数学规划模型。开发针对该问题的粒子群算法(PSO),该算法提出适用于"关键部件-联盟企业"关系的离散粒子编码方法。采用基于可行性规则的方法处理约束问题,避免了罚函数的选择,较好地改进了算法的搜索速度和收敛性能。以某企业重型燃机的协同制造为实例,进行仿真研究,仿真结果证明了模型与算法的有效性。     

嵌入隔离小生境技术的混沌粒子群算法

针对标准粒子群算法(standard particle swarm optimization,SPSO)无法很好平衡全局与局部搜索能力,且收敛速度较慢、易于早熟收敛等问题,提出了嵌入隔离小生境技术的混沌粒子群算法(isolation niches em-bedded in chaos particle swarm optimization,INCPSO)。利用隔离小生境技术,保证了解的多样性,同时,引入混沌搜索策略,提高了解的搜索精度和收敛速度,且避免早熟收敛。仿真试验结果表明,与标准粒子群算法和只嵌入隔离小生境技术的粒子群算法(isolation niches particle swarm optimization,INPSO)相比,嵌入隔离小生境技术的混沌粒子群算法对复杂问题的求解能力较强,寻优性能较好。     

基于细致化仿生的改进粒子群优化算法

粒子群优化(particle swarm optimization, PSO）算法基本思想是试图通过模拟鸟群觅食中的迁徙和聚集等行为获得连续非线性函数的最佳值,其仿生算法产生于对鸟群寻食过程中飞行方向与飞行速度等的隐喻。近年对粒子群算法经典算法的研究,虽然在速度及精度上有所改进,但由于缺乏细致化仿生（precise bionic metaphor, PBM）,改进效果并不太明显。通过在PSO算法中引入飞鸟寻食细致化行为特征隐喻,即在算法中同时导入满意粒子局地细致化寻优和探索粒子随机寻优过程,进而提出了一种新的基于细致化仿生的改进PSO算法;对改进算法和经典算法进行了性能比较,结果显示所提算法在收敛速度和求解精度方面较经典算法有很大程度的改善。     

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。