用于连续域优化的蚁群算法及其收敛性研究

蚁群算法作为一种新的智能计算模式,由于其离散性本质而在组合优化问题上取得巨大成功,但这也限制了它在连续问题求解中的应用.为此,提出一种用于连续域寻优的改进蚁群算法.算法的局部搜索基于解决离散问题的经典蚁群优化思想,全局搜索利用Ant Walk和Ant Diffusion技术, 且每代寻优结束后均采用"精英策略"把本代最优个体保留到下一代中.最后在理论上对其进行了收敛性分析,证明可较快地收敛到全局最优解,并用几个基准函数对算法做了仿真测试,均取得良好效果.     

一种改进的粗粒度并行蚁群算法

蚁群算法是一种模拟进化算法,具有很强的全局搜索能力。提出了一种基于粗粒度模型的并行蚁群算法,该算法采用了一个新的信息素更新策略———Ant-proportion,这种新的更新策略是综合考虑全局和局部信息,依据蚂蚁在搜索过程中所得到的路径的优劣程度和路径中各路段对其贡献的大小来分配信息素增量;另一方面,该算法采用的粗粒度模型充分利用了蚁群算法内在的并行性,使得算法具有更快的收敛速度和更好的优化质量。最后,选用了CHN144问题对该算法进行了检验,算法求得的最优路径优于已知的最优结果。     

自适应并行机制的改进蚁群算法

针对蚁群算法存在停滞现象的缺点,以及如何有效提高蚂蚁代理的搜索能力问题,提出了一种具有自适应并行机制的选择和搜索策略。该策略通过将蚁群划分为若干个子群,不同子群的蚂蚁释放不同类型的信息素,引入了吸引因子和排斥因子,实现了一种多蚁群并行选择策略,以加强其全局搜索能力。以对称旅行商问题(traveling salesman problem, TSP)测试集为对象,将改进算法与现有蚁群优化算法进行了测试比较。实验结果表明,改进后的算法具有优良的全局优化能力,有效防止了停滞现象。     

基于混合自适应Memetic算法的贝叶斯网络结构学习

Memetic算法是一种基于种群的全局搜索和基于个体的局部启发式搜索的结合体,具有较高的全局搜索能力,将其成功应用于贝叶斯网络的结构学习。该算法在基本的遗传算法操作算子中,引入粒子群算法的基本思想,同时利用混沌的遍历性和云自适应的快速收敛性,提出了一种云自适应的混沌变异搜索进行局部搜索,实现全局优化,跳出局部最优。实验证明该算法在贝叶斯网络结构学习中具有很好的效果。     

基于蚁群算法的拣选作业优化问题

蚁群算法是一种新型的启发式算法,研究表明该算法具有较强发现较好解的能力,但同时存在一些缺点如易出现停滞现象、 收敛速度慢等.在蚁群算法的基础上结合自动化立体仓库固定货架拣选作业的特点,构建了货物拣选路径问题的数学模型,设计了新型的改进蚁群算法用于合理优化货物拣选路径以减少作业时间,并在算法中 采取了三个改进措施, 改善基本蚁群算法的搜索能力.候选节点集合策略和自适应调整算法参数能有效提高算法的搜索速度,选择算子使问题的解始终保持最优.实验表明该算法具有较好的全局寻优能力, 收敛速度大幅度提高,能够很好地满足中大规模的拣选作业要求.     

求解FJSP的自适应免疫遗传算法

借鉴生物免疫系统的免疫调节机理,提出一种求解柔性作业车间调度问题的自适应免疫遗传算法(AIGA).该算法在保留基本遗传算法(SGA)随机全局搜索能力的基础上,通过引入免疫算子和种群的自适应调节策略,保持了群体的抗体多样性.实验结果表明,该算法可有效改善基本遗传算法的未成熟收敛和局部搜索能力差的缺点,具有很好的全局收敛能力,能有效解决柔性作业车间调度问题.     

非线性0-1规划的元胞蚁群算法

基于元胞自动机原理和蚁群优化算法,提出一种求解非线性0-1规划问题的元胞蚁群优化算法。该算法将元胞的演化规则和蚁群的信息素更新规则相结合,利用元胞及其邻居增强搜索过程的多样性,提高蚁群的全局优化能力。经实验和与其他算法比较,表明该算法可行有效,有良好的全局优化能力。     

基于信息素异步更新的蚁群算法

针对基本蚁群算法中蚂蚁速度无限且信息素同步更新的假定前提,提出一种基于信息素异步更新的改进蚁群算法。该算法以蚂蚁的速度有限为前提,采用异步更新规则来调整各个蚂蚁的信息素浓度,从而间接改变蚂蚁间合作方式。该算法更忠实于实际蚁群的寻路过程,算法具有更好的全局搜索能力。基于旅行商问题的实验验证了算法的有效性、鲁棒性及解的多样性。     

蚁群算法的全局收敛性研究及改进

针对蚁群算法(ACA)寻优性质优良,但搜索时间长、收敛速度慢、易限于局部最优解,从而使其进一步推广应用受到局限的问题,对算法的全局收敛性进行了深入的理论研究,并从改善全局收敛性的角度对算法作了一系列改进,最后对Bayes29这一典型的TSP问题进行了仿真实验。实验结果证明,改进后的蚁群算法具有很好的全局收敛性能。这为蚁群算法的进一步理论研究打下了很好的基础,对其在各优化领域中的推广应用具有重要意义。     

基于创建解动态控制和局部搜索合并的蚁群算法

为了加快蚁群算法的收敛性和改善解的合理性,提出了一种改进的蚁群算法。该算法提出一种基于动态控制的策略,其目的是确保蚂蚁在搜索前期采用最大概率探索解,而在搜索后期,每只蚂蚁都在当前最优解附近搜索解,这在一定程度上提高了算法的收敛性能;其次,为得到更合理的解,对每只蚂蚁的局部搜索解中加入合并机制,这样集成了多个蚂蚁对最优解的搜索性能。实验结果表明:该方法性能优于传统的蚁群算法。     

一种求解连续空间优化问题的改进蚁群算法

蚁群算法是近几年优化领域中新出现的一种启发式仿生类并行智能进化算法,该算法采用分布式并行计算和正反馈机制,易于与其它方法结合,目前虽然已经在离散空间优化领域中得到了广泛应用,但是在求解连续空间优化问题方面的研究相对较少。在介绍基本蚁群算法机制原理和数学模型的基础上,提出了一种用于求解连续空间优化问题的改进蚁群算法。将连续空间优化问题的解向量分解成有限个网格,同时构造了一个与蚁群转移概率相关的评价函数,并借助相遇搜索策略对蚁群算法进行了改进,将各条寻优路径上可能的残留信息素数量限制在一个最大最小区间,以提高改进后蚁群算法的全局收敛性能。仿真实验表明,提出的改进蚁群算法较文献[11]所提出的自适应蚁群算法能更快地找到连续空间优化问题更优良的全局解,从而为蚁群算法求解这类问题提供了一条可行有效的新途径。     

基于蚁群-遗传混合算法的设备布局优化方法

以生产车间设备布局优化的最小物流费用为目标,建立了车间设备布局优化问题的二次分配模型,并采用蚁群-遗传混合算法来对这一模型进行求解.该混合算法将蚁群算法和遗传算法的优点相融合,以蚁群系统的解作为遗传算法的初始种群,克服了蚁群算法的收敛速度慢,容易陷入局部最优以及遗传算法的容易早熟收敛等缺陷,来实现模型的全局最优.本文以某机械厂制造车间为例,运用MATLAB编程实现算法求解,结果显示:应用蚁群-遗传混合算法设计出来的设备布局新方案比原始方案总物流费用节约了10.6%,同时,混合算法在求解车间设备布局优化问题时比蚁群算法或者遗传算法速度更快,效果更好.     

带时间窗车辆路径问题的量子蚁群算法

带时间窗的车辆路径问题(VRPTW)是VRP的一种重要扩展类型, 是组合优化中的一个NP难题, 针对蚁群算法在求解VRPTW问题时易陷入局部最优和收敛速度慢的问题, 本文结合量子计算提出一种求解VRPTW的量子蚁群算法(QACA). 通过定义人工蚂蚁的转移概率, 增加量子比特启发式因子, 以及用量子旋转门实现信息素更新, 从而提高算法的全局搜索能力, 有效避免了算法陷入局部最优. 经一系列VRPTW的仿真实验表明, 量子蚁群算法较蚁群算法在求解VRPTW问题上具有更好的性能, 通过与其他算法的比较, 进一步说明量子蚁群算法是可行有效的.     

一种求解约束优化问题的连续域蚁群算法

借鉴蚁群优化算法和粒子群优化算法的思想,提出了一种用于求解约束优化问题的连续域蚁群算法.将搜索域中的任意一点看成食物源,使用多组蚁群进行寻优,每一组蚁群代表问题的一个解,在每一迭代中首先在所有蚁群中选则一组种子蚁群,然后在该组蚁群的信息素密度分布函数下进行采样,生成子代蚁群,最后进行蚁群选择,从而使各组蚁群不断向适应度值较高的搜索区域移动,最终收敛到最优解.对基准测试函数G01-G12的求解结果表明,该方法具有较快的收敛速度和较好的全局寻优能力.     

基于配队蚁群算法的QoS组播路由方法

QoS组播路由是网络信息传输的一项关键技术,提出了一种配队蚁群算法对该问题进行求解。算法以满足约束条件下的组播分解、策略控制下的组播树生成为基本思想;定义了扩展组播树,并改进了蚁群算法的信息素更新策略,使之更适合于组播问题的求解。仿真实验表明,该算法能快速搜索并收敛到全局(近似)最优解,且随着网络规模的增大算法保持了良好的特性。     

基于遗传算法的点云数据与CAD模型坐标归一化研究

用非接触测量方法进行复杂型面零件数字化检测,点云数据与CAD模型的坐标归一化处理是必须的。针对传统的ICP(Iterative Closest Point)方法在坐标归一化过程中对初始点要求严格及由于型面的特殊性所造成的算法不能收敛问题,采用遗传算法对点云与CAD模型进行坐标归一化,由于遗传算法具有全局收敛性及对初始位置要求不严格,所以用该方法能使点云与CAD模型达到正确的配准。并以具体的实例验证了算法的可行性。     

Ant colony optimization algorithm and its application to Neuro-Fuzzy controller design

An adaptive ant colony algorithm is proposed based on dynamically adjusting the strategy of updating trail information.The algorithm can keep good balance between accelerating convergence and averting precocity and stagnation.The results of function optimization show that the algorithm has good searching ability and high convergence speed.The algorithm is employed to design a neuro-fuzzy controller for real-time control of an inverted pendulum.In order to avoid the combinatorial explosion of fuzzy.rules due to multivariable inputs,a state variable synthesis scheme is emploved to reduce the number of fuzzy rules greatly.The simulation results show that the designed controller can control the inverted pendulum successfully.     

基于改进蚁群算法的舰载机弹药调度

针对舰载机弹药调度供求点多、批次量大等特点,通过分析限制因素,建立了调度方案求解模型。利用蚁群算法对方案模型求解,提出了具体实现算法,每次循环对信息素进行变异调整,并通过引入遗传算法的精英保留和交叉运算操作思想,克服了基本蚁群算法搜索时间长、易陷入局部最优解等缺陷。数值仿真结果验证了调度模型的正确性,以及改进蚁群算法的有效性。