粒子群优化算法的若干改进及应用.pdf

兰州理工大学
硕士学位论文
粒子群优化算法的若干改进及应用
姓名:郭志辉
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张远平
20090510
要摘优化问题在工程、技术、经济、管理和科学研究等众多领域中有重要达到最小或最大的条件。传统的常用优化方法如牛顿法、共扼梯度法、模式搜索法、单纯形法、法和法是在问题的解域选取一个初始点,通过迭代找到一个极值点。随着人类对客观世界的认识的深入,已有的传统优化方法在处理人们所面对的复杂问题时,如高维、多极点、函数性质复杂等,在解的精度,或者求解所需时间等方面,其优化的效果并不理想。因而,做出实用而禁忌搜索、模拟退火、遗传算法和蚁群算法等在求解优化问题时显示出独特的优势,它们可在合理的时间内逼近复杂问题的最优解。这些算法十几年前出现的新的优化算法一粒子群优化算法鸾コ晌Qд关注的研究方向之一。由于其原理简单、收敛速度较快,且所需领域知识少的特点,而受到学者们广泛的关注。尽管粒子群优化算法发展了近十年,但无论是理论还是实践都有待成熟。本文首先分析了研究粒子群优化算法的重要意义,接着介绍了与做了较为系统的研究工作。本文的主要的研究内容有如下方面:处,提出了一种简化的方法,主要是针对粒子群算法的特点及其公式本身的特点,标准的算法容易出现早熟收敛和全局收敛性能差等特点,而其他的一些改进方法,往往是在改动中使得算法变得更加的复杂,为避免这些问题的出现。利用简化的思想,针对一类函数的优化问题完全可以简化计算,使用简化的粒子群算法,配合相应的惯性权重,突破经典混沌作为自然界中广泛的一种非线性现象,具有随机性,遍历性、对初始条件的敏感性,具有稳定性与不稳定性,对长期行为的不可预测性的运用,其问题的求解受到人们的极大关注,求解就是找到使目标函数又有效的优化技术显得非常有必要。常用的进化方法如人工神经网络、涉及神经科学、人工智能、统计力学、生物进化等概念,很多都是以一定的自然现象作为基础构造的算法,其中有一些称为智能优化算法。研究有关的几个基础问题,包括优化的基本概念和分类方法等。随后,从惴ǖ幕窘峁埂⑺惴ㄌ氐恪⒏慕椒ā⑹迪帜J郊坝τ玫确矫针对现有惴ㄈ菀紫萦诰植考怠⑹樟菜俣嚷途ǘ炔畹炔蛔阒算法中对惯性权重的取值范围,通过仿真实验,说明了该改进方法的有效性。硕畚
等特点,针对优化问题特性,采用混沌系列初始化粒子的位置和速度,多邻域点,以此帮助惰性粒子逃离局部极小点,从而快速搜寻·到最优解。性权重的取值,于是提出了改进的自适应混沌粒子群算法。关键词:问题优化;进化算法;粒子群算法;简化;混沌;自适应既不改变粒子群优化算法初始化时所具有的随机性本质,又利用混沌提高了种群的多样性和粒子搜索的遍历性,在产生大量初始群体的基础上,从中择优出初始群体。同时可以在进化迭代进行中,一旦算法出现了早熟问题,就引入混沌序列的搜索算法,可在迭代中产生局部最优解的许后面根据惴ù嬖谝子谙萑刖植孔钣牛鱿衷缡焓樟驳奈侍猓多研究都集中于参数惯性权重的改进上,因为仞值大有利于全局搜索,收敛速度快,但不易得到精确的解;仞值小有利于局部搜索,能得到更为精确的解,但收敛速度慢,所以要根据粒子搜索的进行,相应地调整惯在这些改进的算法中,通过仿真实验,证明了本所提出的改进方法的有效性。村了群祷悖簧系姆鸗改进’蠪
..,,瑃琸甈顾宦垤瑃,,猟瑃—琺.,,,.瓹,琯,瑆,,琫.,瓸.
篵甶,·,,琺琤瑃,琲甋琭瑃.,,瑃瑃.,,,.瑃,·,琤.
;;,,琒琣.;籥硕Q迂论迂
作者签名:弓绣匆季兰州理工大学学位论文原创性声明和使用授权说明日期:励乡年日期:I啄原创性声明学位论文版权使用授权书日期:吣本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。多月/。日本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权兰州理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务。易月纫日翴
、技术、经济、管理和科学研究等众多多领域中经常遇到的最优化问题,具有广泛的理论价值和应用价值。所谓最优化问题,就是指在满足一定的约束条件下,寻找一组参数值,以使某些最优性度量得到满足,即使系一般地,应