动态环境下微粒群算法的研究

论文摘要

在工业、社会、经济和管理等众多领域中,人们面临着大量的最优化问题。用模拟生物界自然现象而发展起来的群智能优化算法来解决此类问题已被越来越多研究者所关注。PSO(Particle Swarm Optimization)算法作为群智能算法的一个重要分支,由于算法简单易于实现已在许多领域得到了成功应用。PSO算法已成功地应用于各类静态函数的优化中。然而,真实世界遇到的问题往往是随时间变化的,频繁变化的解空间使得最好解随时间的变化而变化,当前时刻得到的最好解,不一定是下一时刻的最好解,这就需要对问题重新建模求解。所以,将微粒群算法应用到动态环境中,跟踪环境的变化并寻找不断变化的最好解具有积极且现实的意义。为了能跟踪到随环境变化而变化的最好解,动态环境下的PSO算法需解决两个问题:一是能检测到环境的变化,二是当环境变化后微粒能紧密地跟踪变化直到获得最好解,即响应环境的变化。本文从这两个方面对适应于变化环境的微粒群算法进行了详细的论述,主要的研究工作如下:1、提出了改进的环境检测方法——基于微粒自身信息的检测方法,不仅降低了的算法复杂度,而且弥补了常用环境检测方法无法准确检测出环境变化的局限性。2、提出了响应环境变化的响应依据——种群多样性和环境变化前后全局最好解的距离。分析了提出响应依据的原因、必要性及响应依据之间、响应依据和重设之间的关系。3、受标准PSO算法鸟类具有“社会认知”能力的启发,提出了响应环境变化的响应方法——基于学习的响应方法,该方法定义了环境变化后需要重设的部分微粒及其运动方向。最后,介绍了PSO算法在更复杂环境变化中的发展前景和主要研究方向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 群智能算法
• 1.2 微粒群算法的概述
• 1.2.1 微粒群算法的产生与发展
• 1.2.2 微粒群算法的研究与应用
• 1.3 动态环境下微粒群算法的概述
• 1.3.1 课题的背景及意义
• 1.3.2 课题的主要研究任务
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第二章 微粒群算法
• 2.1 微粒群算法的基本描述
• 2.1.1 算法原理
• 2.1.2 两种基本的进化模型
• 2.1.3 与其它进化算法的比较
• 2.2 动态环境下进化算法的研究现状
• 2.2.1 动态环境下遗传算法的研究现状
• 2.2.2 动态环境下微粒群算法的研究现状
• 2.3 动态环境的简介和微粒群算法在动态环境中失效的原因
• 2.3.1 动态环境的简介
• 2.3.2 微粒群算法在动态环境中失效的原因
• 第三章 动态环境下基于种群多样性的微粒群算法
• 3.1 算法原理及实现
• 3.1.1 环境变化的检测
• 3.1.2 环境变化的响应
• 3.2 算法描述
• 3.3 仿真结果
• 3.3.1 仿真实例
• 3.3.2 仿真结果与分析
• 第四章 动态环境下基于学习的微粒群算法
• 4.1 响应方法原理
• 4.1.1 响应的依据
• 4.1.2 响应的方法
• 4.2 算法描述
• 4.3 仿真结果
• 4.3.1 仿真实例
• 4.3.2 仿真结果与分析
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间完成的论文