蚁群算法参数优化及其应用

蚁群算法参数优化及其应用

论文摘要

作为一种新型的仿生优化算法,蚁群算法在本质上是一个复杂的智能系统,它具有较强的鲁棒性、优良的分布式机制及方便与其它算法融合等优点,目前已经成功地运用到许多应用领域。但是,蚁群算法在理论研究上还存在着许多需要解决的问题。例如:收敛速度问题、信息素分配和参数选择问题等,其中参数选择对蚁群算法的性能影响较大。鉴于此,本文着重研究蚁群算法参数优化问题。论文中,全面分析了基本蚁群算法的性能、原理及机制,并通过旅行商问题(TSP)的仿真实验,深入研究了参数选择对算法性能的影响。特别是其中三个参数启发式因子α、期望启发式因子β及信息持久因子ρ对算法性能的影响较大。文中利用微粒群算法设计了一种参数优化方案,对这三个参数进行组合优化有效地改善了算法的性能。并且针对Oliver30城市问题,用JAVA编程语言进行了程序设计,程序运行结果较好。该方案突破了传统靠经验和直觉确定参数的局限,发挥了三个参数的组合效应,使得蚁群算法在实际优化问题中能够取得更好的效果。为了进一步验证方案的可行性、实用性,将该方案又应用到车间作业调度问题(JSSP)中。文中对车间作业调度常用方法作了全面的综述,分析了JSSP的基本原型,并就蚁群算法建立了JSSP的模型,以便于编程实现。最后针对JSSP6*6、JSSP10*10两个典型问题进行了仿真实验,得到了预期的效果。总之,本文所提出的一种参数优化方案切实可行、仿真实验数据结果较好。为日后进一步研究蚁群算法参数的优化工作,提供了参考和借鉴。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 蚁群优化算法的重要意义
  • 1.3 蚁群算法研究进展及其存在问题
  • 1.4 论文主要工作和研究内容
  • 1.5 本文组织
  • 2 蚁群算法基本原理
  • 2.1 蚂蚁的基本生活习性
  • 2.2 自然界蚂蚁的觅食策略
  • 2.3 蚂蚁系统基本模型
  • 2.4 蚁周模型算法伪代码
  • 2.5 蚁群系统模型
  • 2.6 蚁群算法的收敛性
  • 2.7 算法性能分析
  • 2.8 蚁群算法与遗传、模拟退火算法的比较
  • 2.9 本章小结
  • 3 参数对蚁群算法性能的影响
  • 3.1 启发式因子
  • 3.2 期望启发式因子
  • 3.3 信息素挥发因子
  • 3.4 三因子组合配置的效应
  • 3.5 目前参数确定方法和最好结果
  • 3.6 本章小结
  • 4 一种参数优化方案及其实现
  • 4.1 蚁群算法参数组合优化方案
  • 4.2 微粒群算法原理
  • 4.3 微粒群算法收敛性分析
  • 4.4 微粒群算法参数选择
  • 4.5 蚁群算法参数组合优化实现
  • 4.6 仿真实验及其性能分析
  • 4.7 本章小结
  • 5 参数优化在车间作业调度中的应用
  • 5.1 车间作业调度常用研究方法
  • 5.2 车间作业调度问题描述
  • 5.3 车间作业调度模型的建立
  • 5.4 实验结果及其分析
  • 5.5 本章小结
  • 6 总结与展望
  • 6.1 总结
  • 6.2 存在问题和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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