文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 一种改进的自适应微粒群优化算法

一种改进的自适应微粒群优化算法

第36卷2008年第3期

3月

华中科技大学学报(自然科学版)

J.HuazhongUniv.ofSci.&Tech.(NaturalScienceEdition)

V01.36No.3

Mar.2008一种改进的自适应微粒群优化算法

李剑王乘

(华中科技大学水电与数字化工程学院,湖北武汉430074)

摘要:为了提高微粒群算法(PS0)优化高维目标的性能,提出了个体惯性权重自适应调整微粒群算法(PSDIIW).Ps()-11w中微粒拥有个体的惯性权重以满足不同微粒对全局和局部搜索能力的不同需求,此权重在对微粒每次进化后的适应值进行评价的基础上被自适应地调整,以加快其收敛速度并逃离局部最优.用该方法与其他两种不同微粒群优化算法对3个经典函数在80,120和160维数进行仿真的结果进行比较,证明在解决高维度目标时可以有效提高微粒群算法的性能.

关键词:微粒群优化;惯性权重l自适应;优化问题I进化算法

中图分类号:TPl8文献标识码:A文章编号:1671-4512(2008)03—0118一04

AmodifiedseIf-adaptiVeparticleswarmoptimization

LiJi口挖T-么,zgC^P以g

(CollegeofHydropowerandInformationEngineering,HuazhongUniversity

ofScienceandTechnology,Wuhan430074,China)

Abstract:Toenhancetheperformanceoftheparticleswarmoptimization(PS0),theself.adaptivein—dividualinertiaweightadjustmentparticleswarmoptimization(PS().IIW)isproposed.InsteadofholdingtheuniforminertiaweightinthetraditionalPSO,eachparticlehasanindividualinertiaweightinPSO—IIW,whichcanprovidethedifferentglobalandIocalsearchingperformancesforparticles.Theinertiaweightswnlbeadjustedself-adaptivelybyevaluatingthefitnessvalueofthepassedevolu—tionstospeedupconvergenceandescapelocaloptima.Thisalgorithmisapp“edtothethreeclassicaltestfunctionsof80,120and160dimensionsandsimulationresultsshowthatamarkedimprovementinperformanceoverthetraditionaIPSO.

Keywords:particleswarmoptimization;inertiaweight;self’adaptive;optimizationproblem;evolu—tionaryalgo“thm

微粒群算法(PSo)是一种模拟鸟群寻找食物的社会行为随机群体进化算法[1].微粒种群中的各个微粒被初始随机分布在搜索空间内,然后原有种群在一套简单的规则下进化得到新的种群,以此来搜索目标函数的最优值.研究证明PS0拥有收敛速度快和简便易行等优点,同时也有容易早熟的缺点,特别是会遭受“维数灾”的困扰.为了提高性能,针对其参数调整的改进方案被不断提出,例如基于模糊系统的惯性因子的动态调整[2’3],收缩因子PS0[4]和时变惯性权重PSO[5]等.在这些PS0算法中所有微粒在一个迭代周期中采用统一惯性权重,忽视了微粒的独特性,降低了种群多样性.因此,这里提出PSo算法中微粒拥有个体惯性权重并且动态调整的动态惯性权重微粒群算法(PSoIIW).

1标准PSO算法及PS0一IIW描述

1.1标准PSO算法

在PSO算法中,每个微粒的新的位置由原有

收稿日期:2007一01—04.

作者简介:李剑(1977一),男,博士研究生;武汉,华中科技大学水电与数字化工程学院(430074).E.’ma钉:leejan4ever@gmail.com

第3期李剑等:一种改进的自适应微粒群优化算法?119?

位置加上速度组成,而速度由其原速度、微粒最优位置以及所有微粒最优位置共同决定[1].

X:一Xrl+Ⅵ;(1)、,:=∥f1+flrand[o,1](Pfl一

Xfl)+f2rand[o,1](Pfl一Xfl),(2)式中;i为微粒子编号;£为迭代的次数;X;∈[X。∽X。。]表示第i个微粒第£次迭代时的位置;V:表示其速度;只表示其所经历过的最好位置;P:表示第f代时所有微粒经历过的最优位置;∞为速度惯性权重;f。和fz分别被称为认知加速度因子和社会加速度因子.为了避免在进化的过程中微粒离开搜索空间,V:通常被限定于一定的范围内,即V;∈[一V。。,V一],本文中设定V。,=X。。一X曲.

式(2)的第一项表示对原速度的继承程度,它对于微粒在搜索区域运动至关重要;第二项称为“认知”部分,它总是将微粒向自己的最优位置引导;第三项称为“社会学习”部分,它总是将微粒向全局最优位置引导;通过适当协调三者的权重,将可能使所有微粒收敛到全局最优位置.

1.2PS旺IIW描述

在标准PSO中,惯性权重∞是固定的,文献[2]提出将惯性权重随着迭代次数从o.9到o.4线性减少,目的是进化初期较大的山加快全局收敛;进化后期较小的cc,加强局部收敛.然而统一的cc,不能满足同一时期处于不同位置的微粒对全局和局部搜索能力的不同需求.为了解决以上问题,本文提出让每个微粒具有个体惯性权重∞:,并且在每次进化时动态调整它以满足不同微粒对全局和局部搜索能力的不同需求.

首先假定目标是最小化问题,并且全局最小值为正数,若非正,则在目标函数上加一个足够大的正常数将其为正,即F(z)=厂(z)+口,式中:.厂(z)和F(z)分别为原目标函数和改造后目标函数;口为足够大的正常数.对于最大化问题,首先通过将目标函数乘上负1,改造成最小化问题,之后确保目标函数最小值为正数,即F(z)=一厂(z)+口.考虑系数程一y:/F,式中E和y:分别是截至第£次进化种群搜索到的全局最小值和微粒i在£代的适应值,显然硝∈(o,1].咖反映了微粒此前进化的效果:接近于0时表示微粒可能距离已知全局最优位置较远;接近1时表示可能较近;等于1时微粒正好位于种群搜索到的全局最优位置.

设第i个微粒的第£+1次进化的惯性权重叫{+1=∞。厂(秭)十∞。,式中:∞。和∞。为实数常量,分辨控制惯性权重的动态调节部分和固定部分;厂(谚)为惯性权重调整函数.这里通过,(唾)对cc,∥进行动态调整,其调整策略为:当微粒可能距离已知全局最优位置较远时(即磺较小时),增加微粒的惯性权重以加强其全局搜索能力;而可能距离其较近时(即秭较大时),通过减小∞;+1给其以更强的局部搜索性能.因此,厂(叩£)为关于变量罐的减函数,本研究采用分段罚函数的构造模式建立了分段式惯性权重调整函数

r2(罐<0.0001),

1(o.0001≤碰<o.01),厂(前)=_o.5(o.01≤磙<o.1),

o.3(o.1≤d<O.9),

o(o.9≤磙<1).

当前=1时微粒处于已知全局最优位置,此时容易形成早熟现象口],为此借鉴随机微粒群算法的思路,采用随机变异算子为其在搜索范围内随机生成一个全新位置X;一rand[X。∽X。。]‘7|,这样可以保证此算法在足够次迭代后收敛到全局最优.这里惯性权重调整函数参数的选取参考了现有惯性权重的选取成果[8’9],并在此基础上进行实验而获得.叫:选取为o.4,这是被证实有效的最小值;而∞。选取为O.9,因此∞;+1可能的最大值为2.2,超过了已有研究成果建议的最大值1,而实验证明它对于提高微粒全局搜索能力非常有效.PS().11w的步骤如下:

步骤1改造目标函数,使其为目标函数值为正的最小化问题;确定种群规模、迭代次数以及其他PSO相关系数.

步骤2设置迭代次数f一0,随机初始化所有微粒的位置以及速度,计算其适应值;第O代微粒其个体最优位置及最优值分别取值为其初始化位置和适应值;由所有微粒当前适应值选取全局最优微粒及其位置和适应值,最后计算稿.

步骤3£=£+1.

步骤4对于耀<1的微粒通过,(瑶_1)计算∞:,再通过PS0公式计算每个微粒的新速度、位置和适应值;对于程=1的微粒,采用随机变异算子生成新的位置并计算其速度W=X:一X:-1和适应值.

步骤5更新每个微粒历史最优位置和最优值,选取全局最优微粒及其位置以及适应值,计算乖.

步骤6判断是否满足终止条件,若不是就返回步骤3,否则结束迭代,输出结果.

?120?华中科技大学学报(自然科学版)第36卷

2实验结果与分析

2.1实验设定

这里采用PSoIIW和标准PS0(BPSo)、时变惯性权重PSO(PS口TVIW)算法对下面3个函数进行测试(不同微粒群算法参数见表1),验证本文算法效果.

表1不同微粒群算法参数

Sphere函数,单峰,在z。=O时达到全局极小值o,一100≤zi≤100,

厂。(z)=∑z2.

Rastrigin函数,多峰,在zi=0时达到全局极小值O,一5.12≤zi≤5.12,

厂2(z)=∑(z;一10cos(27【zi)+10).

Griewank函数,在z。一0时达到全局极小值0,一600≤z:≤600,

nH

厂3(z)=∑z;/4000一Ⅱcos(zi/打)+1.

f=1’{宣1

采用PS口IIW算法时,在这些函数表达式的右端加上常数1作为目标函数.

2.2结果与分析

为了验证PS口IIW算法的效果,对以上3个函数在维数为80,120和160时,分别用3种方法进行50次计算,种群规模为30.每次计算迭代终止条件设置为适应值达到函数的全局最优值(允许误差为1×10-14),否则继续迭代,直到4ooo次后结束.

3个测试函数的计算结果如表2~表4所示,

表2Sphere函数计算结果每个表格记录50次计算得到的平均最优适应值△P(PS0一11w的结果减去1,以和其他方法比较)、平均收敛成功率s和收敛到最优结果所用平均代数G.

表3Rastrigin函数计算结果

由表2~表4可见:PS()-IIW对于3个测试函数的效果都优于其他方法,在所有维数下其平均最优适应值都最接近函数的实际全局最优值,收敛成功率也都最高.特别对于Sphere和Grie—wank函数,PS()一IIW算法在三种维度下都取得了100%的收敛成功率,并且收敛速度较之其他算法都有明显优势;而且当维度增加了loo%(80到160),PS睁IIW平均收敛代数仅分别增加31.1%和31.7%,显示其性能没有随着维数增加显著衰减.此外,对于Rastrigin函数,实验效果相对于Sphere和Griewank函数还有一定的差距,一个重要原因是本文3个测试函数采用统一的惯性权重调整函数,而实际上惯性调整函数是与具体目标函数相关的.

综上所述,PSDllw在选取合适的惯性权重调整函数后具有的平均误差小、收敛成功率高、收敛速度快和性能对于维度不敏感的优点,是解决高维度优化问题的一个有效手段.作为一个对目标函数较敏感的方法,有必要深入研究惯性调整函数与目标函数的关系,提高本方法的效率.

第3期李剑等:一种改进的自适应微粒群优化算法

参考文献

[1]KennedyJ,EberhartRc.Particleswa姗optimiza—tion[C]∥ProceedingsofIEEEInternationalConfer—enceonNeuralNetworks.Piscataway:IEEE.1995l1942—1948.

[2]shiYH,EberhartRc.Empi“calstudyofparticleswarmoptimization[C]∥ProceedingsofIEEEcon—gressonEVolutionaryComputation.Piscataway:lEEE,1999:1945—1950.

[3]ShiY,EberhartR.Fuzzyadaptiveparticleswa肌optimization[c]∥ProceedingsofcongressonEvolu—tionaryComputation.Piscataway:IEEE,2001:79—85.

[4]clercM.Theswarmandthequeen:towardsadeter—ministicandadaptiveparticIeswarmopthizatbn[c]∥Proceedingsof1999congressEvolutionarycom—putatioILPiscataway:lEEE,1999:1951—1957.[5]Rat舳weeraA,HalgamugesK,wat50nHc.self-

organizinghierarchicalparticleswarmoptimizerwithtime.varyingaccelerationcoefficients[J].IEEETransonEvolutionaryComputation,2004,8(3):240一255.[6]曾建潮,介婧,崔志华.微粒群算法[M].北京:科学出版社,2004.

[7]StaceyA,JancicM,Grundy1.Particleswarmopti—mizationwithmutation[c]∥Proceedingofthe2003(为ngressonEvolutionaryComputation(CEC’03).Canbella:IEEE,2003:1425—1430.

[8]suganthanPN.Particleswarmoptimizerwithneigh一borhoodoperator[c]∥ProceedingsofthecongressonEvolutionaryComputatio儿Piscataway:lEEE,1999:1958—1962.

[9]TakahamaT,Sakais.soIvingconstrainedoptimiza—tionproblemsbytheeconstrainedparticleswa瑚op—timizerwithadaptivevelocitylimitcontrol[C]∥Pro—ceedingsofIEEECongressonEvolutionComputa—tioll.Piscataway:IEEE,2006;308—315.

—卜—■——斗—■——+———斗—●————●——f—_.——●_..——卜—_.叶-+-+—..——+_?叶—H卜?■——■—_.——卜?_.——}—_.——卜?■——●—_.——卜?+?+?_.——卜—_.—■H—卜—_.——卜-+?+—十(上接第113页)[5]于之训,陈辉堂,王月娟.具有Markov延迟特性的网

参考文献

[1]郑英,方华京.具有随机时延的网络化控制系统基于等价空间的故障诊断[J].信息与控制,2003,32(2):155—159.

[2]TakagiT,suge∞M.Fuzzyidentificationofsy5tems

anditsapp“cations

tofnode“Ilgandcontrol[J].IEEETransactiononSystem,Man,andCybernetics,1985,15:116一132.

[3]Lopez-TormiocJ,PattonRJ.Taka疗sugenofuzzyfault—tolerantcontmlforanon—linearsystem[C]∥Proceedingsof38thConferenceonDecision&Con—tr01.Phoenix,USA:CDC,1999:4368—4373.[4]Ball∈P.Fuzzy—model—basedparityequationsforfaultisolation[J].controlEngineeringPractice.1999,7(2):261—270.

络系统的控制研究[C]∥第三届全球智能控制和自动化大会论文集.合肥:中国科技大学,1996:3636—3640.

[6]ZhengY,FangH,wangH.Takagi.Sugenof眦zymodel-basedfaultdetectionfornet、∞rkedcontrolsystemswithMarkovdelays[J].IEEETransactionsonSystemtMan,andCybe兀letics,PartB:Cyber.netics,2006,36(3):924—929.

[7]Lix,DesouzacE.CriteriaforrobuststabiIizationofuncertainIinearsystemswjthtime_varyingstatedelays[C]∥ProceediflgsofIFAC13thTriennialWorldCongress.SanFrancisco:IFAC,1996:137一142.

[8]wangY,xieL,DesouzacE.Robustcontrolofaclassofuncertainnonlinearsystems[J].System&(bntroILetters,1992,19(2):139—149.

一种改进的自适应微粒群优化算法

作者:李剑, 王乘, Li Jian, Wang Cheng

作者单位:华中科技大学,水电与数字化工程学院,湖北,武汉,430074

刊名:

华中科技大学学报(自然科学版)

英文刊名:JOURNAL OF HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY(NATURAL SCIENCE

EDITION)

年,卷(期):2008,36(3)

被引用次数:2次

参考文献(9条)

1.Kennedy J.Eberhart R C Particle swarm optimization 1995

2.Shi Y H.Eberhart R C Empirical study of particle swarm optimization 1999

3.Shi Y.Eberhart R Fuzzy adaptive particle swarm optimization 2001

4.Clerc M The swarm and the queen:towards a deterministic and adaptive particle swarm optimization 1999

5.Ratnaweera A.Halgamuge S K.Watson H C Self-organizing hierarchical particle swarm optimizer with time-varying acceleration coefficients 2004(03)

6.曾建潮.介婧.崔志华微粒群算法 2004

7.Stacey A.Jancic M.Grundy I Particle swarm optimization with mutation 2003

8.Suganthan P N Particle swarm optimizer with neighborhood operator 1999

9.Takahama T.Sakai S Solving constrained optimization problems by the ?constrained particle swarm optimizer with adaptive velocity limit control 2006

相似文献(10条)

1.期刊论文赵亚敏.许家栋.ZHAO Ya-min.XU Jia-dong一种改进的微粒群优化算法-计算机工程与应用

2010,46(2)

基于惯性权重对微粒群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)优化性能的显著影响,提出了一种改变惯性权重的方法以改进PSO算法的优化性能.算法中惯性权重的动态改变是通过对其进行PSO寻优来控制的.经过对标准函数的测试计算,无论是二维还是多维的问题,这种改变惯性权重的PSO算法的寻优结果的准确度和精度均得以提高,收到了良好的效果,尤其在高维情况下,显示出算法性能得到了明显改善.

2.期刊论文张和生.周卓楠.潘成.杨军.贾利民交通信息采集无线传感器网络节点部署的微粒群优化方法-仪器仪

表学报2010,31(9)

针对城市道路交通信息采集无线传感器网络节点部署优化问题,采用传感器网络连通性和覆盖性作为综合评价函数,以满足网络连通性和覆盖性为约束,建立节点部署的约束优化数学模型,并用罚函数法将其转化为无约束优化模型.采用微粒群算法求解,并用动态改变惯性权重方法作为改进算法解决微粒群算法的早熟收敛.以北京市二环以内的道路为例进行模拟实验,结果表明,微粒群算法及其改进算法使优化布局的评价函数值比初始手动布局提高

1.71%和3.18%.微粒群算法及其改进算法能够优化交通信息采集的无线传感器网络节点布局.

3.会议论文苗广祥.牛玉广.陈向阳.张海萍基于微粒群优化算法模型的改进策略的研究2007

本文针对基本微粒群优化算法的早熟收敛和后期进化缓慢的不足,分析了微粒群优化算法模型中惯性权重、加速度因子对算法敛散性和搜索速度的影响,并提出了相应调整参数设置的策略。改进后的算法使微粒群在不同的进化时期呈现不同搜索性能,从而增加群体的多样性和提高微粒的收敛速度,协调算法的局部收敛和全局收敛之间的平衡,使算法既快又准地搜索到全局最优解.最后,以典型优化问题的实例仿真验证了本文提出的改进策略的有效性。

4.学位论文郭成基于量测及计算智能的电力系统阻尼控制研究2009

随着“西电东送、全国联网”战略的实施,系统的阻尼作用将会减弱,从

而在扰动情况下容易引发低频振荡,严重威胁到互联电力系统的安全稳定运

行,限制了互联系统间的功率传输。励磁系统的附加电力系统稳定器(PSS)控

制和FACTS附加阻尼控制均可有效抑制低频振荡的发生,改善电力系统运行

的安全性和经济性。

本论文主要研究了基于量测及智能优化算法的电力系统阻尼控制器设计

问题。采用Prony算法辨识低频振荡模式,采用改进的微粒群优化(PSO)算法

协调优化阻尼控制器参数。此外,本论文还研究了机电扰动的传播特性,以及

广域Prony分析方法。本论文的主要研究内容包括:

(1)采用小扰动分析方法分析了典型供电系统的低频振荡模式,研究认

为:在扰动情况下,发电机有功功率增量由若干本地模式及区间模式分量组成,

对于相同供电区域内不同发电机的机电扰动,其相应本地模式之间作用是相互

抵消的,而区间模式之间的作用则是相互增强的。机电扰动在电力系统中会发

生渗透性传播,其传播速度与发电机的转动惯量相关;

(2)分析了Prony方法在应用中应注意的求解步骤和模型阶数选取问题。

以理想信号的模式分析及控制系统传递函数辨识为例,证实了将Prony分析方

法应用于低频振荡分析及留数辨识的可行性;

(3)着重研究了微粒群优化(PSO)算法。为解决PSO算法存在的早熟问

题,达到预期的优化目标,提出了一种基于T-S模型的模糊自适应PSO(T-SPSO)

算法。算法根据当前种群最优适应值和惯性权重,自适应更新惯性权重取值,

改善了算法收敛性。通过典型Benchmark函数及PID控制器参数优化的仿真

分析,验证了所提T-SPSO算法的有效性及优越性;

(4)基于广域测量系统(WAMS)及机电扰动的传播特性提出了低频振荡

模式辨识新思想:在各供电区域选择一台发电机,在某一时刻同时在其机端施

加一个小扰动,然后同时对每个区域的发电机电功率信号进行Prony分析,依

据振荡的幅值可准确得出所有机电振荡模式。采用基于Prony分析的留数法可

得到各发电机对振荡模式的参与程度。基于此研究了低频振荡的广域Prony分

析方案,用以准确辨识低频振荡模式、确定阻尼控制器的选取和PSS最优安

装地点,同时可为电力系统的紧急控制提供必要的预测数据;

(5)研究了采用Prony算法辨识低频振荡机电模式,利用T-SPSO算法

协调多机PSS参数的控制策略。先采用基于Prony分析的留数法确定PSS的

最优安装位置,然后通过对采样数据的Prony分析辨识系统振荡模式的特征

值,最后以阻尼比为目标函数,利用T-SPSO算法协调优化多机PSS参数。仿

真分析表明,该方法可以有效优化PSS参数。

(6)以静止同步串联补偿器SSSC阻尼控制器设计为例,研究了基于广

域测量系统的FACTS附加阻尼控制,针对阻尼控制器参数整定问题,研究了

基于Prony及智能优化算法的广域协调阻尼控制方法。仿真结果表明, SSSC

附加阻尼控制器可以有效地抑制区间模式低频振荡。

关键词:低频振荡;广域测量系统(WAMS);阻尼控制;机电扰动传播;Prony分析;微粒群优化算法(PSO);T-SPSO;电力系统稳定器(PSS);柔性交流输电系统(FACTS);静止同步串联补偿器(SSSC)

5.期刊论文林睦纲.刘芳菊.谭敏生.LIN Mu-gang.LIU Fang-ju.TAN Min-sheng一种参数动态调整的自适应微粒群

优化算法-湘潭大学自然科学学报2010,32(1)

提出了一种参数动态调整的自适应微粒群优化算法.针对微粒群算法中不同适应度值的微粒所需要的搜索能力不同,引入微粒相对优秀度概念,通过相对优秀度来动态调整惯性权重和加速因子,有效地调节算法的全局和局部搜索能力,保持了微粒的个性.利用三个Benchmark函数进行数值试验,仿真结果表明,算法稳定,具有较好的收敛性能.

6.期刊论文李军军.吴燕翔.甘世红.刘雨青.匡兴红.许波桅.LI Jun-jun.WU Yan-xiang.GAN Shi-hong.LIU Yu-

qing.KUANG Xing-hong.XU Bo-wei基于梯度PSO算法的PID参数整定-科学技术与工程2009,9(9)

提出一种基于梯度PSO算法的PID参数整定方法.结合PSO算法迭代中的梯度信息,对惯性权重适当调整,提高了收敛速度.在算法出现停滞时,对全局最优变异,避免陷入局部最优.并提出算法微粒运动轨迹收敛的充分条件.典型测试函数结果显示,该方法能有效改善微粒群算法的搜索性能.将采用该算法的PID控制器应用于一个二阶船舶控制装置,计算结果表明该PID控制器可以获得更好的控制性能指标,具有较好的使用价值.

7.学位论文朱源新型高精度PSO算法及其应用2008

在各种工程应用中,人们往往希望能够找到一种最佳的方案来解决实际问题,这就是我们常说的最优化。而要解决工程问题,就必须将这种寻优的过程转化为一定的算法,即优化算法。优化算法其实就是一种搜索过程或规则,它基于某种思想和机制,通过一定的途径或规则来满足用户提出的要求。近年来出现了一些超启发式搜索方法,在全局优化方面表现出了很好的性能,如微粒群优化算法。

微粒群优化算法(PSO)是一种基于群体智能的启发式仿生算法,它源于对鸟类捕食行为的研究,算法的基本思想是通过群体中个体之间的协作和信息共享来寻找最优解。其概念简单并且易于实现,没有过多的参数调节,具有良好的全局寻优性能。该算法目前已广泛应用于函数优化,神经网络训练

,模糊系统控制以及其他应用领域。但是在多极值问题中,微粒群算法往往存在早熟收敛和收敛性能差的缺点,它容易陷入局部极值点,在进化后期收敛速度慢且精度较差。

本文提出了一种新型高精度微粒群算法。在搜索初期使用基于线性递减惯性权重因子的微粒群算法进行位置更新,在进化后期收敛到一定范围时

,采用Rosenbrock算法进行局部精细搜索。这样即发挥传统数值优化方法在计算速度和计算精度上的优势,提高了收敛速度和局部搜索精度,又保留了微粒群优化的全局搜索能力。本文通过几个benchmark函数对新型算法进行了实验测试,证明新型算法是正确有效的,在提高微粒群算法局部优化精度方面得到了改善。

最后将该新型算法应用到了基于扩展卡尔曼滤波的空中交通管制航迹融合中,使用该算法优化航迹融合中卡尔曼滤波的初始滤波误差协方差矩阵。航迹融合是对来自各个地区空中交通管制自动化系统输出的航迹进行预处理,使用扩展卡尔曼滤波将多个信息源的航迹点不停的做预测和校正,来得到可能的最佳航迹。在卡尔曼滤波中,初始滤波误差协方差矩阵是一个需要调整的参数,如果能获得较好的初始滤波误差协方差,则预测航迹能够更快地收敛。从实验结果可得,使用该算法优化后所获得的初始滤波误差协方差矩阵和原手工调整设置的初始滤波误差协方差矩阵相比,能让融合航迹点收敛的更快。这也证明了本新型高精度微粒群算法的有效性。

8.期刊论文郭成.李群湛.GUO Cheng.LI Qun-zhan控制系统的辨识建模及微粒群优化设计-计算机工程与应用

2010,46(15)

针对控制系统的传递函数建模与控制器的参数优化问题,提出了基于Prony和微粒群优化(PSO)算法的设计方案.首先在被控对象的输入端施加一个脉冲信号,然后对其输出信号进行Prony分析,得出该被控对象的传递函数,最后采用改进PSO算法进行控制器的参数优化设计.基于辨识的Prony算法可快速准确得出被控对象的传递函数;基于T-S模型模糊自适应的改进PSO算法(T-SPSO算法)依据种群当前最优性能指标和惯性权重自适应惯性权重取值,较好解决了PSO算法的早熟问题,可以更好地优化控制器参数.该方案实现了控制系统的精确建模与优化设计,仿真结果验证了所提方案的有效性.

9.学位论文张立位人脸表情识别方法的研究2009

一个完整的表情识别系统应由以下几部分组成:人脸表情图像捕获、图像预处理、人脸特征检测与定位、人脸分割与归一化、人脸表情特征提取、人脸表情识别。其中,提高人脸表情的识别率,主要决定于表情图像的预处理、特征提取、表情分类这三个方面。本文主要针对静态图像研究表情图像的特征提取和表情分类。

本文首先介绍了人脸表情识别背景及其起源、发展与研究现状,并结合国内外相关领域的发展,从特征提取与表情分类两个角度对目前表情识别的主流方法做了详细介绍。接着介绍了人脸检测与定位的方法,并且作了仿真实验。在表情特征提取这个问题上,本文提出了两种改进的方法:基于特征增强的2DPCA方法和基于复数域的F-2DPCA方法。对于提高表情分类的正确率,首先引入加权马氏距离分类器进行分类;再次本文引入了模糊C-均值聚类构造表情模板,并且引入了改进的微粒群算法优化模糊C-均值聚类的初始值选择问题。

研究的主要结论如下:

(1)论文改进的表情特征提取方法之一,即提出特征对比增强2DPCA法,有效的减弱不同表情的相同部位的干扰,增强了表情图像特征部位的对比度。拉

开了不同表情之间的总体差异,提高了表情正确识别率。

(2)论文提出一种基于复数域的F-2DPCA法,该方法通过在复数域同时考虑图像类内和类间的差别,把表情图像类内差别提取出来作为图像信息的一部分,更全面的提取了图像的有用信息,提高了识别率。

(3)论文在研究距离分类器的基础上,将加权马氏距离应用于人脸表情的分类,考虑了基准模板特征的离散程度,样本特征矢量在变换空间的各优势主向量上的投影分布得到更精确的刻画。

(4)论文改进了基本微粒群算法的惯性权重参数,将微粒群算法中的惯性权重用正弦函数来描述,使算法的前期阶段具有较快的收敛速度,而且在算法后期局部搜索能力也不错,既保留了具有递增惯性权重和递减惯性权重微粒群算法的优点,也克服了它们的缺点,取得了比较好的实验效果。
(5)论文将模糊C均值聚类应用于人脸表情识别中构造人脸表情模板,并且针对模糊C均值聚类对初始值的敏感性和依赖性,用本文改进的微粒群优化模糊C均值聚类的初始值,增加了其初始值的多样性,有效克服了模糊C均值聚类算法过分依赖初始值和容易陷入局部极小值的缺点。

10.期刊论文郭成.李群湛.王德林.GUO Cheng.LI Qunzhan.WANG Delin基于Prony和改进PSO算法的多机PSS参数优

化-电力自动化设备2009,29(3)

针对多机电力系统稳定器(PSS)的参数优化问题,提出了采用Prony算法辨识互联电力系统低频振荡的机电模式,利用基于T-S模型模糊自适应的改进微粒群优化(T-SPSO)算法协调PSS参数的控制策略.先采用基于Prony分析的留数法确定PSS的最优安装位置,然后通过对采样数据的Prony分析辨识系统振荡模式的特征值,最后利用所提T-SPSO算法协调优化多机PSS参数.T-SPSO算法根据当前种群最优适应值和惯性权重,自适应更新惯性权重取值,解决了PSO算法的早熟问题.针对IEEE 4机系统的仿真分析表明,基于T-SPSO算法优化后的多机PSS控制器,在2种典型运行方式下都具有更好的控制性能.

引证文献(2条)

1.李剑一种采用变异算子的自适应微粒群算法[期刊论文]-计算机与数字工程 2009(7)

2.代军.李国.徐晨学习-考试型的粒子群优化算法[期刊论文]-计算机工程与应用 2009(18)

本文链接:https://www.wendangku.net/doc/742050405.html,/Periodical_hzlgdxxb200803032.aspx

授权使用:太原科技大学(tykjdx),授权号:298eb47d-67e7-46da-89b5-9e3101589790

下载时间:2010年11月17日

相关文档
相关文档 最新文档