求解高维函数的改进萤火虫群优化算法

针对萤火虫群优化(GSO)算法求解高维函数时存在求解精度不高、收敛速度慢等缺点,提出了一种带变异算子和集群觅食行为算子的改进萤火虫群优化算法。该算法使用变异算子来指导离群萤火虫的进化方向,从而提高了离群个体的利用率,改善了算法的整体效率。集群觅食行为算子的加入能使算法对捕捉到的全局最优域进行更进一步的求精,极大地提高了算法的计算精度和收敛速度;同时,该算子有效地防止了算法陷入局部最优值的危险,扩大了算法在后期的全局搜索范围。通过8个典型的基准函数测试,结果表明:改进后萤火虫群优化算法具有更强的全局优化能力和更高的成功率。

基于改进萤火虫群优化算法的同类机调度问题

针对一类极小化最大完成时间和完成时间之和的同类机调度问题,给出问题的数学模型。考虑作业具有不同到达时间的同类机调度问题,提出一种改进的萤火虫群优化算法。借鉴遗传算法中的变异算子和选择算子,增强算法的全局搜索能力;加入爬山算法作为一种局部搜索算法,增强算法的局部搜索能力。这种全局搜索和局部搜索相结合的机制,使改进的萤火虫群优化算法表现出较高的寻优效率。通过大量实验验证了该算法的有效性。

基于群搜索算法的改进萤火虫群优化算法

针对萤火虫群优化算法存在易陷入局部极值、收敛成功率低等不足,将"游荡者"方法引入萤火虫群优化算法,提出一种改进的萤火虫群优化算法。该方法以人工萤火虫群优化算法为主,辅以群搜索算法的"游荡者"方法,可尽量避免陷入局部极值。数值实验表明,改进的算法在收敛速度、避免陷入局部极值方面都有很大的提高。

改进萤火虫群算法协同差分隐私的干扰轨迹发布

针对历史轨迹加噪发布干扰轨迹时数据集的冗余问题和轨迹形状相似带来的隐私泄露风险,提出轨迹数据先约简后泛化再进行差分隐私加噪的基于改进萤火虫群优化求解的干扰轨迹发布保护机制(IGSO-SDTP)。首先,基于位置显著点约简历史轨迹数据集;其次,结合k⁃匿名和差分隐私对简化后的轨迹数据集分别进行泛化和加噪;最后,设计了兼顾距离误差和轨迹相似性的加权距离,并以加权距离为评价指标,基于改进萤火虫群优化(IGSO)算法求解加权距离小的干扰轨迹。在多个数据集上的实验结果表明,与RD(Differential privacy for Raw trajectory data)、SDTP(Trajectory Protection of Simplification and Differential privacy)、LIC(Linear Index Clustering algorithm)、DPKTS(Differential Privacy based on K-means Trajectory shape Similarity)相比,IGSO-SDTP方法得到的加权距离分别降低了21.94%、9.15%、14.25%、10.55%,说明所提方法发布的干扰轨迹可用性和稳定性更好。

基于改进萤火虫群算法的大气污染源自动定位方法研究

由于传统污染源定位方法的定位结果严重偏离实际情况。因此,文章研究一种基于改进萤火虫群算法的大气污染源自动定位方法。为筛选大气污染监测点,计算空气污染指数并采集污染浓度数据。构建三维扩散模型以模拟预测污染浓度。基于实际监测与预测结果,构建目标函数,将污染源参数反演转为目标函数求解。改进萤火虫群算法,将固定步长改为动态,用于求解目标函数。最优解即为污染源定位结果。结果表明:所研究方法应用下,偏离度值相对更小,说明该方法的定位结果更接近真实结果,定位准确性高。

采用改进多目标粒子群算法的斜拉桥阻尼器参数优化

为克服大跨度斜拉桥黏滞阻尼器优化设计效率低、多个相互制约的减震控制目标的问题难以权衡,基于遗传算法的“变异”方法,提出了改进多目标粒子群算法来进行阻尼器参数优化设计。建立大跨度斜拉桥的有限元模型,开展了全桥地震响应分析,根据抗震需求在桥梁纵向设置黏滞阻尼器;分别建立了塔底弯矩、阻尼力和梁端位移的减震响应与阻尼器参数之间的响应面数学模型;以减震响应面模型为研究对象,通过该算法进行阻尼器参数全局自动寻优分析,确定了阻尼器的最优参数,并与采用参数敏感性分析方法确定的一组阻尼参数进行对比分析。研究结果表明:该优化方法具有计算精度好、优化效率高和更好地权衡多个相互制约的减震控制目标的优点;通过优化算法获得的阻尼器参数组合相比采用参数敏感性分析方法获得的阻尼参数组合的减震响应,塔底弯矩增大1.73%,阻尼力减小5.97%,梁端位移减小1.66%;在无需多次有限元试算的基础上确定了更高精度的阻尼器优化参数组合,在提高减震效果的同时大大提升了计算效率。

基于细菌觅食-改进蚁群优化算法的水面无人船路径规划

为了解决水面无人船全局路径规划问题,提出了一种细菌觅食-改进蚁群优化算法(bacterial foraging-improved ant colony optimization algorithm,BF-IACOA)。相较于传统蚁群优化算法(ant colony optimization algorithm,ACOA),该算法在路径搜索策略上考虑水面无人船航行需要尽可能减少转向次数和完全规避过大转向角的约束,引入转向角启发因子,综合求解转移概率;同时引入细菌觅食算法的繁殖操作和趋化操作,改进信息素浓度的更新方式,解决传统ACOA容易陷入局部最优解和收敛速度较慢的问题。仿真结果表明,相较于传统ACOA,BF-IACOA的全局搜索能力得到较大幅度的提升,并且收敛迭代次数减少超过30%;在实际水域环境模型下,BF-IACOA可以通过14次迭代为无人船规划出全局可行路径。

基于蜣螂优化的改进粒子群算法

针对标准粒子群算法存在的局部最优、早熟和慢收敛等问题,提出了一种新的粒子群更新方法。改进了算法惯性权重,引入一种新的更新方式;借鉴蜣螂优化算法中蜣螂滚球、繁殖、觅食和偷窃行为,将基本粒子群的操作划分为寻优、变异、波动和跳跃,从而提高了算法的全局寻优能力和收敛速度,并避免了早熟问题。通过与其他9种智能算法进行实验对比表明,在10个基准测试函数中,基于蜣螂优化的改进粒子群算法在寻优能力和收敛速度方面表现出色,证实了该算法的优越性。

基于改进蚁群算法的低碳冷链配送路径优化

针对目前冷链配送路径优化中存在的综合配送成本考虑不全面的问题,根据生鲜配送特点,综合考虑基本运输成本、碳排放、制冷、货损以及时间窗约束,建立以综合配送成本最小化为目标的路径优化模型。提出改进蚁群算法对该优化模型进行求解,在初始阶段使用遗传算法生成初期信息素分布,而后使用蚁群算法进行后续寻优搜索,再引入模拟退火算法的Metropolis准则筛选优质解。通过仿真实验验证了优化模型和改进算法的有效性,对低碳可持续发展理念下生鲜品冷链配送路径优化问题研究具有一定意义,助力冷链运输行业向低碳经济转型。

基于改进粒子群算法的中深层地源热泵供暖系统运行优化

构建变工况运行且包含蓄热装置的中深层地源热泵供暖系统,基于改进粒子群算法,分别以运行费用、系统COP和地热能利用系数为目标函数对系统运行进行优化,并对优化结果进行比较和分析。结果表明:对应目标函数优化后的运行费用、系统COP和地热能利用系数分别为279.27元、6.4420和0.8527。以系统COP为目标函数的优化效果与运行费用相反,而与地热能利用系数相近。

基于改进量子粒子群优化算法的机器人逆运动学求解

针对工业机器人在逆运动学求解过程中存在的位姿奇异、解不唯一、求解精度低等问题,提出了一种改进量子粒子群算法。首先,利用D-H参数法建立机器人运动学模型,以机械臂末端最小位姿误差为主要优化目标,加入运动前后关节角变化最小、行程平稳连续的约束条件,设计了目标函数;其次,通过采用Levy飞行策略改进粒子更新方式、非线性地动态调整收缩膨胀因子、采用变权重方法计算最优平均位置等方法设计了一种改进量子粒子群优化(IQPSO)算法;然后,模拟单点位姿和连续轨迹两种不同的求解情况进行三种算法(IQPSO、APSO、QPSO)的仿真对比实验,结果表明IQPSO算法具有收敛速度快、求解精度高等优点;最后,将IQPSO算法用于机械臂本体进行实物验证,实验结果表明IQPSO算法求解出的插值点所组成的轨迹连续且平滑,进一步证明了该算法应用于实际运动控制中的稳定性和可行性。

基于改进粒子群优化算法的PID控制器参数整定

针对标准粒子群优化算法优化PID控制器参数存在的早熟以及陷入局部最优等问题,引入粒子二阶振荡环节、反向学习、自适应惯性权重,并结合设计的惯性权重动态调整策略、粒子越界随机反射墙,提出一种新型分阶段迭代的改进粒子群优化算法。在6个标准测试函数上进行测试,其性能相比于一些已有的改进粒子群优化算法更加优秀。将这些算法用于自动电压调节器系统的PID控制器参数整定,仿真结果表明,所提出的改进粒子群优化算法整定的PID控制器的控制效果更好。

改进的粒子群算法对微电网多目标优化调度研究

成了太阳能机组大规模的使用,使得在保证电网电压稳定的前提下,如何提高可再生能源的利用率成了亟待解决的问题。针对由光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机、柴油发电机和电池等构成的微电网,考虑运行成本、扰动负荷和污染治理成本等多指标,构建微电网多指标最优调度数学模型,进而提出改进的多目标粒子群算法。在满足约束条件下,提出一种改进惯性因子并引入自适应变异操作的方法对优化模型进行求解。仿真结果表明,微电网的运行得到了优化,并验证了改进的粒子群算法的优越性能,为优化调度的进一步研究奠定了基础。

基于改进粒子群算法混合储能优化调度

大多数风电储能调度研究从经济运行成本或环境保护成本出发,调度方案缺少对储能投资企业收益和风电消纳的研究,考虑储能经济收益和风电功率消解对调度的影响,提出了一种基于改进粒子群算法的风电混合储能优化调度方法。首先建立一种蓄电池和超级电容混合储能的储能方案;其次基于分时售电、电价差异的影响因素,建立了以储能经济收益最大和风电功率消解最大的优化调度模型;最后提出了一种基于粒子群的改进优化算法,粒子群算法引入帕累托排序和拥挤度排序法,并进行了理论分析和仿真验证。结果表明,只考虑储能经济收益最大时收益明显增加,只考虑风电功率消解最大时消解明显增多,同时考虑储能经济收益最大和风电功率消解最大双目标时,对于两种目标,均有较好的优化结果。

水库发电优化调度改进粒子群算法应用

为进一步提升粒子群算法在水库发电调度中的应用效果,应用粒子群算法建立水库发电优化调度模型,从初始种群生成、寻优模式、更新策略等方面对算法进行改进,将均匀设计理念和混沌理念分别引入粒子群算法并对惯性权重进行了非线性自适应设计。计算结果与标准粒子群算法以及传统的动态规划进行了对比。结果表明,粒子群及其改进算法在水库发电优化调度中应用效果良好,综合考虑算法收敛能力、稳定性及计算耗时等指标,改进粒子群算法具有较高的实用价值。

基于改进量子粒子群算法的叶片延长翼型厚度优化设计

针对如何平衡载荷与升阻比以优化翼型厚度的问题,采用一种改进量子粒子群算法(IQPSO)对翼型厚度进行计算优化,以国产某2 MW风机为例,通过对延长前后的叶尖速比、风能利用率、叶根载荷、升阻比、功率以及发电量等试验数据对比分析来验证所采用的方法。验证结果显示,叶片延长后,优化翼型厚度为15%。同时,在升阻比平均提高约3.156%的基础上,叶根增加载荷水平在Mx、My、Mz方向上最多分别提高了12.3%、12.7%、12.5%,且均在安全范围13%内,发电量相较于历史水平提升34.71%。从而表明通过采用IQPOS进行叶片翼型厚度优化后,在满足叶片承受载荷的前提下,能够显著提高升阻比,可实现风力发电机的性能提升,达到稳定提高发电量的目的。

基于改进的蚁群算法的目标物流车辆路径优化

随着冷链物流发展,物流车的路径优化已逐渐显现在大众的视野中,但是运输成本与路径一直困扰着物流公司,针对此类情况,文中提出冷链物流车的路径优化。主要设计以下两个方面:通过建立冷链物流模型,从碳排放成本与车辆运输成本进行模型建立;通过改进的蚁群算法研究,引入最优最差蚁群算法与启发因子算法对其路径优化建立模型。通过传统蚁群算法的研究与改进后的蚁群算法可以缩短车辆行驶路径,改进后的蚁群算法可以提升收敛性,优化了车辆行驶路径。结果表明,基于改进的蚁群算法可以优化路线、降低运输成本,优于传统的蚁群算法路径优化,提高了公司运输效率。

基于改进粒子群算法的区域综合能源优化调度方法

针对目前区域综合能源优化调度方法调度能耗和负荷过高的问题,基于改进粒子群算法提出一种新的区域综合能源优化调度方法。通过电网、风电、光伏和天然气建立区域综合能源系统,利用P2G设备处理信息,完成储电、储气和储热工作。计算区域综合能源系统的目标收益和最终能源采购总价得到目标函数,以天然气汽锅释放的热量功率、天然气发动机的热功率、电热锅的热功率和电锅炉的输出功率模型确定约束条件。利用改进粒子群算法得到隶属度函数,依次排列每个目标函数的关键水平,建立目标矩阵,实现区域综合能源层次分析,根据粒子合理性函数进行单次优化,完成能源优化调度。实验结果表明:基于改进粒子群算法的区域综合能源优化调度方法的最高能耗仅为48.7%,调度负荷低于60.0%,具有极好的调度能力。

基于改进粒子群算法的水利基础设施空间布局优化研究

为提高水资源的利用效率,降低总投资成本,提出基于改进粒子群算法的水利基础设施空间布局优化方法。以总投资成本最小化和水资源利用效率最大化为目标,构建空间布局优化目标函数。采用差分进化算法改进粒子群算法,采用改进的粒子群算法求解目标函数,完成水利基础设施空间布局优化。测试结果表明:所提出方法能够降低布局优化的投资成本,提高水资源的利用效率。因此,说明所研究方法具有较高的布局优化效果,实际应用价值较高。

基于改进蚁群算法的给水管网优化设计方法研究

给水管网优化设计中的目标函数具有多峰性和非线性,传统优化算法易陷入局部最优解,因此,本文研究基于改进蚁群算法的给水管网优化设计方法。通过给水管网的水力计算获取管网节点水压数据,引入自适应惩罚函数,将节点水压计算得来的惩罚成本加入经济性目标函数,形成给水管网优化设计的经济性模型,采用二进制编码改进蚁群算法后寻找模型最优解,完成给水管网的优化设计。采用设计方法对给水管网进行优化,可以在确保管网全部节点安全稳定供水的同时,获得更优的造价方案。