改进的离散粒子群算法在TSP中的应用研究
本文选题:粒子群算法 + 旅行商问题 ; 参考:《江南大学》2017年硕士论文
【摘要】:粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种基于群体的进化算法,是一种有效的全局优化算法。PSO因实现简单、需要调整的参数少、收敛速度快等优点被广泛应用于函数优化、数据挖掘及电力系统等领域。旅行售货商问题(Traveling Salesman Problem,简称TSP)是运筹学中的经典组合优化问题之一,已被证明为NP完全问题。它综合了一大类组合优化问题的典型特征,并以不同的形式存在于交通运输、印制电路板及数据串聚类等许多领域。通过对PSO算法和TSP的分析和研究,本文提出了三种改进的粒子群优化算法:基于优秀系数的局部搜索混沌离散粒子群优化算法(ILCDPSO)、基于自适应优秀系数的粒子群算法(SECPSO)以及基于柯西分布和3-opt的自适应粒子群算法(SCLPSO)。用TSPLIB中的经典测试案例对这些算法进行了测试,并与其他算法的求解结果进行了比较。文章的主要工作概括如下:(1)针对基本离散粒子群算法收敛速度慢、易于陷入局部最优等问题,提出了一种基于优秀系数的局部搜索混沌离散粒子群优化算法。提出了优秀系数的概念,给每条边设定合理的优秀系数,以提高短边被选择的概率,从而有利于提高算法的寻优能力和收敛速度;在算法机制中添加了局部搜索策略,提高算法的局部搜索能力;另外,在算法的迭代公式中加入了混沌序列来提高粒子的随机性和多样性,增强算法的全局搜索能力。研究结果表明,ILCDPSO算法在收敛速度、全局寻优能力以及稳定性方面均优于其他算法。(2)为了利用问题领域的启发式信息,本文在ILCDPSO算法的基础上进行改进,提出了一种基于自适应优秀系数的粒子群算法(SECPSO)。SECPSO算法对静态的优秀系数进行修改,使之可根据解的搜索过程进行自适应动态调整;另外,为了进一步提高解的精确性和算法的收敛速度,添加了3-opt搜索机制,以提高算法的局部搜索能力。实验结果表明,SECPSO算法在全局寻优能力和更快的收敛速度方面表现更优。(3)为了进一步提高SECPSO算法的求解精度和稳定性,利用柯西分布对惯性权重进行了改进,提出了基于柯西分布和3-opt的自适应粒子群算法SCLPSO。加入柯西分布可以使算法在初期阶段搜索范围更广,并且具有更高的算法稳定性。实验结果表明SCLPSO算法的收敛次数比明显增加,能快速收敛到最优解,且收敛精度进一步提高,从而算法的综合性能得到了较大提升。
[Abstract]:Particle Swarm Optimization (PSO) is a group based evolutionary algorithm. It is an effective global optimization algorithm (.PSO), which is widely used in function optimization, data mining and power system, etc. because of its simple implementation, less parameters and faster convergence speed. Traveli Ng Salesman Problem, referred to as TSP), is one of the classical combinatorial optimization problems in operational research. It has been proved to be a complete problem of NP. It combines the typical features of a large class of combinatorial optimization problems and exists in many fields, such as transportation, printed circuit board and data string clustering in a variety of forms. Through the analysis and research of PSO algorithm and TSP, In this paper, three improved particle swarm optimization algorithms are proposed: local search chaotic discrete particle swarm optimization (ILCDPSO) based on excellent coefficients, particle swarm optimization based on adaptive excellent coefficients (SECPSO) and adaptive particle swarm optimization (SCLPSO) based on Cauchy distribution and 3-opt. These algorithms are used in the classical test cases of TSPLIB. The main work of the paper is summarized as follows: (1) in view of the slow convergence speed of the basic discrete particle swarm optimization algorithm and easy to fall into the local optimal problem, a local search chaotic dispersion particle swarm optimization algorithm based on the excellent coefficient is proposed. The concept of the excellent coefficient is proposed. In order to improve the searching ability and convergence speed of the algorithm, the local search strategy is added in the algorithm mechanism to improve the local search ability of the algorithm. In addition, the chaos sequence is added to the iterative formula of the algorithm to improve the randomness of the particle and the randomness of the particle. The results show that the ILCDPSO algorithm is superior to other algorithms in the convergence speed, global optimization ability and stability. (2) in order to use the heuristic information in the problem domain, this paper is modified on the basis of the ILCDPSO algorithm, and proposes a particle based on the adaptive excellent coefficient. The group algorithm (SECPSO).SECPSO algorithm modifies the excellent static coefficient to make adaptive and dynamic adjustment according to the search process of the solution. In addition, in order to further improve the accuracy of the solution and the convergence speed of the algorithm, the 3-opt search mechanism is added to improve the local search ability of the algorithm. The experimental results show that the SECPSO algorithm is all in the whole. (3) in order to further improve the accuracy and stability of the SECPSO algorithm, the Cauchy distribution is used to improve the inertia weight, and an adaptive particle swarm optimization (SCLPSO.) distribution based on Cauchy distribution and 3-opt is proposed to make the algorithm in the initial stage of the search model. The experimental results show that the convergence times of SCLPSO algorithm are significantly increased, and the convergence of the algorithm can be quickly converged to the optimal solution, and the convergence precision is further improved. Thus the comprehensive performance of the algorithm has been greatly improved.
【学位授予单位】:江南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TP18
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 秦玉灵;孔宪仁;罗文波;;混沌量子粒子群算法在模型修正中的应用[J];计算机工程与应用;2010年02期
2 陈治明;;新型量子粒子群算法及其性能分析研究[J];福建电脑;2010年05期
3 牛永洁;;一种新型的混合粒子群算法[J];信息技术;2010年10期
4 全芙蓉;;粒子群算法的理论分析与研究[J];硅谷;2010年23期
5 刘衍民;赵庆祯;邵增珍;;一种改进的完全信息粒子群算法研究[J];曲阜师范大学学报(自然科学版);2011年01期
6 朱童;李小凡;鲁明文;;位置加权的改进粒子群算法[J];计算机工程与应用;2011年05期
7 熊智挺;谭阳红;易如方;陈赛华;;一种并行的自适应量子粒子群算法[J];计算机系统应用;2011年08期
8 孟纯青;;非线性粒子群算法[J];微计算机应用;2011年08期
9 任伟建;武璇;;一种动态改变学习因子的简化粒子群算法[J];自动化技术与应用;2012年10期
10 刘飞,孙明,李宁,孙德宝,邹彤;粒子群算法及其在布局优化中的应用[J];计算机工程与应用;2004年12期
相关会议论文 前10条
1 朱童;李小凡;鲁明文;;位置加权的改进粒子群算法[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
2 陈定;何炳发;;一种新的二进制粒子群算法在稀疏阵列综合中的应用[A];2009年全国天线年会论文集(上)[C];2009年
3 陈龙祥;蔡国平;;基于粒子群算法的时滞动力学系统的时滞辨识[A];第十二届全国非线性振动暨第九届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议论文集[C];2009年
4 于颖;李永生;於孝春;;新型离散粒子群算法在波纹管优化设计中的应用[A];第十一届全国膨胀节学术会议膨胀节设计、制造和应用技术论文选集[C];2010年
5 刘卓倩;顾幸生;;一种基于信息熵的改进粒子群算法[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
6 熊伟丽;徐保国;;粒子群算法在支持向量机参数选择优化中的应用研究[A];2007中国控制与决策学术年会论文集[C];2007年
7 方卫华;徐兰玉;陈允平;;改进粒子群算法在大坝力学参数分区反演中的应用[A];2012年中国水力发电工程学会大坝安全监测专委会年会暨学术交流会论文集[C];2012年
8 熊伟丽;徐保国;;单个粒子收敛中心随机摄动的粒子群算法[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第七分册)[南京理工大学学报(增刊)][C];2009年
9 马向阳;陈琦;;以粒子群算法求解买卖双方存货主从对策[A];第十二届中国管理科学学术年会论文集[C];2010年
10 赵磊;;基于粒子群算法求解多目标函数优化问题[A];第二十一届中国(天津)’2007IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2007年
相关博士学位论文 前10条
1 李庆伟;粒子群算法及电厂若干问题的研究[D];东南大学;2016年
2 杜毅;多阶段可变批生产线重构的研究[D];广东工业大学;2016年
3 尹浩;求解Web服务选取问题的粒子群算法研究[D];东北大学;2014年
4 王芳;粒子群算法的研究[D];西南大学;2006年
5 安镇宙;家庭粒子群算法及其奇偶性与收敛性分析[D];云南大学;2012年
6 刘建华;粒子群算法的基本理论及其改进研究[D];中南大学;2009年
7 黄平;粒子群算法改进及其在电力系统的应用[D];华南理工大学;2012年
8 胡成玉;面向动态环境的粒子群算法研究[D];华中科技大学;2010年
9 张静;基于混合离散粒子群算法的柔性作业车间调度问题研究[D];浙江工业大学;2014年
10 张宝;粒子群算法及其在卫星舱布局中的应用研究[D];大连理工大学;2007年
相关硕士学位论文 前10条
1 张忠伟;结构优化中粒子群算法的研究与应用[D];大连理工大学;2009年
2 李强;基于改进粒子群算法的艾萨炉配料优化[D];昆明理工大学;2015年
3 付晓艳;基于粒子群算法的自调节隶属函数模糊控制器设计[D];河北联合大学;2014年
4 余汉森;粒子群算法的自适应变异研究[D];南京信息工程大学;2015年
5 梁计锋;基于改进粒子群算法的交通控制算法研究[D];长安大学;2015年
6 杨伟;基于粒子群算法的氧乐果合成过程建模研究[D];郑州大学;2015年
7 李程;基于粒子群算法的AS/RS优化调度方法研究[D];陕西科技大学;2015年
8 樊伟健;基于混合混沌粒子群算法求解变循环发动机数学模型问题[D];山东大学;2015年
9 陈百霞;考虑风电场并网的电力系统无功优化[D];山东大学;2015年
10 戴玉倩;基于混合动态粒子群算法的软件测试数据自动生成研究[D];江西理工大学;2015年
,本文编号:2019750
本文链接:https://www.wllwen.com/shoufeilunwen/xixikjs/2019750.html