基于多阶段搜索策略的粒子群改进算法的研究与应用

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粒子群算法(Particle swarm optimization,PSO算法)是一种模拟鸟类寻找栖息地行为的元启发式算法,并且它已被证实具有有效解决优化问题的能力。这类算法拥有结构构造简单、容易实现等优势。虽然该算法已被应用于广泛实际问题,但是仍然存在收敛性、多样性、稳定性等方面的问题。因此,需要对PSO算法做出进一步的深入研究。论文针对PSO算法中的弊病,从新角度出发改进了PSO算法。论文首先把改进策略施加于近年来两个表现出色的PSO改进算法并取得较好结果,然后探究了改进后的算法在实际应用场景中的表现效果。论文所做的主要工作包括三个部分:(1)提出了一种粒子间相互排斥为主、吸引为辅的多阶段搜索策略来控制种群性状。在算法满足收敛的前提下,该策略通过在种群迭代的时间角度上进行优化,适当提高了种群的熵值使得算法的搜索过程趋于更优平衡。(2)论文把该策略引入标准PSO算法和改进PSO算法(TSLPSO和HCLPSO),并通过基准测试函数来对各算法性能进行客观评估。实验结果表明引入的多阶段搜索策略能够帮助PSO类算法收敛到更优解。(3)将基于新策略的PSO及其改进算法应用到风光能混合储能系统工程优化问题的实际场景中并进行仿真实验。对比实验证明了论文提出的新改进机制能够帮助算法更好地解决实际应用问题。粒子群算法存在过早收敛、缺乏多样性等缺点。论文引入新的搜索机制优化粒子群类算法的搜索过程:一方面开辟新角度来提高PSO算法的搜索效率;另一方面为PSO算法的优化研究和工程优化问题的解决途径提供了新的思路。
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