粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization, PSO)是一种在复杂优化问题中广泛应用的全局搜索算法,由Kennedy和Eberhart在1995年首次提出。PSO的基本思想是模拟鸟群寻找食物的行为,通过粒子间的交互和自身飞行经验(个人最好位置和全局最好位置)来更新每个粒子的速度和位置,从而寻找全局最优解。然而,原始的PSO算法存在容易陷入局部最优、后期收敛速度慢等缺陷。
为了解决这些问题,研究者们提出了动态调整惯性权重的策略。惯性权重在PSO中起到平衡全局搜索和局部搜索的作用,较高的惯性权重有利于全局探索,而较低的惯性权重则有助于局部精细化搜索。动态调整惯性权重的方法可以根据算法的进化阶段来适时改变权重,以适应不同阶段的搜索需求。
在本研究中,作者吴静和罗杨提出了一种结合差分进化算法(Differential Evolution, DE)中的变异算子的PSO优化方法。DE是一种强大的全局优化算法,其变异算子可以帮助算法跳出局部最优,增加搜索的多样性。通过将DE的变异算子引入PSO,可以增强PSO的自适应性,使其在不同的搜索阶段保持良好的性能。
此外,该文还对算法的速度和搜索空间进行了边界限制,以防止粒子跳出预定的搜索范围,确保搜索过程的稳定性。这一措施可以防止粒子无目的地漂移,同时保证算法能在有效区域内进行有效的搜索。
实验部分,作者使用Matlab软件实现了改进的PSO算法,并与其他两种算法进行了对比。结果显示,动态调整惯性权重的PSO算法在后期收敛速度和适应度值的稳定性方面有所提升,证明了改进的有效性。
动态调整惯性权重的PSO算法优化是一种有效的策略,它结合了DE的优秀特性,增强了算法的自适应性和搜索效率,同时也考虑了算法的收敛性和稳定性。这种优化方法对于解决多目标优化问题、复杂函数优化等具有重要意义,为实际应用提供了新的思路。