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《【碩士論文】蟻群算法及其應(yīng)用研究.pdf》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、中文摘耍摘要社會性動物的群集活動往往能產(chǎn)生驚人的自組織行為，如個體行為顯得簡單、盲目的螞蟻組成蟻群以后能夠發(fā)現(xiàn)從蟻巢到食物源的最短路徑。生物學(xué)家經(jīng)過仔細(xì)研究發(fā)現(xiàn)螞蟻之間通過一種稱之為“外激素”的物質(zhì)進(jìn)行間接通訊、相互協(xié)作來發(fā)現(xiàn)最短路徑。受這種現(xiàn)象啟發(fā)，意大利學(xué)者M(jìn)．Dorigo，V．Maniezzo和A．Colorni通過模擬蟻群覓食行為提出了一種基于種群的模擬進(jìn)化算法——蟻群算法。該算法的出現(xiàn)引起了學(xué)者們的巨大關(guān)注，在過去的短短十余年時間內(nèi)，蟻群算法已經(jīng)在組合優(yōu)化、函數(shù)優(yōu)化、系統(tǒng)辨識、網(wǎng)絡(luò)路由、機(jī)器人路徑規(guī)劃、數(shù)據(jù)挖掘以及大規(guī)模集成電路的綜合布線設(shè)計等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，并取得了較好的效
2、果。本論文圍繞蟻群算法的原理、理論及其應(yīng)用，就如何改進(jìn)基本蟻群算法、蟻群算法的并行實現(xiàn)，蟻群算法在組合優(yōu)化、函數(shù)優(yōu)化以及電廠主蒸汽溫度控制系統(tǒng)等領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了較為深入、系統(tǒng)的研究。本文的主要研究成果包括：1_提出了一種回溯螞蟻系統(tǒng)。該算法使用了一種新的類型的回溯螞蟻(BA)來發(fā)現(xiàn)新的路徑，類似于NP算法中在周圍區(qū)域中的抽樣。除了對信息素的軌跡量限制一個最大和最小值以防止停滯以外，該算法讓螞蟻隨機(jī)的選擇最好解的那一條邊，并且迫使螞蟻避免這條邊，然后用周游的方法更新信息素矩陣，而不是發(fā)現(xiàn)的最好解。仿真實驗結(jié)果證明：該算法在無論是求解對稱還是非對稱TSP問題都可以和MMAs算法相媲美，體現(xiàn)了很高
3、的性能。2．提出了一種多重蟻群算法。該算法是受并行遺傳算法的概念所啟發(fā)，在求解TSP問題時使用不同種群搜索解空間以避免局部最優(yōu)從而獲得全局最優(yōu)。對幾個TSP基準(zhǔn)問題的仿真實驗結(jié)果證實了該算法的有效性和可行性，其性能高于ACS算法。3．針對大規(guī)模的TSP問題，提出了一種并行蟻群算法一一并行蟻群系統(tǒng)。同以往的并行策略不同的是，該算法把并行處理的概念用之于蟻群系統(tǒng)。該算法把人工螞蟻分成幾個群，然后把蟻群系統(tǒng)應(yīng)用于每一個群體，群體之間可以進(jìn)行通訊，即按照鄰居群所發(fā)現(xiàn)的最好路徑米更新自己每條路徑上的信息素水平。該算法不僅減少了計算時間，而且具有極高的搜索較好解的能力。仿真實驗結(jié)果表明了凌算法的有效性，
4、而且其性能也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了ACS算法和As算法。4．提出了求解函數(shù)優(yōu)化問題的GAAA算法。該算法是基于遺傳算法和螞蟻算法的混合算法。其基本思路是算法前過程采tf_}j遺傳算法，充分利用遺傳算法的快速性、隨機(jī)性、全局收斂性，其結(jié)果是產(chǎn)生有關(guān)問題的初始信息素分布。算法后過程采用螞蟻算法，在有一定初始信息素分布的情況下，充分利用螞蟻算法的并行性、正反饋機(jī)制以及求解效率高等特性，提高求解效率。實驗結(jié)果表明，該算法是一種時間效率和求解效率都比較好的求解函數(shù)優(yōu)化問題的有效算法。5．提出了一種求解電廠主蒸汽溫度串級PID控制系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化的蟻群算法。該算法針對PID參數(shù)優(yōu)化的特點(diǎn)，把控制系統(tǒng)的絕對誤差的矩的積分
5、作為評價的浙江大學(xué)博士學(xué)位論文性能指標(biāo)來對控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化；而后在螞蟻的搜索過程中，嵌入了鄰近搜索機(jī)制以搜索更優(yōu)的解。實驗結(jié)果證明，蟻群算法應(yīng)用于主蒸汽溫度PID控制器參數(shù)的優(yōu)化是可行和有效的，而且比傳統(tǒng)的方法和遺傳算法具有更高的性能。最后，對全文的研究T作進(jìn)行r總結(jié)，并)c寸蟻群算法的未來研究方向作了展望。關(guān)鍵詞：蟻群算法，信息素，協(xié)同機(jī)制，并行實現(xiàn)，組合優(yōu)化，函數(shù)優(yōu)化，電廠主蒸汽溫度控制系統(tǒng)莖莖塑墨ABSTI認(rèn)cTAwonderfulwi11self-organizationbebaviorusuallybeproducedfromthecollectivebehaviorofsocia
6、lanimals．Takeacolonyofantsforexample，simpleandblindantscanfindtheshortestroutingpathfromtheirnesttofoodsource．Biologistshadstudiedthephenomenoncarefullyandfoundthatantscooperatetofindtheshortestroutingpathbymeansofindirectcommunicationsusingakindofsubstancecall“pheromone”．Inspiredbythisphenomenon，a
7、population—basedsimulatedevolutionaryalgorithmcalledantcolonyalgorithm(ACAforshort)wasproposedbyItalianresearchersM．Oorigo。V．ManiezzoandA．Colorni．ManyscholarsareattractedtostudyACAandinthepasttenyearsthanmo
