基於層次學習的粒子群演算法 LLSO

2021-09-05 17:50:05 字數 1775 閱讀 2649

近期閱讀了關於大尺度優化問題**:《a level-based learning swarm optimizer for large-scale optimization》,是對pso做出的改進,演算法容易實現,這裡做出簡單總結。

(一)動態層數選擇

將種群按適應度值進行排序,排序後將粒子分層,層數的大小從層數池中選擇。層數池為集合s:

粒子的總數np,所分的層數為nl(nl∈s),每層的粒子數為ls,ls=np/nl,餘數=(np%nl),放入底層。

(1)動態層數選擇

為了提高粒子的收斂速度,使用輪盤賭的方法在集合s中動態選擇層數。定義集合:

各元素初始化為1,其中存放的是對集合s中存放的層數的相對效能改進。

f是上一代全域性最佳適應度值,f彎是當代全域性最佳適應度值。

定義集合

存放的是集合s中各層數被選擇的概率。使用輪盤賭的方法,通過生成[0,1]的隨機數,落在特定的概率區間,就選擇乙個特定的層數。

每更新一代將重新排序,再次隨機選擇層數,最大評估粒子數max_fes作為結束條件。

(二)分層學習

層數選好之後,粒子從底層開始不斷向上更新,第一層不更新直接進入下一代。

公式中v(d,(i,j))代表當前在i層的第j個粒子在維度d的速度,引數ф=0.4,是(i-1)層中的隨機兩層,且規定rl1本實驗使用測試函式

z = x^2 + y^2 - 10cos(2pix) - 10cos(2piy) + 20;

三維影象如下:

實驗引數:

ф = 0.4;

max_fes=10^5; %最大評估粒子

np =300; %種群規模

s=6; %層數池中的元素個數

s=[4,6,8,10,20,50];%層數池

這是粒子在三維圖上的分布在z軸仰檢視,粒子逐漸密集與乙個區域。

這是粒子在二維平面的運動變化收斂圖,可以明顯的看出粒子的收斂速度非常快。

這是記錄器記錄的粒子的適應度的變化,最優解的尋找速度也是比較快的。

將粒子按適應度值進行動態分層,優秀粒子保留被學習,讓差的粒子進行探索,不僅保持了多樣性,還加速了粒子的收斂,實現了大規模優化。但是該演算法還是存在一定的缺陷,改進接近全域性最優將是下一步的工作。

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