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《浙江大学》 2006年
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基于PSO的多目标优化算法研究及应用

金欣磊  
【摘要】:经过近一个世纪的研究发展,最优化理论及相关算法都日臻成熟。传统的优化算法具备理论完备、算法效率较高、结果稳定性较好等诸多优点,因而在实际的工业过程中获得了广泛应用。但是传统的优化策略大多基于梯度计算,对函数的连续性、导数的存在性都有相对较高的要求,从而限制了其的进一步发展。而且,基于梯度的优化策略往往对初值点的选取比较敏感,一个好的初值容易较快的使算法收敛到最优,而一个相对较劣的初值就可能使收敛速度大大降低,甚至无法保证算法收敛到最优。从20世纪60年代开始,以GA为代表的智能算法开始蓬勃发展起来,其主要特点在全局随机搜索策略,能够不依赖于初值的选取和不用考虑目标函数本身的是否连续或者可微。 本文的研究目标主要是通过研究PSO的动力学模型并讨论其模型的收敛性,并在此基础上通过概率统计分析,对PSO的收敛速度、在特定条件下的收敛精度以及相关参数对收敛速度和收敛精度的影响加以讨论。随后,提出了一种基于PSO的多目标优化算法,并对算法的求解效率和其他算法作了比较分析,证明该算法有其相对的合理性和优越性。最后,介绍了本文中的PSO和基于PSO的多目标优化算法在一个实际项目的具体应用实现。 本文的主要研究工作包括: (1)针对最常见的两个PSO算法模型进行了动力学模型简化。首先在基于线性定常系统的基础上对模型加以分析,给出了满足算法模型收敛的充分条件及相应的参数取值范围。然后在基于线性时变系统的基础上,利用区间矩阵和LMI工具,对模型加以分析推导,给出了当满足算法模型稳定时的充分条件及相关的参数取值范围。随后,利用随机过程理论,对算法模型进行数学理论分析。 (2)探讨并提出了一种基于PSO的多目标优化算法策略,通过对支配和非支配集合的反复分割合并以及动态调整,从而在算法的收敛效率和精度上达到了较好的平衡,实验和测试函数的结果显示了该算法具有相对较好的有效和快速性能,在标准的比较策略上能体现出该算法比一些同类算法的优越性。 (3)介绍了本文中PSO和基于PSO的多目标优化算法在实际中获得的应用实例。这两种算法已经应用于一种基于模拟移动通讯1.8GHz射频信号的细胞实验辐照系统的计算机控制系统设计和实现。该系统可以根据用户需求,模拟多种手机工作方式进行不同电磁波能量吸收比率Specific Absorption Rate(SAR)值下的细胞微波辐照实验,从而进行移动通讯射频电磁辐射对细胞基因表达影响机制的研究。系统硬件部分包括多组射频设备、波导谐振腔及控制计算机;软件部分介绍了整个系统的监控及控制算法的实现与优化处理。本系统已经成功应用于浙
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TP301.6

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杜兆斌;陈曾;管霖;席云华;黄平;黄耀鹏;;移动保供电电源储能电池优化配置[J];电工技术学报;2015年24期
2 范振亚;李亮亮;韩宛辰;蒋海龙;刘伟东;;计及风电不确定性的环境经济调度研究[J];黑龙江电力;2015年06期
3 叶礼裕;王超;黄胜;任万龙;;不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析[J];中国造船;2015年03期
4 赵菲;柴舜连;叶良丰;齐会颖;毛钧杰;;改进的多目标粒子群算法综合激励受限的共形阵[J];航空学报;2013年08期
5 肖晓伟;肖迪;林锦国;肖玉峰;;多目标优化问题的研究概述[J];计算机应用研究;2011年03期
6 何娜;胡安;高强;杨华;;大容量混合有源滤波器多目标优化设计[J];电机与控制学报;2010年11期
7 常欣;郭春雨;孟祥印;周斌;;基于粒子群算法的水翼剖面优化设计[J];船舶工程;2010年05期
8 马世发;何建华;俞艳;;基于粒子群算法的城镇土地利用空间优化模型[J];农业工程学报;2010年09期
9 李大中;王卉;;稻秆气化焦油催化裂解脱除过程模型改进与优化[J];农业机械学报;2010年03期
10 李真;饶文碧;魏志华;;基于粒子群算法的陶瓷辊道窑结构多目标优化[J];计算机与数字工程;2009年11期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 叶礼裕;黄胜;王超;任万龙;;不同螺距拟合方式对螺旋桨优化效果的影响分析[A];第十三届全国水动力学学术会议暨第二十六届全国水动力学研讨会论文集——F船舶与海洋工程流体力学[C];2014年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李晓明;某航空发动机防喘控制系统故障预测与健康管理技术应用研究[D];吉林大学;2018年
2 胡凯;机器人视觉导航中的图像处理问题研究[D];东南大学;2015年
3 谢昶;电网检修计划优化编制方法研究及应用[D];华北电力大学;2013年
4 郭语;超声电机驱动的多指灵巧手及主从控制系统的研究[D];南京航空航天大学;2013年
5 苏凯;基于遗传算法的决策空间离散分布约束优化问题研究[D];华北电力大学;2012年
6 朱航;基于多源遥感信息融合的作物营养状况监测与喷洒控制系统的研究[D];吉林大学;2011年
7 徐鸣;基于群智能的鲁棒多目标优化方法及应用[D];浙江大学;2011年
8 王波;基于雷达杂波和GNSS的大气波导反演方法与实验[D];西安电子科技大学;2011年
9 宋广才;接头柔度参数化概念车身建模及其改进PSO算法的优化应用[D];吉林大学;2009年
10 曾联明;基于网格和智能算法的遥感岩性分类方法研究[D];中南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈丽影;考虑不确定性的开关电源测试性设计研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 王明星;永磁同步电机效率和噪声的多目标优化[D];上海电机学院;2018年
3 许剑;侧扫声呐图像镶嵌与分割关键技术研究[D];东华理工大学;2017年
4 彭越;基于改进SLP的H公司车间设备布局研究[D];西南交通大学;2017年
5 王立功;性能驱动的转向架构架结构设计[D];西南交通大学;2017年
6 范涛;基于多目标粒子群算法的高速背板连接器接触件优化设计与研究[D];电子科技大学;2017年
7 程之瑞;含电动汽车微网经济优化研究[D];江苏大学;2017年
8 涂遥;基于片上网络设计阶段若干关键技术研究[D];天津工业大学;2017年
9 刘云辉;考虑船舶排放的双港泊位与岸桥调度协同优化[D];大连海事大学;2017年
10 郭琦;风光储微电网多目标优化配置[D];兰州交通大学;2016年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 毛维杰;离散区间系统的二次稳定性及其稳定裕度分析[J];控制理论与应用;2004年04期
2 郑毅 ,吴斌;由鸟群和蚂蚁想到的——基于主体的仿真与群集智能的研究[J];微电脑世界;2001年16期
3 肖扬,杜锡钰;时变离散系统的渐进稳定性检验定理及算法[J];北方交通大学学报;1998年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 俞虹;陈绮;张莹;;浅谈动物集群智能的应用——以蚁群为例[J];网络财富;2009年12期
2 秦岭;;离散区间系统的鲁棒稳定性分析[J];自动化技术与应用;2008年01期
3 金欣磊;马龙华;吴铁军;钱积新;;基于随机过程的PSO收敛性分析[J];自动化学报;2007年12期
4 申涛;王孝红;袁铸钢;;一类不确定系统的鲁棒稳定性分析[J];自动化学报;2007年04期
5 李梅娟;王罡;刘臣奇;;微粒群算法及研究[J];鞍山师范学院学报;2006年02期
6 彭喜元,彭宇,戴毓丰;群智能理论及应用[J];电子学报;2003年S1期
7 李志伟;基于群集智能的蚁群优化算法研究[J];计算机工程与设计;2003年08期
8 苗夺谦,李顺勇;基于多智能体的对抗平台——微型足球机器人系统[J];微计算机应用;2002年03期
9 肖扬,宋明艳;变步长自适应数字滤波器的稳定条件[J];通信学报;2001年10期
10 杨彦明;陈卓;魏振钢;;基于粗糙集的群体智能文本挖掘聚类算法[J];海军航空工程学院学报;2005年02期
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 赵书强;王扬;徐岩;;基于风电预测误差随机性的火储联合相关机会规划调度[J];中国电机工程学报;2014年S1期
2 刘文颖;文晶;谢昶;王维洲;刘福潮;;基于源荷互动的含风电场电力系统多目标模糊优化调度方法[J];电力自动化设备;2014年10期
3 盛四清;孙晓霞;;考虑节能减排和不确定因素的含风电场机组组合优化[J];电力系统自动化;2014年17期
4 姜欣;陈红坤;熊虎;向铁元;;基于预测误差不确定性的规模化间歇式电源机组组合研究[J];电网技术;2014年09期
5 赵晋泉;唐洁;罗卫华;赵军;;一种含风电电力系统的日前发电计划和旋转备用决策模型[J];电力自动化设备;2014年05期
6 杜兆斌;邓桂萍;席云华;吴国沛;曹庆洲;陈海涛;;大型移动保供电电源储能元件选型分析[J];机电工程技术;2013年09期
7 刘德伟;郭剑波;黄越辉;王伟胜;;基于风电功率概率预测和运行风险约束的含风电场电力系统动态经济调度[J];中国电机工程学报;2013年16期
8 王开艳;罗先觉;吴玲;刘旭晨;;清洁能源优先的风–水–火电力系统联合优化调度[J];中国电机工程学报;2013年13期
9 庄夏;戴敏;何元清;;基于改进粒子群优化LSSVM的飞机发动机故障诊断[J];实验技术与管理;2013年02期
10 高志刚;冬雷;廖晓钟;;一种带储能功能的新型光伏并网逆变器研究[J];电网技术;2012年11期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范彬;面向飞行器关键部件健康管理的故障预测方法研究[D];国防科学技术大学;2015年
2 黄赞武;轨道电路故障预测与健康管理关键技术研究[D];北京交通大学;2013年
3 王科;城市交通中智能车辆环境感知方法研究[D];湖南大学;2013年
4 涂娟娟;PSO优化神经网络算法的研究及其应用[D];江苏大学;2013年
5 孙淑霞;基于三参数威布尔分布的齿轮可靠性设计研究[D];东北大学;2012年
6 凌丹;威布尔分布模型及其在机械可靠性中的应用研究[D];电子科技大学;2011年
7 刘大同;基于Online SVR的在线时间序列预测方法及其应用研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 曾庆虎;机械传动系统关键零部件故障预测技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
9 朱庆林;基于单站地基GNSS的电波折射参数估计[D];西安电子科技大学;2010年
10 张宇林;计算智能在土壤数据融合中的应用研究[D];江南大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗雪;基于故障树分析的纯电动车驱动系统的功能安全研究[D];吉林大学;2017年
2 韩宜珂;基于粒子群算法的SLP在车间设施布局中的应用[D];西安建筑科技大学;2016年
3 周志明;绞线接触对插拔特性仿真优化及插拔寿命预测[D];电子科技大学;2016年
4 汤茂林;高速率背板连接器的信号完整性分析[D];电子科技大学;2016年
5 缪鹏彬;基于改进核密度估计和拉丁超立方抽样的电动汽车负荷模型[D];重庆大学;2016年
6 朴陶然;永磁同步电主轴电磁力产生机理及振动特性研究[D];沈阳工业大学;2016年
7 何志伟;小功率永磁同步电机电磁振动与嗓声分析[D];上海电机学院;2016年
8 支宏旭;综合环境应力下航空电连接器电接触特性的实验研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 赵薇;航天用高压电源测试性设计分析与故障诊断[D];哈尔滨工业大学;2015年
10 杨国庆;压缩机用永磁电机效率和噪声的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 吴巍巍;李永新;李天齐;储从州;戴海波;;基于响应面法的蜂窝拓扑结构频响优化[J];机电一体化;2015年10期
2 方日升;江岳文;温步瀛;;含风电电网关口外送电交易能力的多智能体粒子群分层优化研究[J];电网与清洁能源;2015年12期
3 郭小燕;刘学录;王联国;;基于混合蛙跳算法的土地利用格局优化[J];农业工程学报;2015年24期
4 楚华丽;魏正英;马胜利;苑伟静;;基于灰关联分析的卡门涡街形流道多目标优化[J];灌溉排水学报;2015年12期
5 张祥瑞;孙帅;常欣;莫涛;;基于字典排序方法的螺旋桨优化设计[J];舰船科学技术;2015年12期
6 郭修豪;陈勇;;基于随机扰动的多目标进化算法[J];现代计算机(专业版);2015年35期
7 罗凤娥;任栋;张成伟;;CDM机制下不正常航班恢复的多目标规划模型[J];航空计算技术;2015年06期
8 刘胜军;李霞;;NSGA-Ⅱ算法求解混合流水车间多目标调度问题[J];工业经济论坛;2015年06期
9 王军亮;王清勤;喻伟;李国柱;袁扬;;基于室内热舒适能效的既有办公建筑绿色改造策略分析[J];暖通空调;2015年11期
10 常欣;孙帅;王超;莫涛;;考虑非设计工况的螺旋桨优化设计方法[J];哈尔滨工程大学学报;2015年12期
中国博士学位论文全文数据库 前8条
1 陈冲;面向多任务粒度的遥感影像镶嵌并行技术研究[D];南京大学;2015年
2 李保军;海洋管线涡激振动监测关键技术研究[D];西北工业大学;2015年
3 姜洋;面向不确定事件的生产调度干扰管理方法研究[D];大连理工大学;2013年
4 程杉;含分布式电源的配电网多目标优化问题研究[D];重庆大学;2013年
5 张金鹏;海上对流层波导的雷达海杂波/GPS信号反演方法研究[D];西安电子科技大学;2013年
6 刘翠红;水稻盆栽试验水分消耗检测系统研制及其试验研究[D];沈阳农业大学;2012年
7 李亦文;车身结构抗撞性问题的简化建模及优化方法研究[D];吉林大学;2011年
8 迟瑞丰;乘用车概念车身参数化设计、仿真、优化一体化关键问题研究[D];吉林大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前5条
1 李欣阳;多源互联的微电网发电系统多级多目标优化研究[D];兰州交通大学;2018年
2 伍梦;侧扫声呐图像镶嵌方法研究[D];东华理工大学;2018年
3 王杰英;侧扫声呐图像的三维重构[D];浙江大学;2018年
4 陈刚桦;地铁转向架模块化产品平台技术研究[D];西南交通大学;2018年
5 曾金灿;含光储的微电网中CCHP容量优化配置[D];华南理工大学;2018年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 年晓红;离散区间动力系统稳定性的新判据[J];控制理论与应用;1999年04期
【相似文献】
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1 郑丽;;故障树计算机辅助分析优化算法研究与应用[J];科技与创新;2017年01期
2 张映玉;付樟华;;绝热量子优化算法研究进展[J];计算机工程与科学;2015年03期
3 段海滨;叶飞;;鸽群优化算法研究进展[J];北京工业大学学报;2017年01期
4 陈习;覃岩岩;王宁;陈宁;刘雪松;;威胁发现设备告警优化算法研究与实现[J];数字技术与应用;2017年01期
5 郭玲;;基于本地敏感信息过滤的大数据查询优化算法研究[J];广东技术师范学院学报;2016年11期
6 吕燕兵;王静宇;吴金明;;云计算资源负载均衡调度优化算法研究[J];内蒙古科技大学学报;2017年02期
7 王凌;郑晓龙;;果蝇优化算法研究进展[J];控制理论与应用;2017年05期
8 张凡;田志强;宋琦;;交通运输网络扩能优化算法研究[J];交通标准化;2010年Z1期
9 闫哲;周林;卢方明;;关于工业过程控制性能优化算法研究[J];计算机仿真;2017年05期
10 程文;苏建徽;;光伏水泵集中群控系统的流量优化算法研究[J];太阳能学报;2017年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 韩猛;;钢铁生产组板设计优化算法研究[A];中国计量协会冶金分会2009年年会论文集[C];2009年
2 刘强;;静态业务疏导问题的多目标优化算法研究[A];2015年江西省电机工程学会年会论文集(《江西电力》2015年11月增刊)[C];2016年
3 刘太安;;最小二乘支持向量机组合优化算法研究[A];2008年计算机应用技术交流会论文集[C];2008年
4 侯祥林;卢宏峰;范炜;贾连光;;变截面承压杆的临界载荷的优化算法研究与应用[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2012年
5 迟明群;刘若尧;崔斐;栾华华;杨文川;;基于三系数DCT的MPEG-4优化算法研究[A];第二十三届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2006年
6 陈晶;姜华;潘全科;;同型机调度问题的混合ACO-SA优化算法研究[A];2009年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2009年
7 方炜炜;杨炳儒;唐志刚;杨君;;基于客观兴趣度的关联规则优化算法研究[A];2008'中国信息技术与应用学术论坛论文集(一)[C];2008年
8 毕越凯;苏晓阳;孙进平;王文光;;对称α-稳定分布参数估计问题的优化算法研究[A];全国第4届信号和智能信息处理与应用学术会议论文集[C];2010年
9 陈家照;罗寅生;;群智能优化算法研究[A];第三届中国智能计算大会论文集[C];2009年
10 袁晓洁;李志梁;于士涛;刘殿鑫;张海威;;异构数据集成系统中Mediator查询优化算法研究[A];第二十一届中国数据库学术会议论文集(技术报告篇)[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前9条
1 金欣磊;基于PSO的多目标优化算法研究及应用[D];浙江大学;2006年
2 徐敏;基于博弈思想的优化算法研究[D];中国科学技术大学;2006年
3 秦绪伟;物流系统集成规划模型及优化算法研究[D];中国科学院研究生院(沈阳自动化研究所);2006年
4 李焕哲;两阶段搜索的多峰优化算法研究[D];武汉大学;2017年
5 龙建宇;炼钢厂生产实时调度建模及优化算法研究[D];重庆大学;2017年
6 王勇;基于MIMO系统的多阵元调度优化算法研究[D];西安电子科技大学;2009年
7 李繁;基于GPU的高性能并行优化算法研究[D];大连理工大学;2014年
8 赵晓雯;稀布阵列天线的压缩感知和入侵杂草优化算法研究[D];中国科学院国家空间科学中心;2016年
9 侯维刚;IP over WDM光网络中的绿色疏导机制与优化算法研究[D];东北大学;2013年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁建;分布式数据库的查询优化算法研究[D];上海师范大学;2005年
2 王敏;基于高斯分布的教与学优化算法研究与应用[D];兰州大学;2016年
3 程丹丹;数据中心网络结构及其调度优化算法研究[D];浙江理工大学;2017年
4 曹云;话音激活检测优化算法研究[D];西安电子科技大学;2012年
5 贺晶晶;内容中心网络路由选择优化算法研究[D];北京邮电大学;2013年
6 高明泉;圆柱共形阵天线赋形方向图的优化算法研究[D];西安电子科技大学;2007年
7 杨需;分子对接多目标优化算法研究[D];大连理工大学;2012年
8 唐超宇;基于群体智能的超多目标优化算法研究[D];深圳大学;2016年
9 徐骏驰;板坯入库优化算法研究[D];上海交通大学;2009年
10 黄川;集装箱装载优化算法研究[D];福建师范大学;2005年
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