[发明专利]一种基于熔断机制的无速度项粒子群优化算法

摘要

一种基于熔断机制的无速度项粒子群优化算法，针对传统粒子群算法的收敛慢或容易局部最优的缺陷，引入股市熔断机制，将粒子群迭代进化过程分为20段，当粒子的进化过程处于前10段中的{1,2,5,6,9,10}段，或者处于后10段且随机选择概率小于1/3，则启用熔断机制更新粒子位置；否则不启用熔断机制，采用无速度项全局最优位置gbest导向迭代方程更新粒子位置。该发明优点在于引入熔断机制使粒子改变运动方向与步长，跳出局部最优；采用无速度项全局最优位置gbest导向迭代方程加快收敛速度。因此，本发明方法既有优秀的全局搜索能力，又有快速的收敛速度。

主权项

一种高效的基于熔断机制的无速度项粒子群优化算法，其特征在于包括以下步骤：步骤(1)初始化粒子种群；包括粒子种群的大小为N，每个粒子的位置为X_i(i＝1,2,…,N)，每个的历史最佳位置pbest_i和种群最佳位置gbest，最大循环迭代次数为Gen，当前迭代次数t置为1，将粒子群的迭代进化过程分为20段；步骤(2)评价每个粒子的适应度Fitness(X_i)，其中i＝1,2,…,N，当粒子当前适应度值大于粒子历史最佳适应度值(Fitness(X_i)>Fitness(pbest_i))时，用粒子当前位置替代粒子历史最佳位置(pbest_i＝X_i)；当粒子当前适应度值大于种群最佳适应度值(Fitness(x_i)>Fitness(gbest))时，用粒子当前位置替代种群历史最佳位置(gbest＝X_i)；步骤(3)判断粒子当前的进化过程，若进化过程为20段的前10段中的{1,2,5,6,9,10}段，或者进化过程为20段的后10段且随机选择概率小于1/3，则启用熔断机制，按步骤(4)进化更新；否则不启用熔断机制，按步骤(5)进化更新；步骤(4)粒子群算法中熔断机制可表述为粒子减缓向种群最优位置gbest收敛，在进化更新时，摆脱种群最优位置gbest的影响，改变运动的方向与运动步长，跳出当前的位置；本发明中每个粒子的进化更新将不考虑传统粒子群算法的速度项，直接进行位置更新；每个粒子的t+1次迭代更新公式可表述为：X_i(t+1)＝X_i(t)+pcirbkr·[pbest_i‑X_i(t)]+r₁·[gbest‑X_i(t)]；每个粒子t次迭代更新后的位置为X_i(t)，pcirbkr为熔断因子，可表示为(20‑monitor)·r₂，其中monitor∈[1,20]为进化过程监视器，r₁、r₂为随机生成的[0,1]之间的均匀随机数；步骤(5)若不启用熔断机制，粒子根据无速度项全局最优位置gbest导向迭代方程X_i(t+1)＝X_i(t)+r₁·[gbest‑X_i(t)]迭代更新，用于加快算法的收敛速度，此时，相当于熔断因子pcirbkr为0；步骤(6)如果满足结束条件(达最大循环次数Gen或种群最佳适应度Fitness(gbest)满足误差限)退出，否则返回执行步骤(2)。