动态拓扑结构混合粒子群算法及其应用

作     者：王浩丞 李凌 WANG Haocheng;LI Ling

作者机构：湘潭大学物理与光电工程学院湖南湘潭411105 苏州中科华影健康科技有限公司江苏苏州215123 

出 版 物：《计算机科学与探索》 (Journal of Frontiers of Computer Science and Technology)

年 卷 期：2024年第18卷第8期

页      面：2065-2079页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0802[工学-机械工程] 0835[工学-软件工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划(2020YFC2003802) 苏州市科技计划(SYC2022109) 

主　　题：环形拓扑结构 粒子群算法 萤火虫算法 分数阶PID 自整定 

摘      要：针对传统粒子群算法面对较高维度参数整定问题时所表现出的寻优速度慢、易陷入局部最优解的问题,提出一种动态环形拓扑结构混合粒子群算法(DynRing-hfpso)。该算法以粒子群算法为基底,融合萤火虫算法的优点,通过定义选择逻辑使粒子在迭代过程中各自独立地交替进行全局搜索与局部探索,并以自适应的粒子速度与位置约束方法提高算法在迭代过程中信息的利用率。对粒子群拓扑结构进行改进,以动态多邻域环形拓扑结构提高搜索空间覆盖能力,均衡收敛速度。设置动态性能分析以及消融实验,验证算法中粒子分布质量与改进措施的有效性。采用分数阶比例-积分-微分(FOPIλDμ)控制下的速度伺服系统作为应用场景,将该算法与其他四种算法进行对比。结果表明,DynRing-hfpso算法较已有的元启发式优化算法有更快的收敛速度与更优的收敛精度,且在多次实验中展现出更强的鲁棒性。