❶ 粒子群优化的算法参数
PSO参数包括:群体规模m,惯性权重w,加速常数c1和c2,最大速度Vmax,最大代数Gmax,解空间[Xmin Xmax]。
Vmax决定在当前位置与最好位置之间的区域的分辨率(或精度)。如果Vmax太高,微粒可能会飞过好解,如果Vmax太小,微粒不能进行足够的探索,导致陷入局部优值。该限制有三个目的:防止计算溢出;实现人工学习和态度转变;决定问题空间搜索的粒度。
惯性权重w使微粒保持运动的惯性,使其有扩展搜索空间的趋势,有能力探索新的区域。
加速常数c1和c2代表将每个微粒推向pbest和gbest位置的统计加速项的权重。低的值允许微粒在被拉回来之前可以在目标区域外徘徊,而高的值导致微粒突然的冲向或者越过目标区域。
如果没有后两部分,即c1 = c2 = 0,微粒将一直以当前的速度飞行,直到到达边界。由于它只能搜索有限的区域,将很难找到好的解。
如果没有第一部分,即w = 0,则速度只取决于微粒当前的位置和它们历史最好位置pbest和gbest,速度本身没有记忆性。假设一个微粒位于全局最好位置,它将保持静止。而其它微粒则飞向它本身最好位置pbest和全局最好位置gbest的加权中心。在这种条件下,微粒群将统计的收缩到当前的全局最好位置,更象一个局部算法。
在加上第一部分后,微粒有扩展搜索空间的趋势,即第一部分有全局搜索的能力。这也使得w的作用为针对不同的搜索问题,调整算法全局和局部搜索能力的平衡。
如果没有第二部分,即c1 = 0,则微粒没有认知能力,也就是“只有社会(social-only)”的模型。在微粒的相互作用下,有能力到达新的搜索空间。它的收敛速度比标准版本更快,但是对复杂问题,比标准版本更容易陷入局部优值点。
如果没有第三部分,即c2 = 0,则微粒之间没有社会信息共享,也就是“只有认知(cognition-only)”的模型。因为个体间没有交互,一个规模为m的群体等价于m个单个微粒的运行。因而得到解的几率非常小。