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标题: 标准粒群优化算法程序 [打印本页]

作者: ppbear321    时间: 2009-8-12 13:25
标题: 标准粒群优化算法程序
%标准粒群优化算法程序7 e6 k  q  V" F5 e
% 2007.1.9 By jxy, A5 K9 c4 }4 {8 M9 l. \
%
测试函数:f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
& k; Y* ~4 J# S9 m! q%求解函数最小值
. M9 J+ V1 ~9 C6 }; a6 g9 R4 a& s5 M7 B9 U* G
global popsize; %种群规模
3 v. @$ q2 c) ]$ ~' }+ d%global popnum; %种群数量+ x5 @- m2 W  k, R% z8 I6 R
global pop; %种群& O: I$ G+ p. R. c; I8 V
%global c0; %速度惯性系数,0—1的随机数; J9 L: D7 a. t: E
global c1; %个体最优导向系数" o% S/ }7 }- i% t% h; P2 v2 p
global c2; %全局最优导向系数
. `( R& U! e- ?- Uglobal gbest_x; %全局最优解x轴坐标
' J9 ^# @& ?+ s, O# Rglobal gbest_y; %全局最优解y轴坐标9 c( ?' K: A, |
global best_fitness; %最优解9 B5 U, Y" T! X. n; I2 Y
global best_in_history; %最优解变化轨迹; ^  Q6 F/ |" o5 y0 J, y4 i5 O
global x_min; %x的下限1 K8 r# d# z# O6 {2 f3 @. h' F
global x_max; %x的上限
: O0 a, c- _4 _$ Fglobal y_min; %y的下限
. S8 k' J& x4 x+ kglobal y_max; %y的上限
, L7 _) C/ w, p( rglobal gen; %迭代次数. q) r  E8 {& G" m% B( h5 X& J
global exetime; %当前迭代次数+ y" j/ R+ l2 b6 i0 a8 b
global max_velocity; %最大速度+ }: t. C% J  ]* e( X  T

1 @1 m& o. j) H9 t9 ^# _initial; %初始化. `! T6 I# {1 X7 W* l; g; u. R2 L
& {* ?+ f7 m) ?9 H: @
for exetime=1:gen5 K$ m6 q! ?# h/ s* }  t# i
outputdata; %
实时输出结果1 c) o" l. c1 ]; V1 f/ Z
adapting; %计算适应值
: L# x, C* ?' terrorcompute(); %计算当前种群适值标准差% h7 E9 s# E' w4 R, }  r
updatepop; %更新粒子位置. V+ Z" W9 v2 ]& a/ z8 o; U  }
pause(0.01);
0 r6 u: D/ P6 N! j. p1 Kend  _1 i' M9 V# C* P! S& a

4 o$ R. i$ U( a6 s) ?& b9 m! b$ b% yclear i;% o* q. F  ?9 Q' f
clear exetime;, q: x" R7 G$ d. |' ]! |  ?- n
clear x_max;$ f1 g! [$ e/ G. h1 n
clear x_min;5 ]) X9 C4 ?& J4 U0 K# c# I
clear y_min;$ X- [7 Y$ h* N: e  J
clear y_max;
; s) d8 z( }/ b. p8 Y
$ g- N8 C9 Z% E5 F  W; U0 k- I%
程序初始化
3 @3 D, R9 N! z7 P* J7 I5 L: s5 i( _% U) Q6 D% s
gen=100; %设置进化代数, S; u/ {- p" I; q6 x
popsize=30; %设置种群规模大小% E/ ]0 y8 c5 w* `1 Y
best_in_history(gen)=inf; %初始化全局历史最优解
$ G5 M& l1 e* [& J4 e$ }best_in_history( =inf; %初始化全局历史最优解' z% U9 C, [& D: S
max_velocity=0.3; %最大速度限制
( w( g3 {# a' Q% g8 ]% J- u1 d+ Bbest_fitness=inf;
+ M# N/ p5 q& m) _9 l%popnum=1; %
设置种群数量
: B' _9 y  v- g
8 _$ Y7 j9 a, X4 i, y6 qpop(popsize,8)=0; %初始化种群,创建popsize5列的0矩阵
, {+ b  e! {# @! |6 @& ]%种群数组第1列为x轴坐标,第2列为y轴坐标,第3列为x轴速度分量,第4列为y轴速度分量
2 `& _) K% O6 y% i( m%5列为个体最优位置的x轴坐标,第6列为个体最优位置的y轴坐标
4 G% h# B/ F' j8 ~. t4 F  A%7列为个体最优适值,第8列为当前个体适应值
: u% L, Y+ y( X0 n) n1 Z" E' e  S5 {7 t+ c* I0 j2 o
for i=1:popsize
9 n3 b. `" }* o7 `  @pop(i,1)=4*rand()-2; %
初始化种群中的粒子位置,值为-2—2,步长为其速度
6 Y% `$ x8 H7 K) i# S" E; s! V: `pop(i,2)=4*rand()-2; %初始化种群中的粒子位置,值为-2—2,步长为其速度3 F. L$ \8 ~% U$ ?7 Y
pop(i,5)=pop(i,1); %初始状态下个体最优值等于初始位置/ M' X* P1 @. _* S5 ?% c( T
pop(i,6)=pop(i,2); %初始状态下个体最优值等于初始位置7 Q/ \! t& {, y3 Y. u. j
pop(i,3)=rand()*0.02-0.01; %初始化种群微粒速度,值为-0.01—0.01,间隔为0.0001. f3 _& F3 s8 K3 M# B- k+ V
pop(i,4)=rand()*0.02-0.01; %初始化种群微粒速度,值为-0.01—0.01,间隔为0.0001
# V5 r. }2 e& U9 e! upop(i,7)=inf;
; p' A. F: @4 i# Mpop(i,8)=inf;, c- W3 E$ z, ?
end
( o3 v% b! ^: F3 C
. A* ~3 w# N3 M$ k- R9 o& dc1=2;
0 m" X+ ?$ M1 pc2=2;
1 x2 }2 z9 L1 v4 M; Ex_min=-2;! T8 |: m. P$ q, r4 @0 u2 ~
y_min=-2;
. _; X! U1 W! ]" L/ p" H1 L0 O5 Lx_max=2;
! {" y" J) G3 ]y_max=2;! y2 J- b+ j$ V0 z0 s1 x; u
5 `" H1 `+ I5 c: k- B9 C
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置  Z- N# I, k; o4 L! Y
gbest_y=pop(1,2);1 g; S5 X. ^! t- y0 v, i

3 _7 Y' f* {# R* D$ T5 G. O4 v3 f%
适值计算
: G9 P, B2 i/ T- O& |7 S/ [5 k  }% 测试函数为f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048; T2 R: o( l' w, l' X. Q6 K
; f6 D7 t* I* j+ f# t
%计算适应值并赋值2 S( R6 |0 C9 P  j* d
for i=1:popsize! d: b: y- h% |
pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;" H. E( j7 w% X( ?! d
if pop(i,7)>pop(i,8) %
若当前适应值优于个体最优值,则进行个体最优信息的更新0 i7 f- `+ r8 B. S2 \
pop(i,7)=pop(i,8); %适值更新: s' ]1 I0 n! i, C6 r5 F
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %位置坐标更新2 N4 X: v) t: Y# c: v/ e& f1 H
end
: ^5 s& Q  x( u9 B3 iend
8 e( r. \* x  `6 p: e' R/ ]/ C* N$ p; Z: R! x1 ^1 r' r/ n6 C
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标
" h4 J' d6 }4 C8 T$ y2 L4 O- cif best_fitness>min(pop(:,7)), w  \, Y' i( P# Z+ |: z8 W
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值: ]" @4 v! F# w% F2 u
gbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %全局最优粒子的位置
9 k/ h, x, D! M8 J9 }

% F0 m7 F9 R9 \- z" E- N; d/ Q; xgbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);& I$ m% j6 Z2 U) v( a8 Y# d
end
; S3 W! W* j' G% T  T, }8 f3 X6 z  T& m' H, s, h
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优  F- d; b# {8 w0 Q! _

* w, h2 u: ~6 B%实时输出结果+ {( l% K0 \, z& L, b. o
# j! S; B) U3 K
%输出当前种群中粒子位置" U$ I7 f( c% J  ^2 M. V* _( J
subplot(1,2,1);; E. ?' s% Z2 M4 w& J7 B$ F% Q% Y  o
for i=1:popsize' R' t( _7 f. u. _1 W+ U  t
plot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');1 q1 G! }  C0 ^1 `9 H1 a# Z
hold on;  H' i2 [. X0 I8 Z3 S9 i
end
) b, F) d- ~1 L/ I* z6 f$ ]! a1 m8 c5 ?
plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);
- q) o! B9 m4 v* Zhold off;
% y8 V2 z5 e2 f7 q( k: E% ]# l8 O! c, L3 D  o
subplot(1,2,2);
0 T2 A5 W7 k- H& J" X# L1 uaxis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
' i8 z9 [3 s( W& h) h) [3 e2 G! q% O1 ~
if exetime-1>0
  G1 V2 A$ N+ R6 ?line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;( p5 u- e. N9 y, ^* t5 }
end
% ^$ a6 M9 Y$ `- u: T1 `  @" T- m( }8 h  ^3 f7 ~+ b
%
粒子群速度与位置更新
# U" ^9 ]2 H$ ~$ P9 f
5 i9 y+ W* g+ e# o: N%更新粒子速度' B- ?9 ~1 A. I' S
for i=1:popsize* f: I% L' Y& Z! ]- l0 n! S
pop(i,3)=rand()*pop(i,3)+c1*rand()*(pop(i,5)-pop(i,1))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,1)); %
更新速度
& \6 V  e( \1 N' Q! Fpop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2));
# Y  @% ^' v" q% T/ b+ ]if abs(pop(i,3))>max_velocity
) X9 ^' g( }2 U' @) Tif pop(i,3)>0
8 R3 c' l% B5 `  ~5 ?pop(i,3)=max_velocity;$ n  k! N! q8 `9 k4 N
else
2 s9 j& U5 w, upop(i,3)=-max_velocity;  k: G) K8 O. y8 E
end2 t) x& C* Z, T! Q: ^; J( q- _9 ~
end
  q2 Q4 ?" E5 S! O8 d, \if abs(pop(i,4))>max_velocity
6 h# y! x. S( V: Y6 u: S9 \* w& }if pop(i,4)>0
" `0 e  e4 J2 a4 E; y( o) epop(i,4)=max_velocity;  h+ d. ~: w; P- }
else( I) n+ e1 j* G1 E& `# J' F- }
pop(i,4)=-max_velocity;
) i# S( b" u. @' Cend+ l( e. x- [4 }" T( b
end
0 d4 l2 v& k3 t- r+ a9 cend
, i; b3 k; P4 B0 F: o6 Z# |+ {$ r( [( R
%
更新粒子位置8 G. r3 ~4 p9 E) c2 V5 b2 ?+ D
for i=1:popsize
; f; e) A7 J. J2 B, Jpop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);5 H: R8 ?$ a' _+ X
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);# k* n$ U7 k" }- w
end
% N/ W1 c8 q/ z6 B! D* h) @+ Q
. E$ e( A0 O: P# K
; v; S- p: a8 w6 K0 O

; p/ O/ R  P8 i3 k% Q1 k
5 e/ l1 G  k# F  L 7 |  t0 i8 P' v! S( s6 y
( k2 Q+ a- W( j1 f, O! g

& E% P7 S- k# B, m/ j / g0 m2 g& A7 Q9 d

3 L* m. H9 W0 h. c% A  ^' q / V! r% e6 l8 R2 \0 Z3 @

, c6 y! A( s' A3 ^6 m; L& N8 v5 M
' e. K( c1 K6 W6 o+ n' O " Z6 |( y: f! W( Q( D" s1 G
. h0 ?; m/ ], h4 ~* \. N. o
1 N8 h* g4 C- n; a
8 u. A% W; c/ }  s
% K. ]! q" e( D& p
% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE8 j3 R, i+ {! h9 A$ u% J
% Particle Swarm Optimization IN MATLAB' m: q4 _1 I5 ?0 }. T3 i
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()
. q: D( \3 A1 W4 }! w3 n: r+ w% Initializing variables0 C% p* P: a6 @/ `" [% J+ {6 M- U: ~
success = 0;                    % Success flag
4 C! ?1 q" B1 a8 L1 |$ c% H' LPopSize = 30;                   % Size of the swarm
2 v5 e# ~: {+ k; _% }MaxIt = 100;                   % Maximum number of iterations
  ^; _. t! c7 [8 ^! h2 O( qiter = 0;                       % Iterations’counter
+ I- }: s. Y0 Wfevals = 0;                     % Function evaluations’ counter6 f3 W% g& _7 X* n+ @) u7 K
c1 = 2;                       % PSO parameter C
1
# R9 r/ J( C& K- Zc2 = 2;                       % PSO parameter C2
3 C, H7 N  S4 \- M. H$ P& k3 tw = 0.6;                       % inertia weight; _* Z: N& Q; e) f) C# y9 h: ]
                  % Objective Function- d5 t' e1 B$ L1 B6 o" n
f = ^DeJong^;
8 P8 [3 G: Y9 O& H* q, y, n  ?$ ?. edim = 10;                        % Dimension of the problem
+ N; j: X/ \3 p  j9 p7 C9 J7 supbnd = 10;                      % Upper bound for init. of the swarm
- D& X9 g* v2 ]+ \' O4 Blwbnd = -5;                     % Lower bound for init. of the swarm
# C' U1 l  ^! H; h% H, j) M, U! }GM = 0;                         % Global minimum (used in the stopping criterion)
+ o3 {, k* z$ g# x7 k: |6 SErrGoal = 0.0001;                % Desired accuracy
8 C( i) B' I- @# @
/ W  {$ G1 v- _# J3 K: B+ L% Initializing swarm and velocities! J8 ?8 j/ F3 V, m/ y& E3 K
popul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;8 {" {. v0 Y7 x) x4 L8 A1 z0 Q0 ^
vel = rand(dim, PopSize);
- l, N* x3 O3 X
0 k: n+ v! j1 f$ {; Ufor i = 1opSize,
' G& I' K% D2 C( t6 L" E/ O    fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
: c* Q3 H; D! x* G  r5 c    fevals = fevals + 1;& @' Q! ?- Y0 P; {0 ?3 J( U
end: X! V( F4 ]1 N% C. n1 N) a. }1 T8 [
1 Y5 X5 M: x4 l1 f7 A: J
bestpos = popul;$ G, F- u$ [3 n5 g* E: d
fbestpos = fpopul;
1 r0 r  _' r4 p4 Z9 \! x5 M% Finding best particle in initial population) N: R5 v$ j$ U4 J/ K+ P
[fbestpart,g] = min(fpopul);( X1 Y: ^, d5 w' R& X: j5 o
lastbpf = fbestpart;( _3 r' I% j! A" ?

7 A' K# a; O, p! `while (success == 0) & (iter < MaxIt),    , s' u& b$ ], i" C! W
    iter = iter + 1;
4 V% l5 J! L: k( i" R. m6 ~0 `! U5 A: e' l( e' h) H$ J7 E! r
    % VELOCITY UPDATE  K% @& Y1 o2 g! j5 J
    for i=1opSize,9 i3 B4 Y5 R7 W" Y6 C. t
        A(:,i) = bestpos(:,g);
1 A% G% C1 ]6 p* N( E$ a& e    end
: ~2 V  j0 n; C* _0 D% a    R1 = rand(dim, PopSize);4 h* G0 ?2 w. l, n1 X
    R2 = rand(dim, PopSize);7 F& q+ U: M+ T( n
    vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);
9 ^4 _" I" X; \" k( I9 W$ C) k2 C4 `" r9 k
    % SWARMUPDATE
- x5 p5 h) N* P! h* R    popul = popul + vel;: l9 s" H; s8 J. e# t
    % Evaluate the new swarm
# r/ X0 ~8 t: a6 q    for i = 1opSize,& f$ s1 o( d- D' ~: m
        fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));
5 I# h- z# X7 R" }% L1 x        fevals = fevals + 1;
- V; s; f$ o* ?6 n" q    end
9 N! p6 h- @) O# i5 {    % Updating the best position for each particle
5 s% C- x( }0 c' R, H( B    changeColumns = fpopul < fbestpos;
9 u9 s  d6 D, c8 g( Y+ }6 @    fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;. L' {  m, H! Q) N  g" ~2 h
    bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));
# i" C# w9 }/ ?2 d) k- Y/ q    % Updating index g$ \4 e1 Q0 `) d9 Q. a9 H+ |0 F
    [fbestpart, g] = min(fbestpos);
/ ~$ [* U' E6 z1 W3 ^( K5 n0 R% |+ y# X    currentTime = etime(clock,startTime);
! @0 d( @1 q# y" G$ h. \    % Checking stopping criterion1 X. z3 H2 W' M' i& [/ \+ V: u
    if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
# I$ _  L: G& t( R3 \; Z4 n        success = 1;8 w$ a, u" ?5 w- Z, F  e8 z8 U
    else
) E& `/ N/ x* s: P0 d$ d        lastbpf = fbestpart;
4 O5 m* @. g/ e    end- l7 i6 r' [* v% p5 ]* [

" K9 u7 L% S9 w/ C0 T$ K; m9 O5 Dend! f/ h3 }/ ~7 c

( B0 N3 \6 a5 A- v) Y0 ?% Output arguments
( ~# L5 {$ p  R9 }xmin = popul(:,g);
) z8 O7 w5 S$ b( l8 B: dfxmin = fbestpos(g);7 [: v  u, F3 s! Y
& y- n9 X8 _- S
fprintf(^ The best vector is : \n^);
6 Z" p9 Q( R1 g* d! R  Efprintf(^---  %g  ^,xmin);
( {( o+ u9 Y* ~% vfprintf(^\n^);* q2 S2 d. N* V5 R1 R% M
%==========================================
4 |$ e9 b8 U: R. l# N8 W4 J2 Efunction DeJong=DeJong(x)
  |% }5 k; b2 dDeJong = sum(x.^2);

作者: 316855894    时间: 2010-8-9 14:49
看不懂。模糊模糊的
作者: ∵日¤新∵    时间: 2013-1-24 01:11
好像好难啊!!!
作者: ∵日¤新∵    时间: 2013-1-24 01:12
好难好难啊!!!




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