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标题:
标准粒群优化算法程序
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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
: R+ t/ I* \) r& e, N
% 2007.1.9 By jxy
( V5 C. J4 X0 Y5 `+ u& }" J5 T
%
测试函数:
f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
. T& O- h5 Y# ~
%
求解函数最小值
7 d% x' q0 A, L/ ?2 E! D
+ `: O4 |$ {# f5 f7 M5 `# D
global popsize; %
种群规模
( l! H1 N1 h9 P# S0 t1 c7 ~
%global popnum; %
种群数量
' U0 @( u0 U9 c# z2 E4 `
global pop; %
种群
+ c. M6 d& c* l" W [9 E
%global c0; %
速度惯性系数
,
为
0—1
的随机数
$ {: h7 s( N0 l. C
global c1; %
个体最优导向系数
+ P! A7 }+ W: q. g) Z6 m9 ~
global c2; %
全局最优导向系数
& n# Y8 `4 Z) `, x, }* [9 \2 y
global gbest_x; %
全局最优解
x
轴坐标
+ _' n$ s) X+ x. W
global gbest_y; %
全局最优解
y
轴坐标
5 n4 b( k5 A* d, @/ y; y0 W
global best_fitness; %
最优解
* a- ]+ O3 E+ ^, X( K
global best_in_history; %
最优解变化轨迹
! @0 a ]- K! x h+ O( ~' ?
global x_min; %x
的下限
+ Q- M3 f) S. E+ U( p; u
global x_max; %x
的上限
/ _. U8 b* x3 c& C- y5 q' C9 X! H3 s
global y_min; %y
的下限
" N$ L4 y/ F* S& d/ g9 V3 E$ A3 B. W, ^
global y_max; %y
的上限
# u' ?# k$ K/ Z# S7 b; @
global gen; %
迭代次数
5 ?) {) ]. G1 J/ ]9 R" r1 {* G
global exetime; %
当前迭代次数
. W E4 E9 ^$ Z: ?* L U) W4 ]- E
global max_velocity; %
最大速度
/ N, O+ B" Q& v. G% H
3 \' i9 q3 {" N; x/ P9 m0 {
initial; %
初始化
- a% W+ n1 U, i3 V4 C3 h7 H: {
. X$ F1 h" j6 A8 a: o [; B2 }+ g
for exetime=1:gen
6 W* j* u( j/ q1 B" p
outputdata; %
实时输出结果
r; }* a2 S; M B: Q- \
adapting; %
计算适应值
3 `( e0 ?# c) L7 {. R- O
errorcompute(); %
计算当前种群适值标准差
9 @ T9 x/ g' O D# m8 b0 S9 b
updatepop; %
更新粒子位置
. D6 B0 A4 g" C+ u, f- c
pause(0.01);
7 J5 e' q' s# H% G
end
3 W* y O" P z' l- o& I( t$ W
. J9 r0 F8 U4 {) Q( |8 p6 Y
clear i;
; C. f- e' t8 G9 l
clear exetime;
3 d& R7 q& {) X
clear x_max;
, B& ?8 n/ B+ T5 W! S
clear x_min;
- g1 E) X6 X+ T. {5 s) S5 i, t
clear y_min;
5 @& g5 J4 }* i! E$ g: Y( x
clear y_max;
) D' Z0 P) B- @" V1 o
( I6 N2 F1 E- g# `0 i
%
程序初始化
8 N" Q; [. G4 V5 S5 X7 S1 B' r; A
; ?+ R+ ~8 ^* s, B$ G
gen=100; %
设置进化代数
6 M6 \! U# n( V$ m+ Z
popsize=30; %
设置种群规模大小
" R7 {( m7 Y' u" X, K% N
best_in_history(gen)=inf; %
初始化全局历史最优解
; B) O9 B" z' m5 V% t, K) c
best_in_history(
=inf; %
初始化全局历史最优解
- B# ^- J/ }4 [! c# b/ S! Z2 H8 @
max_velocity=0.3; %
最大速度限制
: o1 v4 Q; [( a+ ?! o
best_fitness=inf;
- |0 P1 m7 r3 b. u8 m; Z
%popnum=1; %
设置种群数量
' P. a1 A+ R# B$ y. F; B
& O8 }% _/ O$ T7 W7 ]* L
pop(popsize,8)=0; %
初始化种群
,
创建
popsize
行
5
列的
0
矩阵
: n) M0 b) z4 S# `3 s$ f& Y
%
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
# d3 j" K; J7 ?. H# W. g
%
第
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
( I3 ~9 |+ G1 J! B! B8 i. u& U
%
第
7
列为个体最优适值,第
8
列为当前个体适应值
0 B% y( P4 | k5 ~7 Q8 B
% b, ^9 g8 b$ y
for i=1:popsize
5 W2 `& C9 K* G M! O |; |
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
& A6 ^; G4 X2 l
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
" J( i! s$ n3 f, Z
pop(i,5)=pop(i,1); %
初始状态下个体最优值等于初始位置
. y8 Z9 N1 C% q* K
pop(i,6)=pop(i,2); %
初始状态下个体最优值等于初始位置
! W C3 k! |9 O7 O* M% Q
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
' l7 l/ A8 G; ~
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
4 K' [6 S* r( k0 T
pop(i,7)=inf;
6 X3 ^7 y% K0 l& l# {3 d
pop(i,8)=inf;
% y0 y: F0 M' _! F: z3 p
end
C. o& ^+ e8 z: W1 b" }
9 _4 ]5 U0 u5 \7 I+ j7 t3 _- J
c1=2;
+ p, z' d5 j, i% K; c1 K
c2=2;
. A4 Q. U# H9 Y4 ]# Q. f/ H
x_min=-2;
9 K. \6 A5 e y5 Z6 R: U; v, f
y_min=-2;
+ t8 i% |* {6 }; V5 p; Z! I
x_max=2;
) Z' w# ?0 m/ N/ g
y_max=2;
0 f3 e1 @( Q8 n7 E. f2 R
4 l6 S7 P) I4 h5 h. j/ t* L
gbest_x=pop(1,1); %
全局最优初始值为种群第一个粒子的位置
4 V/ z. R( C2 Z2 [( r' X
gbest_y=pop(1,2);
* g2 f: y& p8 Y- u8 z' z
0 r( y I4 b' M4 A
%
适值计算
9 O3 v! p. I/ f7 Y
%
测试函数为
f(x,y)=100(x^2-y)^2+(1-x)^2, -2.048<x,y<2.048
$ V- X$ i, `/ p' U
& \/ P+ H! C* a
%
计算适应值并赋值
0 B% |4 i6 s+ E: ^1 \" i
for i=1:popsize
& f4 @( q1 Y ]3 K
pop(i,8)=100*(pop(i,1)^2-pop(i,2))^2+(1-pop(i,1))^2;
_2 ?( n$ u8 G1 i, D1 C, M& R
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
8 M" {6 k6 Z8 U* S) e6 E
pop(i,7)=pop(i,8); %
适值更新
/ q; a' D5 r' b4 K
pop(i,5:6)=pop(i,1:2); %
位置坐标更新
; Z% u# [( u% `" @" D- T* S
end
( G+ l' v0 y* b9 b
end
% ` @1 m* a# R" y- U- U, `
% W. f6 h. {6 z/ [8 F
%
计算完适应值后寻找当前全局最优位置并记录其坐标
. ~7 n i; H- K, _
if best_fitness>min(pop(:,7))
! g$ l2 o5 g$ A9 c+ x- Z; N
best_fitness=min(pop(:,7)); %
全局最优值
# O( @# e( o z' u+ n1 m' w8 V
gbest_x=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),1); %
全局最优粒子的位置
+ l9 p) b3 r* ~7 z
* P# \7 _0 {% p6 S5 g- c: |
gbest_y=pop(find(pop(:,7)==min(pop(:,7))),2);
* @) ?! S# X, K; f6 B# M
end
: P& Q) q% s! Z/ Q3 `5 `
0 W6 p, L4 h; G! x
best_in_history(exetime)=best_fitness; %
记录当前全局最优
6 P% T8 ], T3 z$ H! K( Z
H7 F9 L- \# e+ G: y7 P
%
实时输出结果
+ D4 W8 l6 k6 Z1 h& v7 h
: I# k3 A: e6 p: c7 {6 x
%
输出当前种群中粒子位置
" ~) W! X& a5 O2 y D- B
subplot(1,2,1);
: |( f x% r9 U
for i=1:popsize
1 _9 D# r- ] o- ?2 O1 V
plot(pop(i,1),pop(i,2),'b*');
3 ?% E, Q5 C: {4 Z; r# v' Y
hold on;
) [2 ]. h" _; s
end
' {7 M. { v! j4 P8 w
9 f' _9 x. j' r3 E5 p/ Y
plot(gbest_x,gbest_y,'r.','markersize',20);axis([-2,2,-2,2]);
8 j: g$ ]3 A: ~; R* E
hold off;
$ Q8 ~& D6 T3 N4 j* x8 @$ d9 w6 g
9 J3 {2 [% J4 @# }* s
subplot(1,2,2);
! j0 y4 b, W6 g5 C
axis([0,gen,-0.00005,0.00005]);
4 q) D4 l5 Z2 U9 Q( t
3 Q# [& D! g r3 T
if exetime-1>0
1 E; s* ?5 j }8 f
line([exetime-1,exetime],[best_in_history(exetime-1),best_fitness]);hold on;
1 _" ^' H, k# O
end
& k6 I7 b. t! {1 u/ M% P
# @& b, q R W7 i
%
粒子群速度与位置更新
. Y A" ? B+ Y9 P) Z; r7 i6 U H
' f, E$ t8 ?/ q( q O' j6 E
%
更新粒子速度
" Z8 ]* F9 m7 \- D3 m- u
for i=1:popsize
; M6 B" a) Q( v. J% `$ h9 H
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
& Q, W" p% H" W- l* y1 B
pop(i,4)=rand()*pop(i,4)+c1*rand()*(pop(i,6)-pop(i,2))+c2*rand()*(gbest_x-pop(i,2));
, I0 Q6 l3 I1 n0 t
if abs(pop(i,3))>max_velocity
- ^) Y0 ^3 ?# X
if pop(i,3)>0
% {3 Z" D& p! q% m6 n2 k6 C
pop(i,3)=max_velocity;
# y Y5 r' W3 I; a: g
else
* H% w! z# b3 h8 x; M# I
pop(i,3)=-max_velocity;
$ s4 r7 s% T5 K% O) k" r
end
$ m2 R8 q/ k" b( G# V9 g
end
) o0 I, B! T S9 L; F' \
if abs(pop(i,4))>max_velocity
; Z. U1 z- w/ {4 }
if pop(i,4)>0
; F. M S; Q5 c2 `
pop(i,4)=max_velocity;
5 e2 J# J. m/ l) b
else
5 l7 r) V' V& [# `* q0 y7 T
pop(i,4)=-max_velocity;
/ K4 ^, Z' A: w$ C$ m* _0 @& [3 {
end
! c4 }" {& `0 i! o/ E. f3 e; @
end
8 H0 P$ d% ~. t! ^
end
) n5 T C6 h& Y) ^! y/ o# ~
8 ]& J; ]) _1 {. U
%
更新粒子位置
1 ] O* w# x) D# o6 \8 P0 c4 v. z# G" P& \
for i=1:popsize
3 r+ j/ k4 j0 x; y
pop(i,1)=pop(i,1)+pop(i,3);
, _5 p4 b$ b5 [3 X w
pop(i,2)=pop(i,2)+pop(i,4);
0 j7 Y W: O% r$ `& g
end
3 K- c6 l7 O, H
7 q$ i5 Y: P9 \8 n" s& z
( w4 W& ]% `% P8 y
5 c$ b5 X1 x+ f: O4 z) y: c) ?) [. e( q
4 N8 v0 H. _2 L- C* x! w
. H0 V* y9 @( @5 b$ p0 v
) E0 o4 m6 @+ s1 N0 c/ |
5 V& |+ t- q) B5 H) X# \
- C6 J) y' \/ |6 K8 D; S3 h, r
( o/ C: m2 O6 e6 P* C9 B
. F5 S; p9 t* a' V3 w
0 M" B4 [- z3 r6 d0 O P
) H8 a$ y) u/ a c
3 p' t7 n' A" F: S
% r0 u; y" k8 b/ `! i/ e
, @+ Z; s" ~# ? \: a' a/ T
$ N0 G) t' k. U8 I
/ ~& H+ y( t7 ?. U
% A SIMPLE IMPLEMENTATION OF THE
, B- ~, i( K) N; M
% Particle Swarm Optimization IN MATLAB
3 \5 H* r& f( C4 f9 k' [
function [xmin, fxmin, iter] = PSO()
' }( a T2 r4 M* L5 K) j E# \
% Initializing variables
! B2 l3 X" p' K- O, S; g
success = 0; % Success flag
1 K( d' e- |" x& h0 z1 t5 _, _
PopSize = 30; % Size of the swarm
# x7 D; P, r- P1 Q& p+ v$ S0 M _
MaxIt = 100; % Maximum number of iterations
2 x( G' n" A N: |: C. D1 ?) i
iter = 0; % Iterations’counter
+ t" [% V9 m" C0 p2 w8 I
fevals = 0; % Function evaluations’ counter
0 V, t% i# W7 b ^- a" B; G9 G
c1 = 2; % PSO parameter C
1
) S: T& P P+ a u: H# d0 O' d
c2 = 2; % PSO parameter C2
" f, H1 E3 N1 C+ M) {0 |2 V
w = 0.6; % inertia weight
6 V6 g) y) n6 n; o8 p7 D
% Objective Function
G0 f4 [. ^* A, n) }8 m7 g
f = ^DeJong^;
+ U9 C; p/ W2 S6 j
dim = 10; % Dimension of the problem
6 Q5 C$ @9 p; X7 H
upbnd = 10; % Upper bound for init. of the swarm
, z0 I: N6 O. `8 H
lwbnd = -5; % Lower bound for init. of the swarm
/ |1 F' e& \; i$ V& {% Q- k4 z
GM = 0; % Global minimum (used in the stopping criterion)
D) [$ E" ^9 o& B M' [
ErrGoal = 0.0001; % Desired accuracy
6 V2 f' U/ e& C' H. G" U' I
& w' r9 C( @1 P0 ^" `5 ^5 ?
% Initializing swarm and velocities
, @: `/ c+ B! ]# H
popul = rand(dim, PopSize)*(upbnd-lwbnd) + lwbnd;
+ \/ d, Y! k8 J
vel = rand(dim, PopSize);
- a; n' B9 W4 U1 p5 i
/ M/ i" O9 y9 R! b$ `. F/ I$ t
for i = 1
opSize,
# o2 m! A; ~$ Y' m
fpopul(i) = feval(f, popul(:,i));
) g7 n6 S0 X/ [. k/ @, K. O: C: m
fevals = fevals + 1;
* W, z2 P9 ~: d
end
. z |& F9 U( ~# v8 q" b, I% w6 H
_1 r( e; ]$ G& ^
bestpos = popul;
! z, w7 ~5 {% ]/ B6 s+ s
fbestpos = fpopul;
2 R! F' k9 o) X7 |, W
% Finding best particle in initial population
* h I; F4 o8 t' g! d5 u
[fbestpart,g] = min(fpopul);
$ d5 G" s' V$ _2 t9 T2 U8 B4 {
lastbpf = fbestpart;
& Q7 N) S' V k ? ~4 h
; v4 {5 f2 @/ x& f7 E' `6 Q+ C! R
while (success == 0) & (iter < MaxIt),
5 T; }" g9 e* P* H
iter = iter + 1;
" `7 N! H; X9 I% d& K" t
) E9 a; g ]! ?
% VELOCITY UPDATE
' b% E2 Z! _" _5 H* W( @0 l+ {
for i=1
opSize,
+ ]! F0 M3 B7 T S
A(:,i) = bestpos(:,g);
" j% g3 a# h! C. B1 B
end
- i# {* b0 ?' D$ Y) ]
R1 = rand(dim, PopSize);
$ e. {2 ^- H1 b$ c9 L A2 x
R2 = rand(dim, PopSize);
; H8 v) u& @. B
vel = w*vel + c1*R1.*(bestpos-popul) + c2*R2.*(A-popul);
4 s* }# f% j; V' d$ M
( t6 r* k$ t5 v$ G
% SWARMUPDATE
, l$ a/ M J5 i) R4 n
popul = popul + vel;
- k6 V3 h+ S& `5 q/ g; ~
% Evaluate the new swarm
# z2 E3 U8 g# \, a+ z: v
for i = 1
opSize,
* b3 @! c: h/ g' m# H$ O* \
fpopul(i) = feval(f,popul(:, i));
1 r+ k: i! J3 H- l8 j' B
fevals = fevals + 1;
7 [. i5 a5 ]) R0 s) i+ Y. l: [
end
) m7 i+ [6 o+ X$ O0 t$ S9 ?# g
% Updating the best position for each particle
! X, \" h; w9 C/ N
changeColumns = fpopul < fbestpos;
6 X, t6 Y: [: i# ], g
fbestpos = fbestpos.*( 1-changeColumns) + fpopul.*changeColumns;
0 k% E5 ^9 L) U8 h
bestpos(:, find(changeColumns)) = popul(:, find(changeColumns));
, r* }0 ]; S( V0 l; O! e' v3 y" i% @% i
% Updating index g
$ i9 m6 b8 j6 X) H0 u
[fbestpart, g] = min(fbestpos);
: H; c2 E3 k$ {3 j7 O# n
currentTime = etime(clock,startTime);
2 f- l" G$ b! R7 D
% Checking stopping criterion
7 x+ M7 }/ d+ B: X' L& V
if abs(fbestpart-GM) <= ErrGoal
9 E% I# k8 M5 L+ h- P, E7 l
success = 1;
1 A2 z0 W9 U! } q/ `' q( o- t
else
3 K. c3 o2 N% C+ r3 N+ n8 F ]
lastbpf = fbestpart;
1 x. e& l7 ~$ Z+ J- w
end
! D' q. ~. i {2 v/ \
4 g, K1 M3 D7 Q( ^; Z' b7 w, L- L% u# h
end
, M8 k" q8 s8 J* B, {: y7 e
2 A" t9 |2 q# A% d* K
% Output arguments
$ B3 E# P2 ~# f* |
xmin = popul(:,g);
; t/ {; _& \6 e9 M4 M- J: V* Z
fxmin = fbestpos(g);
: V# X: }9 `0 t: v, ]0 A
+ x; ^2 { F4 }5 s
fprintf(^ The best vector is : \n^);
+ ]9 w' e6 \! o* o$ B
fprintf(^--- %g ^,xmin);
9 f( S( s' l+ a Q% o5 A# C. D
fprintf(^\n^);
6 p, x4 B6 E( X! ]9 z! {) q. A. q
%==========================================
V9 n2 o+ P/ c' R
function DeJong=DeJong(x)
- n9 |2 I! y7 e
DeJong = 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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