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基于粒子群优化的ＢＰ神经网络【摘要】人工神经网络的优化学习是其研究中的一个重要课题。
将粒子群优化算法用于BP神经网络的学习，将粒子优化算法的全局搜索和BP神经网的局部搜索相结合，并设计一网络实例加以训练，达到了比较满意的效果。
【关键词】粒子群优化算法BP神经网络BP算法BP网络(Back Propagation Network)是用途最为广泛的一类神经网络，具有很强的信息处理能力。
但是，由于BP算法的基本思想是最小二乘法，采用的是梯度搜索技术，难免存在收敛速度慢、局部极小等问题。
粒子群优化算法(Particle Swarm Optimaziton，简称PSO )是由Kennedy J和Eberhart R C于1995年提出的一种优化算法，源于对鸟群和鱼群群体运动行为的研究。
由于其容易理解，易于实现，不要求目标函数和约束条件是可微的，并能以较大概率求得全局最优解，目前已在许多优化问题中得到成功应用。
由于它具有并行计算的特点，而且可以提高计算速度。
因此，可以用粒子群优化算法来优化BP网络。
一、BP神经网络及其算法BP网络是一种具有三层或三层以上的单向传播的多层前馈网络，其拓扑结构如图1。
图1 拓扑结构图BP算法的执行步骤如下：(1)对各层权系数置一个较小Wij的非零随机数。
(2)输入一个样本X=(X1，X2，…，x n)，以及对应期望输出) Y=(y1，y2，…，yn)。
(3)计算各层的输出。
对于第k 层第i个神经元的输出有：Uki=∑WijXk-1i，Xki=f(Uki)(一般为sigmoid 函数，即f(x)=1/(1-epx(-x))。
(4)求各层的学习误差dki。
对于输出层，有，k=m，dmi=Xmi(1-Xmi)(Xmi-Ymi)。
对于其他各层，有dxi=Xki(1-Xki)∑Wijdk+1i。
(5)修正权系数Wij。
Wij (t+1)=Wij-η•dki•Xk-1j。
基于粒子群优化的深度神经网络分类算法董晴;宋威【摘要】针对神经网络分类算法中节点函数不可导,分类精度不够高等问题,提出了一种基于粒子群优化(PSO)算法的深度神经网络分类算法.使用深度学习中的自动编码机,结合PSO算法优化权值,利用自动编码机对输入样本数据进行编解码,为提高网络分类精度,以编码机本身的误差函数和Softmax分类器的代价函数加权求和共同作为PSO算法的评价函数,使编码后的数据更加适应分类器.实验结果证明:与其他传统的神经网络相比,在邮件分类问题上,此分类算法有更高的分类精度.%Aiming at problem that classification precision of neural network algorithm is not very high and node function doesn't have derivate,a new classification algorithm of deep neural network based on particle swarm optimization(PSO) is e autoencoder of deep study,and combined with PSO algorithm to optimize the weight,coder and decoder for input sample data using autoencoder.In order to improve the classification precision of network,take the error function of autoencoder and cost function of softmax classifier weight sum as evaluation function of PSO algorithm in common,making coded data more adapter to the classifier.The experimental results show that compared with other traditional neural network,the classification algorithm has higher classification precision on Email classification.【期刊名称】《传感器与微系统》【年(卷),期】2017(036)009【总页数】5页(P143-146,150)【关键词】深度神经网络;自动编码机;粒子群优化算法;分类【作者】董晴;宋威【作者单位】江南大学物联网工程学院,江苏无锡214122;江南大学物联网工程学院,江苏无锡214122【正文语种】中文【中图分类】TP183近年来，神经网络的研究一直受到学者们的关注，如感知机[1]，反向传播(back propogation,BP)神经网络[2]，径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络及其各种改进算法[3～5]等。
第 54 卷第 4 期2023 年 4 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.4Apr. 2023基于随机森林与粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质类型自适应决策刘明阳，陶建峰，覃程锦，余宏淦，刘成良(上海交通大学 机械与动力工程学院，上海，200240)摘要：考虑到隧道掘进机的性能对地质条件比较敏感且其操作依赖于司机经验，提出基于随机森林和粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质条件自适应决策方法。
利用随机森林(RF)分别建立地质类型、操作参数与推进速度、刀盘转矩的映射关系模型；结合映射关系模型，构建以盾构机推进速度最大为目标，以刀盘转速、螺旋输送机转速、总推力、土仓压力4个操作参数为控制变量的优化方程；利用粒子群算法(PSO)求解各地质类型地层中的最优操作参数决策结果。
通过新加坡某地铁工程施工数据验证所提方法的有效性和优越性。
研究结果表明：建立的随机森林模型中推进速度和刀盘转矩预测的决定系数R 2分别达到0.936和0.961，均大于adaboost 、多元线性回归、岭回归、支持向量回归和深度神经网络模型中相应的R 2；基于粒子群算法的操作参数决策方法能够准确求解操作参数最优解，寻优用时均比遗传算法、蚁群算法和穷举法的短。
本文所提决策方法使隧道掘进机在该施工段的福康宁卵石地层、句容地层IV 、句容地层V 、海洋黏土地层中的推进速度分别提升了67.2%、41.8%、53.6%和15.0%。
关键词：隧道掘进机；操作参数决策；随机森林；粒子群优化中图分类号：TH17；TU62 文献标志码：A 文章编号：1672-7207（2023）04-1311-14Geological adaptive TBM operation parameter decision based onrandom forest and particle swarm optimizationLIU Mingyang, TAO Jianfeng, QIN Chengjin, YU Honggan, LIU Chengliang(School of Mechanical Engineering, Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China)Abstract: Considering that the performance of TBM is affected by geological condition and driver experience, a geological adaptive TBM operation parameter decision based on random forest(RF) and particle swarm optimization algorithm(PSO) was proposed. RF was used to establish the mapping relation model between geological types, operating parameters and thrust speed, cutter head torque. An optimization equation was established using the mapping relationship model in which the maximum TBM thrust speed was taken as the target, and cutterhead speed, screw conveyor speed, total thrust and earth pressure were taken as control variables.收稿日期： 2022 −06 −19； 修回日期： 2022 −08 −21基金项目(Foundation item)：国家重点研发计划项目(2018YFB1702503) (Project(2018YFB1702503) supported by the National KeyR&D Program of China)通信作者：陶建峰，博士，教授，从事机械电子工程研究；E-mail ：**************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.04.010引用格式： 刘明阳, 陶建峰, 覃程锦, 等. 基于随机森林与粒子群算法的隧道掘进机操作参数地质类型自适应决策[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(4): 1311−1324.Citation: LIU Mingyang, TAO Jianfeng, QIN Chengjin, et al. Geological adaptive TBM operation parameter decision based on random forest and particle swarm optimization[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(4): 1311−1324.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)PSO was used to solve the optimal combination of operating parameters for each geological type. The validity and superiority of the proposed method were verified by the construction data of a subway project in Singapore. The results show that the R2 of the driving speed and cutter head torque predicted by random forest model reaches 0.936 and 0.961, which are greater than those of adaboost, multiple linear regression, ridge regression, SVR and DNN. PSO can accurately solve the optimal solution of operating parameters, and the time consumption is shorter than that of genetic algorithm, ant colony algorithm and exhaustive algorithm. By using the proposed method, the TBM thrust speed increases by 67.2%, 41.8%, 53.6%, 15.0% in the strata of Fokonnen Pebble Formation, Jurong Formation IV, Jurong Formation V and Marine Clay Formation in this construction section, respectively.Key words: tunnel boring machine; operating parameter decision; random forest; particle swarm optimization隧道掘进机是一种大型隧道掘进装备，具有开挖速度快、自动化程度高、施工质量好的优点，广泛地被应用于地铁、铁路、公路等隧道工程中[1]。
粒子群优化算法原理粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）是一种被启发自鸟群觅食行为的群体智能优化算法。
它最早由Kennedy和Eberhart于1995年提出，通过模拟鸟群追踪食物的行为，以期得到问题的最优解。
PSO的原理如下：1.初始化粒子群的位置和速度：每个粒子代表问题的一个解，其位置和速度表示解的位置和移动方向。
粒子的初始位置和速度通常是在问题解空间中的随机位置和速度。
2.计算粒子的适应度值：根据问题的目标函数，计算出每个粒子的适应度值，用于评估解的好坏程度。
3.更新粒子的位置和速度：根据粒子当前位置、速度和当前最优解（全局最优解和个体最优解），更新粒子的下一个位置和速度。
粒子的速度受到当前速度、向当前最优解的距离和向全局最优解的距离的影响。
4.评估是否需要更新最优解：根据当前适应度值和历史最优适应度值，评估是否需要更新全局最优解和个体最优解。
5.重复更新直到达到停止条件：重复执行步骤3-4，直到达到预设的停止条件，如达到最大迭代次数、达到目标适应度值等。
在PSO算法中，粒子的移动被认为是通过相互合作和信息共享来实现全局的。
每个粒子通过“记忆”当前得到的最优解和“经验”当前的方向，来更新下一次的位置和速度。
同时，粒子也通过“邻居”之间的信息共享来获得更多的能力。
PSO算法具有以下特点和优势：1.简单而高效：PSO算法的原理简单，易于理解和实现。
它不需要求解目标函数的梯度信息，可以应用于连续和离散优化问题。
2.全局能力强：PSO算法通过全局最优解和个体最优解的更新，能够有效地进行全局，在解空间中找到问题的最优解。
3.并行计算能力强：PSO算法的并行计算能力强，可以快速地处理大规模和高维问题。
4.适应度函数的简单性：PSO算法对问题的适应度函数的形式和计算复杂性没有要求，适用于各种类型的优化问题。
PSO算法已经被广泛应用于各种领域，如机器学习、神经网络、信号处理、图像识别、经济学、工程等。
基于粒子群优化的工艺参数优化研究近年来，人们对于工艺参数的优化研究越发重视。
随着人工智能技术的发展，越来越多的算法被引入到工艺参数优化中。
其中，粒子群优化算法是一种基于群体智能的优化算法。
粒子群优化算法可以模拟粒子在搜索空间中的运动，通过寻找最优的粒子状态来获得最优解。
下面将着重从粒子群优化算法的原理和应用两个方面介绍如何基于粒子群优化进行工艺参数的优化。
一、粒子群优化算法的原理粒子群优化算法是一种基于群体智慧的优化算法。
其原理是将每个目标看做是一个粒子，然后通过不断迭代来寻找某个目标的最优解。
在粒子群优化算法中，每个粒子的运动与其他粒子的运动相关联，加入社交因素使得粒子能够在整个搜索空间中快速搜索，找到最优解。
在粒子群优化算法中，每个粒子都有自己的位置和速度，并且每个粒子都可以感知到周围粒子的位置和速度。
每个粒子的位置和速度可以通过以下公式进行更新：$$v_{ij}^{t+1} = wv_{ij}^t+c_1r_1(p_{ij}-x_{ij})+c_2r_2(p_{gj}-x_{ij})$$$$x_{ij}^{t+1} = x_{ij}^t+v_{ij}^{t+1}$$其中，$v_{ij}^{t+1}$表示在$t+1$时刻粒子$i$的第$j$维速度；$w$表示惯性权重系数；$v_{ij}^t$表示在$t$时刻的第$j$维速度；$c_1$和$c_2$表示学习因子；$r_1$和$r_2$为0~1之间的随机数，用于控制更新速度；$p_{ij}$表示在$t$时刻粒子$i$的第$j$维最优位置；$x_{ij}$表示在$t$时刻粒子$i$的第$j$维位置；$p_{gj}$表示在$t$时刻全局最优位置。
通过不断的迭代，粒子群优化算法能够找到最优解，从而实现目标函数的最优化。
二、基于粒子群优化的工艺参数优化工艺参数的优化是现代工业生产中的一个重要问题。
传统的工艺参数优化方法通常采用试错法进行不断尝试，这种方法往往会浪费大量的时间和资源。
2021年$月计算机工程与设计Mar.2021第42卷第$期COMPUTER ENGINEERING AND DESIGN Vol.42No.$基于RMSprop的粒子群优化算法张天泽，李元香+,项正龙，李梦莹（武汉大学计算机学院，湖北武汉430072）摘要：粒子群算法对所有粒子采用相同的惯性权重，忽视了单个粒子的特性，导致收敛精度偏低且易陷入局部最优。
结合RMSprop算法中对每一个维度进行自适应设置的策略，提出一种自适应惯性权重粒子群优化算法RMSPSO。
考虑粒子每一个维度的速度变化及动量，进行自适应动态惯性权重设置，使算法在全局寻优和局部寻优之间达到良好平衡。
选取10个典型测试函数，将改进后的粒子群算法（RMSPSO）与4个主流粒子群算法进行实验对比分析，实验结果表明，在单峰、多峰和组合函数上，RMSPSO算法在收敛速度和收敛精度上取得了明显进步&关键词：粒子群算法；RMSprop算法；自适应；梯度下降；惯性权重中图法分类号：TP301文献标识号：A文章编号：1000-7024（2021）03-0642-07doi：10.16208/j.issnl000-7024.2021.0$.007Particle swarm optimization algorithm based on RMSprop method ZHANG Tian-ze,LI Yuan-xiang+&XIANG Zheng-long,LI Meng-ying(School of Computer Science&Wuhan University&Wuhan430072&China)Abstract：For the particle swarm optimization(PSO)algorithm&the same inertia weight is adopted for all particles and the cha-racteristicsofsingleparticleareignored,resultinginlowconvergenceaccuracyandeasinesstofa l intolocaloptimum6Combined with the strategy of setting each dimension adaptively in RMSprop algorithm&an adaptive inertia weight particle swarm optimization algorithm RMSPSO was proposed6Considering the velocity and momentum of each dimension of particles,the adaptive dynamicinertiaweightwasset,whichmadethealgorithmachieveagoodbalancebetweenglobaloptimizationandlocaloptimiza-tion6Ten typical test functions were selected and the improved particle swarm optimization(RMSPSO)wascomparedwithfour mainstream particle swarm optimization algorithms.The results show that the RMSPSO algorithm makes progress in convergence speed and accuracy in unimodal&multimodal and combined functions.Key words：particle swarm optimization；RMSprop algorithm；adaptive#gradient descent；inertia weighto引言粒子群算法（particle swarm optimization,PSO）1*是由Kennedy和Eberhart提出的一种结构简单、收敛速度快的进化算法。
粒子群优化算法论文粒子群优化算法摘要近年来，智能优化算法—粒子群算法（particle swarm optimization，简称PSO）越来越受到学者的关注。
粒子群算法是美国社会心理学家JamesKennedy 和电气工程师Russell Eberhart在1995年共同提出的，它是受到鸟群社会行为的启发并利用了生物学家Frank Heppner的生物群体模型而提出的。
它用无质量无体积的粒子作为个体，并为每个粒子规定简单的社会行为规则，通过种群间个体协作来实现对问题最优解的搜索。
由于算法收敛速度快，设置参数少，容易实现，能有效地解决复杂优化问题，在函数优化、神经网络训练、图解处理、模式识别以及一些工程领域都得到了广泛的应用。
PSO是首先由基于不受约束的最小化问题所提出的基于最优化技术。
在一个PSO系统中，多元化解决方案共存且立即返回。
每种方案被称作“微粒”，寻找空间的问题的微粒运动着寻找目标位置。
一个微粒，在他寻找的时间里面，根据他自己的以及周围微粒的经验来调整他的位置。
追踪记忆最佳位置，遇到构建微粒的经验。
因为那个原因，PSO占有一个存储单元（例如，每个微粒记得在过去到达时的最佳位置）。
PSO系统通过全局搜索方法（通过）搜索局部搜索方法（经过自身的经验），试图平衡探索和开发。
粒子群优化算法是一种基于群体的自适应搜索优化算法，存在后期收敛慢、搜索精度低、容易陷入局部极小等缺点，为此提出了一种改进的粒子群优化算法，从初始解和搜索精度两个方面进行了改进，提高了算法的计算精度，改善了算法收敛性，很大程度上避免了算法陷入局部极小．对经典函数测试计算，验证了算法的有效性。
关键词：粒子群优化算法；粒子群；优化技术；最佳位置；全局搜索;搜索精度Particle swarm optimization (PSO) algorithm is a novel evolutionary algorithm. It is a kind of stochastic global optimization technique. PSO finds optimal regions of complex search spaces through the interaction of individualsin a population of particles. The advantages of PSO lie in simple and powerful function. In this paper , classical particle swarm optimization algorithm , thepresent condition and some applications of the algorithms are introduced , and the possible research contents in future are also discussed.PSO is a population-based optimization technique proposed firstly for the above unconstrained minimization problem. In a PSO system, multiple candidate solutions coexist and collaborate simultaneously. Each solution called a ‘‘particle’’, flies in the problem sear ch space looking for the optimal position to land. A particle, as time passes through its quest, adjusts its position according to its own ‘‘experience’’ as well as the experience of neighboring particles. Tracking and memorizing the best position encountered build particle_s experience. For that reason, PSO possesses a memory (i.e. every particle remembers the best position it reached during the past). PSO system combines local search method(through self experience) with global search methods (through neighboring experience), attempting to balance explorationand exploitation.Abstract Particle Swarm Optimization Algorithm is a kind of auto-adapted search optimization based on community.But the standard particle swarm optimization is used resulting in slow after convergence, low search precision and easily leading to local minimum. A new Particle Swarm Optimization algorithm is proposed to improve from the initial solution and the search precision. The obtained results showed the algorithm computation precision and the astringency are improved,and local minimum is avoided. The experimental results of classic functions show that the improved PSO is efficientand feasible.Key words ：particle swarm optimization algorithms ; unconstrained minimization problem;the bestposition;global search methods; the search precision目录一．引言二．PSO算法的基本原理和描述（一）概述（二）粒子群优化算法（三）一种改进型PSO算法——基于遗传交叉因子的粒子群优化算法简介1 自适应变化惯性权重2 交叉因子法（四） PSO与GA算法的比较1 PSO算法与GA算法2 PSO算法与GA算法的相同点3 PSO算法与GA算法的不同点三．PSO算法的实现及实验结果和仿真（一）基本PSO算法（二）算法步骤（三）伪代码描述（四）算法流程图（五）六个测试函数的运行结果及与GA算法结果的比较四结论五. 致谢六．参考文献一、引言混沌是一种有特点的非线形系统，它是一种初始时存在于不稳定的动态状态而且包含着无限不稳定时期动作的被束缚的行为。
1 群体智能概述1.1 群体智能的概念与特点群体智能的概念源于对蜜蜂、蚂蚁、大雁等这类群居生物群体行为的观察和研究，是一种在自然界生物群体所表现出的智能现象启发下提出的人工智能实现模式，是对简单生物群体的智能涌现现象的具体模式研究。
群体智能指的是“简单智能的主体通过合作表现出复杂智能行为的特性”。
该种智能模式需要以相当数目的智能体来实现对某类问题的求解功能。
作为智能个体本身，在没有得到智能群体的总体信息反馈时，它在解空间中的行进方式是没有规律的。
只有受到整个智能群体在解空间中行进效果的影响之后，智能个体在解空间中才能表现出具有合理寻优特征的行进模式。
自然界中动物、昆虫常以集体的力量进行觅食生存，在这些群落中单个个体所表现的行为是简单缺乏智能的，且各个个体之间的行为是遵循相同规则的，但由个体组成的群体则表现出了一种有效的复杂的智能行为。
群体智能可以在适当的进化机制引导下通过个体交互以某种突现形式发挥作用，这是个体的智能难以做到的。
通常，群体智能是指一种人工智能模式，体现的是一种总体的智能特性。
人工智能主要有两种研究范式，即符号主义和联接主义。
符号主义采用知识表达和逻辑符号系统来模拟人类的智能。
联接主义则从大脑和神经系统的生理背景出发来模拟它们的工作机理和学习方式。
符号主义试图对智能进行宏观研究，而联接主义则是一种微观意义上的探索。
20世纪90年代后，计算智能的研究逐渐成为了联接主义人工智能的一个代表性流派。
计算智能系统是在神经网络、模糊系统、进化计算三个分支发展相对成熟的基础上，通过相互之间的有机融合而形成的新的科学方法，也是智能理论和技术发展的崭新阶段。
神经网络反映大脑思维的高层次结构；模糊系统模仿低层次的大脑结构；进化系统则是从生物种群的群体角度研究智能产生和进化过程。
对群居性生物群体行为涌现的群体智能的研究是进化系统的一个新兴研究领域。
群体智能中，最小智能但自治的个体利用个体与个体和个体与环境的交互作用实现完全分布式控制，其具有以下特点：（1）自组织。
基本粒子群优化算法基本粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）是一种基于群体智能的优化算法，灵感来自于鸟群捕食行为中的信息共享和合作。
该算法能够在空间内找到不错的解决方案，并且具有较强的全局收敛性和鲁棒性。
本文将详细介绍基本粒子群优化算法的原理、流程、变种以及应用领域。
一、基本粒子群优化算法的原理基本粒子群优化算法的原理是模拟社会性行为中物种群体的行为方式。
每个空间中的解被视为一个粒子，这些粒子之间通过其中一种形式的信息交流来寻找全局最优解。
在算法的每一代中，每个粒子记录着自身的位置、速度和当前最优解。
粒子迭代更新自己的速度和位置，通过与邻居粒子和全局最优解比较来引导方向。
通过不断迭代，粒子逐渐收敛于全局最优解。
二、基本粒子群优化算法的流程1.初始化粒子群：随机生成粒子群，设置每个粒子的初始位置和速度。
2.计算目标函数值：根据粒子的当前位置计算目标函数值，并更新该粒子的当前最优解。
3.更新全局最优解：比较粒子群中所有粒子的当前最优解，选取最优解作为全局最优解。
4.更新速度和位置：根据当前速度和位置，更新粒子的下一步速度和位置。
新位置在空间内随机选择，并根据速度进行调整。
5.收敛判断：判断是否满足停止条件，如果满足则结束；否则返回第2步。
三、基本粒子群优化算法的变种1.改进的基本粒子群优化算法：对基本粒子群优化算法进行改进，比如引入加速因子、惯性权重等参数来提升算法的收敛速度和精度。
2.多种群粒子群优化算法：将粒子群分为多个子群，在子群间进行信息共享和合作，以提高效率。
3.自适应权重的粒子群优化算法：根据过程中的适应度变化情况，自适应地调整粒子的权重，以提高算法的鲁棒性和全局收敛性。
四、基本粒子群优化算法的应用领域1.组合优化问题：如旅行商问题、背包问题等。
2.函数优化问题：如非线性优化、函数拟合等。
3.机器学习：如神经网络训练、特征选择等。
4.工程设计：如电力系统优化、通信网络设计等。
基于粒子群优化算法的PSO-BP海底声学底质分类方法陈佳兵;吴自银;赵荻能;周洁琼;李守军;尚继宏【摘要】By combining Particle Swarm Optimization (PSO)with BP neural network,the initial weights and thresholds of BP neural network classification are optimized by utilizing PSO with strong robustness and global searching ability.Extracting six main feature vectors of sandy,rocks and mud in the seabed sonar images based on the data of side scan sonar in the Zhujiang Estuary Delta,using the PSO-BP method to classify seabed sediment. The experiment shows that the accuracy of the sediments classification is more than 90％,higher than the accuracy about 70％ which using BP neural network only.It proves that the PSO-BP method can be effectively applied to the identification and classification of sediment seabed.%利用粒子群优化算法(PSO)较强的鲁棒性和全局搜索能力等优点,将PSO 算法与BP神经网络相结合,优化了BP神经网络分类时的初始权值和阈值.基于珠江河口三角洲的侧扫声呐图像数据,提取了海底声呐图像中砂、礁石、泥3类典型底质的6种主要特征向量,利用PSO-BP方法对海底底质进行分类识别.实验表明,3类底质分类精度均大于90％,高于BP神经网络70％左右的分类精度,表明PSO-BP 方法可有效应用于海底底质的分类识别.【期刊名称】《海洋学报（中文版）》【年(卷),期】2017(039)009【总页数】7页(P51-57)【关键词】基于粒子群优化算法的BP神经网络;特征向量;粒子群算法;底质分类【作者】陈佳兵;吴自银;赵荻能;周洁琼;李守军;尚继宏【作者单位】国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;浙江大学地球科学学院,浙江杭州 310027;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;浙江大学地球科学学院,浙江杭州 310027;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012;国家海洋局第二海洋研究所,浙江杭州 310012;国家海洋局海底科学重点实验室,浙江杭州 310012【正文语种】中文【中图分类】P733.23海底底质的分类识别在现代海洋工程勘探、海洋科学研究、军事科技等多个领域具有重要意义。
粒子群算法研究及其工程应用案例一、概述随着现代制造业对高精度生产能力和自主研发能力需求的提升，优化指导技术在精确生产制造领域中的应用日益广泛。
粒子群优化算法（Particle Swarm Optimization，PSO）作为一种基于群体智能的优化算法，因其结构简单、参数较少、对优化目标问题的数学属性要求较低等优点，被广泛应用于各种工程实际问题中。
粒子群算法起源于对鸟群捕食行为的研究，通过模拟鸟群或鱼群等群体行为，利用群体中的个体对信息的共享，使整个群体的运动在问题求解空间中产生从无序到有序的演化过程，从而找到最优解。
自1995年由Eberhart博士和kennedy博士提出以来，粒子群算法已成为一种重要的进化计算技术，并在工程应用中展现出强大的优势。
在工程应用中，粒子群算法可用于工艺参数优化设计、部件结构轻量化设计、工业工程最优工作路径设计等多个方面。
通过将粒子群算法与常规算法融合，可以形成更为强大的策略设计。
例如，在物流路径优化、机器人路径规划、神经网络训练、能源调度优化以及图像分割等领域，粒子群算法都取得了显著的应用成果。
本文旨在深入研究粒子群算法的改进及其工程应用。
对优化理论及算法进行分析及分类，梳理粒子群算法的产生背景和发展历程，包括标准粒子群算法、离散粒子群算法（Discrete Particle Swarm Optimization, DPSO）和多目标粒子群算法（Multi Objective Particle Swarm Optimization Algorithm, MOPSO）等。
在此基础上，分析粒子群算法的流程设计思路、参数设置方式以及针对不同需求得到的改进模式。
结合具体工程案例，探讨粒子群算法在工程实际中的应用。
通过构建基于堆栈和指针概念的离散粒子群改进方法，分析焊接顺序和方向对高速铁路客车转向架构架侧梁的焊接残余应力和变形的影响。
同时，将粒子群算法应用于点云数据处理优化设计，提高曲面重建和粮食体积计算的精度和效率。
