基于蚁群算法的PID控制参数优化Matlab源码

蚁群算法路径优化matlab代码标题：蚁群算法路径优化 MATLAB 代码正文:蚁群算法是一种基于模拟蚂蚁搜索食物路径的优化算法，常用于求解复杂问题。

在路径优化问题中，蚂蚁需要从起点移动到终点，通过探索周围区域来寻找最短路径。

MATLAB 是一个常用的数值计算软件，可以用来实现蚁群算法的路径优化。

下面是一个基本的 MATLAB 代码示例，用于实现蚁群算法的路径优化:```matlab% 定义参数num_ants = 100; % 蚂蚁数量num_steps = 100; % 路径优化步数search_radius = 2; % 搜索半径max_iterations = 1000; % 最大迭代次数% 随机生成起点和终点的位置坐标start_pos = [randi(100), randi(100)];end_pos = [75, 75];% 初始化蚂蚁群体的位置和方向ants_pos = zeros(num_ants, 2);ants_dir = zeros(num_ants, 2);for i = 1:num_antsants_pos(i, :) = start_pos + randn(2) * search_radius; ants_dir(i, :) = randomvec(2);end% 初始化蚂蚁群体的速度ants_vel = zeros(num_ants, 2);for i = 1:num_antsants_vel(i, :) = -0.1 * ants_pos(i, :) + 0.5 *ants_dir(i, :);end% 初始时蚂蚁群体向终点移动for i = 1:num_antsans_pos = end_pos;ans_vel = ants_vel;for j = 1:num_steps% 更新位置和速度ans_pos(i) = ans_pos(i) + ans_vel(i);ants_vel(i, :) = ones(1, num_steps) * (-0.1 * ans_pos(i) + 0.5 * ans_dir(i, :));end% 更新方向ants_dir(i, :) = ans_dir(i, :) - ans_vel(i) * 3;end% 迭代优化路径max_iter = 0;for i = 1:max_iterations% 计算当前路径的最短距离dist = zeros(num_ants, 1);for j = 1:num_antsdist(j) = norm(ants_pos(j) - end_pos);end% 更新蚂蚁群体的位置和方向for j = 1:num_antsants_pos(j, :) = ants_pos(j, :) - 0.05 * dist(j) * ants_dir(j, :);ants_dir(j, :) = -ants_dir(j, :);end% 更新蚂蚁群体的速度for j = 1:num_antsants_vel(j, :) = ants_vel(j, :) - 0.001 * dist(j) * ants_dir(j, :);end% 检查是否达到最大迭代次数if i > max_iterationsbreak;endend% 输出最优路径[ans_pos, ans_vel] = ants_pos;path_dist = norm(ans_pos - end_pos);disp(["最优路径长度为:" num2str(path_dist)]);```拓展:上述代码仅仅是一个简单的示例，实际上要实现蚁群算法的路径优化，需要更加复杂的代码实现。

先新建一个主程序M文件ACATSP.m 代码如下:function [R_best,L_best,L_ave,Shortest_Route,Shortest_Length]=ACATSP(C,NC_max,m,Alpha,Beta,Rho,Q)%%================================================================ =========%% 主要符号说明%% C n个城市的坐标，n×2的矩阵%% NC_max 蚁群算法MATLAB程序最大迭代次数%% m 蚂蚁个数%% Alpha 表征信息素重要程度的参数%% Beta 表征启发式因子重要程度的参数%% Rho 信息素蒸发系数%% Q 表示蚁群算法MATLAB程序信息素增加强度系数%% R_best 各代最佳路线%% L_best 各代最佳路线的长度%%================================================================ =========%% 蚁群算法MATLAB程序第一步：变量初始化n=size(C,1);%n表示问题的规模（城市个数）D=zeros(n,n);%D表示完全图的赋权邻接矩阵for i=1:nfor j=1:nif i~=jD(i,j)=((C(i,1)-C(j,1))^2+(C(i,2)-C(j,2))^2)^0.5;D(i,j)=eps; % i = j 时不计算，应该为0，但后面的启发因子要取倒数，用eps（浮点相对精度）表示endD(j,i)=D(i,j); %对称矩阵endendEta=1./D; %Eta为启发因子，这里设为距离的倒数Tau=ones(n,n); %Tau为信息素矩阵Tabu=zeros(m,n); %存储并记录路径的生成NC=1; %迭代计数器，记录迭代次数R_best=zeros(NC_max,n); %各代最佳路线L_best=inf.*ones(NC_max,1); %各代最佳路线的长度L_ave=zeros(NC_max,1); %各代路线的平均长度while NC<=NC_max %停止条件之一：达到最大迭代次数，停止%% 蚁群算法MATLAB程序第二步：将m只蚂蚁放到n个城市上Randpos=[]; %随即存取for i=1:(ceil(m/n))Randpos=[Randpos,randperm(n)];endTabu(:,1)=(Randpos(1,1:m))'; %此句不太理解？%% 蚁群算法MATLAB程序第三步：m只蚂蚁按概率函数选择下一座城市，完成各自的周游for j=2:n %所在城市不计算for i=1:mvisited=Tabu(i,1:(j-1)); %记录已访问的城市，避免重复访问J=zeros(1,(n-j+1)); %待访问的城市P=J; %待访问城市的选择概率分布for k=1:nif length(find(visited==k))==0 %开始时置0J(Jc)=k;Jc=Jc+1; %访问的城市个数自加1endend%% 下面计算蚁群算法MATLAB程序待选城市的概率分布for k=1:length(J)P(k)=(Tau(visited(end),J(k))^Alpha)*(Eta(visited(end),J(k))^Beta);endP=P/(sum(P));%% 按概率原则选取下一个城市Pcum=cumsum(P); %cumsum，元素累加即求和Select=find(Pcum>=rand); %若计算的概率大于原来的就选择这条路线to_visit=J(Select(1));Tabu(i,j)=to_visit;endendif NC>=2Tabu(1,:)=R_best(NC-1,:);end%% 蚁群算法MATLAB程序第四步：记录本次迭代最佳路线L=zeros(m,1); %开始距离为0，m*1的列向量for i=1:mR=Tabu(i,:);for j=1:(n-1)L(i)=L(i)+D(R(j),R(j+1)); %原距离加上第j个城市到第j+1个城市的距离L(i)=L(i)+D(R(1),R(n)); %一轮下来后走过的距离endL_best(NC)=min(L); %最佳距离取最小pos=find(L==L_best(NC));R_best(NC,:)=Tabu(pos(1),:); %此轮迭代后的最佳路线L_ave(NC)=mean(L); %此轮迭代后的平均距离NC=NC+1 %迭代继续%% 蚁群算法MATLAB程序第五步：更新信息素Delta_Tau=zeros(n,n); %开始时信息素为n*n的0矩阵for i=1:mfor j=1:(n-1)Delta_Tau(Tabu(i,j),Tabu(i,j+1))=Delta_Tau(Tabu(i,j),Tabu(i,j+1))+Q/L(i);%此次循环在路径（i，j）上的信息素增量endDelta_Tau(Tabu(i,n),Tabu(i,1))=Delta_Tau(Tabu(i,n),Tabu(i,1))+Q/L(i);%此次循环在整个路径上的信息素增量endTau=(1-Rho).*Tau+Delta_Tau; %考虑信息素挥发，更新后的信息素%% 蚁群算法MATLAB程序第六步：禁忌表清零Tabu=zeros(m,n); %%直到最大迭代次数end%% 蚁群算法MATLAB程序第七步：输出结果Pos=find(L_best==min(L_best)); %找到最佳路径（非0为真）Shortest_Route=R_best(Pos(1),:) %最大迭代次数后最佳路径Shortest_Length=L_best(Pos(1)) %最大迭代次数后最短距离subplot(1,2,1) %绘制第一个子图形DrawRoute(C,Shortest_Route) %画路线图的子函数subplot(1,2,2) %绘制第二个子图形plot(L_best)hold on %保持图形plot(L_ave,'r')title('平均距离和最短距离') %标题建立一个子程序DrawRoute.m代码如下:function DrawRoute(C,R)%%================================================================ =========%% DrawRoute.m%% 画路线图的子函数%%-------------------------------------------------------------------------%% C Coordinate 节点坐标，由一个N×2的矩阵存储%% R Route 路线%%================================================================ =========N=length(R);scatter(C(:,1),C(:,2));hold onplot([C(R(1),1),C(R(N),1)],[C(R(1),2),C(R(N),2)],'g')hold onfor ii=2:Nplot([C(R(ii-1),1),C(R(ii),1)],[C(R(ii-1),2),C(R(ii),2)],'g')hold onendtitle('旅行商问题优化结果')需要输入的参数数据有:C: n个城市的坐标，n×2的矩阵NC_max: 蚁群算法MATLAB程序最大迭代次数M: 蚂蚁个数Alpha: 表征信息素重要程度的参数Beta:表征启发式因子重要程度的参数Rho: 信息素蒸发系数Q:表示蚁群算法MATLAB程序信息素增加强度系数运行时打开ACATSP.m 点击运行或输入ACATSP(C,NC_max,m,Alpha,Beta,Rho,Q)一个运行实例:m=31;Alpha=1;Beta=5;Rho=0.1;NC_max=200;Q=100;31都市坐标为：1304 23123639 13154177 22443712 13993488 15353326 15563238 12294196 10044312 7904386 5703007 1970 2562 1756 2788 1491 2381 1676 1332 695 3715 1678 3918 2179 4061 2370 3780 2212 3676 2578 4029 2838 4263 2931 3429 1908 3507 2367 3394 2643 3439 3201 2935 3240 3140 3550 2545 2357 2778 2826 2370 2975。

良好 ． 有 较 强 的鲁 棒 性 仿 真 结 果表 明 该 控 制 系统 实现 了解耦 控 制 ， 航 空 发 动机 模 型 参 具 对
数 在 大 范 围 内的 变化 均有 良好 的 控 制 效果 关键 词 ： 空 发 动机 ； 航 蚁群 算法 ； Ｉ 控 制 器 ； 耦 ； Ｐ Ｄ 解 多变 量 系统 中 图分 类 号 ： ２ ３ Ｖ３． ７ 文 献标 志 码 ： Ａ
ＰＩ Ｐａ ａ ｅ ｅ ｎｉ ｆ Ａｅ ｏ Ｅｎｇ ｎ ｓ ｄ ｏ Ｄ ｒ ｍ ｔ ｒ Ｔｕ ｎｇ ｏ ｒ ｉ ｅ Ｂａ ｅ ｎ Ａｎｔ Ｃｏ ｏ ｙ Ａｌ ｏ ｉｈ ｌｎ ｇ ｒｔ ｍ
Ｆ ｉｇ Ｕ Ｑａ ｎ
（ ａ ｅ ｆＦｉｈ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ａ ｄ Ｓ ｆｔ ，ＣｖｌＡｖａｉｎ Ｆｉｈ ｎｖ ｒｉ ｆＣ ｉａ Ｇｕ ｎ ｈ ｎ ６ ８ ０ ， ｈｎ ） Ａｃｄ ｍｙ ｏ ｌ ｔＴ ｃ ｎ ｌｇ ｎ ａｅｙ ｉｉ ｇ ｉｔ １ ｔＵ ｉｅｓ ｙ ｏ ｈｎ ， ａ ｇ ａ １ ３ ７ Ｃ ｉａ ｏ ｇ ｔ
蚁 群 算 法 是 通 过 模 拟 自然 界 中蚂 蚁 集 体 寻 径 行 为 而 提 出的 一 种基 于种 群 的启 发 式 仿 生 进 化 算
法 Ⅲ。 吸收 了蚂蚁群 体 行为 的典型 特征 ， 它 因此 在解
Ｑ ㈨ ：
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（） １
பைடு நூலகம்
设 蚂 蚁 总数为 ｍ． 于每 只蚂 蚁 ． 义其 相应 对 ｋ定
ｔ ｈ ｖ ｒ ｂ ｅ ｙ ｔ ｍ ｋ ｈ ａ ｒ ｎ ｉ ｅ ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｌ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｆ ｃｉｅ ｅ ｓ ｏ ｈ ｎ ｏ ｌｔ ｌ ｅ ｈｅ ｍｕ ｉａ ｉ ｌ ｓ ｓｅ ｈ ｅ ｔ ｅ ｅｏ ｅ ｇｎ ．Ｓ ｍｕ ａｉ ｅ ｕｔ ｄ ｍｏ ｓｒ ｅ ｔｅ ｅｆ ｔ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｉ ｃ ｍｐ ｅｅｙ ｄ — ａ ｏ ｓ ａ ｅ ｖ

蚁群算法matlab代码讲解蚁群算法（Ant Colony Algorithm）是模拟蚁群觅食行为而提出的一种优化算法。

它以蚁群觅食的方式来解决优化问题，比如旅行商问题、图着色问题等。

该算法模拟了蚂蚁在寻找食物时的行为，通过信息素的正反馈和启发式搜索来实现问题的最优解。

在蚁群算法中，首先需要初始化一组蚂蚁和问题的解空间。

每只蚂蚁沿着路径移动，通过信息素和启发式规则来选择下一步的移动方向。

当蚂蚁到达目标位置后，会根据路径的长度来更新信息素。

下面是一个用MATLAB实现蚁群算法的示例代码：```matlab% 参数设置num_ants = 50; % 蚂蚁数量num_iterations = 100; % 迭代次数alpha = 1; % 信息素重要程度因子beta = 5; % 启发式因子rho = 0.1; % 信息素蒸发率Q = 1; % 信息素增加强度因子pheromone = ones(num_cities, num_cities); % 初始化信息素矩阵% 初始化蚂蚁位置和路径ants = zeros(num_ants, num_cities);for i = 1:num_antsants(i, 1) = randi([1, num_cities]);end% 迭代计算for iter = 1:num_iterations% 更新每只蚂蚁的路径for i = 1:num_antsfor j = 2:num_cities% 根据信息素和启发式规则选择下一步移动方向next_city = choose_next_city(pheromone, ants(i, j-1), beta);ants(i, j) = next_city;endend% 计算每只蚂蚁的路径长度path_lengths = zeros(num_ants, 1);for i = 1:num_antspath_lengths(i) = calculate_path_length(ants(i, :), distances);end% 更新信息素矩阵pheromone = (1 - rho) * pheromone;for i = 1:num_antsfor j = 2:num_citiespheromone(ants(i, j-1), ants(i, j)) = pheromone(ants(i, j-1), ants(i, j)) + Q / path_lengths(i); endendend```上述代码中的参数可以根据具体问题进行调整。

city+1)) + Q / distances(positions(ant, city), positions(ant, city+1)); end deltaPheromones(positions(ant, numCities), positions(ant, 1)) = deltaPheromones(positions(ant, numCities), positions(ant,
matlab的蚂蚁算法的实现
在上述代码中，我们首先设置了一些参数，如蚂蚁数量、迭代次数、信息素和启发式信息 的重要程度等。然后，根据参数初始化了信息素矩阵，并进行了迭代优化过程。
在每次迭代中，我们先初始化蚂蚁的位置，然后根据信息素和启发式信息的重要程度，以 及当前城市和已访问城市的距离，计算每个城市被选择的概率。根据概率选择下一个城市， 直到完成整个路径的选择。然后，根据蚂蚁的路径更新信息素矩阵。重复迭代过程，直到达 到指定的迭代次数。
最后，输出最优路径和最优距离。
matlab的蚂蚁算法的实现
需要注意的是，上述代码只是一个简单的示例，实际应用中可能需要根据具体问题进行适 当的调整和扩展。蚂蚁算法的实现也可能因问题的复杂性和特点而有所不同。
Байду номын сангаас
matlab的蚂蚁算法的实现
以下是一个使用 MATLAB 实现蚂蚁算法的简单示例：
```matlab % 参数设置 numAnts = 10; % 蚂蚁数量 numIterations = 100; % 迭代次数 alpha = 1; % 信息素重要程度 beta = 5; % 启发式信息重要程度 rho = 0.5; % 信息素挥发率 Q = 1; % 信息素增量 numCities = 10; % 城市数量 distances = rand(numCities); % 城市之间的距离矩阵

中只有一套在工作，另一套处于待命状态，而热冗余是两套设 尔滨工业大学学报. 2001,12,33,6，740～745
备同时工作。冷冗余方式下，假设此时主设备（***A 表示的设 [3]禹春来 等. CAN 总线冗余方法研究[J]. 测控技术. 2003,22,
备）处于工作状态，而备份设备（***B 表示的设备）处于待命状 10，28～30
3 算法的实现
3.1 采用 Ziegler-Nichols（Z-N）法求 PID 参数整定初值
Ziegler-Nichols 法是由 Ziegler 和 Nichols 对由一阶惯性加
纯延迟环节构成的开环系统提出的。它通过测试法求得 KP 的 值，再应用经验公式求 TI 和 TD。
3.2 二次蚁群算法实现 PID 参数整定和优化
rameter faster, avoiding low speed after circulating enough times of an ant colony algorithm, but also obtain accurate parameter values
of proportional, integral and differential quickly. In a word, this algorithm can satisfy the dynamic performances efficiently indicators of the system, as well as improving the speed, the accuracy and the stability for a control system. Key words: PID controller; twice ant colony algorithm; Ziegler-Nichols tuning

基于粒子群优化算法对离散PID控制器参数进行优化的研究与分析摘要：目前，PID控制器已经广泛应用于工业控制中，而计算机控制系统又广泛应用于现场环境中。

针对已有的控制对象，如何设计控制性能良好的离散PID控制器，即如何找到一组最合适的离散PID控制器参数已经变得非常重要。

本文采用粒子群优化算法，在二次型性能指标下对离散PID控制器的控制参数进行优化并给出了优化结果。

通过仿真研究与分析，采用粒子群优化算法可以得到PID控制器的最优参数，且在二次型性能指标下控制效果较好。

关键词：粒子群优化算法PID控制器二次型指标参数优化1. 引言在过去的几十年里，PID控制器在工业控制中得到了广泛应用。

在控制理论和技术飞速发展的今天，工业过程控制中95%以上的控制回路都具有PID结构，并且许多高级控制都是以PID控制为基础的。

PID控制器作为最早实用化的控制器已有70多年历史，尽管自1940年以来，许多先进控制方法不断推出，但PID 控制器以其结构简单，使用中参数容易整定，对模型误差具有鲁棒性及易于操作等优点，仍被广泛应用于冶金、化工、电力、轻工和机械等工业过程控制中。

PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。

它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。

PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是实验凑试法，它主要依赖调试经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。

二是理论计算整定法，它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。

这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改[1]。

但根据参数凑试法得出的控制器参数的控制效果并不是很理想，而手动调整控制器参数找到较优值费时又费力，因此利用一种优化算法对控制器参数进行优化是非常必要的。

为此，本文采用粒子群优化算法，在二次型性能指标下对离散PID 控制器的控制参数进行优化并给出了优化结果，同时通过仿真进行研究与分析。

基于进制蚁群算法的自适应pid控制器优化设计与整定方
法
自适应PID控制器是一种根据系统状态自动调整PID参数
的控制器。

进制蚁群算法是一种模拟蚁群行为的优化算法，可以应用于PID控制器参数的优化。

基于进制蚁群算法的自适应PID控制器优化设计与整定方
法可以按照以下步骤进行：
1. 确定控制系统的目标和性能要求，包括稳定性、快速性
和精确性等指标。

2. 设计PID控制器结构，包括选择合适的比例系数、积分
系数和微分系数。

3. 将PID控制器的参数表示为进制形式，即通过进制编码
将参数转化为二进制形式。

4. 初始化进制蚁群算法中的参数，包括蚂蚁数量、迭代次数和信息素浓度等。

5. 利用蚁群算法搜索最优的PID参数组合，通过信息素的分布和挥发，蚂蚁在参数空间中搜索最优解。

6. 根据蚁群算法的搜索结果，更新PID控制器的参数。

7. 在实际控制系统中进行仿真或实验，评估优化后的PID 控制器的性能。

8. 根据实际反馈结果，对PID控制器进行进一步的调整和优化。

通过以上的步骤，基于进制蚁群算法的自适应PID控制器优化设计与整定方法能够根据系统的需求和性能要求，自动搜索最优的PID参数组合，提高控制系统的稳定性和性能。

同时，由于进制蚁群算法的全局搜索能力，可以避免陷入局部最优解的问题，提高了优化的准确性和效率。

蚁群算法MATLAB代码function [y,val]=QACSticload att48 att48;MAXIT=300; % 最大循环次数NC=48; % 城市个数tao=ones(48,48);% 初始时刻各边上的信息最为1rho=0.2; % 挥发系数alpha=1;beta=2;Q=100;mant=20; % 蚂蚁数量iter=0; % 记录迭代次数for i=1:NC % 计算各城市间的距离for j=1:NCdistance(i,j)=sqrt((att48(i,2)-att48(j,2))^2+(att48(i,3)-att48(j,3))^2);endendbestroute=zeros(1,48); % 用来记录最优路径routelength=inf; % 用来记录当前找到的最优路径长度% for i=1:mant % 确定各蚂蚁初始的位置% endfor ite=1:MAXITfor ka=1:mant %考查第K只蚂蚁deltatao=zeros(48,48); % 第K只蚂蚁移动前各边上的信息增量为零[routek,lengthk]=travel(distance,tao,alpha,beta);if lengthk<="">routelength=lengthk;bestroute=routek;endfor i=1:NC-1 % 第K只蚂蚁在路径上释放的信息量deltatao(routek(i),routek(i+1))=deltatao(routek(i),routek(i+1 ))+Q/lengthk;enddeltatao(routek(48),1)=deltatao(routek(48),1)+Q/lengthk;endfor i=1:NC-1for j=i+1:NCif deltatao(i,j)==0deltatao(i,j)=deltatao(j,i);endendendtao=(1-rho).*tao+deltatao;endy=bestroute;val=routelength;function [y,val]=travel(distance,tao,alpha,beta) % 某只蚂蚁找到的某条路径[m,n]=size(distance);p=fix(m*rand)+1;val=0; % 初始路径长度设为0tabuk=[p]; % 假设该蚂蚁都是从第p 个城市出发的for i=1:m-1np=tabuk(length(tabuk)); % 蚂蚁当前所在的城市号p_sum=0;for j=1:mif isin(j,tabuk)continue;elseada=1/distance(np,j);p_sum=p_sum+tao(np,j)^alpha*ada^beta;endendcp=zeros(1,m); % 转移概率for j=1:mif isin(j,tabuk)continue;elseada=1/distance(np,j);cp(j)=tao(np,j)^alpha*ada^beta/p_sum;endendNextCity=pchoice(cp);tabuk=[tabuk,NextCity];val=val+distance(np,NextCity);endy=tabuk;function y=isin(x,A) % 判断数x 是否在向量A 中，如在返回1 ，否则返回0 y=0;for i=1:length(A)if A(i)==xy=1;break;endendfunction y=pchoice(A)a=rand;tempA=zeros(1,length(A)+1); for i=1:length(A) tempA(i+1)=tempA(i)+A(i); endfor i=2:length(tempA)if a<=tempA(i)y=i-1;break;endend。

基于蚁群算法的机器人路径规划MATLAB源代码基本思路是，使用离散化网格对带有障碍物的地图环境建模，将地图环境转化为邻接矩阵，最后使用蚁群算法寻找最短路径。

function [ROUTES,PL,Tau]=ACASPS(G,Tau,K,M,S,E,Alpha,Beta,Rho,Q)%% ---------------------------------------------------------------% ACASP.m% 基于蚁群算法的机器人路径规划% GreenSim团队——专业级算法设计&代写程序% 欢迎访问GreenSim团队主页→/greensim%% ---------------------------------------------------------------% 输入参数列表% G 地形图为01矩阵，如果为1表示障碍物% Tau 初始信息素矩阵（认为前面的觅食活动中有残留的信息素）% K 迭代次数（指蚂蚁出动多少波）% M 蚂蚁个数（每一波蚂蚁有多少个）% S 起始点（最短路径的起始点）% E 终止点（最短路径的目的点）% Alpha 表征信息素重要程度的参数% Beta 表征启发式因子重要程度的参数% Rho 信息素蒸发系数% Q 信息素增加强度系数%% 输出参数列表% ROUTES 每一代的每一只蚂蚁的爬行路线% PL 每一代的每一只蚂蚁的爬行路线长度% Tau 输出动态修正过的信息素%% --------------------变量初始化----------------------------------%loadD=G2D(G);N=size(D,1);%N表示问题的规模（象素个数）MM=size(G,1);a=1;%小方格象素的边长Ex=a*(mod(E,MM)-0.5);%终止点横坐标if Ex==-0.5Ex=MM-0.5;endEy=a*(MM+0.5-ceil(E/MM));%终止点纵坐标Eta=zeros(1,N);%启发式信息，取为至目标点的直线距离的倒数%下面构造启发式信息矩阵for i=1:Nix=a*(mod(i,MM)-0.5);if ix==-0.5ix=MM-0.5;endiy=a*(MM+0.5-ceil(i/MM));if i~=EEta(1,i)=1/((ix-Ex)^2+(iy-Ey)^2)^0.5;elseEta(1,i)=100;endendROUTES=cell(K,M);%用细胞结构存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线PL=zeros(K,M);%用矩阵存储每一代的每一只蚂蚁的爬行路线长度%% -----------启动K轮蚂蚁觅食活动，每轮派出M只蚂蚁-------------------- for k=1:K%disp(k);for m=1:M%% 第一步：状态初始化W=S;%当前节点初始化为起始点Path=S;%爬行路线初始化PLkm=0;%爬行路线长度初始化TABUkm(S)=0;%已经在初始点了，因此要排除DD=D;%邻接矩阵初始化%% 第二步：下一步可以前往的节点DW=DD(W,:);DW1=find(DW<inf);for j=1:length(DW1)if TABUkm(DW1(j))==0endendLJD=find(DW<inf);%可选节点集Len_LJD=length(LJD);%可选节点的个数%% 觅食停止条件：蚂蚁未遇到食物或者陷入死胡同while W~=E&&Len_LJD>=1%% 第三步：转轮赌法选择下一步怎么走PP=zeros(1,Len_LJD);for i=1:Len_LJDendPP=PP/(sum(PP));%建立概率分布Pcum=cumsum(PP);Select=find(Pcum>=rand);to_visit=LJD(Select(1));%下一步将要前往的节点%% 第四步：状态更新和记录Path=[Path,to_visit];%路径增加PLkm=PLkm+DD(W,to_visit);%路径长度增加W=to_visit;%蚂蚁移到下一个节点for kk=1:Nif TABUkm(kk)==0DD(W,kk)=inf;DD(kk,W)=inf;endendTABUkm(W)=0;%已访问过的节点从禁忌表中删除DW=DD(W,:);LJD=find(DW<inf);%可选节点集Len_LJD=length(LJD);%可选节点的个数end%% 第五步：记下每一代每一只蚂蚁的觅食路线和路线长度ROUTES{k,m}=Path;if Path(end)==EPL(k,m)=PLkm;elsePL(k,m)=inf;endend%% 第六步：更新信息素Delta_Tau=zeros(N,N);%更新量初始化for m=1:Mif PL(k,m)<infROUT=ROUTES{k,m};TS=length(ROUT)-1;%跳数PL_km=PL(k,m);for s=1:TSx=ROUT(s);y=ROUT(s+1);Delta_Tau(x,y)=Delta_Tau(x,y)+Q/PL_km;Delta_Tau(y,x)=Delta_Tau(y,x)+Q/PL_km;endendendTau=(1-Rho).*Tau+Delta_Tau;%信息素挥发一部分，新增加一部分end%% ---------------------------绘图-------------------------------- plotif=0;%是否绘图的控制参数if plotif==1%绘收敛曲线meanPL=zeros(1,K);minPL=zeros(1,K);for i=1:KPLK=PL(i,:);Nonzero=find(PLK<inf);PLKPLK=PLK(Nonzero);meanPL(i)=mean(PLKPLK);minPL(i)=min(PLKPLK);endfigure(1)plot(minPL);hold onplot(meanPL);grid ontitle('收敛曲线（平均路径长度和最小路径长度）');xlabel('迭代次数');ylabel('路径长度');%绘爬行图figure(2)axis([0,MM,0,MM])for i=1:MMfor j=1:MMif G(i,j)==1x1=j-1;y1=MM-i;x2=j;y2=MM-i;x3=j;y3=MM-i+1;x4=j-1;y4=MM-i+1;fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[0.2,0.2,0.2]); hold onelsex1=j-1;y1=MM-i;x2=j;y2=MM-i;x3=j;y3=MM-i+1;x4=j-1;y4=MM-i+1;fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,1,1]);hold onendendendhold onROUT=ROUTES{K,M};Rx=ROUT;Ry=ROUT;for ii=1:LENROUTRx(ii)=a*(mod(ROUT(ii),MM)-0.5);if Rx(ii)==-0.5Rx(ii)=MM-0.5;endRy(ii)=a*(MM+0.5-ceil(ROUT(ii)/MM));endplot(Rx,Ry)endplotif2=0;%绘各代蚂蚁爬行图if plotif2==1figure(3)axis([0,MM,0,MM])for i=1:MMfor j=1:MMif G(i,j)==1x1=j-1;y1=MM-i;x2=j;y2=MM-i;x4=j-1;y4=MM-i+1;fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[0.2,0.2,0.2]); hold onelsex1=j-1;y1=MM-i;x2=j;y2=MM-i;x3=j;y3=MM-i+1;x4=j-1;y4=MM-i+1;fill([x1,x2,x3,x4],[y1,y2,y3,y4],[1,1,1]);hold onendendendfor k=1:KPLK=PL(k,:);minPLK=min(PLK);pos=find(PLK==minPLK);m=pos(1);ROUT=ROUTES{k,m};LENROUT=length(ROUT);Rx=ROUT;Ry=ROUT;for ii=1:LENROUTRx(ii)=a*(mod(ROUT(ii),MM)-0.5);if Rx(ii)==-0.5Rx(ii)=MM-0.5;endRy(ii)=a*(MM+0.5-ceil(ROUT(ii)/MM)); endplot(Rx,Ry)hold onendend源代码运行结果展示。

蚁群算法matlab代码蚁群算法，英文名为Ant Colony Algorithm，缩写为ACO，是一种启发式算法，是一种模拟蚂蚁寻找食物路径的算法。

在实际生活中，蚂蚁找到食物并返回巢穴后，将其找到食物的路径上的信息素留下，其他蚂蚁通过检测信息素来指导寻路，成为了一种集体智慧行为。

ACO也是通过模拟蚂蚁寻找食物路径的方式来寻找优化问题的最优解。

在ACO算法中，信息素是一个重要的概念，代表了走过某一路径的“好概率”，用这个“好概率”更新一些路径上的信息素，使得其他蚂蚁更可能选择经过这条路径，从而实现路径优化的目的。

在本文中，我们将讨论如何使用Matlab实现蚁群算法来优化问题。

1. 设定问题首先，我们要选取一个优化问题，并将其转换为需要在优化过程中进行选择的决策变量。

例如，我们想要优化旅行商问题（TSP）。

在TSP中，我们需要让旅行商以最短的距离经过所有城市，每个城市仅经过一次，最终回到出发的城市。

我们可以将每个城市编号，然后将TSP转化为一个最短路径选择的问题，即最短路径从编号为1的城市开始，经过所有城市，最终回到编号为1的城市。

2. 设定ACO参数在使用ACO优化问题时，需要设定一些参数，这些参数会影响算法的表现。

ACO算法需要设定的参数有：1.信息素含量：初始信息素的大小，即每个路径上的信息素浓度。

2.信息素挥发速度：信息素的随时间“减弱”程度。

3.信息素加成强度：蚂蚁经过路径后增加的信息素量。

4.启发式权重：用于计算启发式因子，即节点距离的贡献值。

5.蚂蚁数量：模拟蚂蚁数量，即同时寻找路径的蚂蚁个数。

6.迭代次数：模拟的迭代次数，即ACO算法运行的次数。

7.初始节点：ACO算法开始的节点。

3. 创建ACO优化函数我们可以使用Matlab来创建一个函数来实现ACO算法。

我们称其为“ACOoptimization.m”。

function best_path =ACOoptimization(city_location,iter_num,ant_num,init ial_path,alpha,beta,rho,update_flag) %ACO优化函数 %输入： %city_location: 城市坐标矩阵，格式为[x1,y1;x2,y2;...;xn,yn] %iter_num: 迭代次数 %ant_num: 蚂蚁数量 %initial_path: 起始路径，即初始解 %alpha,beta,rho: 超参数，用于调节蚂蚁选择路径的概率 %update_flag: 是否更新信息素的标志（1表示更新，0表示否） %输出： %best_path: 最优解，即最短路径%初始化信息素 pheromone = 0.01 *ones(length(city_location),length(city_location)); %初始化路径权重 path_weight =zeros(ant_num,1); %城市数量 n_cities =length(city_location);%主循环 for iter = 1:iter_num %一个迭代里所有蚂蚁都寻找一遍路径 for ant =1:ant_num %初始化蚂蚁位置current_city = initial_path; %标记是否经过了某个城市 visit_flag =zeros(1,n_cities);visit_flag(current_city) = 1; %用来存储当前路径 current_path = [current_city];%蚂蚁找东西 for i =1:n_cities-1 %计算路径概率p =calculate_probability(current_city,visit_flag,phero mone,city_location,alpha,beta); %蚂蚁选择路径 [next_city,next_index] = select_path(p);%路径更新current_path = [current_path;next_city];visit_flag(next_city) = 1;current_city = next_city;%更新路径权重path_weight(ant) = path_weight(ant) +Euclidean_distance(city_location(current_path(end-1),:),city_location(current_path(end),:));end%加入回到起点的路径权重path_weight(ant) = path_weight(ant) +Euclidean_distance(city_location(current_path(end),:),city_location(current_path(1),:));%判断是否为最优解 ifant == 1 best_path = current_path; else if path_weight(ant) <path_weight(ant-1) best_path =current_path; end end%更新信息素 ifupdate_flag == 1 pheromone =update_pheromone(pheromone,path_weight,initial_path,current_path,rho); end end end end在函数中，我们首先定义了ACOalg函数的参数，包括城市坐标矩阵，迭代次数，蚂蚁数量，初始路径，超参数alpha，beta，rho，以及是否需要更新信息素。

蚁群优化算法原理及Matlab编程实现
蚁群算法的提出：
人工蚂蚁与真实蚂蚁的异同比较
相同点比较
不同点比较
蚁群算法的流程图
基本蚁群算法的实现步骤
（i，j）的初始化信息量τij(t) = const，其中const表示常数，且初始时刻Δτij(0) = 0。

（2）循环次数。

（3）蚂蚁的禁忌表索引号k=1。

（4）蚂蚁数目。

（5）蚂蚁个体根据状态转移概率公式计算的概率选择元素（城市）j并前进，。

其中，表示在t时刻蚂蚁k由元素（城市）i转移到元素（城市）j的状态转
重要性，反映了蚂蚁在运动过程中启发信息在蚂蚁选择路径中的受重
视程度，其值越大，则该状态转移概率越接近于贪心规则；ηij(t)为启发函数，
表达式为。

式中，d ij表示相邻两个城市之间的距离。

（6）修改禁忌表指针，即选择好之后将蚂蚁移动到新的元素（城市），并把该τij(t + n) = (1 − ρ) * τij(t) + Δτij(t)
（9）若满足结束条件，即如果循环次数，则循环结束并输出程序计算结果，
]蚁群算法的matlab源程序1.蚁群算法主程序：main.m
2.蚁群算法寻找路径程序：path.m
[编辑]蚁群算法仿真结果。

% Ant Colony Optimization for the Clustering% Reference : An ant colony approach for clustering %% Author : Du Yi%% Copyright : /%% Data : 31/03/06clc;clear;% N = number_of_test_sample;N =150;% n = number_of_attribute_of_test_sample;n = 4;% K = number_of_cluster;K = 3;% R = number_of_ants;R = 10;% t_max = MaxIterations;t_max = 1000;% X = test_sample_matrix;X = [5.1 3.5 1.4 0.24.9 3.0 1.4 0.24.7 3.2 1.3 0.24.6 3.1 1.5 0.25.0 3.6 1.4 0.25.4 3.9 1.7 0.44.6 3.4 1.4 0.35.0 3.4 1.5 0.24.4 2.9 1.4 0.24.9 3.1 1.5 0.15.4 3.7 1.5 0.24.8 3.4 1.6 0.24.8 3.0 1.4 0.14.3 3.0 1.1 0.15.8 4.0 1.2 0.25.7 4.4 1.5 0.45.4 3.9 1.3 0.45.1 3.5 1.4 0.35.7 3.8 1.7 0.35.1 3.8 1.5 0.35.4 3.4 1.7 0.24.6 3.6 1.0 0.25.1 3.3 1.7 0.54.8 3.4 1.9 0.25.0 3.0 1.6 0.2 5.0 3.4 1.6 0.4 5.2 3.5 1.5 0.2 5.2 3.4 1.4 0.2 4.7 3.2 1.6 0.24.8 3.1 1.6 0.25.4 3.4 1.5 0.4 5.2 4.1 1.5 0.1 5.5 4.2 1.4 0.24.9 3.1 1.5 0.15.0 3.2 1.2 0.2 5.5 3.5 1.3 0.2 4.9 3.1 1.5 0.14.4 3.0 1.3 0.25.1 3.4 1.5 0.2 5.0 3.5 1.3 0.3 4.5 2.3 1.3 0.34.4 3.2 1.3 0.25.0 3.5 1.6 0.6 5.1 3.8 1.9 0.44.8 3.0 1.4 0.35.1 3.8 1.6 0.24.6 3.2 1.4 0.25.3 3.7 1.5 0.2 5.0 3.3 1.4 0.2 7.0 3.2 4.7 1.46.4 3.2 4.5 1.5 6.9 3.1 4.9 1.55.5 2.3 4.0 1.36.5 2.8 4.6 1.55.7 2.8 4.5 1.36.3 3.3 4.7 1.6 4.9 2.4 3.3 1.0 6.6 2.9 4.6 1.3 5.2 2.7 3.9 1.4 5.0 2.0 3.5 1.05.9 3.0 4.2 1.56.0 2.2 4.0 1.0 6.1 2.9 4.7 1.4 5.6 2.9 3.6 1.35.6 3.0 4.5 1.55.8 2.7 4.1 1.06.2 2.2 4.5 1.5 5.6 2.5 3.9 1.15.9 3.2 4.8 1.86.1 2.8 4.0 1.3 6.3 2.5 4.9 1.5 6.1 2.8 4.7 1.2 6.4 2.9 4.3 1.3 6.6 3.0 4.4 1.4 6.8 2.8 4.8 1.4 6.7 3.0 5.0 1.7 6.0 2.9 4.5 1.5 5.7 2.6 3.5 1.0 5.5 2.4 3.8 1.1 5.5 2.4 3.7 1.05.8 2.7 3.9 1.26.0 2.7 5.1 1.65.4 3.0 4.5 1.56.0 3.4 4.5 1.6 6.7 3.1 4.7 1.5 6.3 2.3 4.4 1.3 5.6 3.0 4.1 1.3 5.5 2.5 4.0 1.35.5 2.6 4.4 1.26.1 3.0 4.6 1.4 5.8 2.6 4.0 1.2 5.0 2.3 3.3 1.0 5.6 2.7 4.2 1.3 5.7 3.0 4.2 1.25.7 2.9 4.2 1.36.2 2.9 4.3 1.3 5.1 2.5 3.0 1.15.7 2.8 4.1 1.36.3 3.3 6.0 2.5 5.8 2.7 5.1 1.97.1 3.0 5.9 2.1 6.3 2.9 5.6 1.86.5 3.0 5.8 2.27.6 3.0 6.6 2.1 4.9 2.5 4.5 1.7 7.3 2.9 6.3 1.8 6.7 2.5 5.8 1.86.5 3.2 5.1 2.06.4 2.7 5.3 1.96.8 3.0 5.5 2.15.7 2.5 5.0 2.05.8 2.8 5.1 2.46.4 3.2 5.3 2.36.5 3.0 5.5 1.87.7 3.8 6.7 2.27.7 2.6 6.9 2.36.0 2.2 5.0 1.56.9 3.2 5.7 2.35.6 2.8 4.9 2.07.7 2.8 6.7 2.06.3 2.7 4.9 1.86.7 3.3 5.7 2.17.2 3.2 6.0 1.86.2 2.8 4.8 1.86.1 3.0 4.9 1.86.4 2.8 5.6 2.17.2 3.0 5.8 1.67.4 2.8 6.1 1.97.9 3.8 6.4 2.06.4 2.8 5.6 2.26.3 2.8 5.1 1.56.1 2.6 5.6 1.47.7 3.0 6.1 2.36.3 3.4 5.6 2.46.4 3.1 5.5 1.86.0 3.0 4.8 1.86.9 3.1 5.4 2.16.7 3.1 5.6 2.46.9 3.1 5.1 2.35.8 2.7 5.1 1.96.8 3.2 5.9 2.36.7 3.3 5.7 2.56.7 3.0 5.2 2.36.3 2.5 5.0 1.96.5 3.0 5.2 2.06.2 3.4 5.4 2.35.9 3.0 5.1 1.8];% INITIALIZA TION% pheromone trailsc = 10^-2;tau = ones(N,K) * c;%tau = [% 0.014756 0.015274 0.009900;% 0.015274 0.009900 0.014756;% 0.015274 0.014756 0.009900;% 0.009900 0.015274 0.014756;% 0.014756 0.015274 0.009900;% 0.009900 0.014756 0.015274;% 0.009900 0.020131 0.009900;% 0.015274 0.014756 0.009900;%];% probability threshold qq = 0.9;% evaporation raterho = 0.1;% fitness functionbest_solution_function_value = inf;t = 1;while ((t <= t_max))% SEND R ANTS EACH WITH EMPTY SOLUTION STRING,S =============================% solution string : every ant construction solution and fitness functionsolution_string = zeros(R,N+1);% COMPUTE R SOLUTIONfor i = 1 : R% solution_string(1,1:N) = randint(1,N,[1,K]);r = rand(1,N); %construct solution Si using pheromone trailfor g = 1 : Nif r(g) < qtau_max = max(tau(g,:));Cluster_number = find(tau(g,:)==tau_max);solution_string(i,g) = Cluster_number(1); %%%%%%%%%%%%% 1--ielsesum_p = sum(tau(g,:));p = tau(g,:) / sum_p;for u = 2 : Kp(u) = p(u) + p(u-1);endrr = rand;%Cluster_number = K;for s = 1 : Kif (rr <= p(s))Cluster_number = s;solution_string(i,g) = Cluster_number; %%%%%%%%%%%%% 1--ibreak;endendendend% compute weights(weight) of all test samples and cluster centers(cluster_center)weight = zeros(N,K);for h = 1:NCluster_index = solution_string(i,h); %%%%%%%%%%%%% 1--iweight(h,Cluster_index) = 1;endcluster_center = zeros(K,n);for j = 1:Kfor v = 1:nsum_wx = sum(weight(:,j).*X(:,v));sum_w = sum(weight(:,j));if sum_w==0cluster_center(j,v) =0continue;elsecluster_center(j,v) = sum_wx/sum_w;endendend% computer clustering metric and% assign it as objective function value Fi of solution ,SiF = 0;for j= 1:Kfor ii = 1:NTemp=0;if solution_string(i,ii)==j; %%%%%%%%%%%%% 1--ifor v = 1:nTemp = ((abs(X(ii,v)-cluster_center(j,v))).^2)+Temp;endTemp = sqrt(Temp);endF = (Temp)+F;endendsolution_string(i,end) = F; %%%%%%%%%%%%% 1--iend %for i = 1 : R% select best L solutions out of R solutions using objective function values% LOCAL SEARCH PROCEDURES====================================================% fitness sort in ascending order[fitness_ascend,solution_index] = sort(solution_string(:,end),1);solution_ascend = [solution_string(solution_index,1:end-1) fitness_ascend];% pls is local search threshold probabilitypls = 0.05;% perform local search on L solutionL = 2;% local search proceduressolution_temp = zeros(L,N+1);k = 1;while(k <= L)solution_temp(k,:) = solution_ascend(k,:);rp = rand(1,N);for i = 1:Nif rp(i) <= plscurrent_cluster_number = setdiff([1:K],solution_temp(k,i));change_cluster = randint(1,1,current_cluster_number);solution_temp(k,i) = change_cluster;endend% computer weights of all test samples and cluster centerssolution_temp_weight = zeros(N,K);for h = 1:Nsolution_temp_cluster_index = solution_temp(k,h); %%%%%%%%%%%%% 1--k solution_temp_weight(h,solution_temp_cluster_index) = 1;endsolution_temp_cluster_center = zeros(K,n);for j = 1:Kfor v = 1:nsolution_temp_sum_wx = sum(solution_temp_weight(:,j).*X(:,v));solution_temp_sum_w = sum(solution_temp_weight(:,j));if solution_temp_sum_w==0solution_temp_cluster_center(j,v) =0;continue;elsesolution_temp_cluster_center(j,v) = solution_temp_sum_wx/solution_temp_sum_w; endendend% computer solution temp clustering metric and% assign it as objective function value Ft of solution ,Stsolution_temp_F = 0;for j= 1:Kfor ii = 1:Nst_Temp=0;if solution_temp(k,ii)==j; %%%%%%%%%%%%% 1--kfor v = 1:nst_Temp = ((abs(X(ii,v)-solution_temp_cluster_center(j,v))).^2)+st_Temp;endst_Temp = sqrt(st_Temp);endsolution_temp_F = (st_Temp)+solution_temp_F;endendsolution_temp(k,end) = solution_temp_F; %%%%%%%%%%%%% 1--k% if Ft<Fl then Fl=Ft and Sl=Stif solution_temp(k,end) <= solution_ascend(k,end) %%%%%%%%%%%%% 1--k solution_ascend(k,:) = solution_temp(k,:); %%%%%%%%%%%%% 1--kendif solution_ascend(k,end)<=best_solution_function_valuebest_solution = solution_ascend(k,:);endk = k+1;end %end while(local search)% UPDA TE PHEROMONE TRAIL MA TRIX=============================================% Update pheromone trail matrix using best L solution% for i = 1 : N% %for j = 1 : L% tau(i,best_solution(1,i)) = (1 - rho) * tau(i,best_solution(1,i)) + rho / (sum(best_solution(1,end)));% %end% end%% t = t+1;% end %while(main)%++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ +++++tau_F = 0;for j = 1:Ltau_F = tau_F + solution_ascend(j,end);endfor i = 1 : Ntau(i,best_solution(1,i)) = (1 - rho) * tau(i,best_solution(1,i)) + 1/ tau_F;%use 1/tau_F or rho/tau_F, neither of them is goodend%+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++t=t+1;endclc; Fbest_solution = solution_ascend(1,1:end-1)best_solution_function_value = solution_ascend(1,end)。

matlab蚁群算法代码,蚁群算法（ACO）MATLAB实现(⼀)蚁群算法的由来蚁群算法(ant colony optimization)最早是由Marco Dorigo等⼈在1991年提出，他们在研究新型算法的过程中，发现蚁群在寻找⾷物时，通过分泌⼀种称为信息素的⽣物激素交流觅⾷信息从⽽能快速的找到⽬标，据此提出了基于信息正反馈原理的蚁群算法。

蚁群算法的基本思想来源于⾃然界蚂蚁觅⾷的最短路径原理，根据昆⾍科学家的观察，发现⾃然界的蚂蚁虽然视觉不发达，但它们可以在没有任何提⽰的情况下找到从⾷物源到巢⽳的最短路径，并在周围环境发⽣变化后，⾃适应地搜索新的最佳路径。

蚂蚁在寻找⾷物源的时候，能在其⾛过的路径上释放⼀种叫信息素的激素，使⼀定范围内的其他蚂蚁能够察觉到。

当⼀些路径上通过的蚂蚁越来越多时，信息素也就越来越多，蚂蚁们选择这条路径的概率也就越⾼，结果导致这条路径上的信息素⼜增多，蚂蚁⾛这条路的概率⼜增加，⽣⽣不息。

这种选择过程被称为蚂蚁的⾃催化⾏为。

对于单个蚂蚁来说，它并没有要寻找最短路径，只是根据概率选择；对于整个蚁群系统来说，它们却达到了寻找到最优路径的客观上的效果。

这就是群体智能。

(⼆)蚁群算法能做什么蚁群算法根据模拟蚂蚁寻找⾷物的最短路径⾏为来设计的仿⽣算法，因此⼀般⽽⾔，蚁群算法⽤来解决最短路径问题，并真的在旅⾏商问题(TSP，⼀个寻找最短路径的问题)上取得了⽐较好的成效。

⽬前，也已渐渐应⽤到其他领域中去，在图着⾊问题、车辆调度问题、集成电路设计、通讯⽹络、数据聚类分析等⽅⾯都有所应⽤。

(三)蚁群算法实现优化的 函数为F(x,y)= -(x.^2+3*y.^4-0.2*cos(3*pi*x)-0.4*cos(4*pi*y)+0.6)MATLABclearclcAnt = 300;%蚂蚁数量Times = 80;%移动次数Rou = 0.9;%荷尔蒙发挥系数P0 = 0.2;%转移概率Lower_1 = -1;%搜索范围Upper_1 = 1;Lower_2 = -1;Upper_2 = 1;for i=1:AntX(i,1)=(Lower_1+(Upper_1-Lower_1)*rand);X(i,2)=(Lower_1+(Upper_2-Lower_2)*rand);Tau(i)=F(X(i,1),X(i,2));endstep=0.05;f='-(x.^2+3*y.^4-0.2*cos(3*pi*x)-0.4*cos(4*pi*y)+0.6)';figure(1);subplot(1,2,1);mesh(x,y,z);hold on;plot3(X(:,1),X(:,2),Tau,'k*')hold on;text(0.1,0.8,-0.1,'蚂蚁的初始位置分布');xlabel('x');ylabel('y');zlabel('f(x,y)');for T=1:Timeslamda=1/T;[Tau_Best(T),BestIndex]=max(Tau);for i=1:AntP(T,i)=(Tau(BestIndex)-Tau(i))/Tau(BestIndex);%计算转移状态概率endfor i=1:Antif P(T,i)temp1=X(i,1)+(2*rand-1)*lamda;temp2=X(i,2)+(2*rand-1)*lamda;else%全局搜索temp1=X(i,1)+(Upper_1-Lower_1)*(rand-0.5);temp2=X(i,2)+(Upper_2-Lower_2)*(rand-0.5);endif temp1temp1=Lower_1;endif temp1>Upper_1temp1=Upper_1;endif temp2temp2=Lower_2;endif temp2>Upper_2if F(temp1,temp2)>F(X(i,1),X(i,2))%更新位置X(i,1)=temp1;X(i,2)=temp2;endendfor i=1:AntTau(i)=(1-Rou)*Tau(i)+F(X(i,1),X(i,2));%更新荷尔蒙endendsubplot(1,2,2);mesh(x,y,z);hold on;x=X(:,1);y=X(:,2);plot3(x,y,eval(f),'k*');hold on;text(0.1,0.8,-0.1,'蚂蚁的最终位置分布');xlabel('x');ylabel('y');zlabel('f(x,y)');[max_value,max_index]=max(Tau);maxX=X(max_index,1);maxY=X(max_index,2);maxValue=F(X(max_index,1),X(max_index,2));1234567891016 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 4450 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78clcAnt=300;%蚂蚁数量Times=80;%移动次数Rou=0.9;%荷尔蒙发挥系数P0=0.2;%转移概率Lower_1=-1;%搜索范围Upper_1=1;Lower_2=-1;Upper_2=1;fori=1:AntX(i,1)=(Lower_1+(Upper_1-Lower_1)*rand);X(i,2)=(Lower_1+(Upper_2-Lower_2)*rand);Tau(i)=F(X(i,1),X(i,2));endstep=0.05;f='-(x.^2+3*y.^4-0.2*cos(3*pi*x)-0.4*cos(4*pi*y)+0.6)';[x,y]=meshgrid(Lower_1:step:Upper_1,Lower_2:step:Upper_2); z=eval(f);figure(1);subplot(1,2,1);mesh(x,y,z);holdon;plot3(X(:,1),X(:,2),Tau,'k*')holdon;text(0.1,0.8,-0.1,'蚂蚁的初始位置分布');xlabel('x');ylabel('y');zlabel('f(x,y)');forT=1:Timeslamda=1/T;[Tau_Best(T),BestIndex]=max(Tau);fori=1:AntifP(T,i)temp1=X(i,1)+(2*rand-1)*lamda;temp2=X(i,2)+(2*rand-1)*lamda;else%全局搜索temp1=X(i,1)+(Upper_1-Lower_1)*(rand-0.5); temp2=X(i,2)+(Upper_2-Lower_2)*(rand-0.5); endiftemp1temp1=Lower_1;endiftemp1>Upper_1temp1=Upper_1;endiftemp2temp2=Lower_2;endiftemp2>Upper_2temp2=Upper_2;endifF(temp1,temp2)>F(X(i,1),X(i,2))%更新位置X(i,1)=temp1;X(i,2)=temp2;endendfori=1:AntTau(i)=(1-Rou)*Tau(i)+F(X(i,1),X(i,2));%更新荷尔蒙endendsubplot(1,2,2);mesh(x,y,z);y=X(:,2);plot3(x,y,eval(f),'k*');holdon;text(0.1,0.8,-0.1,'蚂蚁的最终位置分布');xlabel('x');ylabel('y');zlabel('f(x,y)');[max_value,max_index]=max(Tau);maxX=X(max_index,1);maxY=X(max_index,2);maxValue=F(X(max_index,1),X(max_index,2));优化函数：MATLABfunction f = F(x,y)f = -(x.^2+3*y.^4-0.2*cos(3*pi*x)-0.4*cos(4*pi*y)+0.6); end123functionf=F(x,y)f=-(x.^2+3*y.^4-0.2*cos(3*pi*x)-0.4*cos(4*pi*y)+0.6); end效果：。

基于蚁群算法的PID控制参数优化Matlab源码(2009-07-26 12:31:02)除了蚁群算法，可用于PID参数优化的智能算法还有很多，比如遗传算法、模拟退火算法、粒子群算法、人工鱼群算法，等等。

function [BESTX,BESTY,ALLX,ALLY]=ACOUCP(K,N,Rho,Q,Lambda,LB,UB,Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB)%% 此函数实现蚁群算法，用于PID控制参数优化% GreenSim团队原创作品，转载请注明%Email:****************% GreenSim团队主页：/greensim% [color=red]欢迎访问GreenSim——算法仿真团队→[url=/greensim]/greensim[/url][/color]%% 输入参数列表% K 迭代次数% N 蚁群规模% Rho 信息素蒸发系数，取值0～1之间，推荐取值0.7～0.95% Q 信息素增加强度，大于0，推荐取值1左右% Lambda 蚂蚁爬行速度，取值0～1之间，推荐取值0.1～0.5% LB 决策变量的下界，M×1的向量% UB 决策变量的上界，M×1的向量% Num 被控制对象传递函数的分子系数向量% Den 被控制对象传递函数的分母系数向量% Delay 时间延迟% ts 仿真时间步长% StepNum 仿真总步数% SigType 信号类型，1为阶跃信号，2为方波信号，3为正弦波信号% PIDLB PID控制输出信号限幅的下限% PIDUB PID控制输出信号限幅的上限%% 输出参数列表% BESTX K×1细胞结构，每一个元素是M×1向量，记录每一代的最优蚂蚁% BESTY K×1矩阵，记录每一代的最优蚂蚁的评价函数值% ALLX K×1细胞结构，每一个元素是M×N矩阵，记录每一代蚂蚁的位置% ALLY K×N矩阵，记录每一代蚂蚁的评价函数值%% 第一步：初始化M=length(LB);%决策变量的个数%蚁群位置初始化X=zeros(M,N);for i=1:Mx=unifrnd(LB(i),UB(i),1,N);X(i,:)=x;end%输出变量初始化ALLX=cell(K,1);%细胞结构，每一个元素是M×N矩阵，记录每一代的个体ALLY=zeros(K,N);%K×N矩阵，记录每一代评价函数值BESTX=cell(K,1);%细胞结构，每一个元素是M×1向量，记录每一代的最优个体BESTY=zeros(K,1);%K×1矩阵，记录每一代的最优个体的评价函数值k=1;%迭代计数器初始化Tau=ones(1,N);%信息素初始化Y=zeros(1,N);%适应值初始化%% 第二步：迭代过程while k<=KYY=zeros(1,N);for n=1:Nx=X(:,n);[J,u,yout,error]=PIDOBJ(x(1),x(2),x(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);YY(n)=J;endmaxYY=max(YY);temppos=find(YY==maxYY);POS=temppos(1);%蚂蚁随机探路for n=1:Nif n~=POSx=X(:,n);[J,u,yout,error]=PIDOBJ(x(1),x(2),x(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fx=J;mx=GaussMutation(x,LB,UB);[J,u,yout,error]=PIDOBJ(mx(1),mx(2),mx(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fmx=J;if Fmx<FxX(:,n)=mx;Y(n)=Fmx;elseif rand>1-(1/(sqrt(k)))Y(n)=Fmx;elseX(:,n)=x;Y(n)=Fx;endendendfor n=1:Nif n~=POSx=X(:,n);[J,u,yout,error]=PIDOBJ(x(1),x(2),x(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fx=J;mx=GaussMutation(x,LB,UB);[J,u,yout,error]=PIDOBJ(mx(1),mx(2),mx(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fmx=J;if Fmx<FxY(n)=Fmx;elseif rand>1-(1/(sqrt(k)))X(:,n)=mx;Y(n)=Fmx;elseX(:,n)=x;Y(n)=Fx;endendend%朝信息素最大的地方移动for n=1:Nif n~=POSx=X(:,n);r=(K+k)/(K+K);p=randperm(N);t=ceil(r*N);pos=p(1:t);TempTau=Tau(pos);maxTempTau=max(TempTau);pos2=find(TempTau==maxTempTau);pos3=pos(pos2(1));x2=X(:,pos3(1));x3=(1-Lambda)*x+Lambda*x2;[J,u,yout,error]=PIDOBJ(x(1),x(2),x(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fx=J;[J,u,yout,error]=PIDOBJ(x(1),x(2),x(3),Num,Den,Delay,ts,StepNum,SigType,PIDLB,PIDUB);Fx3=J;if Fx3<FxX(:,n)=x3;Y(n)=Fx3;elseif rand>1-(1/(sqrt(k)))X(:,n)=x3;Y(n)=Fx3;elseX(:,n)=x;Y(n)=Fx;endendend%更新信息素并记录Tau=Tau*(1-Rho);maxY=max(Y);minY=min(Y);DeltaTau=(maxY-Y)/(maxY-minY);Tau=Tau+Q*DeltaTau;ALLX{k}=X;ALLY(k,:)=Y;minY=min(Y);pos4=find(Y==minY);BESTX{k}=X(:,pos4(1));BESTY(k)=minY;disp(k);k=k+1;end。

matlab蚁群算法代码以下是一个简单的MATLAB蚁群算法代码示例,其中使用了一个二维网格作为蚂蚁的住所,并在网格上放置了一些随机的节点作为蚂蚁的出发和目的地,每个蚂蚁沿着最短路径搜索路径从一个节点到另一个节点。

```matlab% 定义蚂蚁的参数num_nodes = 10; % 网格节点数num_tasks = 100; % 任务数num_neighbors = 50; % 蚂蚁之间的连接数% 随机放置节点nodes = randi(num_nodes, num_nodes);% 创建蚂蚁的基本队列蚂蚁_queue = queue();% 定义蚂蚁的基本策略def_蚂蚁_策略 = {[set_task(i, j, k)]= {1},[set_neighbor(i, j, k)]= {2},[set_task(i, j, k)]= {3},};% 更新蚂蚁的状态def_蚂蚁_update = {for i = 1:num_tasksfor j = 1:num_neighborsif get(蚂蚁_queue, -1, 1) == num_tasksget(蚂蚁_queue, -1, 1) = set_task(i, j, k);set(蚂蚁_queue, -1, 1) = set_neighbor(i, j, k); endendend};% 定义蚂蚁的搜索函数function 蚂蚁_function(i, j, k, task, target) % 计算当前蚂蚁的最短路径path = [zeros(1, num_neighbors); 1];path(end+1, -1) = target;path(end, num_nodes) = 1;path = path./zeros(1, num_neighbors);% 搜索蚂蚁的下一个节点for j = 1:num_neighborsif get(蚂蚁_queue, -1, j) == taskif get(蚂蚁_queue, -1, j) == target蚂蚁_function(i, j, k, task, target)endend% 计算蚂蚁的当前路径path_function = path(1:end-1, 1:end-1);end% 启动蚂蚁搜索蚂蚁_start(蚂蚁_queue);% 计算蚂蚁的最短路径function path_function = get_shortest_path(path_var) % 计算每个节点到目标节点的最短路径path_var = path_function;% 计算每个节点到每个邻居节点的最短路径for k = 1:num_neighborspath_var = cellfun(@(i,j) get(path_var, i, j, k), path_var);end% 返回所有节点的最短路径return path_var;```这是一个简单的例子,可以根据具体的需求进行修改和优化。

蚁群算法路径优化matlab代码蚁群算法是一种基于生物群体的智能算法，常用于路径优化等问题。

在这个问题中，蚂蚁在寻找食物时会根据周围的环境信息和食物的香味找到最短路径。

本文将介绍如何在 MATLAB 中使用蚁群算法进行路径优化，并提供一些拓展。

在 MATLAB 中实现蚁群算法需要用到三个主要函数:ants_logic.m、ants_move.m 和 ants_display.m。

以下是这三个函数的基本功能和代码实现。

1. ants_logic.m这个函数是蚁群算法的核心部分，负责计算蚂蚁的当前路径和更新路径搜索树。

函数的基本思路是每个蚂蚁根据当前环境和食物香味来选择前进方向，如果前方是死路或食物已经被其他蚂蚁找到，则蚂蚁会返回原路。

如果蚂蚁到达了食物位置，则它会将自己的信息传递给其他蚂蚁，并更新食物香味。

拓展：在路径优化问题中，通常会有多个不同的路径可供选择，而蚁群算法可以通过学习其他蚂蚁的路径来发现更短、更快的路径。

为了实现这一功能，可以在 ants_logic.m 函数中增加一个参数，指示当前蚂蚁应该学习其他哪个蚂蚁的路径。

2. ants_move.m这个函数负责控制蚂蚁的移动方向。

在函数中，我们需要给定蚂蚁的当前位置和食物位置，并计算蚂蚁应该移动到的新位置。

在MATLAB 中，我们可以使用 rand 函数生成一个随机数，然后将其作为新位置的坐标。

拓展：为了提高路径搜索的效率，我们可以在 ants_move.m 函数中加入一些随机因子。

例如，可以在蚂蚁移动方向上添加一个随机偏置，这样可以让蚂蚁更有可能探索新的区域。

3. ants_display.m这个函数用于可视化路径搜索的过程。

在函数中，我们可以给定蚂蚁的初始位置和食物位置，并使用 MATLAB 的图形处理函数绘制路径。

拓展：为了使路径搜索过程更加有趣，我们可以在ants_display.m 函数中添加一些动画效果。

例如，可以使用 MATLAB 的 animation 函数创建动画，让蚂蚁路径在屏幕上动态地显示。