有向动态拓扑混合作用力微粒群优化 算法及可靠性应用

来源：机械工程学报杂志2017年第10期北京时间：

作者：姚成玉, 赵哲谕, 陈东宁, 檀雪云, 吕世君

单位：1. 燕山大学河北省工业计算机控制工程重点实验室 秦皇岛 066004; 2. 燕山大学河北省重型机械流体动力传输与控制重点实验室 秦皇岛 066004; 3. 先进锻压成型技术与科学教育部重点实验室(燕山大学) 秦皇岛 066004);

摘要：针对微粒群优化算法易陷入局部最优、出现早熟等不足，从作用力规则和种群拓扑结构两方面进行研究。提出一种混合作用力微粒群优化(Hybrid force PSO， HFPSO)算法，将算法的搜索过程划分为前期和后期两个阶段，分别构造引斥力规则和双引力规则，使算法搜索前期具有良好种群多样性、搜索后期有较高寻优精度。进一步将生物趋利避害的行为选择机制融入HFPSO算法，提出有向动态拓扑混合作用力微粒群优化算法，赋予微粒主观能动性使其靠近适应值较好微粒、远离适应值较差微粒，提出适应值驱动边变化的有向动态拓扑(Fitness-driven edge-changing unidirectional dynamic topology， FEUDT)结构，并将FEUDT结构与HFPSO算法以结构演化和算法进化同步进行的方式结合，进一步提升算法的优化性能。利用Benchmark函数对所提算法与标准PSO、搜索后期斥力增强型混合引斥力微粒群优化(LRPSO)算法进行性能对比测试，结果表明，所提算法具有较好的寻优能力和较快的收敛速度。通过桥式系统可靠性优化实例和供应商参与的某汽车产品子系统可靠性设计优化实例，验证了所提算法求解实际复杂优化问题的有效性。

关键词：混合作用力,可靠性优化,有向动态拓扑,微粒群优化算法；

基金资助：* 国家自然科学基金(51405426， 51675460)和河北省自然科学基金(E2016203306)资助项目; 20160612收到初稿，20170327收到修改稿;