基于PSO粒子群优化的任务指派最优问题matlab仿真,并输出甘特图

简介: 基于PSO粒子群优化的任务指派最优问题matlab仿真,并输出甘特图

1.算法仿真效果
matlab2022a仿真结果如下:

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每个节点的人员:4 3 4 1 8 1 3 1 4 7 8 4 5 2 7 3 5 6 8 7 1 6 2 1 4 8

2.算法涉及理论知识概要

   PSO算法是一种随机的、并行的优化算法。它的优点是:不要求被优化函数具有可微、可导、连续等性质,收敛速度较快,算法简单,容易编程实现。然而,PSO算法的缺点在于:(1)对于有多个局部极值点的函数,容易陷入到局部极值点中,得不到正确的结果。造成这种现象的原因有两种,其一是由于待优化函数的性质;其二是由于微粒群算法中微粒的多样性迅速消失,造成早熟收敛。这两个因素通常密不可分地纠缠在一起。(2)由于缺乏精密搜索方法的配合,PSO算法往往不能得到精确的结果。造成这种问题的原因是PSO算法并没有很充分地利用计算过程中获得的信息,在每一步迭代中,仅仅利用了群体最优和个体最优的信息。(3)PSO算法虽然提供了全局搜索的可能,但是并不能保证收敛到全局最优点上。(4)PSO算法是一种启发式的仿生优化算法,当前还没有严格的理论基础,仅仅是通过对某种群体搜索现象的简化模拟而设计的,但并没有从原理上说明这种算法为什么有效,以及它适用的范围。因此,PSO算法一般适用于一类高维的、存在多个局部极值点而并不需要得到很高精度解的优化问题。
    当前针对PSO算法开展的研究工作种类繁多,经归纳整理分为如下八个大类:(1)对PSO算法进行理论分析,试图理解其工作机理;(2)改变PSO算法的结构,试图获得性能更好的算法;(3)研究各种参数配置对PSO算法的影响;(4)研究各种拓扑结构对PSO算法的影响;(5)研究离散版本的PSO算法;(6)研究PSO算法的并行算法;(7)利用PSO算法对多种情况下的优化问题进行求解;(8)将PSO算法应用到各个不同的工程领域。以下从这八大类别着手,对PSO算法的研究现状作一梳理。由于文献太多,无法面面俱到,仅捡有代表性的加以综述。

   PSO初始化为一群随机粒子(随机解)。然后通过迭代找到最优解。在每一次迭代中,粒子通过跟踪两个“极值(pbest和gbest)”来更新自己。在找到这两个最优值后,粒子通过下面的公式来更新自己的速度和位置。

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对于公式(1):

公式(1)中的第一部分称为记忆项,表示上次速度大小和方向的影响;
公式(1)中的第二部分称为自身认知项,是从当前点指向粒子自身最好点的一个矢量,表示粒子的动作来源于自己经验的部分;
公式(1)中的第三部分称为群体认知项,是一个从当前点指向种群最好点的矢量,反映了粒子间的协调合作和知识共享。粒子就是通过自己的经验和同伴中最好的经验来决定下一步的运动。

3.MATLAB核心程序

[en,n]=size(man);
tracee = ones(1,gen); 
tracee(1) = 10000000; % 初始全局最佳适应度设为足够大 
for i = 1:s,
    bestfit(i) = 10000000; % 初始个体历史最佳适应度设为足够大 
end
bestpar = swarminit; % 个体历史最佳粒子初始化
for l=1:swarminitnum,
    fitlist(l)=[0];
end
dd1=clock;
%==开始世代循环===============================
for step=1:gen, 
    for q=1:swarminitnum,
        for pop=1:n,
            time1(pop)=da(time(pop)/man(swarminit{q}(pop),pop));
        end   
        fitlist(q)=uncode(MM,n,time1,swarminit{q},en);      
    end% 计算当前粒子群每个粒子的适应度
    [minval,sub] = min(fitlist); % 求得这代粒子的适应度最小值及其下标 
    if(tracee(step) > minval),  
        tracee(step) = minval;
        bestparticle = swarminit{sub};
    end
    if(step~= gen) ,
       tracee(step+1)=tracee(step);% 全局最佳适应度及最佳粒子调整 
    end
 
     T=0.95*T;
   for i = 1:s,
       tt=fitlist(i)-bestfit(i);       
       if  (bestfit(i) > fitlist(i))|(min(1,exp(-tt/T))>=rand(1,1)) ,   
            bestfit(i) = fitlist(i); 
            bestpar{i} = swarminit{i};
       end  
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