基于自适应的细菌觅食优化算法研究

摘要

人们受到自然界的生理现象的启发，设计了模拟生物群体为特征的群智能算法。细菌觅食优化算法模拟了大肠杆菌的觅食行为，是群智能优化算法的一种典型代表。其搜索和优化过程就是生物体进化和觅食的过程，目标函数就是生物体的对环境的适应度值。细菌觅食优化算法具有并行搜索、机制新颖等优点，已被成功地应用到了各种组合优化问题中，并取得了不错的结果。但是细菌觅食优化算法存在着收敛速度慢和求解精度不高等问题，针对这些缺点，本文将基于自适应的方法改进算法，从而提高其在求解问题时的性能。
　　论文首先介绍了细菌觅食优化算法的基本原理和数学模型，并分析了细菌觅食优化算法的三个关键操作。其次针对细菌觅食优化算法存在容易陷入局部最优、求解精度不高、收敛速度慢等问题，提出一种新的基于自适应的算法。算法主要对趋化和复制两个关键步骤进行改进，自适应地调整游动步长，并在复制操作中引入轮盘赌选择机制，使算法快速收敛到全局最优解以改善细菌觅食优化算法的性能。选择四个经典的测试函数对自适应算法的性能进行实验，实验结果表明，提出的算法不仅收敛速度快，且求解精度高。最后，用RFID读写器网络优化问题来验证改进的细菌觅食优化算法，针对RFID读写器网络优化问题的特点，选择适当的评价指标，进行仿真实验，实验结果也表明了该改进算法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状分析

1．3 论文的主要工作

1．4 组织结构

第二章 细菌觅食优化算法概论

2．1 细菌觅食优化算法的基本机制

2．1．1 细菌觅食优化算法的生物学基础

2．1．2 细菌觅食优化算法的最优化模型

2．2 细菌觅食优化算法的基本操作

2．2．1 趋化操作

2．2．2 复制操作

2．2．3 迁徙操作

2．2．4 细菌觅食优化算法的步骤

2．3 本章小结

第三章 基于白适应方法改进细菌觅食优化算法

3．1 趋化操作的改进

3．1．1 趋化操作的分析

3．1．2 基于自适应的调整游动步长

3．2 复制操作的改进

3．2．1 复制操作的分析

3．2．2 轮盘赌选择法基本思想

3．2．3 轮盘赌选择法在复制操作中的应用

3．3 迁徙操作的改进

3．3．1 迁徙操作的分析

3．3．2 基于自适应调整迁徙概率

3．4 算法实现步骤

3．5 实验及结果分析

3．5．1 测试函数

3．5．2 参数设置

3．5．3 实验结果及分析

3．6 本章小结

第四章 基于自适应的细菌觅食优化算法求解RFID读写器网络优化问题

4．1 RFID技术概述

4．1．1 RFID技术简介

4．1．2 RIFD系统工作原理

4．1．3 无线网络覆盖技术简介

4．2 RFID读写器网络优化问题

4．2．1 RFID读写器网络优化问题的特点

4．2．2 读写器网络的冲突问题

4．2．3 读写器部署问题

4．3 改进算法应用于求解RFID读写器网络优化问题

4．3．1 RFID读写器网络优化问题的目标函数

4．3．2 算法步骤

4．3．3 仿真实验的参数设置

4．3．4 实验结果分析

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况