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粒子群算法

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发表于 2020-9-16 13:57 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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x
" |8 `1 i, n9 b3 ^- i& Q. |' A; x+ Z
%%%%%     - F: J6 T1 Q% u6 r( @+ H# U* _) E
函数名:
! }4 _: y6 F" D6 i" R  initialize_variables()    %%%%%
4 R; o* h3 w: e/ }$ Z4 }function f = initialize_variables(N)   
" c  p, o' f, j2 G* `& \; s! [min = 0.1;% }6 `, O: C( N1 K) ~
max = 400;  7 E& G2 e- Y+ x/ U
Vmax=1;
5 h5 v7 Z) _2 M1 x$ W# N# m9 X+ IVmin=-1;   
  q5 ^9 A9 M" s  D! Y' l%come to here  
8 |9 s3 P3 t) ^' v! Z# qM=7;, A" |5 n$ |! u) {
K=8;( v0 l9 u& L8 W) X1 T7 z
for i = 1 : N5 p" a8 g2 ?; t7 l. n5 D; n; j
% Initialize the decision variables+ n; W9 Q3 ]% _! e
for j = 1 : M0 Q0 w3 h; o9 e  Q
f(i,j) = min+ (max - min)*rand(1);   % rand means random
5 o6 Y" j1 R' q% L- j* Y  pend
3 }+ u$ C" J' o- ?2 F% Evaluate the objective function9 m& d& }5 M: M# O9 V
f(i,8) = evaluate_objective(f(i,);  
8 S' G6 O9 m8 |/ @* G. t7 Lfor j=K+1:K+7
/ w+ g( ]  W8 ^$ F6 [f(i,j)=Vmin + (Vmax - Vmin)*rand(1);2 u' F, A6 W/ M0 u4 y6 Z8 l
end' c1 C6 F9 g5 R" U' A0 A* {
end  C- ~+ T( d0 a# X6 z. ~; t
+ u* L. h  ]# x8 ~- m9 H% P

8 q5 N  @. e/ I* f, x2 R. l  S6 ~& _1 l1 A" r
%%%%%
! Y* p6 e( ?" O) p6 u- t" w. P%%%%%' I. k* o$ M: _7 e4 Q* U
函数名:5 o2 s$ n  d6 A) t2 F) h: h# H
initialize_variables()%%%%%
5 V, n6 @- e, p. T' _$ Y" R: C. emin = 0.1;  
& n% O% Z$ h# R6 ~max = 400;  & W+ F2 _+ j/ }
Vmax=1;9 m. i& D1 O( t5 Q4 u7 F/ ]9 ^5 z
Vmin=-1;  , _) f5 p/ H: y' M  \6 X8 u5 T1 W
%come to here    j+ ]7 J' J  v
M=7;
  S  F; ?. |8 c0 H4 G6 iK=8;3 a( A, ]" F3 U3 e8 E1 K" F9 T
for i = 1 : N
% @' ^  x1 d6 ^2 S3 h* c) O* A     % Initialize the decision variables- I, F! \* {0 Z! \3 S0 k" E9 z5 x
     for j = 1 : M
! d2 |; M/ K) n         f(i,j) = min+ (max - min)*rand(1);   % rand means random
1 ~+ w) }8 w" }4 {0 L1 s     end7 L+ k4 @# C  }5 r$ C8 ~
     % Evaluate the objective function. ]: r6 Q5 E7 q  r
     f(i,8) = evaluate_objective(f(i,);  
3 j% O  g" n0 j$ C' |! ]     for j=K+1:K+7
, F4 O! ]% M# o7 N( J1 I2 ~) k$ ]         f(i,j)=Vmin + (Vmax - Vmin)*rand(1);! @) T8 C1 m2 ^) j
     end  \5 w# y9 B# m9 Q2 K
end/ {9 A3 P' ~& F

' Y/ j( T1 v& q  i, C9 P: h' d; `* i+ o  k- ~1 r) e
function f = check_band(x)
- P- f0 [1 I+ h, d[M,N]=size(x);
9 s6 J# O, u6 z" i2 x- C; r3 Gfor i=1:7; `0 Y% f6 o9 v6 V. M& C* Y. ]! O) r7 K
l_limit(i) = 0.1;, m+ N' Q* `3 S/ V, p. y
u_limit(i) = 400;
7 U5 @$ T2 O) R1 ]3 }end7 a. u! d5 ]7 J# E8 D
for i=1:M8 e3 }. z: I2 H' ]1 E* W2 f
for j=1:N
* o! W# b; N5 T1 S2 R0 ?if x(i,j)>u_limit(j)
2 Z1 b  w# c- z  \x(i,j)=u_limit(j);3 Z7 R- L- Z, }. P5 P
elseif x(i,j)<l_limit(j)7 Z* O+ O" _$ U  a3 ]  W% S( [/ T- ?
x(i,j)=l_limit(j);% e: a. p5 K' Z* l) z& z! {
end
" e. v6 N% K/ C9 eend% d! ~9 [- m, j- O
end9 H  s! i* d# ^- R" u# V; n
f=x;
, d  x; ?8 Z  R8 [
  u7 Q0 F. t6 t/ _! g. ~
! o3 n4 x( _7 }/ s( u+ ffunction f = check_band_v(x)
0 {- z" f* e0 g[M,N]=size(x);     
* B& t! [% R9 e3 xu_limit=1;% N2 U7 t4 K1 ^( X6 h. d+ W
l_limit=-1;2 w- A" b9 \1 r
for i=1:M0 ]( n+ v1 ?; H! H" W4 P' H$ |' V
     for j=1:N
  s% Y3 P) E5 l, z( u- I( [- @         if x(i,j)>u_limit
6 z: m0 }/ E# E             x(i,j)=u_limit;
+ Y) k- \: L1 O; z* W         elseif x(i,j)<l_limit! X" _' F5 f4 c8 n1 [/ p9 b
             x(i,j)=l_limit;9 h4 r: y% _$ ]' s& \) o/ l
         end
. r# M& U  k1 r+ Z" A0 D+ X/ E8 T     end
3 A7 _) b5 Z/ @! r6 S, kend0 ]) d  T/ h$ K6 ^: C. F  S
f=x;
* M( v. d* f( y2 ^0 t. b) N; N& I& L) C) t* E4 N

" w, d+ I; c" R3 @" ~  `$ cfunction f = evaluate_objective(x)
/ H1 V. g4 i" T$ h1 \f = [];- u: V" R4 d( o" C$ X; }
A=[0,0,0,1,0,0;0,0,0,0,1,0;0,0,0,0,0,1;0,0,0,0,0,0;0,86.69,-21.62,0,0,0;0,-40.31,39.45' u+ M* {/ ^" c8 x' \7 F- J1 J8 s
,0,0,0];* e* \. l4 K; I5 J1 z
B=[0,0,0,1,6.64,-0.088]';& o: X  |  J2 S6 ?4 g
C=[1,0,0,0,0,0;0,1,0,0,0,0;0,0,1,0,0,0];, j0 I9 v2 }9 D; Y+ S
D=0;
2 h; V+ z' K$ ^; yH=ss(A,B,C,D);
; l+ l! d2 u8 C- Qq=[x(1),0,0,0,0,0;0,x(2),0,0,0,0;0,0,x(3),0,0,0;0,0,0,x(4),0,0;0,0,0,0,x(5),0;0,0,
5 U- m% ]8 z6 x% ~" v1 W2 L0,0,0,x(6)];
& @' Z- K: B. `/ U7 \# d6 gr=x(7);
; V& E. \: [+ x% a" Nk=lqr(H,q,r);
2 J7 z1 o% N9 c+ ya=A-B*k;
, g: u' M  p4 R) f9 [8 b2 Hh=ss(a,B,C,D);   
+ Y/ ?: f3 V2 c9 G" RT=0:0.1:7;
' `9 K+ j/ g) Y, Q[output,time,stat_vect]=step(h,T);
+ a- Y* j! H$ u%output
( _" {) t7 r; X7 Z+ y$ T" p%stat_vect+ k9 G9 R& K4 O# [. f
sum_1=0;6 T" H8 Q, w! g- i0 f7 L! e
for i=1:1:71' s- l  d& I' ^# M4 M$ V
sum_1=sum_1+stat_vect(i,*q*stat_vect(i,:)'+k*stat_vect(i,:)'*r*k*stat_vect(i,:)';) p2 _8 u7 |( t! c# h
end
) M$ M  f0 W+ m* W; l3 Bf=sum_1;
7 V$ q* Q0 O" k  D5 s3 ^% i' g9 [2 w3 v8 h( O
  G* D& |9 x: c
# u2 z8 i5 z+ i$ b7 G! b0 \5 _: F
附录5 _/ }$ k& Q! g) K7 }
C9 D2 L! ?+ i* f  |) a" S! k
粒子群算法程序:
0 j. `: `; T4 E, a
" s% G4 K: G1 n%%%%%
: u3 t: J; r+ U/ H' _# |, z2 H被调函数
. D3 y& f0 s' Q! a4 Q% x1+ D7 s. Y* g4 l& v$ @8 i

+ T$ V% u" Y$ f4 L6 ^$ ^. Ainitialize_variables()  
: z. Q. M& d, R+ v4 Y) n* P" U种群初始化函数$ r1 Y$ J8 D0 f& U  @& [
%%%%%
4 o  m' z) y  c. O0 R%%%%%
# Y6 P( }; b& ?& q" R' }被调函数
! L+ l3 x# `  f: B9 k; ]" w% g2
$ u! y) t0 N* S4 u. v. k9 t: T% c8 C- J* D" Q+ I4 M2 ]
evaluate_objective()/ `7 z1 y9 X/ w; G* P  I* S
计算个体适应度的目标函数
1 A  I: q% B, S& K# h) n* P%%%%%8 a8 S5 Q! r; R$ u8 f& M1 x
clear all
  U% H, T8 Z& n7 N: wclc; a, C* p, z$ W# D" p
pop = 30;%30
8 H8 {$ V9 j( o) Q* ]* Wgen = 50;%500 Z7 Q) H" T, V! C: C  }
M = 1;   %the number of object 目标函数的位置- R' E, D8 C4 Q% q# t
V = 7;   %the number of chromosome 染色体的条数6 S( G5 I$ W% C; j9 Y
wmax=0.9;8 Z8 O* {* ~8 k+ X
wmin=0.35;) @/ c- q. [- G. C4 Z7 t8 ]' t* ]
c1=1.3;
1 B8 L2 Z: Q& h3 P; T9 ]c2=1.3;% Y2 D) R$ j4 I
for iter=1:gen
6 i1 M- Z* o1 b+ {W(iter)=wmax-((wmax-wmin)/gen)*iter;$ V7 i+ ~+ ]/ d% F& L" Q3 B
end     %计算惯性权重 inertia weight
" \9 b/ F) a0 V2 e" l. qchromosome = initialize_variables(pop);  %变量chromosome是一个30*15矩阵,里面包含30个个体的信息, x# l/ @' N" M5 h' o
for i=1:pop& E  Z) |" N* N3 S# M% R* Z
    pbest(i,:)=chromosome(i,1:8); %初始化个体极值pbest pbest为pop*8的一个矩阵
4 m4 I' H. b1 fend, v* g/ o, s, E- o$ Z/ N2 y: S. o
%初始化gbest; q0 n6 V# f( @. Y0 _4 R  V  V
[temp,index] = sort(chromosome(:,M+V));  %以低M+V列为升序把数组chromosome排序
( Y" T; Q1 T* E, }gbest=chromosome(index(1),:)  %index也是一个数组,index(x)表示temp数组中第x行的元素在原来数组中的位置, I4 V. w7 ^8 c
for i = 1 : gen
" a7 ^, G" G7 |/ L- Y3 C/ w    x_temp=chromosome(:,1:7);; l& o# Q5 w9 Y! h' ?  z
    v_temp=chromosome(:,9:15);
- M* t; |9 n3 G) D    pbest_temp=(:,1:7);
+ T: H- g. r0 @' Y    for j=1:pop
$ q- Q$ t+ @  }8 q' ?) w4 A        gbest_temp(j,:)=(1:7);0 i6 n' V9 q, [+ @( l
    end( i$ {* ?% K# A

+ G- E6 w1 e, g( U3 Q5 f2 B8 H% {5 |& G* T
) ]! p  e% V/ A1 ~
new=W(i)*v_temp+c1*rand*(pbest_temp-x_temp)+c2*rand*(gbest_temp-x_temp);. b. F3 h+ Z3 [  }" n
    x_new=x_temp+v_new;. T. }# D2 t" \6 E. \4 _* w
    x_new=check_band(x_new);
. K5 M5 s; E, W9 E8 w) U1 ?( c8 D       for j=1:pop
0 Q! \+ R2 U! s         f_object(j,:)=evaluate_objective(x_new(j,:)); %f_object为一个pop*1的矩阵
. ^9 {1 k8 v& D# s! @. D    end
) w& \+ P2 F  s# s$ R+ R/ Y       x_new(:,8)=f_object;5 U. v7 }0 ^& K, B; [6 H7 S, l- L
       chromosome = x_new;
+ c- o% r3 ?# b: t/ U       chromosome(1:pop,9:15)=v_new;  
4 Y/ O3 {1 E2 s4 d. ]  o       chromosome(pop+1:2*pop,1:7)=pbest;. e1 _$ r4 V/ m/ w
         for j=1:pop' ]' @8 n& x! y' A6 Z8 o) e
         if chromosome(j,8)<chromosome(j+pop,8)) k# S& L! i; @& K" Z4 Q
             pbest(j,:)=chromosome(j,1:8);1 n$ l8 m& I% \9 n" E+ |: x% M. F
         end
4 [1 b$ H8 B8 [5 q  h* ]     end
* U  r' _1 Z" c, b7 k7 l     chromosome=chromosome(1:pop,:);
, a; b& N8 C, R+ n  S7 y     chromosome(pop+1,1:7)=gbest(1:8);
8 X; s( a+ L0 C2 B4 [: k       [temp,index] = sort(chromosome(:,M+V));% Q7 t+ J, J. [# @; I( r* q
     gbest=chromosome(index(1),:);# `0 {, Z0 n4 }1 d4 Y
     chromosome=chromosome(1:pop,:);
% K& G7 }4 Z6 X* E     solution(i)=gbest(8);9 j& f- \9 e1 e7 E6 Z# C
     generation(i)=i;
* _' n, X$ z1 H  R/ U" e5 q     if ~mod(i,10): q# k2 `4 @5 W) O9 i
         fprintf('%d\n',i);
' k4 i3 M, S4 U5 p5 a     end. t# C- A" `1 r6 f% D8 x7 Y# z
end
8 |$ Z& m% i& i: y6 C& _$ @& i         figure(1)
+ \$ P& u0 y+ i8 d; L         ABC_object(chromosome(1,1:7));
% \, L4 I6 K- ]* m! _( u6 p1 ]         figure (2)  i8 R! t. U, {) u) q
         plot(generation, solution );' n6 G: W: P$ V. C
         title('QR op using   pso');% Y) Z0 u" ?$ j1 v
         xlabel('generation');, j9 f# z/ [6 D5 c4 d! G1 t& j
         ylabel('solution');1 o! c0 D8 }+ U/ {/ k8 s
以上是粒子群算法优化LQR的matlab程序,运行时出错了,请求帮忙!! i$ c8 g0 O! }5 G; Y# W# {

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2#
发表于 2020-9-16 14:38 | 只看该作者
帮你顶一下

该用户从未签到

4#
发表于 2020-9-17 11:10 | 只看该作者
我没看出来问题,等一个大神把
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