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一种基于邻域量子粒子群的混沌系统参数估计方法技术方案

技术编号:10451474 阅读:219 留言:0更新日期:2014-09-18 16:15
本发明专利技术公开了一种基于邻域量子粒子群的混沌系统参数估计方法,寻优过程中利用量子空间中的粒子满足聚集态的性质完全不同特点,使粒子在整个可行解空间中进行搜索全局最优解,同时在量子粒子群算法中整合了邻域信息共享思想,利用了搜索粒子间邻域极值和全局极值的邻域搜索机制,增加了粒子的多样性,提出全局搜索的能力,具有调整参数少、结构简单、优化时间短等优点,可实现最佳参数估计效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及系统辨识和智能
,具体地说是一种基于邻域量子粒子群的的 混沌系统参数估计方法。
技术介绍
近年来,混沌系统的控制与同步已经成为非线性科学中的重要方向之一,并获得 了广泛研究。然而现有的多数控制和同步方法均是在系统参数已知的情况下给出的,但在 实际应用中,由于系统复杂性导致某些参数难以测量或确定,或者出于某种特殊原因某些 参数不可知,所以混沌系统的控制与同步必须首先估计出系统未知参数。因而,估计混沌系 统的未知参数成为混沌控制与同步需迫切解决的首要问题。 粒子群优化算法(PS0),是由Eberhart和Kennedy于1995年提出的进化计算算 法。PS0简单且具有良好的优化性能,是一种新兴的很有前途的全局优化算法,但它存在对 一些复杂优化问题容易陷入局部极值的缺陷。量子粒子群优化(QPS0)算法是孙俊等人从 量子力学的角度,提出的一种新的PS0算法,它是对标准PS0算法的全新改进,粒子的搜索 性能远远优于基本PS0算法,已经在函数优化、神经网络训练等领域得到应用。 本专利技术技术将提出一种基于邻域信息的量子粒子群算法,并将该算法应用于混沌 系统的参数估计中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服基本粒子群算法的不足,提出一种基于邻域信息的量子粒 子群优化算法来估计Lorenz混沌系统的参数,寻优过程中利用了粒子的量子行为,并且搜 索粒子可在邻域极值和全局极值之间协同切换,充分发挥搜索粒子间的邻域搜索机制,具 有高效搜索和全局搜索的能力,以达到实现最佳参数估计效果。 本专利技术采用的技术方案包含如下步骤: 步骤1 :由混沌系统产生T个混沌离散时间序列(X (t),y (t),z (t)),其中(X (t), y(t), z(t))为混沛系统的状态变量,t为从1到T的一系列离散时间序列。 步骤2 :初始化。确定粒子群的种群规模Μ,维数大小D,粒子的位置向量为Si = (sn,si2,…,siD),粒子对应的速度向量为Vi = (vn,vi2,…,viD),i = 1,2,·,Μ,最大速 度,每个邻域粒子数Ν (使Μ mod Ν = 0),迭代次数k = 1,最大迭代次数Kmax。 步骤3 :计算各粒子的适应度函数。首先根据混沌系统变量的离散时间序列,确定 估计参数对应的适应度函数,其公式为: 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于邻域量子粒子群的混沌系统参数估计方法,其特征是所述方法包括如下步骤:步骤1:由混沌系统产生T个混沌离散时间序列(x(t),y(t),z(t)),其中(x(t),y(t),z(t))为混沌系统的状态变量,t为从1到T的一系列离散时间序列。步骤2:初始化。确定粒子群的种群规模M,维数大小D,粒子的位置向量为si=(si1,si2,...,siD),粒子对应的速度向量为vi=(vi1,vi2,...,viD),i=1,2,…,M,最大速度Vmax,每个邻域粒子数N(使M mod N=0),迭代次数k=1,最大迭代次数Kmax。步骤3:计算各粒子的适应度函数。首先根据混沌系统变量的离散时间序列,确定估计参数对应的适应度函数,其公式为:eik=Σt=1T{(x(t)-xik(t))2+(y(t)-yik(t))2+(z(t)-zik(t))2}]]>其中,t为从1到T的一系列离散时间序列,为第k次迭代粒子群优化后获得参数所对应的系统状态变量序列,(x(t),y(t),z(t))为测得的真实系统状态变量序列。步骤4:确定邻域方案。若k<Kmax,采用构造q=M/N个邻域;反之,采用构造q=M/N个邻域,j=1,2,…,q。每个邻域的第一个粒子可接受全局信息,其他粒子只接受邻域信息。步骤5:量子粒子群速度和位置更新。第k+1次迭代,粒子根据如下公式更新速度和位置:vik+1=2r1pik+2.1r2pgkYi+2.1r2plik(1-Yi)2r1+2.1r2]]>其中:i=1,2,…,M,M为群体规模,通常取20~40,α为收缩扩张系数;r1,r2,r3,r4取[0,1]之间均匀分布的随机数,为第i个粒子经历的最好位置(个体极值),为所有粒子种群经历的最好位置(全局极值),为第i个粒子对应邻域中所有粒子经历的最好位置(邻域极值),Yi为邻域学习能力函数,取[0,1]之间的常数或随机数,以区别粒子获取全局或邻域知识的能力。步骤6:如果达到最大迭代次数(k=Kmax),则寻优结束,所得到的全局最优值即为混沌系统参数估计的最优参数值;否则,k:=k+1,转步骤3。...

【技术特征摘要】
1. 一种基于邻域量子粒子群的混沌系统参数估计方法,其特征是所述方法包括如下步 骤: 步骤1 :由混沌系统产生T个混沌离散时间序列(X (t),y (t),z (t)),其中(X (t),y (t), z(t))为混沛系统的状态变量,t为从1至lj T的一系列离散时间序列。 步骤2:初始化。确定粒子群的种群规模M,维数大小D,粒子的位置向量为Si= (sn, si2,…,siD),粒子对应的速度向量为Vi = (vn,vi2,…,viD),i = 1,2,…,M,最大速度 Vmax,每个邻域粒子数N (使M mod N = 〇),迭代次数k = 1,最大迭代次数Kmax。 步骤3 :计算各粒子的适应度函数。首先根据混沌系统变量的离散时间序列,确定估计 参数对应的适应度函数,其公式为:其中,t为从1到T的一系列离散时间序列,(xf (〇,_yf(〇,<(〇)为第k次迭代粒子群优化后获得参数所对应的系统状态变量序列,(x...

【专利技术属性】
技术研发人员:楼旭阳崔宝同
申请(专利权)人:江南大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

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