[发明专利]一种多尺度量子谐振子优化系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算智能领域，具体而言，涉及一种多尺度量子谐 振子优化系统及方法，该系统及方法可广泛应用于工业、经济、科 学等领域。

背景技术

多尺度量子谐振子优化方法是利用量子谐振子波函数的概率解 释构造出来的一种解决单峰全局优化问题的计算智能方法。

现有的多尺度量子谐振子优化方法在进行迭代时是进行的全局 比对和更新，每次迭代需要完成k×m个采样点的全局比对。这种全 局比对方法每次需要比对的采样点数较多、不能实现高维优化，并 且容易由于迭代不充分造成过早收敛。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多尺度量子谐振子优化系统，以解 决上述的问题。

在本发明的实施例中提供了一种多尺度量子谐振子优化系统， 所述系统包括：

采样模块，用于在函数定义域内，控制随机生成k个高斯采样 点x_i，并计算x_i的标准差σ′_k；所述σ′_k保存上一次k个高斯采样点x_i的 标准差，所述1≤i≤k；

基本迭代模块，用于对于k个中心位置x_i分别控制按高斯分布 N(x_i,σ_s)生成1个随机采样位置x′_i，判断采样位置x′_i对应的目标函数 值f(x′_i)是否小于原采样位置x_i对应的目标函数值，如果是，则将x_i更 新为新的采样位置坐标；

标准差计算模块，用于计算更新后的当前k个高斯采样点x_i的标 准差σ_k，计算两次迭代标准差的差的绝对值Δσ_k＝|σ_k-σ′_k|，并使σ′_k＝σ_k；

能级收敛控制模块，用于判断σ_k-σ′_k|＞σ_s是否成立，若成立，则 跳转基本迭代模块进行重复迭代，直到|σ_k-σ′_k|≤σ_s，则执行目标函数 值最小采样点替换模块；

能级下降替换模块，用于将当前k个高斯采样点x_i中使目标函数 值最大的采样点x^worst的坐标替换为当前采样坐标的均值x^mean；

量子谐振子迭代收敛控制模块，坐标替换后，如果此时k个高 斯采样点的标准差σ_k＞σ_s,则跳转执行基本迭代模块进行重复迭代， 直到σ_k≤σ_s，算法在尺度σ_s下的迭代过程结束，转入执行尺度缩小模 块；

尺度缩小模块，用于降低尺度，使σ_s减小；以及

多尺度收敛控制模块，用于如果σ_s大于σ_min，则返回基本迭代模 块，如果σ_s≤σ_min，则输出当前k个高斯采样点x_i中使目标函数取得最 小值的坐标x^best和对应的函数值f(x^best)，

所述k为高斯采样的个数，σ_min为计算精度，σ_s为尺度参数。

进一步地，在所述尺度缩小模块具体为尺度减半模块，所述尺 度减半模块将所述σ_s减小一半。

进一步地，所述系统还包括：

初始化模块，用于接收k、σ_min以及σ_s设定输入。

进一步地，所述系统还包括：

自动控制模块，用于利用所述最小值的坐标x^best和对应的函数值 f(x^best)进行工业自动控制。

本发明另一目的在于提供一种多尺度量子谐振子优化方法，包 括以下步骤：