A NEW PARTICLE SWARM OPTIMIZATION METHOD FOR THE
PATH PLANNING OF UAV IN 3D ENVIRONMENT
Journal Name:
- Havacılık ve Uzay Teknolojileri Dergisi
Key Words:
Keywords (Original Language):
Author Name |
---|
Abstract (2. Language):
Particle swarm optimization (PSO) method is relatively a new population-based intelligence algorithm and
exhibits good performance in optimization problems. However, during the optimization process, the particles
become more and more similar, and gather into the neighborhood of the best particle in the swarm, which
makes the swarm prematurely converged possibly around the local solution. PSO technique can be augmented
with an additional mutation operator that provides diversity and helps prevent premature convergence on local
optima. In this paper, mathematical analysis of a basic PSO is reissued and a diversity concept is evaluated in
commonly used PSO algorithms including constriction factor PSO, inertial weight PSO, Gaussian mutation
PSO, and a new vibrational mutation PSO combining the idea of mutation strategy related to periodicity. New
algorithm is tested and compared with selected PSO algorithms. The comparative experiments have been
conducted on a wide range of nonlinear functions and a path planning problem of unmanned aerial vehicle
(UAV) in three-dimensional (3D) terrain environment. The results give insight into how mutation operator
effects the nature of the diversity and show that the addition of a mutation operator with a periodicity concept
can significantly enhance the optimization performance.
Bookmark/Search this post with
Abstract (Original Language):
Parçacık sürü eniyileme yöntemi nispeten yeni bir nüfus temelli yapay zekâ algoritması olup, eniyileme
problemlerinde oldukça iyi performans sergileyebilmektedir. Bununla berber eniyileme süreci esnasında sürü
içersindeki parçacıklar gittikçe birbirlerine benzemekte ve çoğunlukla da sürü içersindeki en iyi parçacık
etrafında öbeklenmektedirler. Bu öbeklenme ise eniyileme sürecini genel çözüm yerine yerel çözümle
sonlandırabilmektedir. Bununla beraber yöntem ilave mutasyon operatörü kullanılarak geliştirilebilir ve bu
sayede sürü içersindeki çeşitlilik arttırılarak yerel çözüm yerine genel çözüme ulaşılabilir. Bu makalede
öncelikle yöntemin matematiksel temelleri gözden geçirilmiş, çeşitlilik kavramı üzerinde durularak çeşitliliğin
bazı parçacık sürü algoritmalarındaki davranışları incelenmiştir. Ayrıca bu çözümlemeye dayalı olarak
geliştirilen periyodik mutasyon uygulamaları yeni parçacık sürü yönteminde uygulamaya konulmuştur.
Geliştirilen yeni yöntemin verimliliğini göstermek için değişik test fonksiyonları ile yol planlama problemleri
çözülerek farklı algoritmalarla karşılaştırmalara gidilmiştir. Elde edilen sonuçlar periyodik mutasyon
uygulamalarının etkilerini ve bu sayede elde edilen yüksek verimliliği teyit eder niteliktedir.
FULL TEXT (PDF):
- 4