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基于膜系统的粒子群优化算法在产业集群演化中的研究与应用

作　者: 杜强
导　师: 向来生
学　校: 山东师范大学
专　业: 管理科学与工程
关键词: 粒子群优化膜系统产业集群
分类号: TP18
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
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内容摘要

产业集群，指的是某一类相关的企业大量聚集在某一特定区域的经济现象。对于集群内的企业来讲，通过企业的聚集获得了巨大的竞争优势，从而取得更好的发展与丰厚的经济效益。产业集群是一种基于自组织结构的经济现象。自组织结构的特征是自我适应和自我组织，这一点和产业集群不谋而合。同样，若将集群看作一个由众多企业和机构构成的系统，那它也是一种自组织系统。产业集群形成过程中也是经由开放的耗散结构不断演化而来的。微粒群的寻优与产业集群的集聚具有相通性。产业集群的形成实际上是一个自组织的过程，粒子群优化算法是自组织算法，其寻优过程也是自组织的。若将集群中的企业视为粒子群优化算法中的粒子，集群所处的位置正是集群竞争力最大的位置，将其看作粒子群优化算法中的最优解的位置，那么产业集群的聚集过程可以视为粒子群的寻优过程。可见，微粒群的寻优与产业集群的集聚是相通的。基于PSO算法局限性的思考，并受到P系统的启发，本文提出了一种基于P系统的粒子群优化算法（P-PSO）。在本文中P系统中的膜有主膜和辅助膜之分，设立主膜一个，若干辅助膜。粒子被放入P系统之后，主膜内粒子与辅助膜内粒子进行合理分工，主膜内粒子负责“开发”（即在辅助膜内粒子的引导下，搜寻最优解的具体位置），“探索”任务是由辅助膜内的粒子来完成（即尽可能的遍历搜索空间，搜寻可能存在最优解的区域，为主膜内粒子的搜索提供引导）。其中，主膜内粒子与辅助膜粒子之间的信息交流由P系统中的交流规则来实现。为了达到探索与开发的目的，辅助膜内粒子需要保持较高的粒子活性，主膜内粒子要有精细化搜索的能力。对于新算法，我们借助常用的测试函数进行了检测，结果表明P-PSO算法具有很好性能。为了用粒子群优化算法来模拟产业集群的形成问题，我们将产业集群微粒群化。产业集群的竞争力值为粒子群优化算法中所求解的目标函数的值；产业集群的地理坐标为PSO算法中粒子搜索空间中的位置；集群内部企业之间肯定有“合作”与“竞争”，这可以通过PSO算法中“自我认知”部分和“社会”部分来实现。最后我们以山东汽车产业集群为例，运用P-PSO算法模拟集群内企业的聚集过程，通过实证分析，对汽车产业集群的发展进行了预测。

全文目录

目录  4-6
摘要  6-7
Abstract  7-9
1 绪论  9-13
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 产业集群的国内外研究现状  10
  1.3 粒子群优化算法（PSO）的国内外研究现状  10-11
  1.4 膜计算的国内外研究现状  11-12
  1.5 论文的组织结构  12-13
2 理论概述  13-26
  2.1 产业集群理论概述  13-20
    2.1.1 产业集群定义  13-14
    2.1.2 集群竞争优势分析  14-15
    2.1.3 产业集群的重要特征--自组织  15-17
      2.1.3.1 自组织理论  15-16
      2.1.3.2 产业集群是一种自组织结构  16-17
    2.1.4 产业集群竞争力的含义及评价方法  17-20
  2.2 粒子群优化算法概述  20-22
    2.2.1 算法基本原理  20-21
    2.2.2 标准例子群优化算法  21-22
  2.3 细胞型膜系统概述  22-24
    2.3.1 膜计算的基本概念与原理  22-23
    2.3.2 细胞型膜系统的简单举例  23-24
  2.4 本章小结  24-26
3 基于膜计算的粒子群优化算法（P-PSO）研究  26-33
  3.1 算法设计  26-29
    3.1.1 编码规则  27
    3.1.2 进化规则  27-29
  3.2 算法详细流程  29-30
  3.3 实验以及性能分析  30-32
    3.3.1 测试函数  30
    3.3.2 实验方法  30-31
    3.3.3 实验分析  31-32
  3.4 本章小结  32-33
4 基于粒子群优化的产业集群演化研究  33-43
  4.1 产业集群演化机制与粒子群优化算法的相通性  33-34
  4.2 基于 P-PSO 算法的产业集群演化模型  34-35
    4.2.1 集群中的企业与粒子  34-35
    4.2.2 演化模型的构建  35
  4.3 实证分析---以山东汽车产业集群为例  35-42
    4.3.1 山东省汽车产业概述  35-36
    4.3.2 基本前提及假设  36
    4.3.3 产业集群竞争力评价与三位模型的建立  36-41
      4.3.3.1 集群竞争力评价  36-39
      4.3.3.2 三位模型的建立  39-41
    4.3.4 模型 MATLAB 求解及分析  41
    4.3.5 集群发展对策与建议  41-42
  4.4 本章小结  42-43
5 总结与展望  43-45
参考文献  45-48
致谢  48-49
已发表论文  49

基于膜系统的粒子群优化算法在产业集群演化中的研究与应用

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