I nte rna t io na l J o urna l o f   E lect rica l a nd   Co m pu t er   E ng ineering   ( I J E CE )   Vo l.   16 ,   No .   5 ,  Octo b er   20 26 ,   p p .   2 7 2 0 ~ 2 7 3 0   I SS N:  2088 - 8 7 0 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijece. v 16 i 5 . pp 2 7 2 0 - 2 7 3 0           2720       J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ec e. ia esco r e. co m   A  co mpa ra tive st udy  of standa rd  P SO  and   a da ptive  fuzzy  P SO   for  o ptimiza tion       P a ul O lujide  Adeba y o 1 ,   Wa heed  B a ba t un de  Ya hy a 2 ,   Ra s heed  G beng a   J im o h 1   1 D e p a r t me n t   o f   C o m p u t e r   S c i e n c e ,   U n i v e r s i t y   o f   I l o r i n ,   I l o r i n ,   N i g e r i a   2 D e p a r t me n t   o f   S t a t i s t i c s,  U n i v e r si t y   o f   I l o r i n ,   I l o r i n ,   N i g e r i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J an   4 ,   2 0 2 6   R ev is ed   Ma y   1 8 ,   2 0 2 6   Acc ep ted   J u l 2 2 ,   2 0 2 6       In   e n g i n e e rin g ,   c o m p lex   o p ti m iza ti o n   p ro b lem s  o ften   re q u ire  e fficie n t  a n d   re li a b le  so l u ti o n   m e th o d s.   An   e x a m p le  o f   a   m e tah e u rist ic  a lg o rit h m   is   p a rti c le  sw a rm   o p ti m iza ti o n   (P S O),  wh ic h   is   wid e l y   u se d   fo r   it s   sim p li c it y   a n d   a d a p ta b il it y .   H o we v e r,   P S O  p e rfo rm a n c e   is  h i g h l y   se n siti v e   t o   p a ra m e ter  se tt in g s.  To   tac k le  t h is  issu e ,   re se a rc h e rs  h a v e   d e v e lo p e d   a d a p ti v e   v a rian ts,  su c h   a s  a d a p ti v e   fu z z y   p a rti c le  sw a rm   o p ti m iza ti o n   (AF - P S O),  th a t   a d ju st  p a ra m e ters   in   re a l  ti m e   d u rin g   o p e ra ti o n .   I n   t h is  stu d y ,   sta n d a rd   P S O   a n d   AF - P S O  a re   c o m p a re d   u si n g   se v e ra l  b e n c h m a rk   fu n c ti o n s ,   S p h e re ,   Ro se n b r o c k ,   Ra strig i n ,   Ac k ley ,   G riew a n k ,   a n d   S c h we fe l,   a lo n g   with   t h e   m u lt i - o b jec ti v e   tes t  p ro b lem s  ZDT1 – 3   a n d   DTLZ 1 – 2 .   S tan d a r d   P S O  wa s  ru n   wit h   fix e d   p a ra m e ters   v a l u e s  ( =   0 . 7 2 9 ,   1   =   ₂   =   1 . 4 9 4 )  fo r  t h e   c o m p u tati o n .   T h e   AF - P S O  v a ri a n t  o f   P S O  p a ra m e ters   is   a d a p t iv e ly   tu n e   with   a   f u z z y   i n fe re n c e   c o n c e p t.   Eac h   a lg o r it h m   is   e v a lu a ted   a c ro ss   m u lt ip le   in d e p e n d e n t   ru n s  to   e v a lu a te  p e rfo rm a n c e   c o n siste n c y .   Ac ro ss   th e   tes t  se t,   AF - P S O  a c h iev e d   su p e rio r  p e rf o rm a n c e   in   term s  o f   so l u ti o n   q u a li ty   a n d   c o n v e rg e n c e .   Am o n g   t h e   b e n c h m a rk   fu n c ti o n s,  G riew a n k   (+ 7 4 . 1 % ),   Ac k ley   (+ 6 5 . 4 % ),   a n d   S p h e re   (+ 6 3 . 0 % )   e a c h   h a v e   p e rfo rm a n c e s  m o re   th a n   th e   o th e rs.  G e n e ra ll y ,   t h e   fin d in g s  s u g g e st  th a t  a d a p ti n g   p a ra m e ters   d u ri n g   th e   se a rc h   imp ro v e s  c o n v e rg e n c e   a n d   so l u ti o n   q u a li t y ,   p a rti c u larl y   fo r  c o m p le x   m u lt imo d a l  o p ti m iza ti o n   p r o b lem s.   K ey w o r d s :   Ad ap tiv e  f u zz y   B en ch m ar k   f u n ctio n   Fu zz y   lo g ic   Mu lti - o b jectiv e   Par ticle  s war m   o p tim izatio n   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Pau l O lu jid e  Ad eb ay o   Dep ar tm en t o f   C o m p u ter   Scie n ce ,   Un iv er s ity   o f   I lo r i n ,   Nig e r ia   I lo r in ,   Nig er ia   E m ail: a d eb ay o . p o @ u n ilo r i n . e d u . n g       1.   I NT RO D UCT I O N   Par ticle  s war m   o p tim izatio n ,   a  p r o m in en t  m eta h eu r is tic  m eth o d   in f lu en ce d   b y   t h e   co llectiv e   b eh av io r   o f   b ir d s   in   f l o ck s   an d   f is h   in   s ch o o ls ,   was  in t r o d u ce d   b y   Ken n ed y   an d   E b er h a r t  in   1 9 9 5   [ 1 ] .   T h e   PS O  is   o n e  ex am p le  o f   a  p o p u latio n - b ased   s to ch asti c  o p tim izatio n   tech n iq u e  th at  h as  d em o n s tr ated   r em ar k ab le  s u cc ess   ac r o s s   d iv er s e  d o m ain s ,   lik e  en g in ee r in g   d esig n ,   m ac h in e  lear n i n g ,   c o n tr o l  s y s tem s ,   an d   f in an cial  m o d elin g   [ 2 ] .   Par ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PS O)   is   p o p u lar   f o r   its   s i m p licity ,   m in im al   m ath em atica l  eq u atio n s ,   an d   its   f lex ib ilit y   in   ad ap tatio n .   Ho wev er ,   th e  s tan d ar d   PS O  f ac es  ch allen g es,   esp ec ially   in   b alan cin g   e x p lo r atio n   an d   e x p lo itatio n .   Hen c e,   m ain tain in g   p o p u latio n   d iv er s ity   an d   av o id i n g   p r em atu r e  c o n v e r g en ce   i n   m u l tim o d al  co m p le x   p r o b lem s   is   ch allen g in g   [ 3 ] .   T h e  s tan d ar d   PS O  alg o r ith m   o p er ates  with   f ix e d   p a r am e ter s .   T h ese  p a r am eter s   in clu d e  in er tia   weig h t  ( ω )   an d   ac ce ler atio n   co ef f icien ts   ( ₁   an d   ₂ ) .   T h ey   a r e  s ig n if ican tly   ca p ab le  o f   in f lu en cin g   PS O   co n v er g en ce   b eh av i o r   a n d   s o lu tio n   q u ality .   H o wev er ,   to   co n s is ten tly   h av e   q u ality   s o lu tio n s ,   an   o p tim al  p ar am eter   s ettin g   is   r eq u ir e d .   T h is   ch allen g e  cr ea tes  a  g ap   f o r   p ar am ete r   tu n in g   in   th e  s ta n d ar d   PS O  [ 4 ] .   T o   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   co mp a r a tive  s tu d y  o f sta n d a r d   P S O  a n d   a d a p tive  fu z z y  P S O  fo r   o p timiz a tio n   ( P a u l O lu jid e  A d eb a y o )   2721   en h an ce   PS O,   ad ap tiv e   v ar i an ts   h av e  b ee n   d ev el o p ed ,   with   f u zz y   lo g ic  s h o win g   p r o m is e  f o r   d y n am ic   p ar am eter   a d ju s tm en t.  Sin ce   PS O  p er f o r m an ce   is   s en s itiv e  to   p a r am eter   s ettin g s ,   f u zz y   lo g ic  ca n   b e  u s ed   t o   tu n e  th ese  p ar am eter s   ad ap tiv ely   d u r in g   o p tim izatio n   [ 5 ] .   Oth er   ad ap tiv e  PS O  ap p r o ac h es,  s u ch   as  l in ea r ly   d ec r ea s in g   in er tia  weig h t,  r a n d o m   i n er tia  weig h t,  c h ao tic   PS O,   an d   s elf - ad ap tiv e   PS O,   h av e  also   b ee n   p r o p o s ed ;  h o wev er ,   f u zz y   lo g ic  o f f er s   a  f lex ib le  r u le - b as ed   m ec h an is m   f o r   d y n a m ic  p ar am eter   co n tr o l  in   co m p lex   o p tim izatio n   en v ir o n m en ts   [ 6 ] .   T h e  co n ce p ts   p r o v id e  a   r u le - b ased   f r a m ewo r k   f o r   h an d lin g   u n ce r tain ty   a n d   im p r ec is io n   i n   a  co m p lex   p r o b lem .   Mo r es o ,   its   r u le - b ased   ap p r o ac h   h a s   en ab led   f lex ib le   lear n in g ,   an d   m ak es  f u zz y   lo g ic  well - s u ited   to   m an ag i n g   co m p le x ,   n o n - lin ea r   r ela tio n s h ip s   in   PS O   p ar am eter s .   Sev er al  s t u d i es h a v e  e x p l o r e d   ad ap ti v e  f u zz y   p a r t icl e  s wa r m   o p ti m iz ati o n   ( AF - PS O)   im p l e m e n ta ti o n s   an d   d e m o n s tr ate d   th e  p e r f o r m an ce   o f   a n   im p r o v ed   v ar ia n t  o n   s p e ci f ic  p r o b le m s .   Fo r   in s ta n ce ,   s tu d ies   [ 7 ] – [ 9 ]   in tr o d u ce   a  s tab ilit y - b ased   ad ap tiv e  in er tia  weig h t  f o r   PS O.   T h e  m eth o d   u p d ates  th e  in er tia  weig h t  f o r   ea ch   p ar ticle  b ased   o n   its   p er f o r m a n ce   an d   p r o x im ity   to   th e  o p ti m al  p o s itio n .   E x p er im e n tal  r e s u lts   s h o w  im p r o v ed   PS O’ s   s o lu tio n   q u ality   a n d   c o n v er g en ce   s p ee d   in   b o th   s ta tic  an d   d y n a m ic  en v ir o n m en t s .   Alth o u g h   s ev er al  s tu d ies  h av e  p r o p o s ed   a d ap tiv e  PS O  v ar ian ts   an d   d em o n s tr ated   im p r o v em e n ts   in   s p ec if ic  o p tim izatio n   task s ,   m an y   o f   th ese  wo r k s   f o c u s   o n   lim ited   b en ch m ar k   f u n ctio n s   o r   to   p r o b lem   d o m ain .   I n   ad d itio n ,   th e  s co p e  o f   ev alu atio n   in   th is   s tu d y   is   lim ited .   Fix ed   ex p er im en tal  c o n d itio n s ,   s u ch   as  lim ited   p r o b lem   d im en s io n s   o r   iter atio n   b u d g ets,  m ay   n o t  f u lly   r ev ea l  th e   r o b u s tn ess   an d   s ca lab ilit y   o f   alg o r ith m s .   T h er ef o r e,   a  th o r o u g h   co m p ar ativ e   ass ess m en t  o f   ad ap tiv e  f u zz y   PS O  an d   s tan d ar d   PS O  ac r o s s   v ar io u s   b en c h m ar k   f u n ctio n s   a n d   a   wid er   r an g e   o f   e x p er im e n tal  s ettin g s   is   ess en tial.   T h er ef o r e,   th is   s tu d y   ad d r es s es  th ese  r e s ea r ch   g ap s   b y   o f f er in g   a  co m p r e h en s iv e  co m p ar ativ e  an aly s is   b etwe en   PS O   an d   AF - PSO .   Ou r   in v esti g atio n   in clu d es  s ix   well - k n o wn   s in g le - o b jectiv e  b en ch m a r k   f u n ctio n s   ( Sp h er e,   R o s en b r o ck ,   R astrig in ,   Ack le y ,   Gr iew an k ,   a n d   Sch wef el) .   Als o ,   t wo   m u lti - o b jectiv e  b en ch m ar k   p r o b lem s   ( Z DT 1 - 3   an d   DT L Z 1 - 2 )   an d   th e  Par eto   f r o n t  f ea tu r e.   T h e  AF - PSO   d y n am ically   ev alu ates  s war m   d iv e r s ity   an d   co n v er g en ce   s p ee d .   I t   also   all o ws  an   in tellig en t   tr ad e - o f f   b e twee n   ex p lo r atio n   an d   ex p lo itatio n   d u r in g   t h e  o p tim izatio n   p r o ce s s .     T h e  ex p er im en tal  m et h o d   u s es  s tatis t ical  p r o to co ls   with   m u ltip le  in d e p en d e n t  d im en s io n s   an d   alg o r ith m ic  iter atio n s .   B esid es,  th e  alg o r ith m ' s   p er f o r m an ce   is   co m p ar ed   ac r o s s   b en ch m ar k   m etr ics,   in clu d in g   s o lu tio n   q u ality ,   co n v er g e n ce   s p ee d ,   s u cc ess   r at e,   an d   th e  Par eto   f r o n t.  I m p o r tan tly ,   d im en s io n s     ( 2   to   5 0 )   a n d   iter atio n   b u d g et s   ( 5 0   to   5 0 0 )   p r o v id e  i n s ig h ts   in to   th e  s ca lab ilit y   an d   co m p u tatio n al  ef f icien cy   o f   b o t h   s tan d ar d   PS O  an d   its   v ar ian t,  AF - PSO .   Ho wev er ,   th e  p r im a r y   co n tr i b u tio n s   o f   th is   s tu d y   ar e  in   f o l d s :  B ey o n d   p r o v i d in g   a  co m p r eh en s iv e  em p ir ical  v alid atio n   o f   AF - P SO   ag ain s t  s tan d ar d   PS O  ac r o s s   a  wid e  r an g e  o f   s in g le  o b jectiv e  b en ch m a r k   o p tim izatio n   f u n ctio n s ,   it  also   r ev ea ls   th e   p er f o r m an ce   o f   th e  alg o r ith m s   o n   m u lti - o b jectiv e.   T h is   ex p er im en t   p r o v id es  g u i d an ce   o n   alg o r ith m   s elec tio n   ac r o s s   d if f er en t  ap p licatio n   co n tex ts .   T h e  r em a in d er   o f   th is   ar ticle  d is cu s s es  r elev an t  liter atu r e  o n   PS O  an d   its   v ar ian ts ,   with   an   em p h asis   o n   f u zz y   a d ap t atio n   m ec h an is m s .   Als o ,   s ec tio n   th r ee   d etails  th e   m eth o d o lo g y ,   wh ich   r ev ea ls   s tan d ar d   PS O,   AF - PS O,   Fu zz y   lo g ic   co n tr o ller ,   b en ch m ar k   f u n ctio n s ,   an d   ex p er im en tal  p r o to c o ls .   Sectio n   f o u r   p r esen ts   co m p r e h en s iv e  r e s u lts   an d   s tati s tical   an aly s is .   L astl y ,   s ec tio n   f iv e   d is cu s s es  th e  im p licatio n s   an d   r esu lts ,   with   r ec o m m en d atio n s   f o r   t h e  alg o r ith m   ac r o s s   d if f er en t f ield s   o f   s tu d y .       2.   L I T E R AT U RE   R E VI E W   P SO   is   am o n g   th e  m o s t  wid ely   u s ed   p o p u latio n - b ased   m eta h eu r is tics   b ec au s e  o f   its   s im p le  v elo city - p o s itio n   u p d ate  r u le  an d   s tr o n g   p e r f o r m an ce   in   co n tin u o u s   o p tim izatio n .   R ec en t  r e v iews  in d icate   th at  ca n o n ical  PS O  is   s en s itiv e  to   co n tr o l  p ar am ete r s ,   lead in g   to   p r em atu r e  co n v e r g en c e  an d   s tag n atio n ,   p ar ticu lar ly   in   m u ltimo d al  a n d   h ig h - d im en s io n al  s ea r ch   s p ac es   [ 1 0 ] – [ 1 3 ] .   A  m ajo r   lim itatio n   o f   s tan d a r d   PS O  is   th e  u s e  o f   f ix ed   p ar am eter s   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] ,   wh ich   ca n   d r iv e  p ar ticles  to o   q u ick ly   to war d   p r o m is in g   r eg io n s   o f   th e  s ea r ch   s p ac e,   af ter   wh ich   d iv er s ity   d ec r ea s es,  an d   th e  s war m   m ay   b ec o m e  tr ap p ed   i n   lo ca l  o p tim a.   Fo r   th is   r ea s o n ,   p ar am eter   co n tr o l  h as  b ec o m e  a  ce n tr al  r esear ch   d ir ec tio n .   Dete r m in is tic  s tr ateg ies,  s u ch   as  lin ea r ly   o r   n o n lin ea r ly   v a r y in g   in e r tia  weig h t,  ar e  ea s y   to   im p lem en t  b u t  d o   n o t   r esp o n d   to   r ea l - tim e  s ea r ch   co n d itio n s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .   Ho wev er ,   th e   s elf - ad ap tiv e  s tr ateg ies  ad ju s t  th eir   p ar am eter s   b ased   o n   th e  s tate  o f   th e  s war m ,   s u c h   as  d iv er s ity   an d   c o n v er g en c e  r ate.   T h is   m ak es   s elf - ad ap tiv e  s tr ateg ies in   PS O  m o r e  ef f ec tiv e   f o r   o p tim izin g   a  r an g e  o f   d if f er e n t p r o b lem s   [ 1 0 ] ,   [ 1 8 ] .   Am o n g   ad a p tiv e  ap p r o ac h es   s t,  f u zz y   lo g ic  is   p ar ticu lar ly   attr ac tiv e  b ec au s e  it  p r o v id es  an   in ter p r etab le  r u le - b ased   m ec h an is m   f o r   m ap p in g   m ea s u r ab l e  s ea r ch   s ig n als  to   p ar am eter   u p d ates.  Fu zz y   PS O   v ar ian ts   ad ju s t  in er tia  weig h t   an d   lear n i n g   co e f f icien ts   b ased   o n   iter atio n   p r o g r ess   an d   d iv er s ity   m ea s u r es,   en h an cin g   th e  s h if t  f r o m   ex p lo r atio n   to   e x p lo itatio n   [ 1 9 ] ,   [ 2 0 ] .   T h is   m ak es  f u zz y   ad ap tatio n   esp ec ially   s u itab le  wh er e  th e  r elatio n s h ip   b etwe en   s war m   b eh a v io r   a n d   p ar am eter   co n tr o l is n o n lin ea r   o r   u n ce r tain .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   16 ,   No .   5 ,   Octo b e r   20 26 :   2 7 2 0 - 2 7 3 0   2722   At  th e  s am e  tim e,   m an y   s tr o n g   PS O  v ar ian ts   ar e  h y b r id   r ath er   th an   p u r ely   a d ap tiv e.   H y b r id   PS O  m eth o d s   in co r p o r ate  o p er ato r s   f r o m   o th er   p ar ad ig m s ,   s u ch   as  d if f er en tial  ev o l u tio n ,   o p p o s itio n - b ased   lear n in g ,   o r   lo ca l  s ea r ch ,   to   r esto r e  d iv er s ity   an d   im p r o v e  r o b u s tn ess   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] .   R ec en t  s tu d ies  co n f ir m   th e  ef f ec tiv en ess   o f   th e  h y b r i d   PS O  ap p r o ac h   [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] .   An o th er   em er g in g   d ir ec tio n   is   lear n in g - b ased   ad ap tatio n ,   p a r ticu lar ly   r ein f o r ce m en t  lear n in g ,   in   wh ich   PS O  p ar am eter s   ar e  ad ju s ted   d y n am ically   ac co r d in g   to   th e  s ea r ch   s tate.   T h is   d ir ec tl y   ad d r ess es  th e  wea k n ess   o f   s t atic  p ar am eter   s ettin g s   an d   h a s   s h o wn   p r o m is in g   r esu lts   o n   s tan d ar d   b en ch m a r k   f u n ctio n s   [ 2 5 ] .   Desp ite  th ese  ad v an ce s ,   two   is s u es  r em ain   co m m o n   i n   th e  liter atu r e:  m an y   s tu d ies  ev alu ate  eith er   s in g le - o b jectiv e  o r   m u lti - o b jectiv e  p er f o r m an ce ,   b u t  n o t  b o t h   u n d e r   a  u n if ied   p r o to c o l,  an d   r ep o r tin g   is   o f ten   in co n s is ten t  ac r o s s   s o lu tio n   q u ality ,   r o b u s tn ess ,   an d   c o n v e r g en ce .   T h is   m o tiv ates  th e  p r esen t  s tu d y ,   wh ich   co m p ar es  AF - PSO   with   s tan d ar d   f ix e d - p ar a m eter   PS O  u n d e r   co n tr o lled   ex p e r im en tal  s ettin g s .       3.   M E T H O D    T h e  p ar ticle   s war m   o p tim izatio n   f r am ewo r k   is   a  wid ely   u s e d   o p tim izatio n   alg o r ith m   in s p ir ed   b y   th e   s o cial  b eh av io r   o f   b ir d s ,   f is h ,   o r   o th e r   an im als.  T h e  PS O  ca n   b e  u s ed   to   s o lv e  co m p lex   o p tim izatio n   p r o b lem s .   I t  h as  s in ce   b ee n   ap p lied   to   co m p lex   p r o b lem s   in   n - d im en s io n al   s p ac es  an d   n o n lin ea r   s ea r c h   s p ac es.  T h e  k ey   c o m p o n en ts   o f   th e  s tan d ar d   PS O  ar e  as f o llo ws:   a.   I n itializatio n :  T h e   p r o ce s s   in v o lv es  ass ig n in g   a   p o p u latio n   o f   p a r ticles  ( s o lu tio n s )   r an d o m ly .   I n   th e   PS O,   ea ch   p ar ticle  in   th e  s ea r ch   s p a ce   is   a  p o ten tial  s o lu tio n   to   th e  o p tim izatio n   p r o b lem .   Po s itio n   an d   v elo city :  in   an   n - d im en s io n al  s ea r ch   s p ac e,   ea ch   p ar ticle  .   T h e   n o tatio n   f o r   is   g iv en :  p o s itio n   v ec to r   :   r ep r esen tin g   a   p o te n tial  s o lu tio n ,   an d   v elo city   v ec to r   :   estab lis h es  th e  d ir ec tio n   an d   s tr en g th   o f   m o v em en t  o f   th e  p ar ticle  in   th e  s ea r ch   s p ac e.   b.   Ob jectiv e  f u n ctio n :  T h e   PS O  alg o r ith m   r eq u ir es  an   o b jecti v e  f u n ctio n   t h at  ev alu ates  h o w  g o o d   a  g iv en   p ar ticle’ s   p o s itio n   is   r elativ e  t o   th e  p r o b lem   b ei n g   s o lv ed .   A ls o   k n o wn   as  th e  f itn ess   f u n cti o n ,   it  is   u s ed   to   f in d   th e  b est p o s s ib le  s o lu tio n s   ( m in im u m   o r   m ax im u m )   o f   t h e  o b jectiv e  f u n ctio n .   c.   Par ticle  u p d ate:  T h ese  two   k e y   r ef er e n ce   p o i n ts   g u id e  th e   s ea r ch   p r o ce s s .   T h ey   ar e:   ˗   T h e  p ar ticle’ s   p er s o n al  b est p o s itio n ,   d en o ted   b y    ,   an d   ˗   T h e  g lo b al  b est p o s itio n   f o u n d   b y   th e  e n tire   s war m ,   d e n o ted   b y     .   T h e  v el o city   a n d   p o s itio n   o f   ea ch   p a r ticle  ar e   m eth o d ically   u p d ated   th r o u g h   a n   iter ativ e  p r o ce s s ,   ac co r d in g   to   ( 1 )   an d   ( 2 ) ,   r esp e ctiv ely .     + 1 = ⋅ + 1 1 (  − ) + 2 2 (   − )                        ( 1 )     + 1 = + + 1       ( 2 )     W h er e:     r ep r esen ts   th e  in er tia  weig h t t h at  co n tr o ls   th e  i n f lu en ce   o f   th e  p r ev io u s   v elo city ,   1   an d   2   s tan d   f o r   t h e  co g n itiv e  a n d   s o cial  ac ce ler atio n   c o ef f ici en ts ,   r esp ec tiv ely ,   1   an d   2   r ep r esen ts   th e  r an d o m   n u m b er s   u n if o r m ly   d is tr ib u ted   o n   th e  in ter v al  [ 0 , 1 ] ,      d en o tes th e  b est p o s itio n   p r e v io u s ly   attain ed   b y   th e  p a r ticle  ,      r ep r esen ts   th e  b est p o s itio n   f o u n d   b y   th e  e n tire   s war m ,   ( )   r ef er s   to   th e  c u r r e n t p o s itio n   o f   th e  p a r ticle  at  iter atio n   .     3. 1 .     F uzzy   inp uts   T wo   in p u ts   ar e  p r o v i d ed   to   th e  f u zz y   in f er en ce   s y s tem .   a.   No r m alize d   iter atio n   c o u n t     I ter nor m ( ) = , I ter nor m ∈ [ 0 , 1 ] ,               ( 3 )     wh er e    d en o tes  th e  m ax im u m   n u m b e r   o f   iter atio n s .   Valu es  clo s e  to   0   co r r esp o n d   t o   th e  ea r ly   s tag e  o f   th e   s ea r ch ,   wh ile  v alu es n ea r   1   in d icate   th e  late  s tag e.   b.   Ma x im u m   d im e n s io n   d if f er en ce   weig h t  ( MD DW )   T h e  p ar ticle - s tate  m etr ic  is   d e f in ed   as  th e  n o r m alize d   E u cli d ea n   d is tan ce   b etwe en   th e  p ar ticle    an d   th e  g lo b al  b est p o s itio n :     d is t = ∥ − ∥ 2 = ∑ ( = 1 , − ) 2 ,   ( 4 )                   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   co mp a r a tive  s tu d y  o f sta n d a r d   P S O  a n d   a d a p tive  fu z z y  P S O  fo r   o p timiz a tio n   ( P a u l O lu jid e  A d eb a y o )   2723   d is t = ∑ ( = 1 − ) 2 ,             ( 5 )     MDDW = dis t dis t + , MDDW ∈ [ 0 , 1 ] ,      ( 6 )     wh er e    an d     p ar am eter s   r ep r esen t  lo wer   an d   u p p er   b o u n d s   o f   th e  d im en s io n   .    is   a  s m all  in f in ites im al   co n s tan t  in tr o d u ce d   to   a v o id   d iv is io n   b y   ze r o   d u r in g   co m p u tatio n .   Ho wev e r ,   Hig h   MD DW   v alu es  in d icate   th at  a  p ar ticle  is   f ar   f r o m   th e  b est - k n o wn   r eg io n   an d   s h o u ld   b e  ex p l o r ed ,   wh er ea s   l o w  v alu es  in d icate   p r o x im ity   t o   th e  g l o b al  b est an d   f av o u r   ex p lo itatio n .     3 . 2 .     F uzzy   o utput s   a nd   pa ra m et er   bo un din g   T h e  f u zz y   co n tr o ller   g en er ate s   in cr em en tal  ad ju s tm en ts   Δ ,  Δ 1 , ,   an d   Δ 2 , .   T h ese  in cr e m en ts   ar e   ap p lied   to   u p d ate  t h e  PS O  p ar am eter s ,   wh ich   ar e  t h en   clip p ed   to   p r ed ef i n ed   b o u n d s   t o   en s u r e   n u m er ical   s tab ilit y :     = clip ( − 1 + Δ , m i n , m ax ) ,     1 , = clip ( 1 , − 1 + Δ 1 , , 1 , m i n , 1 , m ax ) ,     2 , = clip ( 2 , − 1 + Δ 2 , , 2 , m i n , 2 , m ax ) .   ( 7 )       3 . 3 .    M em bersh ip  f un ct io ns   B o th   f u zz y   in p u ts   ar e  m a p p ed   o n to   th r ee   lin g u is tic  ter m s   o v e r   th e  in ter v al  [ 0 , 1 ] :   a.   I ter nor m :  E a r ly ,  Mid ,  La te   b.   MDDW :  N ea r ,  Med iu m ,  F a r .   T h e  o u tp u t  v a r iab les  Δ ,  Δ 1 ,   an d   Δ 2   ar e  d ef in ed   o v er   th e  n o r m aliz ed   d o m ain   [ − 1 , 1 ] .   Fo r   ea ch   o u tp u t,  t h r ee   lin g u is tic  ter m s   ar e  u s ed :  Dec r ea s e  ( ) ,   Z er o   ( ) ,   an d   I n cr ea s e  ( ) .   T h e   m em b e r s h ip   f u n ctio n s   ar e  s p ec if ied :         ( ) =     ( − 1 , − 1 , − 0 . 5 , 0 ) ,      ( ) =    ( − 0 . 5 , 0 , 0 . 5 ) ,   an d       ( ) =      ( 0 , 0 . 5 , 1 , 1 ) .     3 . 4 .   Rule  ba s e   T h e  f u zz y   r u le  b ase ,   as  s h o wn   in   T ab le  1 ,   e n co d es  t h e  d esire d   b alan ce   b etwe en   ex p lo r atio n   a n d   ex p lo itatio n .   E a r ly   iter atio n s   p r o m o te  ex p lo r atio n ,   wh er ea s   l ater   iter atio n s   en co u r a g e  co n v er g en ce .   E ac h   r u le   s p ec if ies th e  o u tp u t a ctio n s   ( Δ , Δ 1 , Δ 2 )   as f o llo ws:       T ab le  1 .  Fu zz y   r u le  b ase  en co d in g   I t e r norm   M D D W   N e a r   M e d i u m   F a r   Ea r l y   ( Z,   Z,   I )   ( I ,   I ,   Z)   ( I ,   I ,   D )   M i d   ( D ,   Z,   I )   ( Z,   Z,   Z)   ( Z,   I ,   Z)   La t e   ( D ,   D ,   I )   ( D ,   Z,   I )   ( D ,   Z,   I )       T h is   s tr u ctu r e  in cr ea s es  in er t ia  an d   s elf - g u id e d   lear n in g   wh en   ex p lo r atio n   is   r e q u ir ed   ( h ig h er       an d   1 ) .   Hen ce ,   th e  in tu itiv e  p r o ce s s   th r o u g h   t h e  r u le - b ased   p r o g r ess iv ely   s tr en g t h en s   co n v er g en ce   p r ess u r e   in   th e  later   s tag es b y   r e d u cin g     an d   1 wh ile  in cr ea s in g   2 .     3 . 5 .   I nfe re nce  a nd   def uzzif ica t io n   A  Ma m d an i - ty p e  f u zz y   in f er e n ce   s y s tem   is   u s ed   in   th is   s tu d y .   Als o ,   th e  r u le  f ir in g   s tr en g th   is   u s ed   to   d eter m i n e  th e   s elec tio n   u s in g   th e   s tan d ar d   AND  o p er a to r ,   s elec tin g   t h e  lo west  v al u e.   Ou tp u t   s ets  ar e  co m b in ed   with   t h e  m ax im u m   o p er ato r .   C en tr o id   d e f u zz if ic atio n   p r o d u ce s   p r ec is e  p ar a m eter   u p d ates.  T h is   ap p r o ac h   en ab les p a r am eter s   to   ad ap t sm o o th ly   an d   co n s is te n tly ,   m in im izin g   s u d d en   o r   u n s tab le  ch an g es.     3 . 6 .    Ada ptiv e  f uzzy   pa rt icle  s wa rm   o ptim iza t io n   ( AF - P S O )   I n   th e   co m p a r ativ e  o f   th e   two   alg o r ith m s ,   th e  s tu d y   u s es  a n   AF - PS O  f r am ewo r k   in   w h ich   a  f u zz y   in f er en ce   s y s tem   ( FIS)   d y n a m ically   ad ju s ts   th e  in er tia  weig h t  an d   t h e  ac ce ler atio n   c o ef f icien ts   d u r in g   th e   o p tim izatio n   p r o ce s s .   Un lik e   t r ad itio n al  PS O,   in   wh ich   p a r a m eter s   ar e  f ix ed   o r   f o llo w  a   p r ed ef in ed   s ch ed u le,   AF - PS O  m o d if ies  th em   in   r e al  tim e  b ased   o n   th e  cu r r en t   s ea r ch   s tate.   T h is   ad ju s tm en t  o f   th e  p ar am eter   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   16 ,   No .   5 ,   Octo b e r   20 26 :   2 7 2 0 - 2 7 3 0   2724   b ec o m es  n ec ess ar y ,   g iv en   th a t  f ix ed   p ar am eter   s ettin g s   ca n   lead   to   p r em atu r e  co n v er g e n ce   [ 9 ] ,   [ 2 6 ] .   Hen ce ,   th e  p r o p o s ed   AF - PS O  ad ju s ts   ,  1 ,   an d   2   n o r m alize d   iter atio n   p r o g r ess ,   an d   to   t h e  co m p u ter   p ar ticle - s tate  m etr ic  th at  q u a n tifie s   th e  d is ta n ce   b etwe en   ea c h   p a r ticle  an d   th e  cu r r en t  b est  s o lu tio n   g l o b ally .   T h is   ad ap tiv e   m ec h an is m   p r o m o tes  ex ten s iv e  ex p lo r atio n   d u r in g   ea r ly   o r   h ig h ly   d is p er s ed   s ea r ch   s tag es  an d   g r ad u ally   s h if ts   to war d s   in ten s if ied   ex p l o itatio n   as th e  s war m   co n v er g es.     Alg o r ith m   1 .   Ad ap tiv e  f u zz y   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   Input:   Objective function  ( ⋅ ) ; swarm size  ; dimension  ; maximum iterations  ; bounds  , ; FIS; parameter limits   ,  , 1 ,  , 1 ,  , 2 ,  , 2 ,    Output:   Global best solution            :   0 , velocities  0 , and parameters  0 , 1 , 0 , 2 , 0     Evaluate fitness; set  0 = 0 ; determine  0     for   = 0   to   − 1     do   Compute    = /   (3)     for   each particle  = 1 , … ,   do   Compute   = ∥ − ∥ 2 2 / ( ∑ ( − ) 2 + )   (6)       Infer  Δ , Δ 1 , , Δ 2 , using FIS       Update parameters with bounds:         ←  ( − 1 + Δ )         1 , ←  ( 1 , − 1 + Δ 1 , )     2 , ←  ( 2 , − 1 + Δ 2 , )   (7)   Update velocity and position:     , + 1 = , + 1 , 1 ( , − , ) + 2 , 2 ( − , )   (1)     , + 1 = , + , + 1   (2)            Apply boundary handling and evaluate fitness       Update personal best  + 1       end for     Update global best  + 1   end for   return         4.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N    T h e  ex p er im e n t  s h o ws  a  co m p ar ativ e  an aly s is   o f   s tan d ar d   PS O  an d   AF - P SO   u n d er   two   d if f er en t   co n d itio n s .   T h e  f ir s t  ex p e r im en t  ev alu ates  th e   two   al g o r it h m s   b ased   o n   t h eir   p er f o r m a n ce   o n   b e n ch m ar k   o p tim izatio n   f u n ctio n s ,   wh ile  th e  s ec o n d   e x p er im e n t  ev alu a tes  th e  s o lu tio n   q u ality ,   co n v e r g en ce ,   a n d   Par eto   f r o n t.  T a b le  2   p r esen ts   th e  in p u t  v alu e  u s ed   i n   th e  ex p er im e n t.  T h ese  in clu d e  d im en s io n ,   iter atio n /g en er atio n ,   an d   th e   n u m b er   o f   in d ep en d e n t  r u n s /tria ls   o f   PS O.   Ho wev er ,   in   T ab les  3   an d   4 ,   c o m p u tatio n al  r esu lts   f o r   ea ch   ex p er im e n t  ar e   p r esen ted .     AF - PS O  g en er ally   o u tp er f o r m s   s tan d ar d   PS O  o n   m o s t  b en ch m ar k s .   T h e  im p r o v em e n t  is   m o r e   s ig n if ican t  f o r   co m p le x   m u lt im o d al  f u n ctio n s ,   with   b etter   co n v er g en ce   s p ee d   a n d   h ig h er   s u cc ess   r ates.   Ho wev er ,   b o th   alg o r ith m s   p er f o r m   s im ilar ly   o n   s im p le  co n v ex   f u n ctio n s .   As  ev alu ated   ac r o s s   m u ltip le  m etr ics,  Fig u r e  1   d e m o n s tr ate s   th e  s u p er io r   p e r f o r m an ce   o f   AF - PS O   co m p ar ed   to   Stan d a r d   PS O,   s h o win g   b etter   f in al  s o lu tio n   q u ality   ac r o s s   b en ch m a r k   f u n ctio n s ,   f aster   co n v er g en ce   s p ee d ,   an d   h ig h e r   s u cc ess   r ates a s   d ep icted   in   Fig u r e s   1 ( a)   t o   ( c) ,   r esp ec tiv ely .   On   s im p le  co n v e x   f u n ctio n s ,   Fig u r e  2   illu s tr ates  th e  d etailed   p er f o r m an ce   o n   th e  s p h er e  b en ch m ar k   f u n ctio n .   T h e  co n v er g e n ce   h i s to r y   o b s er v ed   in   Fig u r e  2 ( a)   in d icate s   r ap id   o p tim izatio n   f o r   b o th   alg o r ith m s ,   d r iv en   b y   d y n am ic  a d ap tiv e   p ar am eter   a d ju s tm en t  illu s tr ated   in   Fig u r e   2 ( b ) ,   wh ile  AF - PS O  m ain tain s   co n s is ten t so lu tio n   q u ality   as  d im en s io n ality   in cr ea s es a s   ca p tu r ed   in   Fig u r e  2 ( c) .   Fu r th er m o r e ,   Fig u r e  3   h ig h lig h ts   s war m   d y n am ics,  m u lti - o b jectiv e  p er f o r m an ce ,   a n d   o v er all  g ain s .   AF - PS O  m ain tain s   h ig h er   s wa r m   d iv er s ity   th r o u g h o u t  th e  o p tim izatio n   p r o ce s s ,   p r o d u ce s   a  b etter - d is tr ib u ted   Par eto   f r o n t  f o r   m u lti - o b jectiv e  p r o b lem s ,   an d   ac h ie v es  a  2 0 – 3 0 %  p er f o r m an ce   im p r o v em en t  o v e r   s tan d ar d   PS O  o n   co m p lex   m u ltimo d al  f u n ctio n s   s u c h   as   R o s en b r o ck   an d   R astrig in   as  d etailed   in   Fig u r e s   3 ( a)   to   ( c) ,   r esp ec tiv ely .   Scalab ilit y   an aly s is   in   Fig u r e  4   f u r th er   c o n f ir m s   th at  AF - PS O  m ain tain s   h ig h er   s o lu tio n   q u ality   a s   p r esen ted   in   Fig u r e  4 ( a) ,   ac h iev es  f aster   co n v er g en ce   s p ee d   ac r o s s   m ax im u m   iter atio n s   ev id en ce d   i n     Fig u r e  4 ( b ) ,   an d   p r eser v es g r e ater   d iv er s ity   as d im en s io n s   in cr ea s e  as p lo tted   in   Fig u r e  4 ( c ) .   Fin ally ,   Fig u r e  5   d etails  th e   p ar am eter   tu n in g   m ec h an ic s   an d   h ig h - d im en s io n al  b eh av io r .   T h e   ad ap tiv e  p a r am eter   a d ju s tm en t  m ain tain s   a  b ala n ce   b etw ee n   ex p l o r atio n   a n d   e x p lo ita tio n   illu s tr ated   in     Fig u r e  5 ( a) ,   r esu ltin g   i n   a   b etter   Par eto   f r o n t   co m p ar is o n   at  h ig h er   d im e n s io n s   ( = 50 )   a s   s h o wn   in     Fig u r e  5 ( b )   an d   a  m o r e  s tab le  co n v er g en ce   h is to r y   d em o n s tr ated   in   Fig u r e  5 ( c) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   co mp a r a tive  s tu d y  o f sta n d a r d   P S O  a n d   a d a p tive  fu z z y  P S O  fo r   o p timiz a tio n   ( P a u l O lu jid e  A d eb a y o )   2725   T ab le  2 .   Dim en s io n ,   iter atio n ,   an d   n u m b er   o f   r u n s   o r   tr ials   P a r a me t e r   AF -   P S O   v s St a n d a r d   P S O   B e n c h m a r k   Ex p e r i m e n t s     AF -   P S O   v s St a n d a r d   P S O     Ex p e r i m e n t s   D i me n si o n s   2   5   10   20     5   10   20   30   50   I t e r a t i o n s   50   1 0 0   2 0 0       50   1 0 0   2 0 0   5 0 0     N u mb e r   o f   r u n s  p e r   e x p e r i me n t :   5       T ab le  3 .   C o m p r eh en s iv e  b en c h m ar k   e x p er im e n t su m m ar y   A l g o r i t h m   B e n c h mar k   F u n c t i o n     S p h e r e   B e n c h m a r k :   S t a n d a r d   P S O   F i t n e ss= 1 . 5 0 2 2 4 3 ,  S p e e d = 4 7 . 0   i t e r ,  S u c c e ss= 2 5 . 0 %   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 0 . 6 4 7 8 5 3 ,  S p e e d = 4 1 . 5   i t e r ,  S u c c e ss= 3 0 . 0 %   I mp r o v e m e n t   + 5 6 . 9 %   b e t t e r   f i t n e ss   + 1 1 . 7 %   f a st e r   + 5 . 0 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e     R o senb r o c k   B e n c h m a r k   S t a n d a r d   P S O   F i t n e ss= 3 8 . 1 7 4 0 7 7 ,  S p e e d = 3 2 . 1   i t e r ,  S u c c e ss= 1 8 . 3 %   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 2 0 . 9 4 5 5 3 3 ,  S p e e d = 5 4 . 2   i t e r ,  S u c c e ss= 2 5 . 0 %   I mp r o v e m e n t   + 4 5 . 1 %   b e t t e r   f i t n e ss   - 6 8 . 8 %  f a s t e r   + 6 . 7 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e     R a st r i g i n   B e n c h m a r k   S t a n d a r d   P S O   F i t n e ss= 5 6 . 1 5 9 9 9 8 ,  S p e e d = 3 6 . 1   i t e r ,  S u c c e ss= 0 . 0 %   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 4 2 . 6 3 4 7 1 1 ,  S p e e d = 4 1 . 2   i t e r ,  S u c c e ss= 3 . 3 %   I mp r o v e m e n t   + 2 4 . 1 %   b e t t e r   f i t n e ss ,  - 1 4 . 3 %   f a st e r ,  + 3 . 3 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 1 6 2 2 . 5 1 8 2 7 9 ,  S p e e d = 3 0 . 1   i t e r ,  S u c c e ss = 8 . 3 %   I mp r o v e m e n t   + 7 . 2 %  b e t t e r   f i t n e ss   + 2 8 . 8 %   f a st e r   + 8 . 3 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e     Z D T 1   B e n c h ma r k :   S t a n d a r d   P S O   F i t n e ss= 0 . 1 1 1 9 3 6 ,  S p e e d = 1 . 3   i t e r ,  S u c c e ss = 5 3 . 3 %   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 0 . 0 7 9 7 7 9 ,  S p e e d = 1 . 1   i t e r ,  S u c c e ss = 6 2 . 2 %   I mp r o v e m e n t   + 2 8 . 7 %   b e t t e r   f i t n e ss   + 1 6 . 7 %   f a st e r   + 8 . 9 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e     Z D T 2   B e n c h ma r k :   S t a n d a r d   P S O   F i t n e ss= 0 . 0 5 2 4 0 4 ,  S p e e d = 1 . 0   i t e r ,  S u c c e ss = 8 0 . 0 %   A d a p t i v e   F - PSO   F i t n e ss= 0 . 0 2 9 0 6 8 ,  S p e e d = 1 . 4   i t e r ,  S u c c e ss = 8 2 . 2 %   I mp r o v e m e n t   + 4 4 . 5 %   b e t t e r   f i t n e ss   - 4 4 . 4 %  f a s t e r   + 2 . 2 %  h i g h e r   s u c c e ss ra t e   B e st   P e r f o r mi n g   B e n c h ma r k s fo r   A F - PSO   Wo r st   Pe r f o r mi n g   B e n c h m a r k s f o r   A F - PSO   G r i e w a n k :   + 7 4 . 1 %   i m p r o v e m e n t   z d t 2   - 5 4 . 4 %   A c k l e y :   + 6 5 . 4 %   i m p r o v e m e n t   z d t 3   - 1 2 3 . 3 %   S p h e r e :   + 6 3 . 0 %   i m p r o v e m e n t           T ab le  4 .   E x p er im en t su m m ar y   tab le   Ex p e r i m e n t   A l g o r i t h m   M e a n   D i st a n c e   I t e r a t i o n s   D i v e r s i t y   D 1 0 _ I 1 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   3 0 2 7 2 1 5 2 . 4 1 5 1   1 4 0 6 0 9 5 2 . 1 5 2 2   9 4 . 6   1 0 0 . 0   9 0 4 9 7 2 3 . 9 7 1 6   7 5 7 6 1 8 8 . 0 6 6 6   D 1 0 _ I 2 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   1 5 4 5 3 6 1 9 . 6 3 0 0   1 7 8 8 1 4 2 4 . 6 6 0 7   1 3 7 . 6   2 0 0 . 0   9 5 4 1 4 0 0 . 8 5 8 1   7 8 5 4 6 6 3 . 3 0 6 1   D 1 0 _ I 5 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   3 2 6 3 5 0 7 8 . 5 2 4 9   1 2 8 7 5 8 0 2 . 5 7 2 2   5 0 . 0   5 0 . 0   8 2 6 5 5 6 1 . 4 2 0 5   6 2 6 5 6 8 6 . 1 7 0 6   D 1 0 _ I 5 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   1 9 1 1 7 8 0 8 . 0 4 2 7   3 7 9 8 9 5 3 9 . 2 0 1 4   4 0 8 . 8   5 0 0 . 0   8 8 4 9 2 4 8 . 9 1 1 1   7 0 2 0 9 5 9 . 2 3 9 9   D 2 0 _ I 1 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   3 0 4 1 0 5 9 2 . 5 2 1 7   1 8 0 1 9 5 0 2 . 3 3 7 8   1 0 0 . 0   1 0 0 . 0   1 1 6 8 9 5 3 8 . 8 0 5 7   7 0 8 2 8 0 2 . 5 9 2 4   D 2 0 _ I 2 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   3 2 9 2 8 5 3 0 . 6 1 4 7   3 2 9 2 8 5 3 0 . 6 1 4 7   1 8 7 . 2   2 0 0 . 0   1 0 8 3 6 1 5 7 . 1 9 3 4   8 0 7 5 8 6 9 . 5 0 9 3   …………   ………. .   …….   …. .   …. .   D 5 _ I 5 0     S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   3 5 2 6 9 6 7 6 . 0 3 4 4   3 8 4 0 8 9 2 7 . 3 0 5 1   4 8 . 6   5 0 . 0   9 1 2 2 3 8 6 . 3 5 9 5   8 2 8 7 4 0 1 . 2 2 8 2   D 5 _ I 5 0 0   S t a n d a r d   P S O   A d a p t i v e   F u z z y   P S O   2 2 8 5 6 9 9 3 . 4 1 9 9   3 4 8 7 9 4 5 5 . 7 7 8 6   3 7 6 . 6   5 0 0 . 0   7 2 4 6 4 9 0 . 3 2 7 1   6 2 0 4 2 8 3 . 3 3 5 5         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   16 ,   No .   5 ,   Octo b e r   20 26 :   2 7 2 0 - 2 7 3 0   2726       ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  1 .   I n d icate   AF - PS O  o u tp er f o r m   PS O  ( a)   p er f o r m an ce   co m p ar is o n   ac r o s s   b en ch m ar k s ,     ( b )   co n v er g en ce   s p ee d   co m p a r is o n ,   ( c)   s u cc ess   r ate  co m p a r is o n           ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  2 .   Per f o r m an c e  an d   ad ap tiv e  b eh a v io r   an al y s is   o n   s p h er e  f u n ctio n   ( a )   co n v er g e n ce   h is to r y     ( s p h er e,   D= 2 ) ,   ( b )   ad ap tiv e   p a r am eter   ad ju s tm en t,  ( c)   p e r f o r m an ce   v s   d im en s io n s   ( s p h er e)   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   co mp a r a tive  s tu d y  o f sta n d a r d   P S O  a n d   a d a p tive  fu z z y  P S O  fo r   o p timiz a tio n   ( P a u l O lu jid e  A d eb a y o )   2727       ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r e  3 .   Div er s ity   tr ac k in g ,   m u lti - o b jectiv e  ev al u atio n ,   a n d   p er f o r m an ce   im p r o v em en t  o f   AF - PS O    ( a)   d iv er s ity   h is to r y ,   ( b )   p a r eto   f r o n t ( zd t1 ) ,   an d   ( c)   AF - APSO im p r o v em en t  o v er   s tan d ar d   PS O           ( a)   ( b )     ( c)     Fig u r e  4 .   Deta ils   o f   th e  al g o r it h m   in   ter m s   o f   d im en s io n ality   an d   d if f er en t iter atio n   co u n ts   in   th e  ex p e r im en t  ( a)   s o lu tio n   q u ality   v s   p r o b le m   d im en s io n s ,   ( b )   co n v er g en c e  s p ee d   v s   m ax im u m   iter atio n s ,   an d     ( c)   s o lu tio n   d iv er s ity   v s   p r o b le m   d im en s io n s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 8 - 8 7 0 8   I n t J E lec  &   C o m p   E n g ,   Vo l.   16 ,   No .   5 ,   Octo b e r   20 26 :   2 7 2 0 - 2 7 3 0   2728       ( a)   ( b )         ( c)     Fig u r e  5 .   Deta ils   o f   th e  al g o r it h m   in   ter m s   o f   d im en s io n ality   an d   d if f er en t iter atio n   co u n ts   in   th e  ex p e r im en t   ( a)   ad ap tiv e   p ar am eter   ad ju s t m en t,  ( b )   p ar eto   f r o n t c o m p ar i s o n   ( D= 5 0 ) ,   an d   ( c)   c o n v er g e n ce   h is to r y   co m p ar is o n       5.   CO NCLU SI O N    T h is   s tu d y   p r esen ted   a  co n tr o lled   co m p a r is o n   b etwe en   s tan d ar d   f ix ed - p ar am ete r   PS O  an d   an     AF - PS O.   Hen ce ,   th e  in er tia  weig h t  an d   ac ce le r atio n   co e f f ici en ts   ar e  ad ju s ted   with in   th e  s e ar ch   s p ac e  u s in g   a   Ma m d an i  f u zz y   in f er en ce   s y s tem   b ased   o n   th e   iter atio n   p r o g r ess   an d   a  d iv er s ity - r elate d   p ar ticle - s tate  in d icato r .   T h is   alg o r ith m ' s   ev alu atio n   f o cu s es  o n   b o th   s i n g le - o b jectiv e   b en c h m ar k   f u n ctio n s   an d   m u lti - o b jectiv e  p r o b lem s   in clu d e   Z DT   an d   DT L Z   f a m ilies .   T h e  r esu lts   in d icate   th at  AF - P SO  g en er ally   o u tp er f o r m e d   s tan d ar d   PS O  in   ter m s   o f   s o lu tio n   q u ality ,   y ield in g   lo wer   m ea n   f in al  o b j ec tiv e  v alu es  an d ,   in   s ev er al  c ases ,   im p r o v ed   r o b u s tn ess   ac r o s s   r ep ea ted   r u n s .   I t  also   ac h iev ed   h ig h er   s u cc ess   r ates,  m ea n in g   m o r e  r u n s   m et  a   s et  er r o r   to ler a n ce   f o r   s in g le - o b jectiv e  p r o b lem s   o r   ac h iev e d   a  tar g et  f o r   a  ch o s en   m u lti - o b jectiv e  p er f o r m an ce   in d icato r .   C o n v er g e n ce   s p ee d ,   ass ess ed   b y   m ea n   iter atio n - to - ta r g et  wh er e  ap p licab le,   d id   n o t  im p r o v e  u n if o r m ly ,   s u g g esti n g   a  tr ad e - o f f   in   wh ich   p r o lo n g ed   e x p lo r atio n   m ay   en h an ce   f in al  s o lu tio n   q u ality .   Fo r   m u lti - o b jectiv e   p r o b lem s ,   p er f o r m an ce   is   m o s t  ap p r o p r iately   in ter p r eted   u s in g   e s tab lis h ed   Par eto - q u ality   i n d icato r s ,   s u c h   as  in v er ted   g e n er atio n al   d is tan ce   ( I GD)   an d   h y p er v o lu m e   ( HV) ,   s u p p lem en te d   b y   v is u al  ass ess m en t o f   th e  ap p r o x im ated   Par eto   f r o n ts ,   r ath er   th an   b y   a  s in g le  s ca lar   f itn e s s   v alu e.   No twith s tan d in g   th ese  f in d in g s ,   th e  s tu d y   is   lim ited   b y   t h e  n u m b e r   o f   b e n ch m ar k   f u n ctio n s   an d   d im en s io n s   co n s id er ed ,   th e   r estrictio n   to   a   b aselin e   co m p ar is o n   with   s tan d ar d   PS O,   an d   th e  f o cu s   o n   co n tin u o u s   o p tim izatio n   p r o b lem s .   Nev er th eless ,   th e  s tu d y   co n tr ib u tes  a  r e p r o d u cib le  A F - PS O  f r am ewo r k   b ased   o n   in ter p r etab le  f u zz y   r u les,  a  u n if ied   ev alu atio n   p r o to co l  s p an n in g   b o t h   s in g le -   an d   m u lti - o b jectiv e  b en ch m ar k s ,   an d   a  tr an s p a r en t  r ep o r tin g   s tr u ctu r e  th at  d is tin g u is h es  s o lu tio n   q u ality ,   r o b u s tn ess ,   an d   co n v er g en ce   b e h av io r .       F UNDING   I NF O R M A T I O N    Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J E lec  &   C o m p   E n g     I SS N:   2088 - 8 7 0 8         A   co mp a r a tive  s tu d y  o f sta n d a r d   P S O  a n d   a d a p tive  fu z z y  P S O  fo r   o p timiz a tio n   ( P a u l O lu jid e  A d eb a y o )   2729   AUTHO R  CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th e  C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al   au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n     Na m e  o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   P a u l  Olu ji d e   Ad e b a y o   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓   ✓     ✓   ✓   ✓   ✓     ✓     Wah e e d   Ba b a tu n d e   Ya h y a                     ✓     ✓       Ra sh e e d   G b e n g a   Jim o h                     ✓     ✓         C   :    C o n c e p t u a l i z a t i o n   M   :    M e t h o d o l o g y   So   :    So f t w a r e   Va   :    Va l i d a t i o n   Fo   :    Fo r mal   a n a l y s i s   I   :    I n v e s t i g a t i o n   R   :    R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi   :    Vi su a l i z a t i o n   Su   :    Su p e r v i s i o n   P   :    P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu   :    Fu n d i n g   a c q u i si t i o n         CO NF L I C T   O F   I N T E R E S T   ST A T E M E NT   Au th o r   s tates n o   co n f lict o f   in t er est.       DATA AV AI L AB I L I T Y    T h e  co d e  f o r   th is   d ata  is   d is p lay ed ,   an d   th e  g r ap h s   ar e  av ai lab le  in   h ttp s : //g ith u b . co m/P n et1 2 3 /my - A F P S O_ P S O - P r o ject/tr ee /ma in .       RE F E R E NC E S   [ 1 ]   J.  K e n n e d y   a n d   R .   Eb e r h a r t ,   “ P a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n , ”   I n   Pro c e e d i n g s   o f   t h e   I EEE   i n t e r n a t i o n a l   c o n f e ren c e   o n   n e u r a l   n e t w o rks ,   v o l .   4 ,   p p .   1 9 4 2 – 1 9 4 8 ,   1 9 9 5 .   [ 2 ]   M .   C l e r c   a n d   J .   K e n n e d y ,   “ T h e   p a r t i c l e   sw a r m - e x p l o s i o n ,   s t a b i l i t y ,   a n d   c o n v e r g e n c e   i n   a   m u l t i d i m e n si o n a l   c o m p l e x   s p a c e , ”   I EEE   T ra n s a c t i o n s  o n   Ev o l u t i o n a r y   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   6 ,   n o .   1 ,   p p .   5 8 – 7 3 ,   2 0 0 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / 4 2 3 5 . 9 8 5 6 9 2 .   [ 3 ]   A .   R a t n a w e e r a ,   S .   K .   H a l g a m u g e ,   a n d   H .   C .   W a t s o n ,   “ S e l f - o r g a n i z i n g   h i e r a r c h i c a l   p a r t i c l e   sw a r m   o p t i mi z e r   w i t h   t i m e - v a r y i n g   a c c e l e r a t i o n   c o e f f i c i e n t s, ”   I E EE   T ra n s a c t i o n s   o n   Ev o l u t i o n a r y   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   8 ,   n o .   3 ,   p p .   2 4 0 – 2 5 5 ,   2 0 0 4 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / TEV C . 2 0 0 4 . 8 2 6 0 7 1 .   [ 4 ]   L.   H o n g b o   a n d   A .   A b r a h a m,   “ F u z z y   a d a p t i v e   t u r b u l e n t   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n , ”   i n   Pr o c e e d i n g s  -   H I S   2 0 0 5 :   Fi f t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   H y b r i d   I n t e l l i g e n t   S y st e m s ,   2 0 0 5 ,   v o l .   2 0 0 5 ,   p p .   4 4 5 – 4 5 0 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I C H I S . 2 0 0 5 . 4 9 .   [ 5 ]   M .   I si e t   a n d   M .   G a d a l a ,   “ S e l f - a d a p t i n g   c o n t r o l   p a r a me t e r s  i n   p a r t i c l e   s w a r m  o p t i mi z a t i o n , ”   Ap p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g   J o u r n a l ,    v o l .   8 3 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a s o c . 2 0 1 9 . 1 0 5 6 5 3 .   [ 6 ]   F .   O l i v a s,   F .   V a l d e z ,   O .   C a s t i l l o ,   a n d   P .   M e l i n ,   “ D y n a mi c   p a r a met e r   a d a p t a t i o n   i n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n   u si n g   i n t e r v a l   t y p e - 2   f u z z y   l o g i c , ”   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   2 0 ,   n o .   3 ,   p p .   1 0 5 7 – 1 0 7 0 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s0 0 5 0 0 - 0 1 4 - 1 5 6 7 - 3.   [ 7 ]   M .   Ta h e r k h a n i   a n d   R .   S a f a b a k h sh ,   “ A   n o v e l   st a b i l i t y - b a se d   a d a p t i v e   i n e r t i a   w e i g h t   f o r   p a r t i c l e   sw a r m   o p t i m i z a t i o n , ”   A p p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g   J o u rn a l ,   v o l .   3 8 ,   p p .   2 8 1 – 2 9 5 ,   2 0 1 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a so c . 2 0 1 5 . 1 0 . 0 0 4 .   [ 8 ]   Y .   Z h a n g ,   S .   W a n g ,   a n d   G .   J i ,   “ A   c o mp r e h e n s i v e   s u r v e y   o n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m  a n d   i t s  a p p l i c a t i o n s, ”   Ma t h e m a t i c a l   Pr o b l e m s i n   En g i n e e ri n g ,   v o l .   2 0 1 5 ,   2 0 1 5 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 5 / 9 3 1 2 5 6 .   [ 9 ]   M .   S .   N o b i l e ,   G .   P a s i ,   P .   C a z z a n i g a ,   D .   B e s o z z i ,   R .   C o l o m b o ,   a n d   G .   M a u r i ,   “ P r o a c t i v e   p a r t i c l e s   i n   sw a r m  o p t i mi z a t i o n :   a   s e l f - t u n i n g   a l g o r i t h m  b a se d   o n   f u z z y   l o g i c , ”   i n   I EEE  I n t e rn a t i o n a l   C o n f e r e n c e   o n   F u zzy  S y st e m s ,   2 0 1 5 ,   v o l .   2 0 1 5 - N o v e m ,   d o i :  1 0 . 1 1 0 9 / F U ZZ - I EEE. 2 0 1 5 . 7 3 3 7 9 5 7 .   [ 1 0 ]   A .   G .   G a d ,   “ P a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n   a l g o r i t h m  a n d   i t s  a p p l i c a t i o n s:   a   s y st e mat i c   r e v i e w , ”   Arc h i v e s  o f   C o m p u t a t i o n a l   Me t h o d s   i n   E n g i n e e ri n g ,   v o l .   2 9 ,   n o .   5 ,   p p .   2 5 3 1 – 2 5 6 1 ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 0 0 7 / s1 1 8 3 1 - 0 2 1 - 0 9 6 9 4 - 4.   [ 1 1 ]   R .   S h a r ma,   J .   S .   M a t h a r u ,   a n d   K .   S .   P a r mar,  “ A   s u r v e y   o n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i m i z a t i o n :   e v o l u t i o n ,   a d a p t a t i o n s  a n d   p r a c t i c a l   i mp l e m e n t a t i o n s,”   A p p l i e d   S o f t   C o m p u t i n g ,   v o l .   1 8 6 ,   2 0 2 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . a so c . 2 0 2 5 . 1 1 4 0 1 6 .   [ 1 2 ]   N .   Y a d o l l a h p o u r   a n d   S .   C h e n ,   “ M e t h o d s   t o   d e t e c t   a n d   a d d r e ss   s t a l l   i n   p a r t i c l e   sw a r m   o p t i mi z a t i o n , ”   i n   2 0 2 2   I E EE  C o n g ress   o n   Ev o l u t i o n a r y   C o m p u t a t i o n ,   C E C   2 0 2 2   -   C o n f e re n c e   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 2 2 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EC 5 5 0 6 5 . 2 0 2 2 . 9 8 7 0 4 1 3 .   [ 1 3 ]   M .   I si e t   a n d   M .   G a d a l a ,   “ S e n s i t i v i t y   a n a l y s i s  o f   c o n t r o l   p a r a me t e r s  i n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n , ”   J o u r n a l   o f   C o m p u t a t i o n a l   S c i e n c e ,   v o l .   4 1 ,   2 0 2 0 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . j o c s. 2 0 2 0 . 1 0 1 0 8 6 .   [ 1 4 ]   K .   R .   H a r r i s o n ,   A .   P .   E n g e l b r e c h t ,   a n d   B .   M .   O m b u k i - B e r m a n ,   “ A n   a d a p t i v e   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m  b a s e d   o n   o p t i m a l   p a r a me t e r   r e g i o n s,”   i n   2 0 1 7   I EEE  S y m p o s i u m   S e r i e s  o n   C o m p u t a t i o n a l   I n t e l l i g e n c e ,   S S C I   2 0 1 7   -   Pr o c e e d i n g s ,   2 0 1 7 ,     v o l .   2 0 1 8 - Ja n u a r y ,   p p .   1 – 8 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / S S C I . 2 0 1 7 . 8 2 8 5 3 4 2 .   [ 1 5 ]   L.   S u n ,   X .   S o n g ,   a n d   T .   C h e n ,   “ A n   i mp r o v e d   c o n v e r g e n c e   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i m i z a t i o n   a l g o r i t h m  w i t h   r a n d o m  sam p l i n g   o f   c o n t r o l   p a r a me t e r s, ”   J o u r n a l   o f   C o n t r o l   S c i e n c e   a n d   E n g i n e e r i n g ,   v o l .   2 0 1 9 ,   2 0 1 9 ,   d o i :   1 0 . 1 1 5 5 / 2 0 1 9 / 7 4 7 8 4 9 8 .   [ 1 6 ]   A .   P .   E n g e l b r e c h t ,   “ I n e r t i a   w e i g h t   c o n t r o l   s t r a t e g i e s :   P a r t i c l e   r o a m i n g   b e h a v i o r , ”   i n   I EE E  4 t h   I n t e r n a t i o n a l   C o n f e re n c e   o n   S o f t   C o m p u t i n g   a n d   Ma c h i n e   I n t e l l i g e n c e ,   I S C MI  2 0 1 7 ,   2 0 1 7 ,   v o l .   2 0 1 8 - Ja n u a r y ,   p p .   1 9 3 – 1 9 7 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / I S C M I . 2 0 1 7 . 8 2 7 9 6 2 5 .   [ 1 7 ]   A .   C h a t t e r j e e   a n d   P .   S i a r r y ,   “ N o n l i n e a r   i n e r t i a   w e i g h t   v a r i a t i o n   f o r   d y n a mi c   a d a p t a t i o n   i n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z a t i o n , ”   C o m p u t e rs   a n d   O p e r a t i o n s  Re se a r c h ,   v o l .   3 3 ,   n o .   3 ,   p p .   8 5 9 – 8 7 1 ,   2 0 0 6 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . c o r . 2 0 0 4 . 0 8 . 0 1 2 .   [ 1 8 ]   D .   C h a u h a n ,   S h i v a n i ,   a n d   P .   N .   S u g a n t h a n ,   “ L e a r n i n g   st r a t e g i e s  f o r   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i mi z e r :   A   c r i t i c a l   r e v i e w   a n d   p e r f o r m a n c e  a n a l y si s , ”   S w a rm   a n d   Ev o l u t i o n a r y   C o m p u t a t i o n ,   v o l .   9 8 ,   2 0 2 5 ,   d o i :   1 0 . 1 0 1 6 / j . sw e v o . 2 0 2 5 . 1 0 2 0 4 8 .   [ 1 9 ]   B .   M o r a l e s - C a s t a n e d a   e t   a l . ,   “ I mp r o v i n g   t h e   c o n v e r g e n c e   o f   t h e   P S O   a l g o r i t h m  w i t h   a   st a g n a t i o n   v a r i a b l e   a n d   f u z z y   l o g i c , ”   i n   2 0 2 3   I EE E  C o n g ress  o n   E v o l u t i o n a ry   C o m p u t a t i o n ,   C EC   2 0 2 3 ,   2 0 2 3 ,   d o i :   1 0 . 1 1 0 9 / C EC 5 3 2 1 0 . 2 0 2 3 . 1 0 2 5 4 0 0 3 .   [ 2 0 ]   S .   C h e n g ,   Y .   S h i ,   Q .   Q i n ,   a n d   T .   O .   Ti n g ,   “ P o p u l a t i o n   d i v e r si t y   b a se d   i n e r t i a   w e i g h t   a d a p t a t i o n   i n   p a r t i c l e   sw a r m  o p t i m i z a t i o n , ”   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.