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基于信息熵的改进狮群算法及其在组合优化中的应用

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电子学报 2021年第8期49卷 1577-1585页

作者：李彦苍巩翔宇河北工程大学土木工程学院河北邯郸056038

狮群算法是一种具有较强寻优能力的群智能算法.为了克服基本狮群算法中因狮王替换的长周期性导致收敛速度较慢,幼狮选择策略较盲目导致的前期遍历性不足,幼狮步长扰动因子受解空间影响过大和算法后期局部收敛速度慢等缺陷;本文在原始狮... 详细信息

狮群算法是一种具有较强寻优能力的群智能算法.为了克服基本狮群算法中因狮王替换的长周期性导致收敛速度较慢,幼狮选择策略较盲目导致的前期遍历性不足,幼狮步长扰动因子受解空间影响过大和算法后期局部收敛速度慢等缺陷;本文在原始狮群算法的基础上改良了狮王的替换策略和幼狮选择的概率,引入信息熵分别控制不同幼狮的步长,引入狮王稳定因子解决幼狮后期选择的盲目性,并适当调整狮群整体构成方式.由信息熵的值来度量狮群算法中幼狮选择的不确定性,通过设置不同的扰动因子达到控制算法中不同幼狮的移动范围,实现算法的自适应调节并增大算法的鲁棒性.仿真实验、桁架优化算例和TSP问题求解对比验证了改进算法的有效性.该研究为组合优化问题的求解提供了一种新的思路和方法.

关键词：群智能狮群算法信息熵组合优化

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基于改进狮群算法的管道传感器网络覆盖优化

传感技术学报 2022年第9期35卷 1268-1276页

作者：神显豪马雪皎牛少华张烈平谢晓兰桂林理工大学广西嵌入式技术与智能系统重点实验室广西桂林514004 北京理工大学机电学院北京100081

监测输送石油、天然气和水的管道是必要的,以避免浪费这些自然资源,提出了一种基于改进狮群算法的管道传感器网络覆盖优化算法。该算法模拟狮群行为,通过节点的定位和路由方案来避免这些资源在运输到相应目的地的过程中发生的损失,引入... 详细信息

监测输送石油、天然气和水的管道是必要的,以避免浪费这些自然资源,提出了一种基于改进狮群算法的管道传感器网络覆盖优化算法。该算法模拟狮群行为,通过节点的定位和路由方案来避免这些资源在运输到相应目的地的过程中发生的损失,引入了Logistic函数和Levy飞行进行部署优化。以最小时延和丢包率为优化目标,把传感器节点以最大步长放置在不同长度的管道上进行部署优化。为了评估改进狮群算法的性能,通过30个基准函数测试,与其他启发式算法在不同维度上进行了比较,并将改进狮群算法应用于管道传感器节点部署。仿真结果表明,改进狮群算法在管道的网络覆盖率、端到端时延、吞吐量和网络寿命方面具有明显的优势。该算法最大的特点是管道越长,端到端时延优化效果越突出。

关键词：无线传感器网络覆盖优化狮群算法管道节点部署

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狮群算法的性能改进研究

实验室研究与探索 2023年第3期42卷 46-52页

作者：石鹏飞张婷刘凯北京理工大学自动化学院北京100081

为了研究多种改进策略对狮群算法在函数寻优时性能的影响程度,提出了一种新的改进群体智能优化算法方案。该研究选取了CEC 2014测试函数集中一些不同类型的函数,在维数从低到高的情形下进行实验。利用纵横交叉策略改善个体行走方式,防... 详细信息

为了研究多种改进策略对狮群算法在函数寻优时性能的影响程度,提出了一种新的改进群体智能优化算法方案。该研究选取了CEC 2014测试函数集中一些不同类型的函数,在维数从低到高的情形下进行实验。利用纵横交叉策略改善个体行走方式,防止算法过早收敛;提出了基于迭代次数的自适应χ^(2)分布变异提升种群的多样性,提高寻优能力。研究的优化性能表现在算法30次求解的最优值、最差值、平均值、标准差和算法的收敛速度,选取CEC2014测试集中的函数进行仿真实验,与其他群体智能算法进行对比,并统计实验结果。结果表明,改进的狮群算法可以在求特定多峰函数全局最优解问题上取得优异性能。

关键词：狮群算法纵横交叉策略 χ2分布 CEC 2014测试集

基于改进狮群算法–模糊评判的变电站台风易损性评估

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现代电力 2023年第5期40卷 827-834页

作者：席禹于力程凌森陈波蒋文辉刘红升南方电网数字电网研究院有限公司广东省广州市510640

为解决台风灾害对沿海地区变电站破坏严重,易造成故障的问题,提出一种基于改进狮群算法–模糊评判的变电站台风易损性评估方法。首先基于致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体脆弱性建立易损性评估体系;在传统模糊综合评判方法中引... 详细信息

为解决台风灾害对沿海地区变电站破坏严重,易造成故障的问题,提出一种基于改进狮群算法–模糊评判的变电站台风易损性评估方法。首先基于致灾因子危险性、孕灾环境敏感性和承灾体脆弱性建立易损性评估体系;在传统模糊综合评判方法中引入组合云模型,构建模糊综合评判隶属度函数,并基于改进狮群算法(lion swarm algorithm,LSA)优化聚类中心,得到隶属度函数阈值划分规则;随后,基于主客观组合权重,通过权重和改进的模糊综合评判法计算灾害风险指数,并基于历史数据计算灾害风险概率,由灾害风险概率和风险指数得到变电站台风灾害易损性评估结果;最终根据评估结果采取不同针对性的措施。算例结果表明,文中提出的变电站台风易损性评估方法提高了评估准确率,达到了防灾减灾效果。

关键词：台风灾害模糊综合评判云模型狮群算法聚类分析组合权重易损性评估

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基于改进狮群算法的汽轮机热耗率模型预测

计量学报 2021年第7期42卷 853-860页

作者：汪婵婵浙江安防职业技术学院信息工程系浙江温州325016

针对汽轮机热消耗率模型难以精准预测的问题,提出一种基于改进的狮群算法和快速学习网综合建模的方法。首先,针对传统狮群算法易早熟收敛以及在迭代后期寻优速度缓慢导致算法陷入局部最优的缺陷,通过引入禁忌搜索、非线性扰动因子以及... 详细信息

针对汽轮机热消耗率模型难以精准预测的问题,提出一种基于改进的狮群算法和快速学习网综合建模的方法。首先,针对传统狮群算法易早熟收敛以及在迭代后期寻优速度缓慢导致算法陷入局部最优的缺陷,通过引入禁忌搜索、非线性扰动因子以及黄金正弦策略进行改进;其次,对改进后的狮群算法进行数值验证,结果证明其具有更高的收敛精度和收敛速度;最后,采用某热电厂汽轮机的运行数据建立汽轮机热消耗率预测模型,并将改进狮群算法优化的快速学习网对其进行热耗率预测,将实验结果与其他优化策略进行对比验证,实验结果表明,基于改进狮群算法的快速学习网预测模型具有更高的泛化能力,提高了汽轮机热耗率的预测精度。

关键词：计量学热耗率预测狮群算法快速学习网禁忌搜索黄金正弦非线性扰动因子

基于混沌搜索的改进狮群算法及其在光伏电池参数辨识中的应用

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计量学报 2021年第4期42卷 415-423页

作者：吴忠强谢宗奎刘重阳王国勇燕山大学工业计算机控制工程河北省重点实验室河北秦皇岛066004

目前已有多种智能算法应用到光伏电池模型的参数辨识中,然而大都存在易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,基于改进狮群算法,提出了一种有效的光伏电池参数辨识方法。首先,通过引入混沌初始化、自适应参数和混沌搜索,弥补了狮群算法收敛... 详细信息

目前已有多种智能算法应用到光伏电池模型的参数辨识中,然而大都存在易陷入局部最优、收敛速度慢等问题,基于改进狮群算法,提出了一种有效的光伏电池参数辨识方法。首先,通过引入混沌初始化、自适应参数和混沌搜索,弥补了狮群算法收敛速度慢、寻优精度不高等不足;将改进狮群算法应用到光伏电池的单二极管模型和双二极管模型的参数辨识中,与5种优化算法的结果进行对比,证明了该算法在光伏电池参数辨识中的有效性和优越性;最后,通过在不同辐照度和不同天气类型下进行辨识,探究了外部环境变化对模型参数的影响,进一步验证了该算法的有效性和实用性。

关键词：计量学光伏电池模型狮群算法混沌搜索参数辨识

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狮群算法的机制改进和应用研究

狮群算法的机制改进和应用研究

作者：李文阳山东大学

学位级别：硕士

一直以来,智能优化算法作为演化计算技术中的一颗明星,无论在理论分析还是实际应用中都占据着一席之地。相比较于梯度下降类算法,智能优化算法由于结构简单、不需要连续可微的运算环境等优势,可以适配绝大多数优化问题,特别是针对部分N... 详细信息

一直以来,智能优化算法作为演化计算技术中的一颗明星,无论在理论分析还是实际应用中都占据着一席之地。相比较于梯度下降类算法,智能优化算法由于结构简单、不需要连续可微的运算环境等优势,可以适配绝大多数优化问题,特别是针对部分NP难问题可以获得更好的寻优效果。通过模仿自然界中生物种群的变化,一种重要的智能优化算法——群智能优化算法不断推陈出新,为最优化问题提供了很多新的解法。近几年,通过模拟狮群进化或者捕猎的过程,学术界提出了几种基于不同寻优机制的狮群算法。其中,有两种狮群算法由于优越的寻优能力和完善的信息交流机制获得科研界的广泛认可,分别是基于遗传进化过程的狮群进化算法和基于捕猎合作机制的狮群优化算法。但是,两种狮群算法也各有缺点,本文针对二者的时间复杂度较高、易陷入局部最优的问题进行研究,并改进了各自的搜索机制,然后分别在灰度图像分割和乳腺疾病识别场景中应用并解决了初始聚类中心选择和超参数优化的问题。最后实验结果从多方面验证了几种新型算法的有效性、鲁棒性和适配性。论文详细论述了两种狮群算法的理论机制和数学模型。基于遗传的狮群进化算法在寻优机制上类似于遗传优化算法,具有良好的局部搜索能力和高效的变异因子,所以算法寻优结果好但时间和空间复杂度也相对较高;基于捕猎的狮群优化算法类似于人工蜂群算法,种群间有效信息利用率高,可以快速收敛,但是易陷入局部极值。针对狮群进化算法的时间复杂度相对较高的问题,我们将差分变异因子融入狮群进化算法的更新变异机制中改进为差分狮群进化算法,提高了种群多样性的同时降低了时间和空间复杂度。接着,提出了一种融合模糊聚类和差分狮群进化算法的灰度图像分割模型。由于初始聚类中心的设定是随机生成的且没有一种公认有效的生成方法,基于聚类的图像分割方法的有效性和稳定性都会受到较大程度的影响,所以本文利用差分狮群进化算法进行初始聚类中心的选择,使分割精确度获得了较好的提升。之后针对狮群优化算法易陷入零域极值的缺陷,完善了幼狮更新机制中部分不合理的方式,然后添加趋化机制来提升其局部寻优能力,提出一种趋化狮群优化算法,提高了原狮群算法的寻优精度。利用趋化狮群算法收敛快、精度高的特点,我们将其应用于支持向量机RBF核函数的超参数选择场景中。通过趋化狮群算法进行超参选择的支持向量机,在乳腺疾病识别过程中取得了较好的分类效果。最后,基于两种狮群算法的机制优化方式和适配场景进行了工作内容的总结,并给出了新型算法的优化和推广方向。

关键词：差分进化趋化机制狮群算法灰度图像分割特征分类

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求解0-1背包问题的二进制狮群算法

计算机工程与科学 2019年第11期41卷 2079-2087页

作者：刘生建杨艳周永权广州大学华软软件学院游戏系广东广州510990 广西民族大学信息科学与工程学院广西南宁530006

针对传统二进制群智能算法求解0-1背包问题易陷入局部最优、收敛速度慢的缺点,提出一种新的解决离散空间问题的二进制狮群算法BLSO。二进制狮群算法对狮王、母狮和幼狮的位置重新定义,引入反置运算、移动算子和学习算子建立全新的位置... 详细信息

针对传统二进制群智能算法求解0-1背包问题易陷入局部最优、收敛速度慢的缺点,提出一种新的解决离散空间问题的二进制狮群算法BLSO。二进制狮群算法对狮王、母狮和幼狮的位置重新定义,引入反置运算、移动算子和学习算子建立全新的位置转移方式和局部搜索规则;加入贪心策略进行解的可行化处理和充分利用,增强局部搜索能力,进一步提高收敛速度。对9个典型的0-1背包算例进行仿真实验,实验结果表明,该算法不仅可以有效求解0-1背包问题,而且还能够以较快的速度搜索到精度较高的次优解甚至全局最优解,具有较好的稳定性;同时,对高维背包问题的求解与参考算法相比,在寻优时间和精度上更具优势。

关键词：狮群算法 0-1背包问题组合约束优化 NP难题

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一种局部搜索能力增强的狮群算法

河南师范大学学报（自然科学版） 2019年第3期47卷 35-41页

作者：刘振郭恒光任建存海军航空大学岸防兵学院山东烟台264001

狮群算法作为一种新型群智能优化算法,其进化过程多依据狮群猎食、交配等动物本性出发,因此难免会存在收敛速度慢并且不容易发现全局极值等缺点.针对当前基本狮群算法存在的缺点,提出一种局部搜索能力增强的狮群算法(Enhanced Local Sea... 详细信息

狮群算法作为一种新型群智能优化算法,其进化过程多依据狮群猎食、交配等动物本性出发,因此难免会存在收敛速度慢并且不容易发现全局极值等缺点.针对当前基本狮群算法存在的缺点,提出一种局部搜索能力增强的狮群算法(Enhanced Local Search Lion Optimization Algorithm,ELSLOA).为增强种群局部搜索效率,对所有领地狮引入对立搜索方法提高寻优能力,并对优良个体执行Levy flight操作,提高个体局部开采能力,最后利用Tent混沌搜索对领地狮和流浪狮执行混沌操作.对算法进行了函数的仿真对比分析,充分验证了所提出算法的优良性能.

关键词：狮群算法反向搜索 Levy flight Tent混沌