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一种多策略改进鲸鱼优化算法的混沌系统参数辨识

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智能系统学报 2024年第1期19卷 176-189页

作者：潘悦悦吴立飞杨晓忠华北电力大学控制与计算机工程学院北京102206 华北电力大学数理学院信息与计算研究所北京102206

针对混沌系统参数辨识精度不高的问题,以鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)为基础,提出一种多策略改进鲸鱼优化算法(multi-strategy improved whale optimization algorithm,MIWOA)。采用Chebyshev混沌映射选取高质量初始种群,采用非线性收敛因子和自适应权重,提高算法收敛速度,为了避免算法陷入局部最优,动态选择自适应t分布或蚁狮优化算法更新后期位置,提高处理局部极值的能力。通过对10个基准函数和高维测试函数进行仿真试验,表明MIWOA具有良好的稳定性和收敛精度。将MIWOA应用于辨识Rossler和Lu混沌系统参数,仿真结果优于现有成果,表明本文MIWOA辨识混沌系统参数的高效性和实用性。

关键词：多策略改进鲸鱼优化算法混沌系统参数辨识 Chebyshev混沌映射自适应t分布蚁狮优化算法基准函数 Wilcoxon秩和检验

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混合多策略改进的樽海鞘群算法及其应用

计算机工程与设计 2024年第3期45卷 822-829页

作者：张家玮李琳张奇志西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 西安石油大学陕西省油气井重点测控实验室陕西西安710065

针对标准的樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)在寻优过程中易出现局部最优和收敛速度慢等问题,提出一种混合多策略改进的樽海鞘群算法(ISSA)。利用佳点集策略生成初始种群,使个体均匀分布于搜索空间;将反向学习的思想融入到领导... 详细信息

针对标准的樽海鞘群算法(salp swarm algorithm, SSA)在寻优过程中易出现局部最优和收敛速度慢等问题,提出一种混合多策略改进的樽海鞘群算法(ISSA)。利用佳点集策略生成初始种群,使个体均匀分布于搜索空间;将反向学习的思想融入到领导者位置更新中,提高算法的搜索精度;加入自适应t分布,利用迭代次数iter作为其自由度参数,改善算法的全局探索能力;引入精英反向学习,筛选更好的种群,避免陷入局部最优。通过一组基准函数和Wilcoxin秩和检验来检测改进算法的性能,实验结果表明,改进算法的探索能力和优化精度都得到明显改善且算法之间存在显著差异,通过实际机械设计案例进一步验证ISSA算法的有效性。

关键词：佳点集反向学习自适应t分布精英反向学习樽海鞘群算法基准函数弹簧设计问题

融合改进Sine混沌映射的新型粒子群优化算法

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西安交通大学学报 2023年第8期57卷 182-193页

作者：刘磊姜博文周恒扬浦晨玮钱鹏飞刘波江苏大学机械工程学院江苏镇江212013 浙江大学流体动力基础件与机电系统全国重点实验室杭州310027 法赫德国王石油与矿业大学电气工程系沙特阿拉伯达兰31261

为了应对传统粒子群算法(PSO)存在的初始位置不均匀、易达到局部最优、搜索精度不高等问题,提出了一种基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法。采用一种改进的Sine混沌映射技术代替传统的伪随机数方法生成初始粒子种群,以丰富种群的多样性... 详细信息

为了应对传统粒子群算法(PSO)存在的初始位置不均匀、易达到局部最优、搜索精度不高等问题,提出了一种基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法。采用一种改进的Sine混沌映射技术代替传统的伪随机数方法生成初始粒子种群,以丰富种群的多样性。在原始基本位置更新公式的基础上增加两种新的位置更新机制,并分别引入一个高斯变异算子,以实现算法勘探性能和开发性能之间的动态平衡,以及在迭代过程中使粒子有效跳出局部最优。在由7个单峰函数、6个多峰函数和10个固定维函数组成的基准测试函数和3个带约束经典工程优化设计问题上对所提出算法开展仿真实验,并与其他几种流行的PSO变体进行对比。仿真结果表明:与其他PSO变体相比,基于改进Sine混沌映射的新型PSO算法具有更快的收敛速度和更高的寻优精度,对于基准测试函数的寻优结果有20个排名第一,约为总测试函数的87%;该算法在压力容器和工字梁设计优化中,综合性能排在第一位,应可用于解决一些实际工程优化问题。

关键词：粒子群算法混沌映射高斯变异基准函数工程问题

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基于正交设计的折射反向学习樽海鞘群算法

哈尔滨工业大学学报 2022年第11期54卷 122-136页

作者：王宗山丁洪伟王杰李波侯鹏杨志军云南大学信息学院昆明650500 郑州大学机械与动力工程学院郑州450066 复旦大学计算机科学技术学院上海201203 云南省教育厅教育科学研究院昆明650021

为克服基本樽海鞘群算法(SSA)存在的收敛速度慢、高维求解精度低等不足,提出正交折射反向学习机制和自适应惯性权重策略,嵌入SSA中,得到一种基于正交设计的折射反向学习樽海鞘群算法(OOSSA)。正交折射反向学习策略中,采用基于透镜成像... 详细信息

为克服基本樽海鞘群算法(SSA)存在的收敛速度慢、高维求解精度低等不足,提出正交折射反向学习机制和自适应惯性权重策略,嵌入SSA中,得到一种基于正交设计的折射反向学习樽海鞘群算法(OOSSA)。正交折射反向学习策略中,采用基于透镜成像原理的折射反向学习策略以加强对反向解空间的勘探,极大地降低了算法陷入局部最优的概率;采用正交试验设计构建若干部分维上取折射反向值的部分反向解,深度挖掘并保存当前个体和折射反向个体的优势维度信息。此外,在跟随者位置更新阶段引入惯性权重因子,有效地改善跟随者的搜索模式并增强算法的局部开采能力。采用CEC2017基准函数进行仿真实验,同时使用Wilcoxon秩和检验、Friedman检验等方法来评价OOSSA算法的优化性能,测试结果表明所提算法的寻优精度和收敛速度明显优于基本SSA算法、8种新近的改进SSA算法和9种前沿的群体智能优化算法。此外,将所提算法应用于一个工程设计问题,结果表明该算法在工程优化方面的性能优于对比算法。最后,针对求解自主移动机器人路径规划问题,提出一种基于OOSSA的路径规划算法。在3种环境设置下对所提算法进行仿真实验,并与PSO、ABC、GWO、FA和SSA等算法进行对比。仿真结果表明,本文算法能够规划出最优的无碰撞路径。系统的实验表明OOSSA算法可作为问题优化的有效工具。

关键词：樽海鞘群算法透镜折射学习正交试验设计自适应学习基准函数工程优化路径规划

融合动态反向学习的阿奎拉鹰与哈里斯鹰混合优化算法

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智能系统学报 2023年第1期18卷 104-116页

作者：贾鹤鸣刘庆鑫刘宇翔王爽吴迪三明学院信息工程学院福建三明365004 海南大学计算机科学与技术学院海南海口570228 福州大学物理与信息工程学院福建福州350108 三明学院教育与音乐学院福建三明365004

阿奎拉鹰优化算法(Aquila optimizer, AO)和哈里斯鹰优化算法(Harris hawks optimization, HHO)是近年提出的优化算法。AO算法全局寻优能力强,但收敛精度低,容易陷入局部最优,而HHO算法具有较强的局部开发能力,但存在全局探索能力弱,收... 详细信息

阿奎拉鹰优化算法(Aquila optimizer, AO)和哈里斯鹰优化算法(Harris hawks optimization, HHO)是近年提出的优化算法。AO算法全局寻优能力强,但收敛精度低,容易陷入局部最优,而HHO算法具有较强的局部开发能力,但存在全局探索能力弱,收敛速度慢的缺陷。针对原始算法存在的局限性,本文将两种算法混合并引入动态反向学习策略,提出一种融合动态反向学习的阿奎拉鹰与哈里斯鹰混合优化算法。首先,在初始化阶段引入动态反向学习策略提升混合算法初始化性能与收敛速度。此外,混合算法分别保留了AO的探索机制与HHO的开发机制,提高算法的寻优能力。仿真实验采用23个基准测试函数和2个工程设计问题测试混合算法优化性能,并对比了几种经典反向学习策略,结果表明引入动态反向学习的混合算法收敛性能更佳,能够有效求解工程设计问题。

关键词：阿奎拉鹰优化算法哈里斯鹰优化算法动态反向学习混合优化基准函数管柱设计问题汽车碰撞设计问题 Wilcoxon秩和检验

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融合经验反思机制的教与学优化算法

智能系统学报 2023年第3期18卷 629-641页

作者：吴迪贾鹤鸣刘庆鑫齐琦王爽三明学院教育与音乐学院福建三明365004 三明学院信息工程学院福建三明365004 海南大学计算机科学与技术学院海南海口570228

针对传统教与学算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢和求解精度低等问题,提出一种融合经验反思机制的教与学优化算法(empirical reflection teaching learning based optimization,ERTLBO)。首先在教学阶段引入经验反思机制,遴选精英个... 详细信息

针对传统教与学算法存在易陷入局部最优、收敛速度慢和求解精度低等问题,提出一种融合经验反思机制的教与学优化算法(empirical reflection teaching learning based optimization,ERTLBO)。首先在教学阶段引入经验反思机制,遴选精英个体引导普通个体向教师靠近,提高班级整体水平,从而提高算法全局探索能力。其次在学习阶段引入动态自适应权重,能够根据学生的适应度值对位置进行自适应扰动,进而实现个体位置的动态更新,提高算法跳出局部最优的能力。仿真实验选取23个基准测试函数对ERTLBO同其他变体和流行算法进行性能测试。实验结果表明,ERTLBO算法具有更好的寻优性能和求解稳定性。最后,通过2个工程设计问题进一步验证ERTLBO解决实际问题的有效性和优越性。

关键词：教与学优化算法经验反思机制动态自适应权重元启发式算法基准函数压力容器设计问题焊接梁设计问题 Wilcoxon秩和检验

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多策略改进的麻雀搜索算法

辽宁工程技术大学学报（自然科学版） 2023年第6期42卷 722-732页

作者：回立川李瑶李欢欢于淼王久阳辽宁工程技术大学电气与控制工程学院辽宁葫芦岛125105 国网辽宁省电力有限公司葫芦岛供电公司辽宁葫芦岛125000

针对麻雀搜索算法在迭代收敛时易陷入局部最优的问题,提出多策略改进的麻雀搜索算法(NLSSA)。利用邻域重心反向学习策略优化麻雀算法的初始种群,提高初始个体质量。通过Levy飞行策略的长短距离跳跃更新麻雀生产者位置,从而提升麻雀算法... 详细信息

针对麻雀搜索算法在迭代收敛时易陷入局部最优的问题,提出多策略改进的麻雀搜索算法(NLSSA)。利用邻域重心反向学习策略优化麻雀算法的初始种群,提高初始个体质量。通过Levy飞行策略的长短距离跳跃更新麻雀生产者位置,从而提升麻雀算法的局部极值逃逸能力。在跟随者位置更新机制中引入自适应权重,从而平衡麻雀算法的局部挖掘和全局寻优能力。为了验证所提NLSSA算法的性能,利用8个基准测试函数进行测验,测试结果与Wilcoxon符号秩检验结果表明,与麻雀搜索算法、粒子群优化算法、灰狼优化算法和其他改进的麻雀搜索算法相比,NLSSA算法在寻优精度、稳定性能和收敛速度方面的效果更佳。

关键词：麻雀搜索算法邻域重心反向学习 Levy飞行策略自适应权重基准函数

基于Sobol序列和纵横交叉策略的麻雀搜索算法

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计算机应用 2022年第1期42卷 36-43页

作者：段玉先刘昌云空军工程大学防空反导学院西安710038 空军工程大学研究生院西安710038

针对麻雀搜索算法(SSA)容易陷入局部最优、收敛速度较慢等问题,提出一种基于Sobol序列和纵横交叉策略的麻雀搜索算法(SSASC)。首先,在初始化阶段引入类随机采样方法中的Sobol序列,以增强种群的多样性和遍历性;其次,提出一种指数形式的... 详细信息

针对麻雀搜索算法(SSA)容易陷入局部最优、收敛速度较慢等问题,提出一种基于Sobol序列和纵横交叉策略的麻雀搜索算法(SSASC)。首先,在初始化阶段引入类随机采样方法中的Sobol序列,以增强种群的多样性和遍历性;其次,提出一种指数形式的非线性惯性权重,从而提高算法的收敛效率;最后,应用纵横交叉策略对算法进行改进,即利用横向交叉增强全局搜索能力,利用纵向交叉保持种群的多样性并防止算法陷入局部最优。选取了13个基准函数进行仿真实验,同时使用Wilcoxon秩和检验和Friedman检验评价算法的性能。在与其他元启发式算法的对比实验中,将基准函数从10维扩展到100维,SSASC在平均值和标准差处始终优于其他算法。实验结果表明,该算法在收敛速度和求解准确度方面均取得了一定的优势。

关键词：麻雀搜索算法 Sobol序列惯性权重纵横交叉策略非线性策略基准函数

一种多策略改进鲸鱼优化算法的混沌系统参数辨识

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智能系统学报 2023年

作者：潘悦悦吴立飞杨晓忠华北电力大学控制与计算机工程学院华北电力大学数理学院信息与计算研究所

对于混沌系统参数辨识问题，提出用多策略改进鲸鱼优化算法(Multi-strategy Improved Whale Optimization Algorithm，MIWOA)辨识混沌系统参数。由于基本鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm，WOA)易陷入局部最优，收敛速度慢，... 详细信息

对于混沌系统参数辨识问题，提出用多策略改进鲸鱼优化算法(Multi-strategy Improved Whale Optimization Algorithm，MIWOA)辨识混沌系统参数。由于基本鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm，WOA)易陷入局部最优，收敛速度慢，收敛精度低。MIWOA首先采用Chebyshev混沌映射代替随机方法提高WOA初始种群的质量；其次，在WOA的包围捕食和螺旋更新阶段，收敛因子非线性化，增加自适应惯性权重，实现更好地平衡系统全局搜索和局部挖掘，提高收敛速度；最后，在WOA后期位置更新时，动态选择自适应t分布或蚁狮优化算法，增加种群多样性，跳出局部最优解。通过对10个基准函数和高维测试函数进行仿真实验，同时使用Wilcoxon秩和检验、MAE等方法评价MIWOA的性能。寻优结果表明本文的MIWOA具有普适性，在收敛精度和稳定性方面，优于已有经典算法。对R?ssler和Lü混沌系统进行数值仿真，相比现有成果，MIWOA辨识混沌系统是可行和有效的。

关键词：多策略改进鲸鱼优化算法(MIWOA) 混沌系统 Chebyshev混沌映射自适应t分布蚁狮优化算法参数辨识基准函数 Wilcoxon秩和检验