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一种改进鱼鹰优化算法及其应用

重庆理工大学学报（自然科学） 2024年第3期38卷 122-133页

作者：陈曦明张军伟张冉杨波吴学雷刘浩毕一白中国运载火箭技术研究院北京航天发射技术研究所北京100076

针对鱼鹰优化算法(osprey optimization algorithm,OOA)在运行时存在寻优精度和稳定性差的问题,提出了如下改进策略:首先,将SPM混沌映射融入种群的初始化阶段,提升种群多样性;其次,在勘探和开采阶段分别利用威布尔分布的长、短距离随机... 详细信息

针对鱼鹰优化算法(osprey optimization algorithm,OOA)在运行时存在寻优精度和稳定性差的问题,提出了如下改进策略:首先,将SPM混沌映射融入种群的初始化阶段,提升种群多样性;其次,在勘探和开采阶段分别利用威布尔分布的长、短距离随机扰动策略更新鱼鹰的位置,可有效改善OOA的收敛精度;最后,提出一种“最优-随机均值”的变异策略,用于强化OOA迭代过程中跳出局部最优的能力。所提出的算法称为改进鱼鹰优化算法(improved osprey optimization algorithm,IOOA)。为了验证IOOA的寻优能力,将IOOA与其他新兴智能算法分别对12个基准函数进行寻优对比实验,结果表明:IOOA的寻优成功率、收敛速度以及稳定性显著高于其他算法。此外,将所提出的IOOA应用于混合核相关向量机的超参数寻优中,进一步用于柴油机多目标性能预测。

关键词：鱼鹰优化算法 SPM混沌映射威布尔随机扰动最优-随机均值变异策略

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多策略改进的鱼鹰优化算法及其应用

计算机技术与发展 2024年

作者：李奕轩田云娜王凯欣延安大学数学与计算机科学学院

针对鱼鹰优化算法存在全局搜索能力不足、探索与开发不平衡以及易陷入局部最优的问题，提出一种多策略融合改进的鱼鹰优化算法。首先在探索阶段引入分种群螺旋振荡策略，提高算法的全局搜索能力和寻优精度；其次在开发阶段引入基于动态... 详细信息

针对鱼鹰优化算法存在全局搜索能力不足、探索与开发不平衡以及易陷入局部最优的问题，提出一种多策略融合改进的鱼鹰优化算法。首先在探索阶段引入分种群螺旋振荡策略，提高算法的全局搜索能力和寻优精度；其次在开发阶段引入基于动态因子调整的莱维飞行策略，提高搜索个体跳出局部最优的能力，平衡算法的探索与开发；最后利用多差分柯西突变策略提高种群的多样性，强化算法跳出局部最优的能力，同时提升算法的收敛速度。将所提算法与7种优化算法在30个CEC2017测试函数、12个CEC2022测试函数上进行实验对比，并使用Wilcoxon秩和检验与Friedman检验进行统计测试。实验结果表明，所提算法在CEC2017测试函数集、CEC2022测试函数集上Friedman平均排名均为第一。与原算法和其他6个对比算法相比，所提算法在寻优精度、收敛速度以及稳定性方面表现优异。通过求解3个实例约束优化问题，验证了所提算法能有效解决实际优化问题。

关键词：鱼鹰优化算法螺旋振荡莱维飞行差分变异柯西突变

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一种改进的鱼鹰优化算法

吉林大学学报(信息科学版) 2024年

作者：邰志艳邢维康谷佳澄刘铭于晓东长春工业大学数学与统计学院上海杉达学院信息科学与技术学院

针对原始鱼鹰优化算法(OOA:Osprey Optimization Algorithm)易陷入局部最优和寻优速度慢等问题,提出了一种改进鱼鹰优化算法(LAOO:An Improved Osprey Optimization Algorithm)。首先,为保持种群多样性,采用了Tent混沌映射策略初始化种... 详细信息

针对原始鱼鹰优化算法(OOA:Osprey Optimization Algorithm)易陷入局部最优和寻优速度慢等问题,提出了一种改进鱼鹰优化算法(LAOO:An Improved Osprey Optimization Algorithm)。首先,为保持种群多样性,采用了Tent混沌映射策略初始化种群个体位置。其次,通过引入Levy策略对鱼鹰的位置进行更新,提高了鱼鹰优化算法跳出局部最优值的能力,并在鱼鹰优化算法中引入了螺旋曲线策略,提升了算法计算精确度。最后,在CEC2021(Computational Experimental Competition 2021)测试函数集上与其他智能算法进行了对比实验。实验表明,LAOO具有更优的精度和更快的速度。

关键词：鱼鹰优化算法螺旋曲线策略 Levy策略 Tent混沌映射

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基于双向长短期记忆网络组合模型的水质预测

环境科学学报 2024年第7期 261-270页

作者：尚旭东段中兴陈炳生李天册西安建筑科技大学信息与控制工程学院

水质是生态环境保护和水资源管理的重要指标之一，准确预测水质对于保障水环境安全和可持续利用至关重要.本研究提出了一种基于双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM）的组合水质预测方法 .该方法首先采... 详细信息

水质是生态环境保护和水资源管理的重要指标之一，准确预测水质对于保障水环境安全和可持续利用至关重要.本研究提出了一种基于双向长短期记忆网络（Bi-directional Long Short-Term Memory,BiLSTM）的组合水质预测方法 .该方法首先采用鱼鹰优化算法（Osprey optimization algorithm,OOA）改进的变分模态分解（Varational Mode Decomposition, VMD）方法将水质时间序列数据分解为多个本征模态函数（Intrinsic Mode Functions,IMF），以便捕捉不同时间尺度的波动特征；其次通过麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm, SSA）优化后的双向长短期记忆网络进行单个IMF的预测；最后将各模态预测结果叠加融合得到最终预测结果 .结果表明，该模型在黑河张家桥监测站点数据集上溶解氧、氨氮、总磷、总氮的均方根误差分别为0.162、0.002、0.003、0.063，校正系数分别为0.991、0.979、0.977、0.994；与BiLSTM和OOA-VMDBiLSTM相比，均方根误差分别降低了0.393、0.005、0.004、0.376和0.236、0.004、0.003、0.148，校正系数分别提高了0.090、0.131、0.046、0.271和0.043、0.090、0.040、0.059.在其他检测站点的实验中，该方法也取得了良好的效果，进一步验证了其准确性和可行性.该方法作为水环境管理和决策的一种有效手段，能够帮助提高水质监测和水资源管理的效率.

关键词：水质预测变分模态分解鱼鹰优化算法双向长短期记忆网络麻雀搜索算法

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货车驾驶员安全性评估与风险致因研究

货车驾驶员安全性评估与风险致因研究

作者：张向东北方工业大学

学位级别：硕士

随着中国社会经济的快速发展,货运业蓬勃发展,公路货运因其灵活高效成为最重要的运输方式,市场份额巨大。这吸引了大量年轻业余车手进入,但他们普遍缺乏经验和安全意识。加上监管松散、任务分配不合理,货车交通事故频发。此外,重型车辆... 详细信息

随着中国社会经济的快速发展,货运业蓬勃发展,公路货运因其灵活高效成为最重要的运输方式,市场份额巨大。这吸引了大量年轻业余车手进入,但他们普遍缺乏经验和安全意识。加上监管松散、任务分配不合理,货车交通事故频发。此外,重型车辆因长车身、高重心、大重量和视野盲区导致事故死亡率高。因此,提高货车司机准入门槛和安全驾驶技能,实施精细化管理措施至关重要。货车智能设备的发展使得海量自然驾驶数据得以收集,为安全研究提供了坚实的数据基础。此外近年来智能算法的快速迭代则为研究货车司机安全的风险致因创造了新机会。为了降低货运车辆的安全风险,本文基于客观驾驶行为数据、主观个体属性和驾驶风格等多源数据,利用数据包络分析和机器学习等方法,重点进行货车驾驶员安全风险评估和风险因素挖掘研究。本论文的主要研究工作如下:本文首先利用货车车载信息采集终端提取驾驶员的危险驾驶行为,并通过手机终端发放问卷收集驾驶员的个体属性信息和驾驶风格特征。通过数据预处理、匹配和融合,建立了货车司机安全分析数据库,以支撑后续的安全评估和风险致因研究。对风险驾驶行为进行分级,结合个人信息和驾驶风格等级数据,建立了货车驾驶员的安全风险画像,以直观地表达其安全风险。其次,本文设计了一个两阶段安全效率评估框架,利用数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)和超效率DEA(Super-Efficiency DEA,SE-DEA)方法,根据货车司机的风险驾驶数据评估安全效率。不同于传统固定权重方法,该框架采用非固定权重,分析总体驾驶安全与各种风险驾驶行为的相关性。模型中的安全效率值解决了驾驶员安全风险定量评估难题,并通过松弛变量为安全绩效较差的驾驶员提供改进建议,为后续驾驶员风险致因分析奠定基础。最后,本文利用机器学习模型深入研究了人为因素对驾驶风险的内在影响。以相对安全效率定义的安全等级作为行车安全评价指标,分析了年龄、驾驶经验等个体属性和驾驶风格特征对驾驶安全的影响。本文引入鱼鹰优化算法(Osprey Optimization Algorithm,OOA)改进的轻量级梯度提升机(Light Gradient Boosting Machine,Light GBM)模型,构建货车司机风险致因模型,并利用SHAP(SHapley Additive ex Planations)可解释方法对模型结果进行全面分析,剖析具有高风险倾向驾驶员的内在特征。综上所述,本文主要研究了两个核心问题:驾驶员安全性评估和安全风险致因解析。论文实现了数据驱动的驾驶员安全管理模型重建,建立了“安全风险画像-安全风险评估-风险致因解析”的综合货车驾驶安全风险研究体系。研究结果为货运司机安全管理模式的完善提供了参考依据,帮助管理部门建立严格的资格审查环节,提高货运司机的入职门槛。研究成果为有效降低驾驶员危险行为频率和货车事故发生率提供了方法论基础,并为大数据背景下货运驾驶员的标准化管理和安全培训提供了新思路。

关键词：货车驾驶员数据包络分析轻量级梯度提升机鱼鹰优化算法风险致因解析

基于改进人工大猩猩部队算法的移动机器人路径规划研究

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软件导刊 2024年第5期23卷 60-67页

作者：李春青广西民族师范学院数理与电子信息工程学院广西崇左532200

针对传统人工大猩猩部队优化算法在移动机器人路径规划问题中存在前期全局寻优能力较弱、后期收敛能力不强、容易陷入局部最优等问题,提出一种改进的人工大猩猩部队优化算法。在改进算法中,为提高初始种群质量,采用Logistic混沌映射生... 详细信息

针对传统人工大猩猩部队优化算法在移动机器人路径规划问题中存在前期全局寻优能力较弱、后期收敛能力不强、容易陷入局部最优等问题,提出一种改进的人工大猩猩部队优化算法。在改进算法中,为提高初始种群质量,采用Logistic混沌映射生成种群;引入新的计算公式改进控制参数W的值,使其随着迭代次数增加而线性增大;融合鱼鹰优化算法的位置更新策略,以增强算法中个体之间交流信息;在算法开发阶段后期,应用莱维飞行策略更新个体位置,以保证算法后期的种群多样性。仿真实验结果表明,与SSA算法、GTO算法和GWO算法相比,改进算法在M1地图环境中得到的平均路径分别缩短了9.72%、6.07%和7.99%;在M2地图环境中得到的平均路径分别缩短了22.04%、44.16%和50.3%,具有明显优势。

关键词：人工大猩猩部队优化算法路径规划 Logistic混沌映射鱼鹰优化算法莱维飞行策略

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基于IOOA优化SVM的电力电子软故障诊断

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信息记录材料 2024年第2期25卷 220-222页

作者：王浩安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001 安徽理工大学环境友好材料与职业健康研究院安徽芜湖241003

针对电力电子电路的软故障特征区分度差、不易诊断等一系列问题,本文提出了一种基于改进鱼鹰优化算法(improved osprey optimization algorithm, IOOA)支持向量机(support vector machine, SVM)的故障诊断方法。该方法采用变分模态分解(... 详细信息

针对电力电子电路的软故障特征区分度差、不易诊断等一系列问题,本文提出了一种基于改进鱼鹰优化算法(improved osprey optimization algorithm, IOOA)支持向量机(support vector machine, SVM)的故障诊断方法。该方法采用变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)提取故障信号的时域与频域特征,利用IOOA优化支持向量机的惩罚参数和核参数,建立IOOA-SVM故障诊断模型。在基准函数测试中,IOOA的寻优精度和收敛速度均有提升,并且IOOA-SVM在电力电子软故障诊断中精度达到96.88%。

关键词：故障诊断鱼鹰优化算法支持向量机变分模态分解电力电子软故障

数据分解技术与若干智能算法优化的高斯过程回归总氮预测

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人民珠江 2023年第11期44卷 105-114页

作者：王永顺崔东文云南省水文水资源局文山分局云南文山663000 云南省文山州水务局云南文山663000

总氮(TN)是反映水体污染程度和衡量湖库营养化状态的重要指标之一。为提高TN预测精度,基于经验小波变换(EWT)、小波包变换(WPT)分解技术,分别提出鱼鹰优化算法(OOA)、雾凇优化算法(ROA)、秃鹰搜索(BES)算法、黑寡妇优化算法(BWOA)优化... 详细信息

总氮(TN)是反映水体污染程度和衡量湖库营养化状态的重要指标之一。为提高TN预测精度,基于经验小波变换(EWT)、小波包变换(WPT)分解技术,分别提出鱼鹰优化算法(OOA)、雾凇优化算法(ROA)、秃鹰搜索(BES)算法、黑寡妇优化算法(BWOA)优化的高斯过程回归(GPR)预测模型。首先分别利用EWT、WPT将TN时间序列分解为若干更具规律的子序列分量;然后简要介绍OOA、ROA、BES、BWOA算法原理,利用OOA、ROA、BES、BWOA优化GPR超参数;最后利用优化获得的最佳超参数建立EWT-OOA-GPR、EWT-ROA-GPR、EWT-BES-GPR、EWT-BWOA-GPR、WPT-OOA-GPR、WPT-ROA-GPR、WPT-BES-GPR、WPT-BWOA-GPR模型(简称EWT-OOA-GPR等8种模型)对TN各分量进行预测,重构后得到最终预测结果,并构建基于小波变换(WT)的WT-OOA-GPR、WT-ROA-GPR、WT-BES-GPR、WT-BWOA-GPR模型,基于支持向量机(SVM)的EWT-OOA-SVM等8种模型,未经优化的EWT-GPR、WPT-GPR模型和未经分解的OOA-GPR、ROA-GPR、BES-GPR、BWOA-GPR模型作对比分析,通过全国重要饮用水水源地暮底河水库2008—2022年月监测TN浓度时序数据对各模型进行验证。结果表明:①EWT-OOA-GPR等8种模型对TN预测的平均绝对百分比误差在0.161%~0.219%,决定系数均为0.9999,优于其他对比模型,具有更高的预测精度和更好的泛化能力;②EWT兼顾WT、EMD优势,WPT能同时分解低频、高频信号,二者均可将TN时序数据分解为更具规律的模态分量,显著提高模型预测精度,分解效果均优于WT方法;③OOA、ROA、BES、BWOA能有效优化GPR超参数,提高GPR预测性能。

关键词： TN预测高斯过程回归鱼鹰优化算法雾凇优化算法秃鹰搜索算法黑寡妇优化算法经验小波变换小波包变换暮底河水库

基于改进OOA PID控制器的有机固废裂解釜温度控制

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上海电力大学学报 2023年第6期39卷 585-590,598页

作者：姜云张军刘安东上海电力大学自动化工程学院上海200090

为了突破传统PID控制器在有机固废裂解系统中无法有效处理非线性系统、缺乏全局优化等局限性,提出了基于改进鱼鹰优化算法(OOA)的PID控制器。首先,对裂解釜温度系统传递函数模型的参数进行辨识;然后,运用改进OOA算法优化PID控制器参数;... 详细信息

为了突破传统PID控制器在有机固废裂解系统中无法有效处理非线性系统、缺乏全局优化等局限性,提出了基于改进鱼鹰优化算法(OOA)的PID控制器。首先,对裂解釜温度系统传递函数模型的参数进行辨识;然后,运用改进OOA算法优化PID控制器参数;最后,通过MATLAB/Simulink进行仿真实验。仿真结果表明,改进后OOA PID控制器相较传统的OOA PID控制器控制效果提升显著,超调量减小了2.6%,系统动态响应时间缩短了约42%。

关键词：有机固废裂解釜鱼鹰优化算法 PID控制温度控制参数优化