多策略增强花授粉算法及其应用

针对经典花授粉算法容易陷入局部最优解和收敛速度慢的缺点,提出一种增强型透镜成像策略和随机邻域变异策略的花授粉算法。通过增强型透镜成像策略扩展花授粉算法的搜索空间,增加解的多样性,有助于算法跳出局部最优解。引入随机邻域变异策略,借助邻域内的信息指导算法搜索,增强算法的收敛精度和搜索速度。对改进后的花授粉算法和四种其他改进算法在CEC2013测试函数上进行比较,实验证明改进后的多策略花授粉算法不论是收敛精度还是搜索速度都比对比算法优秀。最后把多策略花授粉算法应用在汽车传动参数模型上研究该算法的实际效用,结果表明多策略花授粉算法在汽车传动参数优化问题上都优于对比算法。     

t-分布扰动策略和变异策略的花授粉算法

为了解决传统花授粉算法(FPA)收敛速度慢、易陷入局部最优、寻优精度低等缺陷,提出了一种t-分布扰动策略和变异策略的花授粉算法(t MFPA).首先利用混沌映射初始化花朵个体的位置,然后在全局授粉过程中,利用t-分布扰动的随机个体和莱维飞行共同实现个体位置更新,加快收敛速度的同时提高搜索空间的多样性;在局部授粉过程中,加入具有两个差分向量的变异策略和小概率策略,结合两种策略使算法能够跳出局部最优.实验结果表明,t MFPA相比于FPA和其他启发式智能算法具有更好的寻优精度和收敛速度,相对于其他改进算法具有更好的收敛性能.     

基于动态全局搜索和柯西变异的花授粉算法

针对基本花授粉算法（FPA）收敛速度慢、寻优精度低以及容易陷入局部最优的缺点,提出了一种基于动态全局搜索和柯西变异的花授粉算法DCFPA。利用混沌映射增强花粉种群初始分布的随机性和均匀性,在全局授粉过程中,引入全局平均最优花粉位置和动态权重递减因子共同实现花粉个体位置的更新,牵引算法朝着正确的搜索方向进行,避免算法早熟收敛,最后利用Cauchy变异,增加种群多样性,帮助算法跳出局部最优。对6个测试函数进行仿真实验表明,DCFPA算法比FPA具有更好的全局优化能力,提升了算法的收敛速度与求解精度;与相关的改进算法比较结果也表明,DCFPA整体上也具有更好的优化性能。     

新授粉方式的花授粉算法

为了解决因花授粉算法搜索方程存在的不足所导致的易早熟、后期收敛速度慢和寻优精度低的问题,提出了一种新授粉方式的花授粉算法（Flower Pollination Algorithm with New pollination Methods,NMFPA）。该算法把惯性权重和两组随机个体差异矢量融入到全局搜索,组成新的全局授粉,以保持种群的差异性,提高算法的全局探索能力;利用信息共享机制与两种新的变异策略构建新局部授粉策略,增强算法的局部开发能力;为了减少个体进化的盲目性,提高算法的收敛速度和精度,采用基于高斯变异的最优个体来引导其他种群个体的进化方向,并且引入非均匀变异机制增加种群的多样性,避免算法易陷入局部极值点,提升算法的全局优化性能。在22个测试函数上进行数值仿真实验,实验结果和统计分析验证了新算法较标准FPA算法,在收敛精度和速度上有明显提升,且能够较好地解决早熟问题。此外,与已有改进的FPA算法从多角度进行对比分析,实验结果表明改进算法是一种富有竞争力的新算法。同时,运用NMFPA算法求解置换流水车间调度问题,实验结果验证了新算法用于解决实际工程问题是可行的,且具有一定的优势。     

融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法

针对花授粉算法（FPA）具有寻优精度较低,稳定性不高的问题,提出了一种融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法（SCA-EFPA）。针对花授粉算法的局部授粉过程,授粉范围小且易陷入局部最优值的问题,利用正弦余弦算法的“局部开发”和“全局搜索”特性,并作简化改进后引入;针对其全局授粉过程,搜索范围较大且寻优精度低的问题,引入精英花粉算子以提高寻优精度并且进行变异和交叉操作以保持种群多样性。达到整个改进后的算法具有提高寻优精度的目的。选取多组标准测试函数来测试改进算法的各项性能。结果表明,与基本花授粉算法、粒子群算法和差分变异算法等相比,融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法具有更高的寻优精度,更好的稳定性和收敛性。     

基于萤火虫算法的自适应花授粉优化算法

花授粉算法是一种新的启发式算法,由于存在易陷入局部最优且演化后期收敛速度慢等缺陷,导致算法的寻优能力受到限制。针对该算法存在的不足,在局部授粉过程中引入自适应的变异因子,并对花授粉算法中的转换概率进行自适应调整后,将其与萤火虫算法相结合,提出了一种基于萤火虫算法的改进花授粉算法;最后,通过经典的标准测试函数对新提出的算法与DE-FPA、PSO-FPA做比较实验。实验结果表明,改进后的算法比基本花授粉算法具有更高的收敛精度和稳定性。     

基于动态调整和协同搜索的花授粉算法

针对基本花授粉算法（Flower Pollination Algorithm,FPA）容易陷入局部最优、收敛速度慢及寻优精度低等缺陷,提出了基于动态调整和协同搜索的花授粉算法（Flower Pollination Algorithm based on Dynamic adjustment and Cooperative search,FPADC）。利用霍尔顿序列提升初始解的质量;通过对种群进行分工,从而提高种群的多样性以跳出局部最优;根据种群进化信息动态调整算法的寻优策略,从而提高收敛速度和精度。仿真实验结果表明,提出的改进算法相比基本花授粉算法和部分改进算法,有较好的寻优性能。     

基于混合策略改进的花朵授粉算法

针对传统花朵授粉算法(FPA)在解决复杂问题时搜索精度低和收敛速度慢等问题,提出了一种基于混合策略改进的花朵授粉算法(HSFPA)。采用自适应转换概率策略改进转换概率,动态平衡全局授粉和局部授粉之间的关系;在全局授粉阶段,提出一种动态全局搜索策略,既可以加快算法收敛速度,又能增加花粉种群的多样性,防止花粉陷入局部最优;局部搜索增强策略使得花粉能够充分开发当前优质花粉周围的搜索空间,提高收敛精度;花粉越界修正策略进一步加强了算法的探索能力。通过对10个基准函数进行仿真测试,实验结果表明,HSFPA算法在搜索速度和寻优精度方面具有更好的效果。     

基于教与学策略的动态变异花授粉算法

为了进一步提升花授粉算法的优化性能,本文提出一种融入改进的教与学优化策略及动态高斯变异的新花授粉算法.该算法先用教机制中改进的教学因子得到的最优个体与其他个体间的促进作用来提高算法的收敛速度;同时运用种群个体之间相互学习的学机制来保持种群的多样性,从而提升算法的优化精度;然后,当检测到算法陷入早熟时,则对种群的中间个体进行动态高斯变异,增加个体之间的差异性,避免算法早熟,进而提升算法的综合优化能力.通过对16个标准函数的优化结果实验和非参数统计检验分析对比,证明了该算法的有效性;并与其他改进的花授粉算法进行比较分析,结果显示本文算法优势较显著.最后,运用新算法对伸缩绳应用问题进行求解,亦获得较好的优化结果.     

基于随机替换和多样性控制的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法收敛速度慢、不易跳出局部最优、搜索精度低的问题,根据花朵授粉算法的运动特点,提出了中心随机替换策略,加快算法的搜索速度。同时为了提高算法的全局搜索能力,加入多样性控制策略,动态改变转换概率[p],增加全局搜索的概率。经六种测试函数仿真实验,该算法在加快收敛速度的同时,合理地保持算法的多样性,相比于其他启发式智能算法拥有更快的寻优速度和更好的寻优精度。     

混合改进的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法(FPA)收敛速度慢、精度低的问题,提出了一种混合改进的花朵授粉算法(HFPA)。该算法采用均匀初始化和边界变异提高种群多样性,利用正态分布缩放因子进行全局寻优,加快收敛速度。局部寻优引入变异策略帮助算法跳出局部最优。实验使用7个测试函数,对比原FPA算法其他群智能算法,结果表明:HFPA算法在收敛速度和寻优精度方面均有显著的提高。     

基于天牛须搜索的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法后期收敛速度慢,寻优精度低的缺点,提出了一种基于天牛须搜索的花朵授粉算法（BASFPA）。算法首先在全局寻优阶段采用天牛须搜索加快收敛,其次在局部寻优阶段加入变异策略帮助算法跳出局部最优。实验使用6个常用优化函数进行测试,结果表明BASFPA在低维和高维下收敛速度和精度均高于其他算法,达到相同精度所需的迭代次数均小于其他算法,证明天牛须搜索对FPA算法的改进是合理的。     

基于多策略的改进花授粉算法

花授粉算法是近年来提出的一种新型的、简单高效的优化算法,已在各个领域得到广泛应用,但其搜索策略存在的不足,制约着其应用范围.为此,提出一种改进的基于多策略的花授粉算法.首先,新全局搜索策略通过利用两组随机个体差异矢量和莱维飞行机制来增加种群多样性并扩大搜索范围,使算法更易跳出局部最优,提升其开采能力;其次,在局部搜索部分引入精英变异策略,并与随机个体变异机制组合成一种新的局部授粉策略,利用精英个体对其他个体的演化方向进行引导,提高算法的搜索速度;通过随机个体变异策略来保持种群的多样性,增强算法的持续优化能力;同时,通过一种线性递减概率规则调节这两种变异策略,使其取长补短,以提高算法的优化能力;最后,对进化中没有得到改善的解,利用余弦函数搜索因子策略产生一个新解加以替换,从而提高算法解的质量.通过5类经典测试函数的仿真实验和采用统计学上的分析,证明了该算法的稳定性和有效性;与现有经典的和知名的改进算法进行了对比,实验结果表明,所提出的改进算法是一种富有竞争力的新算法.同时,利用改进算法对军事领域中的无人作战飞行器航线规划问题进行求解,测试结果表明,改进算法在解决实际工程问题时,同样具有一定的优势.     

基于自适应混沌粒子群优化的防空目标分配

粒子群优化算法存在早熟收敛和搜索精度较低的问题.为此,提出一种基于自适应混沌粒子群的优化算法.采用自适应权重和遗传算法中的交叉、变异操作更新粒子群,增加种群粒子的多样性,运用早熟判断机制判断粒子的当前状态,当粒子处于早熟状态时,利用混沌搜索的方法引导群体快速跳出局部最优.仿真结果表明,该算法可以有效解决粒子群算法的早熟问题,提高搜索精度和收敛速度.     

一种精英反向学习的萤火虫优化算法

为了提高传统萤火虫算法的收敛速度和求解精度,提出了一种精英反向学习的萤火虫优化算法。通过反向学习策略构造精英群体,在精英群体构成的区间上求普通群体的反向解,增加了群体的多样性,提高了算法的收敛速度;同时,为了避免最优个体陷入局部最优,使整个群体在搜索过程中出现停滞,提出了差分演化变异策略;最后,提出了一种线性递减的自适应步长来平衡算法的开发能力。实验结果表明,算法在收敛速度和收敛精度上有更好的效果。     

基于单纯形法和自适应步长的花朵授粉算法

针对花朵授粉算法易陷入局部极值、后期收敛速度慢的不足,提出一种基于单纯形法和自适应步长的花朵授粉算法。该算法在基本花朵授粉算法的全局寻优部分采用自适应步长策略来更新个体位置,步长随迭代次数的增加而自适应地调整,避免局部极值;在局部寻优部分对进入下一次迭代的部分较差个体采用单纯形法的扩张、收缩/压缩操作,提高局部搜索能力,进而提高算法的寻优能力。通过八个CEC2005benchmark测试函数进行测试比较,结果表明,改进算法的寻优性能明显优于基本的花朵授粉算法,且其收敛速度、收敛精度、鲁棒性均较对比算法有较大提高。     

花授粉算法的改进及在压力容器设计中的应用

虽然花授粉算法对于求解优化问题十分有效,但也存在收敛性慢的问题。为了解决此问题,提出一种带有时变因子的差分进化花授粉算法（Differential Evolution Flower Pollination Algorithm with Time Variant Factor,TVDFPA）。对步长因子进行改进,同时在迭代过程中加入差分进化的策略,通过种群杂交,提高算法的收敛速度和寻优能力。通过标准测试函数进行测试,仿真结果表明TVDFPA的收敛速度比原始花授粉算法、混沌和声的花授粉（HFPCHS）、模拟退火花授粉算法（SFPA）快,收敛精度也有较大提高。进而结合花授粉算法的特点,建立带有变参数的双适应值比较法来求解压力容器设计问题,实验结果表明改进之后的算法具有较好的求解性能。     

自适应变异的蝙蝠算法

针对基本蝙蝠算法(BA)寻优精度不高、收敛速度慢和易早熟收敛的问题,提出一种改进的具有自适应变异机制的蝙蝠算法,用以求解复杂函数问题;利用K-means聚类对蝙蝠种群进行初始化,使种群在搜索空间分布更为均匀;采用根据迭代次数自适应变化的控制概率Pt判断算法是否进行高斯变异,增强种群多样性,促使蝙蝠个体跳出局部极值点;将自然选择思想引入BA,提高算法搜索速度,避免早熟收敛;选取几个典型函数进行测试,结果表明改进算法优化性能有了显著提高,具有较快的收敛速度,较高的寻优精度、收敛稳定性和收敛可靠性,验证了改进蝙蝠算法(IBA)的有效性及优越性。     

融合模拟退火机制的自适应花朵授粉算法

针对基本花朵授粉算法存在的不足,为提高其收敛速度与寻优精度,提出一种融合模拟退火机制的并且根据迭代进化来动态调整全局步长和局部繁衍概率的自适应花朵授粉算法。首先,在基本算法的全局授粉莱维飞行中使用变形指数函数的缩放因子来控制步长,使得花朵个体随迭代次数的增加自适应地进行位置更新;然后,通过瑞利分布函数结合迭代次数对繁衍概率影响因子进行改进,使得在避免早熟收敛的同时能够在后期向着最优解靠近;最后,在已改进的花朵授粉算法中融入模拟退火降温操作,这不仅增加了种群的多样性,而且改善了算法的整体寻优性能。仿真结果表明,改进后的算法 具有较快的收敛速度和较高的收敛精度,寻优性能得到了显著提高。     

基于Log-Linear模型的Gauss-Cauchy自适应人工鱼群算法

针对基本人工鱼群算法在寻优过程中易在非全局极值点附近大量聚集,导致寻优精度降低、收敛速度过慢、人工鱼群多样性降低等问题,提出了一种基于Log-Linear模型的Gauss-Cauchy自适应人工鱼群算法。首先,在基本人工鱼群算法中引入Log-Linear模型来优化人工鱼的三个行为;其次,在算法中引入自适应调整人工鱼视野和步长的策略,随着算法的进行提高了人工鱼的搜索范围和寻优精度;再次,利用Gauss-Cauchy变异来提高人工鱼的多样性。仿真实验结果表明,该算法与其他改进算法相比,有效地提高了收敛速度和寻优精度,保持了人工鱼群的多样性。