天牛须搜索算法研究综述

天牛须搜索算法(Beetle Antennae Search,BAS)是一种新型的智能优化算法,它是由天牛觅食所启发.自2017年提出以来,随着学者们对算法的研究不断深入,他们从多个方面对算法进行了改进,提出许多BAS的变体算法并将其广泛应用于各个领域.介绍BAS算法的搜索机制与寻优步骤,结合国内外文献对该算法的改进研...     

一种改进的约束优化差分进化算法

提出一种改进的差分进化算法用于求解约束优化问题.该算法在处理约束时不引入惩罚因子,使约束处理问题简单化.利用佳点集方法初始化个体以维持种群的多样性.结合差分进化算法两种不同变异策略的特点,对可行个体与不可行个体分别采用DE/best/1变异策略和DE/rand/1策略,以提高算法的全局收敛性能和收敛速率.用几个标准的Benchmark问题进行了测试,实验结果表明该算法是一种求解约束优化问题的有效方法.     

一种改进的动态多种群并行差分进化算法

针对单种群差分进化算法易出现早熟收敛的问题,提出了一种改进的动态多种群并行差分进化算法。该算法首先利用佳点集方法产生初始种群以增强算法的稳定性和全局搜索能力。基于个体的适应度将种群分为三个子种群,并分别执行采用不同实验向量产生策略和控制参数设置的差分进化算法,既保持了各个子种群算法的独立性和优越性,又不增加算法的复杂性。仿真实验结果表明该算法具有较好的寻优性能。     

基于差分天牛须算法的PEMFC阴极过氧比控制北大核心

氢燃料电池的输出功率和效率受空气供给系统影响。控制过氧比能有效解决因供给系统非线性、响应慢所导致的“氧饥饿或氧饱和”问题。传统的PID控制难以满足过氧比的快速稳定调整要求。建立了燃料电池空气供给系统的simulink模型,并提出了一种差分天牛须优化算法(DEBAS),通过对目标函数、变异算子、交叉算子等改进后再引入天牛须算法来提高差分算法的全局寻优能力和收敛速度。通过MATLAB平台分别用标准PID控制与标准差分算法和差分天牛须算法的PID控制进行仿真。仿真结果表明,基于差分天牛须算法的PID控制系统具有较强的鲁棒性、超调量小、较快的响应速度以及较小的静态误差,表明了差分天牛须算法在燃料电池过氧比控制方面的可行性。     

基于Tent混沌搜索的差分进化算法及其应用

针对差分进化算法求解函数优化问题存在过早收敛和不稳定等缺陷,提出一种利用Tent混沌搜索的差分进化算法(TCDE).用Tent映射初始化种群,并以种群搜索到的最优个体为基础产生Tent混沌序列,以提高种群多样性,增强算法跳出局部最优解的能力.几个典型测试函数的测试结果表明TCDE的搜索能力优于DE.将改进算法应用于近似计算导数,仿真结果表明,新算法不仅能近似求解一阶导数,还能近似计算较复杂的高阶导数.     

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。     

基于二次插值的天牛须搜索算法

针对天牛须搜索算法在高维空间中搜索精度低和易陷入局部最优的问题进行了研究,提出一种新的天牛须优化算法——基于二次插值的天牛须搜索算法(QIBAS)。算法在天牛进行移动后,将天牛当前位置左右两触须作为插值坐标点,利用二次插值生成一个新的解,再对比插值产生的解与当前最优解、全局最优解的适应度值,更新全局最优解。对多个单峰函数和多峰函数进行数值仿真测试,其维度分别取100、500、1000、5000、10000。仿真结果表明,引入二次插值有效提升了BAS算法跳出局部最优的能力。QIBAS在求解最优值时,其求解精度有极大的提升,收敛速度也有较明显提升,改进算法的有效性得以验证。     

基于差分进化的布谷鸟搜索算法

针对基本布谷鸟搜索算法局部搜索能力弱、寻优精度低等不足,提出了一种具有差分进化策略的改进布谷鸟搜索算法。该算法是在种群进入下一次迭代之前在其个体上增加两个带权的差来实现个体变异,再对其进行交叉、选择操作得到最优个体,使缺乏变异机制的布谷鸟搜索算法具有变异能力,从而提高布谷鸟搜索算法的多样性,避免种群个体陷入局部最优,增强算法全局寻优能力。对几种经典测试函数和1个典型应用实例进行测试,仿真实验结果表明,新算法具有更好的全局搜索能力,在收敛精度、收敛速度以及寻优成功率等性能上显著优于基本布谷鸟搜索算法。     

一种改进的多目标约束优化差分进化算法

提出一种新的多目标优化差分进化算法用于求解约束优化问题.该算法利用佳点集方法初始化个体以维持种群的多样性.将约束优化问题转化为两个目标的多目标优化问题.基于Pareto支配关系,将种群分为Pareto子集和Non-Pareto子集,结合差分进化算法两种不同变异策略的特点,对Non-Pareto子集和Pareto子集分别采用DE/best/1变异策略和DE/rand/1变异策略.数值实验结果表明该算法具有较好的寻优效果.     

具有局部搜索策略的差分进化算法

针对目前差分进化与局部搜索相结合仅局限于基于交叉的局部搜索的方法,提出了一种基于最佳个体局部搜索策略的差分进化算法(LSDE),并引入正态分布算子自动调整搜索步长和时变差分进化因子调整DE的两个参数。实验结果表明:除一个函数外,LSDE的寻优效果比DE和基于混沌搜索的微分进化算法(CDE)都要好,LSDE的收敛速度比DE快。     

基于天牛须搜索自适应的樽海鞘算法

针对樽海鞘算法在优化求解问题时收敛速度慢和局部优化能力差等缺点,引入不同的优化策略对其进行改进,提出一种基于天牛须搜索自适应的樽海鞘算法.改进的樽海鞘算法在领导者位置更新中引入天牛须搜索机制和洛伦兹函数替代基本樽海鞘算法领导者位置更新公式中的随机值,提高了算法的局部优化能力;在追随者位置更新中引入自适应惯性权重,调节自...     

一种基于混沌天牛须搜索算法的摄像机标定方法

为了较好地解决传统智能优化方法在摄像机标定中存在标定精度低、效率和鲁棒性差的问题,提出一种基于混沌天牛须搜索算法的摄像机标定方法。该方法使用MATLAB标定工具箱对摄像机非线性成像模型进行预标定,预标定结果作为混沌天牛须搜索算法的初始值;构造平均重投影误差适应度函数,建立混沌天牛须搜索算法优化模型对标定参数进行优化;与基于传统智能优化方法的摄像机标定方法进行实验对比。实验结果表明,该方法得到的平均重投影误差为0.005 72像素,算法总的运行时间为46.15 s,可以有效提高摄像机标定的精度、鲁棒性与效率。     

混合量子差分进化算法及应用

量子进化算法基于量子旋转门更新量子比特状态影响了算法搜索性能．提出一种差分进化（DE）与和声搜索（Hs）相结合更新量子比特状态的混合量子差分进化算法（HQDE）．该方法采用实数量子角形式编码染色体,设计一种由差分进化计算更新量子位状态的量子差分进化算法（QDE）和一种由和声搜索更新量子位状态的量子和声搜索（QHS）,并相互机制融合,采用两种不同进化策略共同作用产生种群新量子个体以克服常规算法中早熟及收敛速度慢等缺陷;在此基础上,算法还引入量子非门算子对当前最劣个体以一定概率选中的量子比特位进行变异操作增强算法跳出局部最优解能力．理论分析证明该算法收敛于全局最优解．0／1背包问题及旅行商问题实例测试结果验证了该方法有效性．     

基于新变异策略的动态自适应差分进化算法

针对差分进化算法在复杂优化问题求解时后期收敛速度慢、易陷入局部最优和参数设置繁琐等问题,提出一种基于新变异策略的动态自适应差分进化算法p-ADE.首先,新变异策略中通过利用种群的全局最优解和目标个体的历史最优解引导种群搜索方向,为下一代个体的生成引入更多有效的方向性信息,避免差分向量中个体随机选择导致的搜索盲目性.其次,为加快收敛速度、提高算法稳定性、避免参数设置的繁琐与不精确,提出一种参数动态自适应调整策略,动态平衡算法局部搜索与全局搜索间的关系,有效调节个体在进化过程中的变异程度.在10个Benchmark函数上的实验结果表明,p-ADE相对于多种先进DE优化策略和全局优化算法在收敛精度、速度和鲁棒性上均具有明显优势.     

一种新的混沌差分进化算法

提出一种新的混沌差分进化(CDE)算法,在每一代中通过差分进化(DE)算法找到最佳个体,在最佳个体附近用混沌方法进行局部搜索,通过引入调节因子加强其搜索能力。6个基本测试函数的优化结果表明,当误差函数精度为10-14时,与DE相比,CDE的寻优能力更强、收敛速度较快。     

基于两阶段变异交叉策略的差分进化算法

针对差分进化算法存在的收敛速度慢、稳健性差等问题,借鉴多种变异优化策略,提出一种基于两阶段不同变异交叉策略的差分进化算法。引入反向混沌搜索的初始化方法,将初始种群分为较好和较差2个子种群,两阶段依次对上一阶段改进的较好和较差2个子种群采用不同的差分进化策略,并定期将较好和较差2个子种群重新按适应值排列组合进入下一阶段,以提高种群的质量,同时克服单一差分策略的缺陷。函数仿真结果表明,与其他差分进化算法相比,该算法的收敛速度和寻优精度均得到明显改善。     

基于混沌搜索的自适应差分进化算法

提出一种基于混沌搜索的自适应差分进化算法（CADE）,该算法在计算过程中自适应地调整交叉率,在搜索初期保持种群多样性的同时增强算法的全局收敛性。具有较强局部遍历搜索性能的混沌搜索的引入使得算法具有较好的求解精度,增加搜索到全局最优解的概率。对几种典型的测试函数对CADE进行了测试,实验结果表明,该算法能有效地避免早熟收敛,具有良好的全局收敛性。     

融合差分进化和混合多策略的麻雀搜索算法

针对麻雀搜索算法(spar row search algori thm,SSA)存在收敛速度慢、稳定性差和易陷入局部最优等问题,提出融合差分进化和混合多策略的麻雀搜索算法(DEH-SSA)。引入反向学习初始化以增加种群的多样性,避免陷入局部最优;加入非线性权重因子改进麻雀发现者的位置更新公式以平衡算法的局部和全局搜索能力,使算法的收敛速度加快;融合差分进化和精英策略增强SSA算法的全局搜索能力并提高算法的收敛精度。在10个基准测试函数上与其它群智能算法进行比较实验,其结果表明,DEH-SSA具有更高的收敛精度、更快的收敛速度和更好的稳定性,通过Wilcoxon秩和检验方法也验证了DEH-SSA算法具有更好的显著性差异。     

分工差分进化算法

为克服rand/1和best/1两种变异策略存在的缺陷,提出分工差分进化算法.该算法结合rand/1变异策略全局搜索能力强和best/1变异策略局部搜索能力强、收敛速度快的特点,在进化过程中对个体进行分工,优秀个体选择best/1策略承担开发任务,一般或较差个体选择rand/1变异策略承担探索任务,通过个体分工负责从而提高算法性能.对典型函数的测试结果证明,新算法能够大大提高算法的收敛速率和全局搜索能力.