飞蛾纵横交叉混沌捕焰优化算法

针对基本飞蛾捕焰优化（MFO）算法收敛速度慢和易陷入局部最优的缺陷,提出一种飞蛾纵横交叉混沌捕焰（CCMFO）算法。为飞蛾捕焰引入纵横交叉机制和混沌算子,通过横向全方位交叉寻优减少搜索盲点,纵向维交叉开发和混沌映射增强跳出局部最优的能力,火焰信息在种群中纵横交叉呈链式反应传播,加快收敛速度和避免算法早熟。通过仿真对比实验,证明了该算法具有较好的收敛速度、求解精度和稳定性。     

基于混沌搜索策略的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法存在探索和开发能力难以协调、易陷入局部最优的不足,提出一种基于混沌搜索策略的鲸鱼优化算法(CWOA).首先,采用混沌反向学习策略产生初始种群,为全局搜索多样性奠定基础;其次,设计收敛因子和惯性权重的非线性混沌扰动协同更新策略以平衡全局探索和局部开发能力;最后,将种群进化更新与最优个体的混沌搜索机制相结合,以减小算法陷入局部最优的概率.对10个基准测试函数和6个复合测试函数进行优化,实验结果表明,CWOA在收敛速度、收敛精度、鲁棒性方面均较对比算法有较大提升.     

一种改进的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm ,WOA）容易陷入局部最优和收敛精度低的问题进行了研究,提出一种改进的鲸鱼优化算法（IWOA）。该算法通过准反向学习方法来初始化种群,提高种群的多样性;然后将线性收敛因子修改为非线性收敛因子,有利于平衡全局搜索和局部开发能力;另外,通过增加自适应权重改进鲸鱼优化算法的局部搜索能力,提高收敛精度;最后,通过随机差分变异策略及时调整鲸鱼优化算法,避免陷入局部最优。实验选取九个基准函数,所有算法均迭代30次,结果表明：改进的鲸鱼优化与原鲸鱼优化算法以及五种改进的鲸鱼优化算法相比,其均值和标准差均优于其他算法,收敛曲线也优于其他大多数算法。说明改进的鲸鱼优化算法收敛精度和算法稳定性最佳,收敛速度较其他大多数改进的鲸鱼优化算法明显加快。     

基于高斯映射和小孔成像学习策略的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法（WOA）容易陷入局部最优解、收敛速度慢等缺陷,提出一种基于小孔成像反向学习策略的鲸鱼优化算法。首先采用高斯映射生成的混沌序列取代原始算法中随机产生的初始种群,增加种群的多样性;其次,提出了一种小孔成像反向学习策略,并结合最优最差反向学习思想,增加了寻优位置的多样性,提高了算法跳出局部最优的能力;最后,在算法中加入了一个非线性收敛因子和一个对数形式的概率阈值,在保留鲸鱼算法优点的前提下,协调了算法的全局搜索和局部开发能力。通过对10个基准函数进行仿真测试,实验结果表明改进算法在收敛速度和收敛精度等方面有明显的提高。     

融合混沌映射和二次插值的自适应鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm, WOA)易陷入局部最优，收敛速度慢和寻优精度低等问题，提出一种融合混沌映射和二次插值的自适应鲸鱼优化算法(adaptive whale optimization algorithm based on chaotic mapping and quadratic interpolation, CQAWOA)。引入混沌映射在初始化阶段生成新种群，实现种群多样性；设计自适应权重，提高算法全局搜索和局部寻优能力并加快收敛速度；利用二次插值策略生成新的鲸鱼个体，采用贪婪策略更新局部最优解，提高种群计算的精度。通过15个基准函数将改进算法与其它优化算法进行对比测试，测试结果验证了在求解过程中，改进算法寻优速度和求解精度均存在显著提升。     

混合策略改进鲸鱼优化算法

针对标准鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm,WOA）易陷入局部最优解、收敛精度低、收敛速度慢等问题,提出一种利用混合策略改进的鲸鱼优化算法（multi-strategy improved whale optimization algorithm,MSIWOA）。首先采取精英反向策略初始化种群,提高初始种群质量;其次,采取卡方分布的逆累积分布函数更新收敛因子以实现全局探索和局部开发的平衡;然后利用改进氏族拓扑结构强化种群的全局探索能力,并提高算法收敛速度;最后采取Circle映射产生混沌解,结合贪婪策略保留较优解,以帮助种群跳出局部最优解。通过对10个基准测试函数以及CEC2019测试函数进行仿真实验,结果表明,MSIWOA在收敛精度和收敛速度上均有较明显的提升。     

基于混合策略改进的鲸鱼优化算法

针对原始鲸鱼优化算法（WOA）收敛速度慢、全局搜索能力弱、求解精度低且易陷入局部最优等问题,提出一种混合策略来改进的鲸鱼优化算法（LGWOA）。首先将莱维飞行引入鲸鱼全局搜索的公式中,通过莱维飞行加大全局搜索步长,扩大搜索空间、提高全局搜索能力;其次,在鲸鱼螺旋上升阶段,加入一个自适应权重参数来提高算法的局部搜索能力和求解精度;最后结合遗传算法的交叉变异思想平衡算法的全局搜索和局部搜索能力,维持种群的多样性,规避陷入局部最优。通过对12个基准测试函数从2个角度进行实验对比分析,结果表明,基于混合策略改进的鲸鱼优化算法在收敛速度和求解精度上均有明显提升。     

量子鲸鱼优化算法求解作业车间调度问题

为了克服基本鲸鱼优化算法（WOA）在解决作业车间调度问题时存在收敛精度低、容易陷入局部最优的缺陷,利用量子计算与优化思想提出了一种量子鲸鱼优化算法（QWOA）,并对其进行了计算复杂度分析、全局收敛性证明及仿真实验。通过对11个作业车间调度问题基准算例的仿真实验发现,与基本鲸鱼优化算法（WOA）、布谷鸟搜索算法（CS）、灰狼优化算法（GWO）相比,QWOA算法在最小值、平均值、寻优成功率等方面具有较优结果。研究表明,量子鲸鱼优化算法在解决作业车间调度问题时,具有更高的收敛精度和更好的全局搜索能力,且能够跳出局部最优。     

混沌精英哈里斯鹰优化算法

针对哈里斯鹰优化（HHO）算法存在的收敛精度低、收敛速度慢、易于陷入局部最优的不足,提出了一种混沌精英哈里斯鹰优化（CEHHO）算法。首先,引入精英等级制度策略,以充分利用优势种群来增强种群多样性以及提升算法收敛速度和精度;其次,利用Tent混沌映射调整算法关键参数;然后,使用一种非线性能量因子调节策略来平衡算法的开发与探索;最后,使用高斯随机游走策略对最优个体施加扰动,并在算法停滞时,利用随机游走策略使算法有效跳出局部最优。通过对20个基准测试函数在不同维度下进行仿真实验,来评估算法的寻优能力。实验结果表明,改进算法的表现优于鲸鱼优化算法（WOA）、灰狼优化（GWO）算法、粒子群优化（PSO）算法和生物地理优化（BBO）算法,性能较原始HHO算法有明显提升,验证了改进算法的有效性。     

动态搜索和协同进化的鲸鱼优化算法

针对基本鲸鱼优化算法寻优精度低、收敛速度慢及容易陷入局部最优等缺陷,提出了一种动态搜索和协同进化的鲸鱼优化算法。首先,通过等价替换和Faure序列提高初始解的质量;其次,通过对种群进行分工,提高种群多样性并增强算法跳出局部最优解的能力;最后,根据种群进化信息动态调整搜索策略,从而提高算法的收敛速度和寻优精度。仿真实验结果表明,提出的改进算法相比基本鲸鱼优化算法和部分改进算法具有较好的寻优性能。     

改进鲸鱼算法及其在路径规划的应用

针对鲸鱼优化算法(WOA)存在的收敛速度慢、收敛精度低和易陷入局部最优等问题,提出了采用非线性收敛因子、协同a的惯性权重、时变独立搜索概率和免疫记忆改进的鲸鱼优化算法(IWTWOA);应用非线性收敛因子、协同a的惯性权重和时变独立搜索概率改进WOA迭代模型,平衡了算法的全局搜索和局部搜索能力,有效避免了陷入局部最优的问题;引入免疫算法的免疫记忆机制,提高了算法收敛速度;选取了15个基准测试函数进行性能测试,结果表明IWTWOA算法在稳定性、计算精度和收敛速度上均有所提高;最终将其应用在路径规划问题中,获得了较好的结果.     

Harris Hawk Optimization Algorithm Based on Cauchy Distribution Inverse Cumulative Function and Tangent Flight Operator

Harris Hawk Optimization (HHO) algorithm is a new population-based and nature-inspired optimization paradigm, which has strong global search ability, but its diversified local search strategies easily make it fall into local optimum. In order to enhance its search mechanism and speed of convergence, an new improved HHO algorithm based on the inverse cumulative function operator of Cauchy distribution and tangent flight operator was proposed. The proposed two operators are used as scale factors to control the step size. The walk path of Cauchy inverse cumulative integral function shows that its trajectory step length is relative to the average, which can further enhance the search stability of the algorithm. The Tangent flight has the function of balanced exploitation and exploration, and enhances the convergence ability of the algorithm. In order to verify the performance of the proposed algorithm, the 30 benchmark functions of the 2017 Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE) Conference on Evolutionary Computation (CEC2017) and two practical engineering design problems are adopted to carry out the simulation experiments. On the other hand, the covariance matrix adaptation evolutionary strategies (CMA-ES), arithmetic optimization algorithm (AOA), butterfly optimization algorithm (BOA), bat algorithm (BA), whale optimization algorithm (WOA), sine cosine algorithm (SCA), and the proposed HHO algorithms were used for comparison experiments. Simulation results show that the proposed the Cauchy-distribution and Tangent-Flight Harris Hawk Optimization (CTHHO) Algorithm has strong optimization capability.

     

基于改进的鲸鱼优化算法在ELD上的应用

针对电力系统经济负荷分配这一典型的非凸、非线性、组合优化问题,提出一种将基于自适应权重更新策略和差分进化的随机变异策略的鲸鱼优化优化算法(ADWOA)相结合。该算法首先在鲸鱼优化算法中引入了自适应权重来提高WOA的搜索能力,使算法能够在早期执行精细的全局搜索,在后期执行精确的局部搜索,加速寻优算法的迭代,同时由于随机变异策略,会再次更新位置。然后从更新的结果中选择最优位置,以加速种群的收敛,并有效防止种群陷入局部最优将适应度较好的个体信息更快地保留用于下一次鲸鱼优化算法的迭代,提高了求最优解的速度和精度。最后,对多个算法在电力系统经济负荷分配问题进行了测试,验证了基于自适应权重的的鲸鱼优化算法可以更合理地配置电力系统的经济负荷,能够有效找到可行解,避免陷入局部最优,能实现经济负荷的合理分配。     

基于套索算法和改进正余弦优化支持向量回归的目标威胁估计

准确估计空中目标的威胁值对于防空作战指挥决策具有重要的参考意义.针对空中目标特征繁杂易造成模型过拟合、正余弦算法易早熟以及陷入局部最优的不足,首先,通过套索算法(least absolute shrinkage and selection operator, LASSO)去除目标的冗余特征;然后,采用佳点集初始化种群、非线性振幅调整因子、随机惯性权重、自适应终点权重以及最优邻域高斯扰动等策略对正余弦算法(sine cosine algorithm, SCA)进行改进;最后,使用改进的正余弦算法对支持向量回归(support vector regression, SVR)模型进行优化,构建基于套索算法和改进正余弦优化支持向量回归的目标威胁估计模型.对比实验结果表明,改进后的正余弦算法加强了全局搜索能力和局部收敛速度,得到的目标威胁估计模型具有较高的准确度和稳定性,能够为防空作战指挥决策提供科学的参考依据.     

改进的鲸鱼优化算法及其应用

为了准确地建立断路器热脱扣器的脱扣时间预测模型,改善脱扣器的稳定性。提出了一种改进的鲸鱼优化算法（IWOA）和支持向量回归（SVR）综合建模的方法。针对鲸鱼优化算法（WOA）具有易陷入局部最优解、收敛速度慢、收敛精度低等问题,提出三个策略改进,并在10个基本测试函数上进行比较,结果证明改进的鲸鱼优化算法具有更高的收敛精度和更快的收敛速度。建立IWOA-SVR脱扣时间预测模型,并优化断路器的生产过程,进而提高断路器的生产效率和产品质量。     

正弦余弦指引的乌鸦搜索算法研究

乌鸦搜索算法模拟乌鸦觅食行为对个体位置进行更新与搜索，为降低基本乌鸦搜索位置更新策略本身存在的盲目性，将正弦余弦作为局部优化算子嵌入到基本算法中，提出了正弦余弦指引的乌鸦搜索算法。该算法通过正弦余弦操作使每一个乌鸦个体都可以充分吸收自身与最优个体的位置差信息，有效指引乌鸦个体沿最优值方向趋近最优值，改善算法的收敛效果和寻优精度。并对一系列测试函数进行寻优实验，实验结果表明该改进算法性能良好。     

Locating electric vehicle charging stations with service capacity using the improved whale optimization algorithm

This study proposes an Improved Whale Optimization Algorithm (IWOA) that, on the basis of Whale Optimization Algorithm (WOA) designed by Mirjalili and Lewis (2016), introduces Gaussian mutation operator, differential evolution operator, and crowding degree factor to the algorithm framework. Test results with nine classic examples show that IWOA significantly improves WOA’s precision and computing speed. We also model the locating problem of Electric Vehicle (EV) charging stations with service risk constraints and apply IWOA to solve it. This paper introduces service risk factors, which include the risk of service capacity and user anxiety, establishing the EV charging station site selection model considering service risk. Computational results based on a large-scale problem instance suggest that both the model and the algorithm are effective to apply in practical locating planning projects and help reduce social costs.     

基于余弦控制因子和多项式变异的鲸鱼优化算法

针对基本鲸鱼优化算法(Whale optimization algorithm,WOA)在求解最优解不在原点附近的目标函数时存在收敛精度低、易陷入局部最优解的缺陷,提出一种基于余弦控制因子和多项式变异的鲸鱼优化算法(CPWOA).所提算法中控制参数按照余弦曲线变化,并加入同步余弦惯性权值,使得在迭代前期减缓收敛速度以进行充分的全局探索,而在迭代后期加速收敛以提高算法精度;同时,对最佳鲸鱼位置引入多项式变异,以增强算法跳出局部最优解的能力.将所提算法对多个shifted单峰、多峰和固定维测试函数进行求解,实验结果表明,与基本WOA、EHO、GWO、SCA、MBO以及其他改进型WOA算法相比,CPWOA对绝大多数测试函数的求解有更高的精度和稳定性.用非参数估计方法对计算结果进行差异显著性统计检验,表明CPWOA算法的显著性更优.     

HSWOA: An ensemble of hunger games search and whale optimization algorithm for global optimization

The search for food stimulated by hunger is a common phenomenon in the animal world. Mimicking the concept, recently, an optimization algorithm Hunger Games Search (HGS) has been proposed for global optimization. On the other side, the Whale Optimization Algorithm (WOA) is a commonly utilized nature-inspired algorithm portrayed by a straightforward construction with easy parameters imitating the hunting behavior of humpback whales. However, due to minimum exploration of the search space, WOA has a high chance of trapping into local solutions, and more exploitation leads it towards premature convergence. The concept of hunger from HGS is merged with the food searching techniques of the whale to lessen the inherent drawbacks of WOA. Two weights of HGS are adaptively designed for every whale using the respective hunger level for balancing search strategies. Performance verification of the proposed hunger search-based whale optimization algorithm (HSWOA) is done by comparing it with 10 state-of-the-art algorithms, including three very recently developed algorithms on 30 classical benchmark functions. Comparison with some basic algorithms, recently modified algorithms, and WOA variants is performed using IEEE CEC 2019 function set. Statistical performance of the proposed algorithm is verified with Friedman's test, boxplot analysis, and Nemenyi multiple comparison test. The operating speed of the algorithm is determined and tested with complexity analysis and convergence analysis. Finally, seven real-world engineering problems are solved and compared with a list of metaheuristic algorithms. Numerical and statistical performance comparison with state-of-the-art algorithms confirms the efficacy of the newly designed algorithm.     

基于改进鲸鱼优化算法的外骨骼机器人步态检测

针对传统的外骨骼机器人步态检测算法中的信息单一化、准确率低、易陷入局部最优等问题，提出基于改进鲸鱼算法优化的支持向量机（IWOA-SVM）的外骨骼机器人步态检测算法，即在鲸鱼优化算法（WOA）中引入遗传算法（GA）的选择、交叉、变异操作，进而去优化支持向量机（SVM）的惩罚因子与核参数，再使用参数优化后的SVM建立分类模型，从而扩大算法的搜索范围，减小算法陷入局部最优的概率。首先，使用混合传感技术采集步态数据，即通过足底压力传感器和膝关节、髋关节角度传感器采集外骨骼机器人的运动数据，并作为步态检测系统的输入；然后，使用门限法对步态相位进行划分并标记标签；最后，将足底压力信号与髋关节、膝关节角度信号融合作为输入，使用IWOA-SVM算法完成对步态的检测。对6个标准测试函数进行仿真实验，并与GA、粒子群优化（PSO）算法、WOA进行比较，数值实验表明，改进鲸鱼优化算法（IWOA）的鲁棒性、寻优精度、收敛速度均优于其他优化算法。通过分析不同穿戴者的步态检测结果发现，准确率可达98.8%，验证了所提算法在新一代外骨骼机器人中的可行性和实用性，并与基于遗传优化算法的支持向量机（GA-SVM）、基于粒子群优化算法的支持向量机（PSO-SVM）、基于鲸鱼优化算法的支持向量机（WOA-SVM）算法进行比较，结果表明，该算法识别准确率分别提高了5.33%、2.70%、1.44%，能够对外骨骼机器人的步态进行有效检测，进而实现外骨骼机器人的精确控制及稳定行走。