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。     

正余混沌双弦鲸鱼优化算法

针对基本鲸鱼优化（WOA）算法容易陷入局部最优解和收敛速度慢的缺点,提出一种正余混沌双弦鲸鱼优化（CSCWOA）算法。为鲸鱼的觅食加入信息交流强化机制,并在捕食引入正余混沌双弦机制,通过正弦全局搜索减少寻优盲点,余弦局部开发加快收敛速度,以及混沌算子增强跳出局部最优的能力,个体信息在种群中双弦混沌交叉快速传播。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。     

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。     

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。     

基于混合反向学习策略的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法(WOA)在解决高维复杂问题时存在收敛速度慢、全局搜索能力不足的问题,提出一种最优最差个体混合反向学习的WOA(MWOA)。首先,引入一种自适应惯性权重,用于调节寻优前期的步长和寻优后期的种群多样性;其次,提出一种混合反向学习策略并将其融入WOA,以提高算法的收敛精度;最后,引入一种参数非线性衰减策略,以提高其在高维度以及复杂问题上的探索开发能力和收敛速度。将MWOA与WOA、MS-WOA、IWOA对10个基准函数的优化效果进行比较,结果表明MWOA在收敛速度、优化精度上相较对比算法均有所提升。另外,将MWOA与CODE、CPSO、EGWO和DIHS进行比较,结果表明MWOA具有较好的收敛精度。     

面向柔性作业车间调度的多策略鲸鱼优化算法

以某大型家具企业的柔性生产制造过程中调度问题为研究对象,提出了一种主要用于求解柔性作业车间调度问题的多策略鲸鱼优化算法(multi-strategy whale optimization algorithm, MWOA),首先,为了提高初始种群的多样性,引入混沌理论来初始化种群;同时设计了非线性收敛因子和自适应惯性权重系数来平衡全局探索和局部开发能力;然后结合差分进化(differential evolution, DE)算子提高了WOA的利用和搜索能力,最后采取最优个体混沌搜索策略,减少WOA算法出现早熟收敛现象的概率.以最小化最大完工时间为求解目标,对基准测试问题与某家具企业的生产制造过程的调度优化问题进行了求解,结果表明提出来的多策略鲸鱼优化算法克服了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,与对比算法比较,取得了更好的寻优效果.     

一种改进的鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法(WOA)收敛速度慢、收敛精度低的问题,在提升性能的基础上保留WOA的简单性,提出一种改进的WOA。利用分段Logistic混沌映射产生混沌序列对种群位置进行初始化,以维持全局搜索时初始种群的多样性。考虑算法的非线性优化过程和搜索过程中个体状态的差异性,在WOA中引入非线性自适应权重策略,以协调全局探索和局部开发能力。通过仿真测试比较改进算法和WOA在求解6个典型基准函数时的性能,实验结果表明,改进算法在寻优过程中能够保持初始种群多样性,且具有更快的收敛速度和更优的收敛精度。     

一种改进的多领导鲸鱼优化算法

针对鲸鱼优化算法(WOA)收敛速度慢、收敛精度低、搜索能力不足的缺点,提出了一种改进的多领导鲸鱼优化算法(IWOA)。该算法引入了多领导机制,有利于提高种群的多样性,防止陷入局部最优。引入莱维飞行机制,将最优个体进行随机扰动,加快收敛速度,防止陷入局部最优。通过CEC2014中的六个标准函数进行测试,给出了运行30次的平均值和标准方差,并与当前最先进的其他算法进行比较。收敛图表明了该算法收敛速度快、收敛精度高;箱线图表明了该算法的稳定性。最后用该算法解决三个经典的工程优化问题,该算法相较于其他算法均取得了最小值,表明了该算法具有优秀的搜索能力与开发能力。     

求解带容量约束车辆路径问题的离散鲸鱼算法

论文提出了一种离散鲸鱼算法求解带容量约束的车辆路径问题(Capacitated Vehicle Routing Problem).该算法对基本鲸鱼算法的包围捕食操作、泡泡网捕食操作、随机捕食操作进行重定义,并采用基于距离代价的K-means算法在满足车辆最大载重约束条件下将客户划分到不同区域.并引入随机交换搜索、2-opt、3-opt优化方法对每次迭代过程中得到的最优解进行局部优化,扩大算法搜索空间算法.实验结果表明:所提算法能够有效解决带容量约束车辆路径问题,有较强的寻优能力,求解质量优于所对比算法.     

改进鲸鱼算法在电动汽车有序充电中的应用

为解决大规模电动汽车无序充电对电网稳定性造成的影响,建立了电网层负荷峰谷差最小和用户层充电费用最小的两方面有序充电目标函数.为实现高效且快速的求解,对鲸鱼算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)进行了改进,在该算法中加入两种非线性惯性权重来平衡局部搜索能力和全局搜索能力,并提出了一种教学...     

A new improved whale optimization algorithm with joint search mechanisms for high-dimensional global optimization problems

Similar to other swarm-based algorithms, the recently developed whale optimization algorithm (WOA) has the problems of low accuracy and slow convergence. It is also easy to fall into local optimum. Moreover, WOA and its variants cannot perform well enough in solving high-dimensional optimization problems. This paper puts forward a new improved WOA with joint search mechanisms called JSWOA for solving the above disadvantages. First, the improved algorithm uses tent chaotic map to maintain the diversity of the initial population for global search. Second, a new adaptive inertia weight is given to improve the convergence accuracy and speed, together with jump out from local optimum. Finally, to enhance the quality and diversity of the whale population, as well as increase the probability of obtaining global optimal solution, opposition-based learning mechanism is used to update the individuals of the whale population continuously during each iteration process. The performance of the proposed JSWOA is tested by twenty-three benchmark functions of various types and dimensions. Then, the results are compared with the basic WOA, several variants of WOA and other swarm-based intelligent algorithms. The experimental results show that the proposed JSWOA algorithm with multi-mechanisms is superior to WOA and the other state-of-the-art algorithms in the competition, exhibiting remarkable advantages in the solution accuracy and convergence speed. It is also suitable for dealing with high-dimensional global optimization problems.

     

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。     

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。     

Hybrid whale optimization algorithm enhanced with Lévy flight and differential evolution for job shop scheduling problems

The job shop scheduling problem (JSSP) has been a hot issue in manufacturing. For the past few decades, scholars have been attracted to research JSSP and proposed many novel meta-heuristic algorithms to solve it. Whale optimization algorithm (WOA) is such a novel meta-heuristic algorithm and has been proven to be efficient in solving real-world optimization problems in the literature. This paper proposes a hybrid WOA enhanced with Lévy flight and differential evolution (WOA-LFDE) to solve JSSP. By changing the expression of Lévy flight and DE search strategy, Lévy flight enhances the abilities of global search and convergence of WOA in iteration, while DE algorithm improves the exploitation and local search capabilities of WOA and keeps the diversity of solutions to escape local optima. It is then applied to solve 88 JSSP benchmark instances and compared with other state-of-art algorithms. The experimental results and statistical analysis show that the proposed algorithm has superior performance over contesting algorithms.     

基于混合策略改进的鲸鱼优化算法

针对标准WOA算法初始种群分布不均、收敛速度较慢、全局搜索能力弱且易陷入局部最优等问题,提出一种混合策略改进的鲸鱼优化算法。采用Sobol序列初始化种群以使初始解在解空间分布更均匀;通过非线性时变因子和惯性权重平衡并提高全局搜索及局部开发能力,并结合随机性学习策略增加迭代过程中种群的多样性;引入柯西变异提升算法跳出局部最优的能力。通过对12个基准函数和一个水资源需求预测模型的参数估计进行优化实验,结果表明,基于混合策略改进的鲸鱼优化算法在寻优精度及收敛速度上均有明显提升。     

基于鲸鱼算法优化LSSVM的滚动轴承故障诊断

针对轴承振动信号中的故障特征难以提取的问题,提出一种基于改进的鲸鱼算法优化最小二乘支持向量机(least square support vector machine, LSSVM)的故障分类方法.首先,利用变分模态分解(variational mode decomposition, VMD)对原始信号进行分解,使用中心频率法解决VMD中分解参数K值的选取问题;其次,计算每个IMF分量的多尺度排列熵值,提取信号故障特征;再次,针对鲸鱼算法(whale optimization algorithm, WOA)收敛速度慢和精度低的问题,引入冯诺依曼拓扑结构和自适应权重进行改进,可以适当地调整全局搜索能力和局部搜索能力之间的平衡;最后,采用改进后的鲸鱼算法优化LSSVM核函数的参数和惩罚因子,建立滚动轴承故障诊断模型,并利用美国凯斯西储大学提供的轴承数据集进行仿真实验.实验结果表明,所提方法的故障分类性能更好,准确率更高.     

嵌入Circle映射和逐维小孔成像反向学习的鲸鱼优化算法

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,提出一种改进鲸鱼优化算法.首先,利用Circle混沌序列取代原始算法中随机产生的初始种群,提高初始个体的多样性;其次,提出一种逐维小孔成像反向学习策略,增加寻优位置的多样性,提高算法摆脱局部最优的能力;最后,提出融合贝塔分布和逆不完全Γ函数的自适应权重,在...     

融合螺旋策略的分片混沌群粒振荡搜索算法

针对标准鲸鱼算法(WOA)及部分衍生算法求解某些算例效果不佳的问题进行了研究与实验,证明了WOA"包围"过程存在零点搜索偏好陷阱;而混沌优化算法(COA)不均衡的搜索特性使得部分衍生WOA融合的混沌初始种群与群智能优化过程难以调和.为了改善上述缺陷,选用了两种混沌系统和气泡网捕猎策略,设计了一套融合式优化算法.算法采用基于适应度的基线式自适应振荡群粒划分策略指导群体行为模式,充分发挥混沌系统作用,平衡探索与收敛性能.对通用/改进算例和工程应用案例求解可知,该算法性能相较于对比组算法更优,且不存在搜索偏好.