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。     

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。     

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.     

自适应t分布与动态边界策略改进的算术优化算法

针对算术优化算法（arithmetic optimization algorithm, AOA）存在的收敛速度慢、易陷入局部最优等问题,提出了自适应t分布变异和动态边界策略改进的算术优化算法（t-CAOA）。利用引入自适应t分布变异策略提高种群的多样性和质量可以有效提升算法的收敛速度,同时通过引入余弦控制因子的动态边界策略优化AOA的寻优过程,从而协调AOA的全局勘探和局部开发能力。对10个单模态和多模态函数进行寻优实验,并与鲸鱼优化算法（whale optimization algorithm）、灰狼优化算法（grey wolf optimizer）等算法进行对比,实验结果表明,经过改进的算术优化算法具有更高的寻优精度和稳定性。进一步对t-CAOA进行求解大规模优化问题的实验,实验结果表明改进过的t-CAOA可以有效地解决大规模优化问题。     

一种求解函数优化问题的改进鲸鱼优化算法

为提高鲸鱼优化算法求解复杂函数优化问题的性能,提出一种基于自适应参数及小生境技术的改进鲸鱼优化算法。首先,引入自适应概率阈值协调算法的全局探索及局部开发能力;其次,利用自适应位置权重对鲸鱼位置更新公式进行调整,提高算法的收敛速度及寻优精度;最后,采用预选择小生境技术,避免算法出现早熟收敛的现象。通过对12个典型基准测试函数的仿真表明,改进算法的寻优精度和收敛速度较对比算法均有明显提升,证明了提出的改进策略能有效提高鲸鱼优化算法求解复杂函数优化问题的性能。     

收敛因子和黄金正弦指引机制的蝴蝶优化算法

针对蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm,BOA)中存在的局部开采和全局探索能力不均衡,易陷入局部最优值,收敛精度低等缺陷,提出收敛因子和黄金正弦指引机制的蝴蝶优化算法(convergence factor and gold sinusoidal guidance mechanism of butterfly optimization algorithm,AGSABOA)。受到鲸鱼优化算法的启发将收敛因子融入算法的全局位置更新处,提高算法全局搜索的多样性;结合黄金正弦指引机制,弥补BOA算法迭代后期种群多样性下降,易陷入局部最优的不足。选取9个常用的基准测试函数进行的仿真结果表明,AGSABOA算法在寻优精度、收敛速度、鲁棒性方面更优。     

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。     

基于混沌反向学习和水波算法改进的白鲸优化算法

针对原始的白鲸算法(beluga whale optimization, BWO)在某些情况下,中后期的探索和开发能力不足、多样性和求解精度降低、容易陷入局部最优等问题,提出一种基于混沌反向学习和水波算法改进的白鲸优化算法(TWBWO),进一步提高白鲸算法的计算精度和收敛速度,增强全局搜索和跳出局部最优能力。结合混沌映射和反向学习策略提高种群的质量和多样性,加快收敛速度。引入水波算法(water wave optimization, WWO)的折射操作,避免寻优时轻易陷入局部最优,提高计算精度。实验结果表明,TWBWO算法较之原始算法和其他经典算法在收敛速度和求解精度以及稳定性方面更为优秀,性能和寻优能力更强。     

自适应Tent混沌搜索的人工蜂群算法

为了有效改善人工蜂群算法(artificial bee colony algorithm,ABC)的性能,结合Tent混沌优化算法,提出自适应Tent混沌搜索的人工蜂群算法.该算法使用Tent混沌以改善ABC的收敛性能,避免陷入局部最优解,首先应用Tent映射初始化种群,使得初始个体尽可能均匀分布,其次自适应调整混沌搜索空间,并以迄今为止搜索到的最优解产生Tent混沌序列,从而获得最优解.通过对6个复杂高维的基准函数寻优测试,仿真结果表明,该算法不仅加快了收敛速度,提高了寻优精度,与其他最近改进人工蜂群算法相比,其性能整体较优,尤其适合复杂的高维函数寻优.     

基于数据均衡化与改进鲸鱼算法优化核极限学习机的变压器故障诊断方法

针对不平衡数据对变压器故障诊断模型辨识精度的影响，提出一种基于自适应综合过采样(ADAptive SYNthetic, ADASYN)与改进鲸鱼算法优化核极限学习机的变压器故障诊断模型。首先，利用ADASYN算法优化变压器故障数据均衡化处理，解决变压器故障数据集类间不平衡给模型带来的偏倚问题。其次，通过多策略组合改进了鲸鱼优化算法(improved whale optimization algorithm, IWOA)的搜索速度、收敛能力和局部极值的逃逸能力。最后，改进鲸鱼算法对核极限学习机(kernel based extreme learning machine, KELM)正则化系数和核函数参数寻优，构建改进鲸鱼算法优化核极限学习机(IWOA-KELM)故障诊断模型。将模型应用于变压器故障诊断领域，用该模型与粒子群算法核极限学习机模型(PSO-KELM)、灰狼算法优化核极限学习机模型(GWO-KELM)和鲸鱼算法核极限学习机模型(WOA-KELM)的诊断精度对比，分别提升14.17%、 12.5%和8.34%,这证明了所提故障诊断模型具有更高的精度和泛化能力。     

基于混沌策略状态转移算法的混沌系统参数辨识*

针对混沌系统的参数辨识是一个多维参数的优化问题,提出了基于混沌策略状态转移算法的混沌系统参数辨识方法。该方法是在初始化时以混沌序列初始化种群,在搜索过程中引入混沌变异机制,利用遍历性对状态进行变异操作,避免了过早收敛,提高了全局搜索能力。利用该算法辨识Lorenz混沌系统参数,并与基本状态转移算法和粒子群算法进行比较。仿真结果表明,在有无噪声干扰的情况下,该算法比粒子群算法和基本状态转移算法具有更好的辨识精度且比粒子群算法具有更好的收敛速度,证明了该算法的有效性和抗干扰性,对混沌理论的发展有重要的意义。     

双策略学习和自适应混沌变异的郊狼优化算法

针对郊狼优化算法（coyote optimization algorithm,COA）存在收敛速度慢、求解精度低、易陷入局部最优的不足,提出一种基于双策略学习机制和自适应混沌变异策略的改进郊狼算法（coyote optimization algorithm based on dual strategy learning and adaptive chaotic mutation,DCSCOA）。首先,引入振荡递减因子,以产生具有多样性的个体来增强全局搜索能力;其次,利用双策略学习机制,适度地增强组群头狼的影响,以平衡算法的局部挖掘能力和全局搜索能力,同时提高算法的求解精度和收敛速度;最后,使用自适应混沌变异机制,在算法停滞时产生新个体,以使算法跳出局部最优。通过对20个基本测试函数和11个CEC2017测试函数进行仿真实验,结果验证了改进算法具有更高的求解精度、更快的收敛速度和更强的稳定性。     

混沌精英池协同教与学改进的ChOA及其应用

针对黑猩猩优化算法存在全局搜索能力弱、寻优精度低、收敛速度慢等问题,提出一种混沌精英池协同教与学改进的黑猩猩优化算法（chimp optimization algorithm improved by the elite chaos pool collaborative teachinglearning,ECTChOA）。采用混沌精英池策略生成初始种群,增强初始解的质量和种群的多样性,为算法全局寻优奠定基础;引入自适应振荡因子平衡ChOA的全局探索和局部开发能力;结合教与学优化算法的教学阶段和粒子群优化算法的个体记忆思想优化种群位置更新过程,提高算法的寻优精度和收敛速度。仿真实验将ECTChOA与标准ChOA、其他元启发式优化算法和最新改进ChOA在12个基准测试函数下进行寻优对比,实验结果与Wilcoxon秩和检验p值结果均表明所提改进算法具有更高搜索精度、更快的收敛速度和更好的鲁棒性。另外,将ECTChOA应用于机械工程设计案例中,进一步验证ECTChOA在实际工程问题中的可行性和适用性。     

基于Rssler混沌变异的人工鱼群优化算法

针对标准人工鱼群优化算法在迭代过程中易陷入局部最优和后期收敛速度慢的问题,提出一种基于Rssler混沌改进的自适应人工鱼群算法。该算法利用混沌序列获得均匀初始化的种群,并在人工鱼群陷入局部极值时对其进行混沌变异操作,增加鱼群的多样性,同时根据食物浓度自适应调节人工鱼步长,提高收敛速度。仿真实验表明,该算法能够有效避免早熟问题,并且具有较快的收敛速度。     

基于围攻机制的改进鲸鱼优化算法

针对传统鲸鱼优化算法全局探索能力不足、收敛精度低、速度慢等问题,提出一种基于围攻机制的改进鲸鱼优化算法.首先,使用Tent混沌映射和非线性参数,使种群的分布更均匀,并且协调了鲸鱼优化算法的探索与开发能力;其次,考虑算法适应度在寻优中的重要作用,提出限制适应度控制和高斯检测机制;最后,结合哈里斯鹰优化算法的围攻机制,提升鲸鱼优化算法的全局探索和局部寻优的能力.将改进的算法与多种算法在13个可变维基准函数上进行仿真测试,结果表明,基于围攻机制的改进鲸鱼优化算法,在拥有较好鲁棒性和稳定性的同时,能够保证收敛精度与速度.     

趋优变异反向学习的樽海鞘群与蝴蝶混合优化算法

针对蝴蝶优化算法(butterfly optimization algorithm, BOA)易陷入局部最优,且收敛速度慢和寻优精度低等问题,提出了一种趋优变异反向学习的樽海鞘群与蝴蝶混合优化算法(hybrid optimization algorithm for salp swarm and butterfly with reverse mutation towards optimization learning, OMSSBOA)。引入柯西变异对最优蝴蝶个体进行扰动,避免算法陷入局部最优;将改进的樽海鞘群优化算法(salp swarm algorithm, SSA)嵌入到BOA,平衡算法全局勘探和局部开采的比重,进而提高算法收敛速度;利用趋优变异反向学习策略扩大算法搜索范围并提升解的质量,进而提高算法的寻优精度。将改进算法在10种基准测试函数上进行仿真实验,结果表明,改进算法具有较好的寻优性能和鲁棒性。     

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.     

融合Sin混沌和分段权值的阿基米德优化算法

针对阿基米德优化算法（Archimedes optimization algorithm,AOA）存在全局搜索能力弱、收敛精度低,易陷入局部最优等问题,提出融合Sin混沌和分段权值的阿基米德优化算法（SAOA）。采用无限折叠迭代的Sin混沌反向学习策略初始化种群,提高初始阶段解的质量,为全局搜索多样性奠定基础;引入算数交叉算子,将当前个体向与全局最优个体进行交叉,引导种群向最优解区域寻优,提高全局搜索能力;引入分段权值策略,平衡算法的全局勘探与局部开发能力,降低算法陷入局部最优的概率;通过对8个测试函数和部分CEC2014函数进行仿真实验及Wilcoxon秩和检验来评估改进算法的寻优性能,实验结果表明改进算法在搜索精度、收敛速度和稳定性等方面均有较大提升。另外,引入优化机械设计案例进行测试分析,进一步验证SAOA在工程优化问题上的可行性和适用性。     

混沌时间序列的混合粒子群优化预测

提出一种混合粒子群优化算法,即在改进粒子群优化算法全局搜索模型参数的基础上,利用梯度下降法进一步确定径向基神经网络模型参数,以提高网络的收敛精度和网络性能.采用基于RBFNN的混合粒子群优化算法进行离散Henon和连续Mackey-Glass混沌时间序列预测仿真,结果表明该算法能快速精确地预测混沌时间序列,是研究复杂非线性动力系统辨识和控制的一种有效方法.