带有Levy Flight机制的引力搜索算法

引力搜索算法（gravitational search algorithm,GSA）是模拟万有引力定律进行搜索的一种新颖的优化算法,已有研究表明GSA算法相比一些传统的优化算法拥有较好的收敛性能,但其缺乏有效的全局寻优机制,易于被局部极值吸引,从而陷入早熟收敛。因此提出了一种基于Levy Flight和权值惯性递减的引力搜索算法QmuGSA,以加强算法的全局寻优能力。该算法通过Levy Flight独特的不均匀随机游走的机制扩大粒子的搜索范围,增加种群多样性,从而更容易跳出局部最优点。通过4个标准测试函数对所提算法进行了仿真测试,结果表明所提算法能够有效克服基本引力搜索算法易早熟、收敛精度低等缺陷,具有较好的寻优精度和全局收敛性能,能够解决一些复杂函数的优化问题。     

基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法

万有引力搜索算法(gravitational search algorithm,GSA)相比于传统的优化算法具有收敛速度快、开拓性能强等特点,但GSA易陷入早熟收敛和局部最优,搜索能力较弱.为此,提出一种基于改进的Tent混沌万有引力搜索算法(gravitational search algorithm based on improved tent chaos,ITC-GSA).首先,改进Tent混沌映射来初始化种群,利用Tent混沌序列随机性、遍历性和规律性的特性使得初始种群随机性和遍历性在可行域内,具有加强算法的全局搜索能力;其次,引入引力常数G的动态调整策略提高算法的收敛速度和收敛精度;再次,设计成熟度指标判断种群成熟度,并使用Tent混沌搜索有效抑制算法早熟收敛,帮助种群跳出局部最优;最后,对10个基准函数进行仿真实验,结果表明所提算法能够有效克服GSA易陷入早熟收敛和局部最优的缺点,提高算法的收敛速度和寻优精度.     

一种求解动态优化问题的免疫文化基因算法

针对传统免疫网络动态优化算法局部寻优能力弱、寻优精度低及易早熟收敛的缺点,提出一种求解动态优化问题的免疫文化基因算法。基于文化基因算法基本框架,将人工免疫网络算法作为全局搜索算法,采用禁忌搜索算法作为局部搜索算子;同时引入柯西变异加强算法的全局搜索能力,并有效防止早熟收敛。通过对经典动态优化函数测试集在相同条件下的实验表明,该免疫文化基因算法相较于其他同类算法具有较好的搜索精度和收敛速度。     

基于Lévy飞行特征的蝙蝠算法及其在WSN定位中的应用

针对蝙蝠算法收敛易早熟、收敛速度慢等不足,提出一种改进的基于Lévy飞行特征自适应的蝙蝠算法。采用Lévy飞行策略取代原算法中蝙蝠飞行速度和位置的更新方式,充分利用Lévy飞行的重尾效应,有效避免局部最优值的吸引,加快了收敛速度,达到寻优能力和搜索能力的平衡。在无线传感器网络自身定位应用中,把定位问题转换为一个全局优化问题,使用改进的算法进行定位计算。通过Zigbee平台的实验表明,改进后的算法在不同空间位置的定位精度更高,收敛速度更快。算法实现条件简单、精度高,具有较高的实际工程应用价值。     

引力搜索算法中粒子记忆性改进的研究

针对引力搜索算法(GSA)对一些复杂问题的搜索精度不高的问题,特别是高维函数优化性能不佳、优化过程容易出现早熟的现象,因此考虑将粒子群优化(PSO)算法中关于局部最优解和全局最优解的概念引入引力搜索算法中,对引力搜索算法中粒子的记忆性进行改进,这样使得粒子的进化不仅受空间中其他粒子的影响,还受到自身记忆的约束,以此来提高算法的搜索能力。通过对选用的10个基准函数测试,证明了该方法的有效性。     

基于信息熵的混合引力搜索算法

针对基本引力搜索算法搜索速度慢和容易出现早熟的缺点,本文提出了一种基于信息熵的混合引力搜索算法. 受粒子群算法的启发,所提算法首先通过改进基本引力搜索算法的速度和位置更新公式来提高搜索速度;其次,通过惯性质量构造了信息熵模型来刻画种群的寻优程度,并采用不同的信息熵阈值动态选择权重,平衡了算法的全局搜索能力和局部搜索能力. 用8个标准测试函数的仿真实验和基本引力搜索算法与记忆改进的引力搜索算法的比较表明了所提算法收敛速度快,鲁棒性强且效率高.     

基于Tempered Levy Flight随机游走模型的布谷鸟搜索算法

现实生活的众多领域中存在着各式各样的复杂网络,复杂网络搜索问题是复杂网络理论研究中的重要课题之一,对人们的生活具有重要的现实意义。布谷鸟搜索算法是一种启发式算法,利用Levy Flight能够快速寻找到全局最优解。通过研究复杂网络随机游走模型,并根据经典布谷鸟搜索算法,提出了一种新的改进的Tempered L?vy Flight搜索算法。通过几个经典函数测试表明：改进的算法提高了其搜索精度,加快了搜索算法的收敛速度。此外,改进的搜索算法还能够调整搜索范围,增加种群多样性,增强自适应效果,提高算法的整体性能。     

基于共轭梯度的布谷鸟搜索算法

布谷鸟搜索算法(Cuckoo Search,CS)是基于群体智能的新型随机全局优化算法,具有控制参数少、搜索路径优和全局寻优能力强等优点,但也存在局部搜索能力较弱、收敛速度偏慢和收敛精度不够高等缺点。为了克服CS算法的缺点,提出一种基于共轭梯度的布谷鸟搜索算法(CGCS),使经过Levy飞行机制和淘汰机制进化后的布谷鸟种群沿着相互共轭的方向迅速下降.从而在保持算法的强大全局寻优能力的基础上大幅提高算法的收敛能力。用4个典型测试函数分别对CGCS算法和CS算法进行性能测试,结果表明,CGCS算法比CS算法具有更快的收敛速度、更高的收敛精度和更稳定的优化结果。CGCS算法同时具有很强的全局寻优能力、收敛能力和鲁棒性,特别适合多峰及高维函数的优化。     

一种加速全局收敛的自由搜索算法

关于优化算法问题,自由搜索算法是一种新的群集智能优化算法,但有收敛速度慢、易早熟的缺陷.为此,提出一个控制参数动态调整灵敏度控制种群信息共享的程度,使算法前期加强全局搜索后期加强局部搜索从而提高算法收敛速度,并引入一个选择策略,对适应度值比已搜索到的局部极值点小的点将在以后的迭代中不再被探测,有效避免算法陷入局部最优,增强算法的全局收敛能力.同时,加入优化停滞处理策略,加速全局收敛.基于三个典型测试函数的仿真结果表明,改进算法较之同类算法不仅在收敛速度、收敛精度和寻优成功率等方面有明显提高,且全局搜索能力更强.     

面向光伏MPPT控制策略的改进果蝇算法

局部遮光会降低光伏发电系统的效率。在局部遮光条件下,光伏系统的输出功率特性曲线会产生多个峰值,传统的最大功率跟踪方法不具有全局搜索的能力,其在进行多峰值最大功率跟踪时会失效。果蝇算法(Fruit Fly Optimization Algorithm,FOA)具有全局寻优能力,但是在求解过程中存在收敛速度慢、收敛精度低及容易收敛于局部最优值的问题。文中对果蝇算法进行改进,提出结合自适应lévy飞行步长的Lévy-FOA算法,该算法充分利用Lévy飞行不均匀随机游走的特性,引入自适应步长调整因子,改进了原有算法的位置更新方式,提高了算法的收敛速度以及收敛精度,避免了算法陷入局部极值。文中利用3个标准函数对自适应Lévy-FOA算法的收敛性进行分析,并与普通FOA算法、自适应改进学习因子粒子群算法(Adaptive Particle Swarm Optimization,APSO)进行对比。结果表明,与FOA算法和APSO算法相比,自适应Lévy-FOA算法的平均跟踪时间有较大幅度的减少,平均收敛精度提高了4个数量级。最后,将自适应Lévy-FOA算法应用于光伏最大功率跟踪中。仿真结果显示,在不同的光照条件下,自适应Lévy-FOA算法能够经过较少的迭代实现最大功率跟踪,并且在第一次迭代后就能达到最大功率的90%以上,与其他算法的跟踪效果对比,自适应Lévy-FOA算法具有较短的跟踪时间和较高的跟踪精度,实际寻优能力优越,能够提高光伏系统的输出效率。     

引入Lévy flight和萤火虫行为的鱼群算法

针对人工鱼群算法(artificial fish-swarm algorithm,AFSA)和萤火虫算法(firefly algorithm,FA)在多维多极值函数寻优过程中易陷入局部最优和精度有待提高等问题,提出引入Lévy flight和萤火虫行为的鱼群算法(fish swarm algorithm with Lévy flight and firefly behavior).该算法将萤火虫算法中萤火虫个体的移动策略引入到鱼群的聚群,觅食两种行为模式中,进而将Lévy flight引入到鱼群的搜索策略中,使得鱼群的搜索更加高效.此外,采取一种基于动态参数的非线性变视野和变步长的策略来限定鱼群的搜索范围.仿真分析表明,新算法较其他测试算法具有更好的全局搜索能力和寻优精度.     

基于斥力的引力搜索算法

针对引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)收敛速度较快、易陷入局部最优的缺点,提出一种加入斥力的引力搜索算法RFGSA(Repulsion Force based Gravitational Search Algorithm)。该算法在引力搜索算法中引入斥力,即将一部分引力变为斥力,从而增加种群的多样性,有利于寻找全局最优。对10个基准测试函数进行优化的结果表明:该算法的收敛结果明显优于遗传算法、粒子群算法及原始的引力搜索算法。     

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。     

基于改进引力搜索算法的桁架结构优化设计

引力搜索算法是近几年提出的较有竞争力的群智能优化算法,然而,标准引力搜索算法存在后期收敛速度慢的缺点。为有效利用优化算法来解决结构优化的问题,提出一种改进的引力搜索算法(improved gravitational search algorithm,IGSA)。通过引入Logistic映射,使GSA初始种群遍历整个搜索空间,提高算法找出最优解的可能性。通过引入粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)的信息交互机制,利用个体粒子历史最佳位置和种群历史最佳位置动态调整粒子的速度和位置,使个体粒子更快地向适应度值更高的位置移动,使算法搜索能力加强。对6个经典测试函数进行寻优,结果表明改进后算法收敛速度快,收敛精度高,稳定性较佳,跳出局部最佳解的能力较强。用IGSA和GSA对72杆空间桁架进行尺寸优化,与其他算法相比,结果表明IGSA得到最优值的迭代次数明显减少,得到的最优解明显优于通用算法。     

基于阈值统计学习的差分进化引力搜索算法

为了改善基本差分进化算法在求解复杂优化问题时易出现早熟收敛、求解精度低以及进化后期收敛速度慢等缺陷,结合引力搜索算法的优点,提出一种基于阈值统计学习思想的混合差分进化引力搜索算法.该算法通过阈值统计学习的方式,充分利用差分进化算法的全局优化能力与引力搜索算法在进化后期的种群开发能力,在进化过程中根据2种策略在先前学习代数的成功率自适应选择较优策略生成下一代群体,保证种群在解空间中的探索与开发能力之间的平衡,以提高算法的全局寻优能力.对几个经典复杂测试函数的仿真结果表明:改进算法求解精度高、收敛速度快、鲁棒性强、能够有效避免早熟收敛问题.     

基于趋化校正的哈里斯鹰优化算法

针对哈里斯鹰优化（HHO）算法收敛速度慢、易陷入局部最优的缺点,提出了一种改进HHO算法,即基于趋化校正（CC）的哈里斯鹰优化（CC-HHO）算法。首先,通过计算最优解下降率和变化权重来识别收敛曲线的状态;其次,将细菌觅食优化（BFO）算法的CC机制引入局部搜索阶段来提高寻优的精确性;再次,将生物在运动时的能量消耗规律融入逃逸能量因子和跳跃距离的更新过程中,从而更好地平衡算法的探索与开发;然后,对最优解和次优解的不同组合进行精英选择来拓展算法全局搜索的广泛性;最后,当搜索陷入局部最优时,通过对逃逸能量施加扰动来实现强制跳出。通过10个基准函数对改进算法的性能进行测试,结果显示CC-HHO算法对单峰函数的搜索精度比引力搜索算法（GSA）、粒子群优化（PSO）算法、鲸优化算法（WOA）以及另外4种改进的HHO算法提升超过10个数量级;对多峰函数也有超过1个数量级的优势;在保证搜索稳定性平均提升超过10%的前提下,所提算法的收敛速度明显优于上述几种优化算法,收敛趋势更加明显。实验结果表明,CC-HHO算法有效地提高了原算法的搜索效率和鲁棒性。     

基于混沌变异的小生境粒子群算法

针对粒子群算法早熟收敛和搜索精度低的问题，提出了基于混沌变异的小生境粒子群算法（NCPSO）．该算法结合小生境技术并加入了淘汰机制，使算法具有良好的全局寻优能力．变尺度混沌变异具有精细的局部遍历搜索性能·使算法具有较高的搜索精度．实验结果表明，NCPSO算法可有效避免标准PSO算法的早熟收敛，具有寻优能力强、搜索精度高、稳定性好等优点．适合于工程应用中的复杂函数优化问题．     

改进万有引力搜索算法及在水位辨识中的应用

针对万有引力搜索算法(Gravitational Search Algorithm,GSA)的早熟收敛和寻优精度问题,提出了一种改进的GSA算法。算法采用混沌序列初始化种群位置,采用淘汰机制及变异操作增加种群的多样性,避免陷入局部最优。通过对6个非线性基准函数进行仿真测试,结果表明:所提出的算法对非线性函数具有良好的优化性能。将上述算法用于双容水箱水位的辨识,辨识结果验证了提出算法的有效性。     

基于Powell局部搜索策略的全局优化布谷鸟算法

为了解决布谷鸟搜索算法后期收敛速度慢、求解精度不高、易陷入局部最优等缺陷,提出了一种基于Powell局部搜索策略的全局优化布谷鸟搜索算法.算法将布谷鸟全局搜索能力与Powell方法的局部寻优性能有机地结合,并根据适应度值逐步构建精英种群候选解池在迭代后期牵引Powell搜索的局部优化,在保证求解速度、尽可能找到全局极值点的同时提高算法的求解精度.对52个典型测试函数实验结果表明,该算法相比于传统的布谷鸟搜索算法不仅寻优精度和寻优率有所提高,并且适应能力强、鲁棒性好,与最新提出的其他改进算法相比也具有一定的竞争优势.     

基于Lévy变异的微粒群算法

微粒群算法因其实现简单及优化效果较好而得到广泛应用,但也存在易早熟和局部收敛的缺点;结合Lévy飞行的特性,提出了一种新的带Lévy变异的微粒群算法,并对其收敛性进行分析,指出该算法依概率收敛于全局最优解.通过对8个标准测试函数的仿真实验,结果表明改进算法中的Lévy变异能够利用粒子的当前知识并增加群体的多样性,从而能够更有效地平衡局部搜索和全局搜索,使其具有更好的性能,最后对改进算法的各参数设置进行了探讨分析.