面向产品装配序列规划的智能优化算法库

针对复杂产品装配规划的组合爆炸和盲目搜索难题,以及单个智能优化算法各自存在的缺点,提出一种用装配序列智能优化算法库解决装配序列规划问题的方法.装配序列规划智能优化算法库主要由算法顾问和算法池构成,算法顾问依据装配规划问题的描述、算法可量化性能的主要参考指标和经验公式,向装配规划人员推荐解决规划任务的最合适算法;算法池包括改进的遗传算法、蚁群算法和模拟退火算法等3种智能优化算法.建立了统一的装配序列规划优化模型和智能算法评价指标体系,并给出了装配序列规划智能优化算法库的具体操作流程.最后结合瓶塞开启机实例,验证了该算法库为装配规划人员推荐的智能优化算法是合理的.     

基于深度邻域搜索PSO 算法的装配序列优化问题

针对产品结构特征建立几何约束矩阵, 以最大化满足几何约束条件装配次数和最小化装配方向改变次数为目标, 研究产品装配序列优化问题. 利用值变换的粒子位置和速度更新规则, 基于具有随机性启发式算法产生初始种群, 提出一种带有深度邻域搜索改进策略的粒子群算法解决装配序列问题. 通过装配实例验证了所提出算法的性能并对装配序列质量进行了评价, 所得结果表明了该算法在解决装配序列优化问题上的有效性与稳定性.

     

改进果蝇算法优化CIAO-LSTM网络的时序预测模型

为了提高时间序列的预测精度,提出了一种基于改进果蝇算法优化直连长短期记忆网络的时间序列预测方法。将长短期记忆网络的多个时间步输入与输出进行全连接(CIAO-LSTM,直连长短期记忆网络),增强了对目标系统中线性成分的表征。提出了一种改进的果蝇优化算法(IFOA),通过动态改变果蝇的搜索半径和对适应度函数增加逃脱系数,提高了果蝇优化算法的全局寻优能力和局部收敛速度。使用IFOA优化CIAO-LSTM网络参数并构建预测模型(IFOA_CIAO-LSTM)。实验结果表明,优化后的时序预测方法相比传统的长短期记忆网络泛化能力更强、预测精度更高,对于波动较大的数据可以实现更好的拟合。     

基于降维扫描方法的自适应多目标遗传算法

为了有效地应用遗传算法解决H2/H∞鲁棒控制系统设计问题,将遗传算法与局部优化方法相结合,提出了基于降维扫描方法的自适应多目标遗传算法（DRSA-MOGA）。通过引入适应度函数标准化方法、基于最优Pareto解集搜索的降维扫描方法和适应度函数自适应调整方法,提高了算法的全局优化性能和局部搜索能力。仿真结果表明,DRSA-MOGA算法在不损失解的均匀度的情况下可以达到很高的逼近度。     

基于改进人工萤火虫算法的装配序列规划研究

装配是装备保养维护的重要环节,高效和无损地装配好拆卸维护的零件在战场上尤为重要.为了解决装配序列规划最优解问题,根据装配序列规划的特点,提出了基于人工萤火虫算法的离散SA-GSO算法.首先利用干涉矩阵对装配序列进行了可行性分析,并根据操作实际设定了适应度函数;然后针对人工萤火虫算法存在的易早熟等缺陷,利用模拟退火原理进行优化并对算法进行离散化,以适用于装配序列最优解问题;最后进行了实例验证,实验结果证明了该算法的可行性及有效性.     

融合禁忌搜索的混合果蝇优化算法

基本果蝇优化算法(FOA)种群初始位置分布不均匀,搜索后期常跳入局部最优,导致寻优速度慢、寻优精度低,为此融合禁忌搜索的“禁忌”与“特赦”思想进行搜索更新,提出融合禁忌搜索算法(TS)的果蝇优化算法(TSFOA)。将Kent混沌映射的序列作为果蝇种群初始位置,保证果蝇群体在搜索空间中的均匀性、多样性;利用果蝇优化算法进行前期寻优,定义群体适应度方差判断其局部收敛状态;达到局部收敛状态时,引入禁忌搜索,继续深度寻优,提高寻优精度和寻优速度。设计仿真实验测试5个经典标准函数的寻优性能,实验结果表明,TSFOA在寻优精度、寻优速度上均优于基本FOA算法。     

优化皮革裁剪加工空行程路径的混合算法

将皮革裁剪多轮廓加工空行程路径优化问题归结为广义旅行商问题,提出了一种求解问题的混合智能优化算法。用改进了的遗传模拟退火算法优化多轮廓排列序列,结合机床特征将问题转化为多段图最短路径问题,采用动态规划算法求解。对传统的Bolt zmann更新准则进行改进,增加搜索记忆功能并设置双阂值,以在尽量保持最优性的前提下减少计算量;根据多段图最优子结构性质设计了个体适应度评价函数。实际应用效果和对标准问题的测试表明,新算法求解质量和收敛速度均有很大的提高。     

基于灰色综合关联分析的多目标优化方法

针对现有多目标优化方法存在的搜索性能弱、效率低等问题,提出一种基于灰色综合关联分析的多目标优化方法.该多目标优化方法采用单目标优化算法构建高质量的参考序列,计算参考序列与优化解的目标函数值序列之间的灰色综合关联度,定义基于灰色综合关联度的解支配关系准则,将灰色综合关联度作为多目标优化算法的适应度值.以带顺序相关调整时间的多目标流水车间调度问题作为应用对象,建立总生产成本、最大完工时间、平均流程时间及机器平均闲置时间的多目标函数优化模型.提出基于灰色关联分析的多目标烟花算法,对所建立的多目标优化模型进行优化求解.仿真实验表明,所提出多目标烟花算法的性能优于3种基于不同多目标优化方法的烟花算法及两种经典多目标算法,验证了所提出的多目标优化方法及多目标算法的可行性和有效性.     

一种求解约束多目标优化问题的线性进化算法

针对多目标优化问题,提出了一种新的基于实数编码的线性进化算法.新算法将约束优化问题的高维搜索空间通过线性变换映射到二维空间,在二维空间中探索原优化问题的解,并构造出一种线性适应度函数,重新设计了一种基于密度函数的交叉算子.对二组典型优化问题的测试表明,本算法是可行和有效的,解集分布的均匀性与多样性均较理想.     

采用组合优化策略的电子侦察卫星规划方法

对电子侦察卫星任务规划问题进行了分析,建立了问题的多目标规划模型;设计了一种基于带后优化过程MOEO(Multi-objective Extremal Optimization)的多目标规划算法对模型进行求解,该算法包含MOEO主算法过程和基于禁忌搜索(TS)的后优化过程两部分:MOEO主算法中采用插入变异、模式变异及删除变异等算子对解空间进行搜索,基于Pareto最优概念的解排序确保了解在多个目标上的有效优化,精英策略避免了丢失进化过程中产生的非劣解;TS后优化过程中提出了多种邻域结构,使用各种邻域算子或算子的组合,对主算法Pareto最优解进一步优化,以得到更好的解。最后给出了仿真实例证明本文模型及算法对解决电子侦察卫星任务规划问题的有效性。     

一种用于PID控制参数优化的混合果蝇算法

针对果蝇优化算法（ FOA）收敛速度快但寻优精度低的缺点,为了改善果蝇算法的优化性能,提出一种混合果蝇优化算法（ HFOA）。HFOA采用分段优化的思想,在优化过程后期采用收敛稳定性较好的粒子群优化（ PSO）算法优化果蝇算法中果蝇个体飞行距离和味道浓度的判定值,采用误差性能指标积分准则ITAE作为适应度函数,并将优化方案应用于一类不稳定系统的PID控制。Matlab仿真验证表明：HFOA计算高效,具有良好的稳定性,收敛精度高,进而验证了HFOA应用于PID控制参数优化是可行而有效的。     

新型改进果蝇优化算法

针对传统果蝇优化算法在进行优化时所存在的寻优精度偏低和收敛速度较慢的问题,提出了一种新的改进果蝇优化算法。该算法在迭代过程中将每次迭代所得最优值的变化率作为下一次果蝇种群飞行距离变化的参考依据。动态改变果蝇种群每次飞行的距离,能够有效地权衡算法的全局搜索能力和局部搜索能力。将该改进算法在函数优化中与原果蝇算法和另外两种果蝇改进算法进行仿真对比,结果表明,所提出的改进算法在收敛精度、收敛速度以及稳定性方面具有明显优势。     

An improved fruit fly optimization algorithm for solving traveling salesman problem

The traveling salesman problem (TSP), a typical non-deterministic polynomial (NP) hard problem, has been used in many engineering applications. As a new swarm-intelligence optimization algorithm, the fruit fly optimization algorithm (FOA) is used to solve TSP, since it has the advantages of being easy to understand and having a simple implementation. However, it has problems, including a slow convergence rate for the algorithm, easily falling into the local optimum, and an insufficient optimi-zation precision. To address TSP effectively, three improvements are proposed in this paper to improve FOA. First, the vision search process is reinforced in the foraging behavior of fruit flies to improve the convergence rate of FOA. Second, an elimination mechanism is added to FOA to increase the diversity. Third, a reverse operator and a multiplication operator are proposed. They are performed on the solution sequence in the fruit fly’s smell search and vision search processes, respectively. In the experiment, 10 benchmarks selected from TSPLIB are tested. The results show that the improved FOA outperforms other alternatives in terms of the convergence rate and precision.     

果蝇耦合均匀设计算法及其优化SVM参数

支持向量机的参数选择仍无系统的理论指导,且参数优化一直是支持向量机的一个重要研究方向。传统果蝇优化算法能够较快寻得一个较优的近似最优解,随后在该解的邻域继续迭代而造成寻优时间的严重增加。针对该问题构建了果蝇优化算法与均匀设计相耦合的果蝇耦合均匀设计算法,并将其用于支持向量机的参数优化。该算法首先利用果蝇优化算法并行寻优以快速得到所研究问题的一个较优近似最优解,然后跳转执行均匀设计的局部寻优,以获得一个更优的近似最优解。数值实验结果表明:该算法具有较快的寻优效率和较高的分类精度,验证了其在支持向量机参数优化中的有效性和可行性。     

融合学习策略与导向果蝇机制的气味源主动定位方法研究

工业生产过程中常发生由有害气体泄漏引起的火灾或爆炸事故,利用载有气体传感器的移动机器人实时监测并搜索定位泄漏气体源是预防重大事故的有效方法,而高效的搜索策略是保证机器人快速准确定位气味源的关键因素.现有的气味源搜索算法存在定位成功率不高和对气味源定位不准的问题,本文提出一种将仿生果蝇算法和学习策略相融合的气味搜索策略.针对传统果蝇算法易陷入饱和收敛的问题,提出一种新的导向果蝇极值更新方式;针对寻优不精的问题,进一步提出一种基于学习策略的导向果蝇气味源搜索算法(OCGFOA).仿真实验结果表明OCGFOA算法完成定位速度更快且离泄漏气味源位置更近,其定位效果更能满足对危险气味源定位的要求;最后,在物理场景下进行气味源主动定位验证实验,证明本文所提算法在实际场景下也具有可行性.     

基于细菌迁徙的自适应果蝇优化算法

针对果蝇优化算法的早熟收敛问题,提出了一种新的基于细菌迁徙的自适应果蝇优化算法。该算法在运行过程中根据进化停滞步数的大小自适应地引入细菌迁徙操作,提高算法跳出局部极值的能力;并且对每个个体根据适应值大小赋予不同的自适应迁徙概率,避免了迁徙可能带来的解退化的问题。对几种经典函数的测试结果表明,新算法具有更好的全局搜索能力,在收敛速度、收敛可靠性及收敛精度上比果蝇优化算法有较大的提高。     

求解约束优化问题的改进果蝇优化算法及其工程应用

针对基本果蝇优化算法收敛速度慢、求解精度低、易于陷入局部极值以及算法候选解不能取负值等不足,提出一种用于解决约束优化问题的改进果蝇优化算法.该算法利用果蝇个体历史最佳记忆信息和种群全局历史最佳记忆信息构建多策略混合协同进化的搜索机制,以达到有效平衡算法的全局探索与局部开发的目的,同时也能够较好地避免算法的早熟收敛问题;通过种群最优信息的实时动态更新和局部深度搜索策略的引入,进一步提高该算法的收敛速度和收敛精度.采用13个基准测试函数和2个工程优化问题来验证所提出算法的可行性与有效性,仿真实验结果表明,与其他典型智能优化算法相比,所提出的优化算法具有全局搜索能力强、稳定性好、收敛速度快、收敛精度高等优势,可有效解决复杂的约束优化问题.     

随机资源约束项目调度问题基于序的果蝇算法

针对项目活动工期为随机变量的资源约束项目调度问题,提出一种基于序的果蝇算法.为了实现随机环境下解的有效评价,提出一种预选机制,并采用基于序的最优计算量分配技术.为了使果蝇算法能够求解资源约束项目调度问题,采用交换操作执行果蝇算法的嗅觉搜索,并采用保优更新操作执行视觉搜索.为了均衡算法的局部搜索和全局搜索能力,在标准果蝇算法中引入了协作进化环节并采用两点交叉操作加以实现.在不同随机分布的情况下,采用标准测试集进行仿真测试.与现有算法的比较结果验证了所提预选机制和基于序的果蝇算法的有效性.     

An improved fruit fly optimization algorithm for solving the multidimensional knapsack problem

This paper presents an improved fruit fly optimization algorithm (IFFOA) for solving the multidimensional knapsack problem (MKP). In IFFOA, the parallel search is employed to balance exploitation and exploration. To make full use of swarm intelligence, a modified harmony search algorithm (MHS) is proposed and applied to add cooperation among swarms in IFFOA. In MHS, novel pitch adjustment scheme and random selection rule are developed by considering specific characters of MKP and FOA. Moreover, a vertical crossover is designed to guide stagnant dimensions out of local optima and further improve the performance. Extensive numerical simulations are conducted and comparisons with other state-of-the-art algorithms verify that the proposed algorithm is an effective alternative for solving the MKP.     

基于SQP局部搜索的多子群果蝇优化算法

针对基本果蝇优化算法在寻优过程中种群多样性降低导致算法易陷入早熟收敛的问题,提出了基于序列二次规划（SQP）局部搜索的多子群果蝇优化算法（MFOA-SQP）。新算法将果蝇种群均匀划分为多个子群,并引入粒子群算法中的惯性权重和学习因子,协同调节果蝇移动方向和步长;每隔一定迭代次数重新划分子群,避免种群单一化,使算法更易跳出局部最优;对子群最优个体进行SQP搜索,提高局部寻优性能。通过6个测试函数和优化广义回归神经网络对银行客户进行分类的实验结果表明,算法在寻优精度和速度方面性能优越,能够有效提高广义回归神经网络的分类准确率。