基于量子粒子群搜索策略的混合蛙跳算法

混合蛙跳算法（SFLA）是一种全新的群体智能优化算法。针对基本混合蛙跳算法局部搜索能力差,因而优化精度低、收敛速度慢的缺点,引入量子粒子群算法的搜索策略,提出了一种基于量子粒子群搜索策略的混合蛙跳算法（QPSO-SFLA）。通过对基准函数进行测试,实验结果表明改进的算法大大提高了算法的收敛速度,增强了算法的寻优能力。     

基于自适应权重调整与差分进化策略的并行式混合蛙跳算法

针对标准混合蛙跳算法（SFLA）在复杂优化问题中出现的收敛速度慢、求解精度不高和运行效率低等问题,提出了一种基于自适应权重调整与差分进化（DE）策略的并行式混合蛙跳算法（P-DE-ASFLA）。在局部搜索过程中,采用邻近学习策略更新子群中的最优个体以加快算法的收敛;采用动态蛙跳规则更新子群中的最差个体以避免算法早熟收敛;在全局搜索过程中,采用DE策略对混合后的种群进行基因更新,增强算法的全局寻优能力。同时基于主从式并行架构,采用多进程技术使子群的局部搜索过程并行化,大幅提高了算法的运行效率。实验结果表明,所提算法在6个标准测试函数中的求解质量和运行效率要远优于标准SFLA和DE算法。     

引入混合蛙跳搜索策略的人工蜂群粒子群算法

由于标准粒子群算法易于陷入局部最优和收敛速度慢等问题,提出了一种引入人工蜂群搜索策略和混合蛙跳搜索策略的粒子群算法（ABCSFL-PSO）。使用人工蜂群的搜索策略提高算法的探索能力,避免算法陷入局部最优;使用蛙跳算法中更新最差粒子的策略,来加快算法收敛速度,并进一步提高求解精度。在12个标准测试函数上的仿真实验结果表明,算法性能优良,不仅能够避免陷入局部最优,而且显著提升了收敛速度。     

基于混沌优化策略的SFLA算法

针对基本混合蛙跳算法的缺陷, 提出了一种基于混沌优化策略的改进混合蛙跳算法(SFLA)。在青蛙更新策略中引入自适应扰动机制, 平衡了算法搜索深度, 并利用高斯变异算子代替随机更新操作, 提高了算法搜索速度; 在全局迭代中借鉴混沌优化策略思想, 以概率形式对最优个体进行优化, 避免了族群陷入局部最优, 并证明了改进算法以概率1收敛于全局最优解。最后用MATLAB对测试函数进行了仿真, 仿真结果表明改进的混合蛙跳算法在收敛速度、优化精度上有较大改善。     

带记忆功能的混合蛙跳算法

针对基本混合蛙跳算法收敛速度慢、优化精度低的问题、提出了带记忆功能的混合蛙跳算法。引入自适应学习因子,使算法在迭代初期加速收敛并不断拓展新的搜索区域,在迭代后期能够在全局最优邻域进行精细搜索,从而保持了开发与探索的平衡,并提高了收敛精度;采用随机分组策略平衡各子群的寻优能力,维持了种群的多样性。对6个测试函数进行了优化实验,并与基本混合蛙跳算法和相关文献中的改进算法进行比较,结果表明了该算法具有更好的优化性能。     

求解非线性方程组的蛙跳和 BFGS 混合算法

混合蛙跳算法具有算法简单、控制参数少、易于实现等优点,但缺乏良好的局部细化搜索能力,使得求解精度不高。借鉴BFGS算法强的局部搜索能力,将BFGS算法与混合蛙跳算法有机融合,形成性能更优的混合优化算法,并用来求解非线性方程组。通过3个非线性方程组的实验表明,该混合算法收敛精度较高,收敛速度较快,是一种较好的求解非线性方程组的方法。     

嵌入共轭梯度法的混合蛙跳算法

针对基本蛙跳算法在处理复杂函数优化问题时求解精度低且易陷入局部最优的缺点,提出了一种嵌入共轭梯度法的混合蛙跳算法。该算法在基本蛙跳算法划分模因组的基础上引入共轭梯度法,由于基本蛙跳算法模因组的划分规则,使得排在最后的青蛙子群个体位置较差,严重影响着整个群体的寻优速度,因而选取排列在后面的一部分模因组使用共轭梯度法进行求解,这使得算法在进化中后期易跳出局部最优,提高了算法的收敛精度。所得混合蛙跳算法有效结合了基本蛙跳算法较强的全局搜索能力和共轭梯度法快速精确的局部搜索能力。数值实验结果表明,所提出的改进蛙跳算法较基本蛙跳算法具有更高的收敛精度,避免了陷入局部最优的缺点,且优化结果更加稳定。     

文化蛙跳算法性能分析研究

基本混合蛙跳算法收敛速度较慢,优化精度较低。为进一步提高混合蛙跳算法的优化速度和精度,将文化算法模型引入到混合蛙跳算法中,提出了一种文化蛙跳算法。利用混合蛙跳算法良好的全局协同搜索能力和文化算法模型中的遗传操作,提高了算法的收敛精度,增强了算法的群体多样性。通过对3个测试函数进行优化实验,并与文中文化蛙跳算法和相关文献中的改进算法进行比较,实验结果表明文中提出的改进文化蛙跳算法具有更好的优化性能。     

基于群体爬山策略的混合粒子群优化算法

针对粒子群优化算法（PSO）在求解高维复杂优化问题时存在搜索精度不高和易陷入局部最优解的缺陷,借鉴混合蛙跳算法（SFLA）的群体爬山思想,提出一种基于群体爬山策略的混合粒子群优化算法（CMCPSO）,并证明了CMCPSO算法的全局收敛性。对四个典型高维连续优化函数的求解表明,该算法不仅保持了PSO算法的快速收敛能力,而且吸收了SFLA算法局部精细搜索和保持种群多样性的优点,具有良好的全局收敛性。     

基于新搜索策略的混合蛙跳算法

混合蛙跳算法(SFLA)具有算法简单、控制参数少、易于实现等优点,但在高维优化问题中算法易早熟收敛且求解精度低。为此,提出一种基于新搜索策略的混合蛙跳算法(NSSFLA)。该算法定义了新的粒子分类标准,将所有青蛙按此标准进行分类,每类青蛙按照相应的位置更新公式进行更新;在迭代过程中,每个青蛙个体根据自身状态动态地调整惯性权重,平衡了算法全局搜索和局部搜索的能力;在全局迭代中借鉴柯西变异优化策略思想,并以停滞代数判断是否对最优个体进行优化,避免了族群陷入局部最优。实验仿真表明,NSSFLA的寻优能力强,迭代次数少,解的精度高,更适合高维复杂函数的优化。     

协同进化混合蛙跳算法

针对基本混合蛙跳算法收敛速度慢、求解精度低且易陷入局部最优的问题,提出了一种新的协同进化混合蛙跳算法。该算法在局部搜索策略中,对子群内最差个体的更新引入平均值的同时充分利用最优个体的优秀基因,可有效扩大搜索空间,增加种群的多样性;同时对子群内少量的较差青蛙采取交互学习策略向邻近子群的最优个体交流学习,增加子群间交互的频繁性,提高信息共享程度,有利于进化。在全局迭代过程中采取精英群自学习进化机制,以对精英空间进行精细搜索,获得更优解,进一步提升算法的全局寻优能力,正确导向算法的进化。实验结果表明,所提算法在七个测试函数中均能收敛到最优解0,成功率为100%,优于其他对比算法。所提算法可有效避免陷入早熟收敛,极大地提高了算法的收敛速度和优化精度。     

基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法

为了避免混洗蛙跳算法易于出现不成熟收敛,提高求解质量,提出了基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法。该算法将粒子群算法中粒子追踪全局极值的思想融入混洗蛙跳算法中,对族群内的最差个体同时跟踪族群内和全局两个最优个体的信息,进行深度搜索;并引入免疫进化算法对群体中的最优个体进行免疫进化迭代计算,以达到充分利用最优个体的信息的目的。该算法不仅避免了陷入局部极值的局限,以更高的精度逼近全局最优解,而且能加速收敛。对多个典型测试函数的计算表明：基于免疫进化的粒子群混洗蛙跳算法比传统的混洗蛙跳算法具有更好的寻优能力、稳定效果和更快的收敛速度。     

Improved shuffled frog leaping algorithm-based BP neural network and its application in bearing early fault diagnosis

This paper reports on a new back propagation (BP) neural network based on an improved shuffled frog leaping algorithm (ISFLA) and its application in bearing fault diagnosis. The ISFLA is developed on the basis of a chaotic operator and the convergence factor of particle swarm optimization to overcome the shortcomings of conventional shuffled frog leaping algorithm (SFLA). Testing results show that the proposed algorithm can effectively improve the solution accuracy and convergence properties and exhibits an excellent ability of global optimization in high-dimensional space. The presented ISFLA is then employed to optimize the weights and threshold values of BP neural network. An ISFLA-BP network model is established for the early fault diagnosis of rolling bearings. The proposed ISFLA-BP scheme has been compared with BP and SFLA-BP networks through experimental studies. Results indicate that the developed new model demonstrates better generalization capability and stronger robustness. It is able to effectively improve the efficiency of network training and the accuracy of early fault pattern recognition in bearing fault diagnosis tasks.     

基于邻域正交交叉算子的混合蛙跳算法

混合蛙跳算法（SFLA）是一种全新的群体智能优化算法。针对基本混合蛙跳算法优化精度低、收敛速度慢的缺点,引入邻域正交交叉算子的概念,提出了一种基于邻域正交交叉算子的混合蛙跳算法（SFLA-OCO）。通过对基准函数进行测试,实验结果证明改进的算法提高了算法的收敛速度,增强了算法的寻优能力。     

基于分子动力学模拟的改进混合蛙跳算法

针对基本的混合蛙跳算法(Shuffled frog leaping algorithm,SFLA)后期搜索速度变慢,容易陷入局部最优解的缺点,借鉴分子动力学(Molecular dynamics,MD)模拟的思想,提出一种基于分子动力学模拟的改进的混合蛙跳算法。该算法将种群中的粒子等效成分子,并提出一种新的分子间作用力计算方法来代替两体间经典的Lennard-Jones作用力计算方法,利用Velocity-Verlet算法和高斯变异算子代替基本混合蛙跳算法的更新策略,有效地平衡了种群的多样性和搜索的高效性。高维多峰函数测试的结果表明,基于分子动力学模拟的改进混合蛙跳算法能提高算法后期跳出局部极值的能力,全局寻优能力明显优于基本的混合蛙跳算法。     

Sensor network optimization of gearbox based on dependence matrix and improved discrete shuffled frog leaping algorithm

This paper reports a new improved discrete shuffled frog leaping algorithm (ID-SFLA) and its application in multi-type sensor network optimization for the condition monitoring of a gearbox. A mathematical model is established to illustrate the sensor network optimization based on fault-sensor dependence matrix. The crossover and mutation operators of genetic algorithm (GA) are introduced into the update strategy of shuffled frog leaping algorithm (SFLA) and a new ID-SFLA is systematically developed. Numerical simulation results show that the ID-SFLA has an excellent global search ability and outstanding convergence performance. The ID-SFLA is applied to the sensor’s optimal selection for a gearbox. In comparison with GA and discrete shuffled frog leaping algorithm (D-SFLA), the proposed ID-SFLA not only poses an effective solving method with swarm intelligent algorithm, but also provides a new quick algorithm and thought for the solution of related integer NP-hard problem.     

求解CVRP的改进混合蛙跳算法研究

为了求解带有容量约束的车辆路径问题(CVRP),在建立CVRP数学模型的基础上,提出了改进的混合蛙跳算法(SFLA),并设计了新的初始群体构造方法.改进后的SFLA采用实数编码方式,融入自适应差分扰动机制及混沌局部搜索策略到局部搜索过程中,在保持SFLA全局收敛性的同时,增强了算法跳出局部最优解的能力,加快了算法收敛速度.通过与其他三种算法进行对比实验,结果表明了改进的SFLA在求解CVRP上的有效性和顽健性.