融合单纯形法和个体记忆的鲸鱼算法及工程应用

针对传统鲸鱼优化算法寻优精度低、收敛速度慢、易获局部最优的不足,提出基于单纯形法和融入个体记忆的改进鲸鱼优化算法。引入非线性收敛因子调整机制,使收敛因子呈现不同递减速率,前期注重全局搜索,后期注重精细开发,协调搜索与开发的平滑转换;引入单纯形法增强种群局部搜索能力,提升寻优收敛速度;融合个体记忆和种群最优解改善位置更新,协调个体与种群的信息交流和个体记忆对算法的搜索和寻优能力。基准函数寻优测试结果表明,该算法可以有效提升收敛速度和寻优精度,避免局部最优解。将改进算法应用于拉伸弹簧设计这类典型工程设计问题,验证了算法的可行性。     

改进鲸鱼算法及其在路径规划的应用

针对鲸鱼优化算法(WOA)存在的收敛速度慢、收敛精度低和易陷入局部最优等问题,提出了采用非线性收敛因子、协同a的惯性权重、时变独立搜索概率和免疫记忆改进的鲸鱼优化算法(IWTWOA);应用非线性收敛因子、协同a的惯性权重和时变独立搜索概率改进WOA迭代模型,平衡了算法的全局搜索和局部搜索能力,有效避免了陷入局部最优的问题;引入免疫算法的免疫记忆机制,提高了算法收敛速度;选取了15个基准测试函数进行性能测试,结果表明IWTWOA算法在稳定性、计算精度和收敛速度上均有所提高;最终将其应用在路径规划问题中,获得了较好的结果.     

基于新的粒子群算法的虚拟角色路径规划仿真系统

针对标准粒子群算法(SPSO)中粒子在避障时易陷入局部最优而无法继续行走的问题,提出一种将局部最优粒子的位置后退至其历史最优位置,在此位置进行8-邻域局部搜索最优可行解的方法。该方法找到离目标最近的非障碍点,让粒子行走至该位置;同时找出当代群体的全局最优位置,并将各粒子位置设定为此位置,继续迭代。通过在栅格地图中的避障实验发现,传统算法粒子遇到障碍物时会陷入局部最优而无法行走,而改进后的算法粒子能够成功避开障碍到达终点。将改进的算法引入三维视景仿真系统,仿真结果表明在大地图、多障碍场景下粒子陷入局部最优而导致寻路失败的概率高达50%;通过给障碍物添加圆形坡度对算法进一步改进,粒子成功规划出路径的概率提高至83%。实验结果表明改进后算法搜索能力增强,能在复杂场景中有效地规划出路径。     

基于教与学和逐维柯西变异的鲸鱼优化算法

基本鲸鱼优化算法在面对复杂优化问题时仍然存在易陷入局部极值、收敛速度慢和计算精度低等问题，为此提出一种基于教与学和逐维柯西变异的鲸鱼优化算法TCWOA。首先，选用Sobol序列对鲸鱼种群进行初始化操作，可使种群分布更均匀；其次，引入教与学算法中的教学策略替换鲸鱼优化算法中的随机搜索策略，避免搜索的盲目性，提高算法的收敛速度；再次，采用带惯性权重的逐维柯西变异对鲸鱼最优个体进行变异扰动，助其跳出局部最优解，增强算法的全局搜索能力；最后，与多种优化算法在10个标准测试函数上的对比分析，以及用TCWOA先优化BP网络参数，再预测波士顿房价的应用研究结果，表明了该优化算法的有效性和准确性。     

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。     

机器人全局路径规划的混合蚁群系统算法

针对蚁群算法易陷入局部最优的缺点以及收敛速度与局部最优的矛盾,提出一种求解移动机器人全局路径规划的改进混合蚁群系统算法。该算法由两部分组成：Dijkstra算法用于规划出一条次优路径;进一步用改进的蚁群系统算法优化次优路径以获得最优路径。在改进的蚁群系统算法中,首先定义了一种新的启发信息函数来增加种群多样性;然后给出改进的交叉算子避免算法陷入局部最优,并进一步提高解的质量。仿真结果表明：所提出的算法与参考文献中的算法相比搜索效率更高,解的质量更好,性能更优。即使在障碍物复杂的环境中,对于多目标点问题,该算法仍能规划出较好的目标遍历路径,且用时时间较少。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划算法

针对传统蚁群算法搜索时间长、容易陷入局部最优解等缺点,提出了一种基于组合优化和起始目标导引函数的改进型蚁群算法.为备选结点引入优先级,采用状态转移概率和优先级的组合优化方法平衡各路径信息,避免陷入局部最优.搜索过程引入起始目标导引函数.优先搜索距起点远而距目标点近的结点.仿真结果表明,所提出的改进蚁群算法能够在较短时间内找到全局最优路径,显著提高移动式机器人的路径规划性能.     

基于IMA的AGV群组路径规划仿真

在大型仓储AGV群组作业任务场景中,路径规划带来的效率和安全是亟待解决的难题。针对传统文化基因算法(MA)容易陷入局部最优、耗时较长、路径不平滑等问题,在满足多约束条件下提出了一种改进的文化基因算法(IMA)。算法采用改进K聚类算法对环境栅格地图进行分区,缩小地图规模降低算法更新时间成本;根据适应度函数值采用自适应技术调整交叉和变异算子概率,增加种群多样性避免全局搜索陷入局部最优;通过概率法进入二次局部搜索,局部采用A*和蚁群混合算法改善规划路径的平滑性。最终提高了路径规划的效率和安全性。经验证IMA算法与传统MA算法相比提高了规划效率和避障性能,任务总时间平均节约4.6%,路径总长度节约4.3%,AGV能耗降低了27.1%,算法优化效果明显,适用于大型仓储AGV群组作业场景下的路径规划。     

改进蝴蝶优化算法在护理人员路径规划与调度中的应用

针对养老资源利用不充分的问题,提出一种同时考虑成本和顾客满意度的医疗护理人员的路径规划与调度,基于服务成本、顾客满意度两个方面建立多目标多家庭护理企业的路径优化模型。根据建立的优化模型,提出一种改进后的蝴蝶优化算法进行求解,将快速非支配排序与蝴蝶优化算法相结合,从而提高对最优解集的搜索效率,使得“蝴蝶”能更好地追随最优“蝴蝶群”,提高收敛速度和保持解的多样性。实验结果表明,所提出的优化模型和算法能够兼顾成本和顾客满意度两个目标,得出最优解集。     

优化蚁群算法在无人机航路规划中的应用

研究无人机航路规划问题,采用基本蚁群算法易陷入局部最优、搜索时间长导致人机作航路规划效率低的难题.为了提高无人机航路规划效率,提高速度和系统品质特性,提出了一种基于改进蚁群算法的无人机航路规划方法.算法前期采用了保留最优解和自适应航路点选择策略对路径进行优化,使之适应大规模问题求解;后期改进了基本蚁群算法中信息素、挥发因子的更新规则,通过改进使得每轮搜索后信息素的增量能更好地反映求解的质量,有效地避免陷入局部最优,加快了收敛,提高了搜索效率.采用改进的蚁群算法对无人机任务航路进行仿真,仿真结果表明,改进方法避免了陷入局部最优,并缩短了搜索时间,航路规划效率明显提高,证明是一种有效的无人机航路优化方法,可为实际应用提供参考.     

蚁群算法在移动机器人路径规划中的仿真研究

研究移动机器人路径规划问题.移动机器人路径规划是一个多目标优化问题,由于避障定位要求,传统机器人路径规划优化方法存在算法复杂、搜索空间大和效率低等难题,难以获得最优解.为了提高机器路径规划的效率和定位准确性,提出了一种蚁群算法的移动机器人路径规划方法.蚁群算法的路径规划方法首先采用栅格法对机器人工作环境进行建模,然后将机器人出发点作为蚁巢位置,路径规划最终目标点作为蚁群食物源,通过蚂蚁间相互协作找到-条避开障碍物的最优机器人移动路径.仿真实验结果证明,蚁群算法的路径规划方法提高了机器人路径规划的效率,能在最短时间找到机器人路径规划最优解,且能安全避开障碍物,为优化设计提供了依据.     

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。     

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。     

BP-MPSO混合算法在机器人空间路径中的应用

在对PUMA机器人空间路径进行BP算法环境建模与目标建模的基础上,针对传统粒子群优化（PSO）算法搜索空间有限、容易陷入局部最优点的缺陷,提出了一种改进的粒子群优化（MPSO）算法。该算法引入了基于全局信息反馈的重新初始化过程机制,并对PUMA机器人空间路径进行了优化。仿真实验表明,该算法的应用不仅降低了求解逆运动方程的难度,还能得到全局最优解。显著地提高了PUMA机器人空间路径优化的效率。     

基于改进人工蜂群算法的机器人路径规划北大核心CSCD

为了实现在避障环境空间下移动机器人的平滑最优路径规划,提出了一种基于改进蜂群算法的三次Bezier曲线优化的路径规划方法。借助Bezier曲线描述路径,把路径规划问题转换为生成Bezier曲线有限个点的位置优化问题,并改进人工蜂群优化算法进行最优路径搜索。该改进算法在雇佣蜂的搜索阶段中引入个体当前最优值及随机向量,并选择新的选择概率函数,不仅加快算法的收敛速度,而且在一定程度上有利于保持种群多样性,防止算法陷入局部最优。仿真结果表明,该算法可以有效地进行平滑路径的无碰撞路径规划。     

基于改进蚁群算法的机器人路径规划研究

在二维静态环境下的机器人路径规划中,采用基本蚁群算法寻优存在搜索时间较长、效率较低、容易陷入局部最优等问题。针对这些问题对基本蚁群算法进行改进,改进的蚁群算法使用不同的期望值机制,采用挥发系数自适应方式更新信息激素,并加入拐点参数作为路径的评价标准之一。对这两种算法进行仿真分析,可得改进后的蚁群算法比基本蚁群算法搜索能力更强,算法效率更高,所寻路径更短。结果表明,该改进算法提高了算法效率,抑制了算法陷入局部最优并实现了机器人最优路径搜索,使机器人可以快速地避开障碍物安全到达目标点。     

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。     

融合改进A*算法和Morphin算法的移动机器人动态路径规划

在动态未知环境下对机器人进行路径规划,传统A*算法可能出现碰撞或者路径规划失败问题。为了满足移动机器人全局路径规划最优和实时避障的需求,提出一种改进A*算法与Morphin搜索树算法相结合的动态路径规划方法。首先通过改进A*算法减少路径规划过程中关键节点的选取,在规划出一条全局较优路径的同时对路径平滑处理。然后基于移动机器人传感器采集的局部信息,利用Morphin搜索树算法对全局路径进行动态的局部规划,确保更好的全局路径的基础上,实时避开障碍物行驶到目标点。MATLAB仿真实验结果表明,提出的动态路径规划方法在时间和路径上得到提升,在优化全局路径规划的基础上修正局部路径,实现动态避障提高机器人达到目标点的效率。     

混合策略改进的鲸鱼优化算法

针对标准鲸鱼优化算法易出现搜索速度慢、寻优精度低及早熟收敛等问题,提出一种混合策略改进的鲸鱼优化算法。首先采用混沌映射生成初始种群增加种群多样性,为算法全局搜索奠定基础;然后引入非线性策略改进收敛因子和惯性权重,平衡算法的全局探索与局部开发能力并加快收敛速度;最后根据群体适应度方差设定阈值进行变异操作,避免算法出现早熟收敛的现象。通过对12个典型基准函数进行三方面的性能测试,实验结果表明,改进算法在搜索速度、收敛精度等方面有显著提高,且摆脱陷入局部最优解的能力强。     

具有混沌搜索策略的蜂群优化算法

提出一种改进人工蜂群局部搜索能力的优化算法,对陷入局部最优值的雇佣蜂,使用禁忌表存储其局部极值,并引入混沌序列重新初始化,在迭代中产生局部极值的邻域点,帮助其逃离束缚并快速搜寻到最优解.改进算法有效地结合标准蜂群算法的全局优化能力、禁忌表的记忆能力和混沌局部搜索能力,对经典函数的测试计算表明,改进算法提高r蜂群寻优能力,在收敛速度和精度上均优于标准蜂群算法,适合工程应用中的复杂函数优化问题.