混沌鲸鱼优化算法及其在有限元模型修正中的应用

为提高基本鲸鱼优化算法的搜索速度和寻优性能,提出了一种基于混沌映射的鲸鱼优化算法.该算法分别采用5种混沌映射扰动的惯性权重以协调算法的全局和局部搜索能力,通过测试函数对比得出,5种混沌映射均能提高算法的寻优性能,尤其是Gauss映射;最后,将加入Gauss映射的鲸鱼优化算法用于有限元模型修正问题中.仿真结果表明,改进后的鲸鱼算法能进一步提高模型修正精度.     

基于CTM的信号优化设计及求解

为合理控制交叉口交通流,优化相位方案和信号配时,基于元胞传播模型和双层规划方法进行信号优化设计。以交叉口入口引道交通流为研究对象,改进元胞划分及其状态描述方法,建立了交叉口元胞传播模型;以相位优化问题为上层规划,以配时优化问题为下层规划,同时优化信号相位和配时。应用精确罚函数法转化下层规划后,集成遗传算法和混沌优化方法,设计了信号优化求解算法。实例计算结果表明:该算法克服了混沌优化在大范围内失效的缺点,提高了遗传算法的局部搜索能力和搜索精度,与相位固定的感应控制相比,车流总延误为270.2pcu.h,总延误减少了5.6%。     

岩石单轴饱和抗压强度预测的PSO—GPR智能算法研究

采用粒子群优化算法代替传统共轭梯度法对高斯回归学习机进行最优超参数搜索,克服共轭梯度法在优化过程中对初值依赖性太强、迭代次数难以确定、易陷入局部最优的缺点,进而形成粒子群—高斯过程回归算法。基于该算法提出一种根据现场岩石回弹强度σH预测岩石单轴饱和抗压强度σC的新途径,并对绩黄高速佛岭隧道4个掌子面20组σH及σC数据进行学习预测以检验该算法性能。工程应用表明:与传统采用点荷载实验确定σC方法相比,该算法能够更快建立和反映二者之间的映射关系,预测精度较高,加速了施工现场围岩分级变更的信息反馈及σC指标提取,可以此取代传统的数值回归模型进而指导施工。     

基于改进遗传算法的航班-登机口分配多目标优化

为提高现代机场的资源利用效率和乘客换乘体验, 研究了多目标航班-登机口分配问题; 在考虑航班类型约束、飞机机体类型约束和转场时间间隔约束的基础上, 以分配在固定登机口的航班数量最多、使用的固定登机口数量最少和乘客换乘紧张度最小为目标函数, 建立了航班-登机口分配的多目标非线性0-1整数规划模型, 并设计了一种改进型基因编码的遗传算法以提高求解效率; 基因个体采用两段式整数编码, 设计了该编码方式到可行解的映射流程, 同时从理论上证明该编码方式可以映射到最优解; 对两段基因编码分别设计了不同的交叉算子和变异算子, 避免产生非可行个体; 为验证算法的有效性, 基于某大规模机场的实际运营数据, 对比了改进型遗传算法与MATLAB内置遗传算法。计算结果表明: 采用改进型遗传算法使得安排在固定登机口的航班数目增大5%, 乘客换乘总紧张度减小3%, 乘客换乘平均紧张度减小32%, 占用的固定登机口数量相同, 安排在固定登机口的乘客数量增大20%, 算法运行时间减小8%, 说明改进型遗传算法性能更好, 可提高登机口的利用效率和乘客的换乘舒适度; 在改进型遗传算法的优化过程中, 航班数量目标和登机口数量目标在130次迭代时寻到最优解, 换乘紧张度目标在400次迭后基本收敛, 且最优结果对应的航班时序合理, 说明该算法的迭代收敛速度快, 优化结果合理。      

基于自适应粒子群优化算法的交通量短时预测模型

在考虑交通量短时变化的时空特性和波动性基础上,建立了非线性交通量短时预测模型.根据我国城市道路交通流非线性、时变性、随机性等特点,提出自适应粒子群优化算法对非线性交通量短时预测模型进行在线修正.该自适应粒子群优化算法采用两步优化策略,对算法参数进行调整,避免算法早熟收敛,有效提高了算法的运算精度和效率.利用城市道路的实测数据,通过Mat-lab软件工具箱对该模型进行计算机仿真验证.     

基于动态多子群协作QPSO算法的RBFNN优化

提出了一种动态多子群协作QPSO算法(Dynamic Multiple Sub-population Collaboration Quantum-behaved Particle Swarm Optimization,简称DMPQPSO),该方法动态构建各子群,并采用混沌策略分2个阶段优化QPSO,同时对各子群的收缩扩张系数分别进行自适应调整.采用该方法优化RBFNN,并将DMPQPSO算法与标准PSO和QPSO算法对比,仿真实验验证了该方法的优化效果.     

基于混沌加速果蝇优化算法的航电枢纽施工进度研究

针对季节性冰冻河流航电枢纽施工进度优化问题,以工期为优化目标,计入季节性冰冻因素,以施工强度和工程资源为约束条件,建立了施工进度优化模型(CSOM);为了获得CSOM优化模型更优解,基于果蝇优化算法,设计自适应加速搜索机制和全局混沌扰动机制,建立混沌加速果蝇优化算法(CAFOA);利用CAFOA算法求解CSOM优化模型,得到一种混沌加速果蝇季节性冰冻河流航电枢纽施工进度优化方法;基于依兰航电枢纽工程施工组织数据,开展数值实验。结果表明:建立的方法用于解决季节性冰冻河流航电枢纽施工优化问题是可行的,并获得了较满意的结果。     

基于双向长短期记忆网络的公交到站时间预测模型

为实现准确预测公交到站时间，提高城市公交出行分担率，本文提出一种基于双向长短期记忆神经网络(BiLSTM)并考虑超参数寻优的公交到站时间预测模型。通过引入非线性收敛因子、正弦余弦算子及自适应参数改进海鸥算法对双向LSTM模型实现超参数寻优，并增加Attention机制以提高双向LSTM处理信息能力，构建改进海鸥算法优化增加Attention机制的双向LSTM(ISOA-BiLSTM-Attention)预测模型。使用中国江西省南昌市220路公交GPS数据分方向和分时段预测车辆到站时间，验证模型预测精度。结果表明：整体上来说，Attention机制优化后的双向LSTM模型比单独采用双向LSTM模型预测精度更好；改进的海鸥算法可对双向LSTMAttention模型实现较好的优化效果，相较于现有模型及标准海鸥算法(SOA)优化双向LSTMAttention模型，ISOA-BiLSTM-Attention对于不同方向及不同时段公交到站时间预测的平均绝对百分比误差、均方根误差及平均绝对误差至少分别降低5.96%、9.87%及7.99%；同时，ISOABiLSTM-Attention具有最大的模型...     

基于投影寻踪动态聚类的快速路交通状态判别

为了提高快速路交通运行状态的判别精度,利用地点交通参数与交通状态之间的映射关系,提出了基于投影寻踪动态聚类模型的快速路交通状态判别方法.该方法综合投影寻踪技术和动态聚类方法构造投影指标函数,采用混合蛙跳算法优化投影指标函数的投影方向获得最佳投影方向,并利用仿真数据标定了交通状态判别阈值.结合仿真数据和实测数据进行了实验验证和对比分析.实验结果表明,投影寻踪动态聚类模型能够有效提高快速路交通状态判别精度,平均判别率为97.01%,平均误判率为0.86%,平均判别精度分别比BP神经网络模型和模糊C均值聚类模型方法提高了8.9%和4.5%.      

基于单参数自调节RM-GO-LSVR的船舶操纵灰箱辨识建模

为实现舵角小、试验数据少条件下船舶操纵辨识建模, 提出了一种船舶操纵运动灰箱模型; 搜集水动力系数已知的船舶运动数学模型作为备选参考模型(RM), 计算被辨识船舶与备选RM的相关系数, 并以此筛选合适的RM; 运用相似准则将观测数据映射到RM的输入值域, 建立被辨识船舶与RM的运动关联, 获得了RM的加速度项, 并使用线性支持向量回归(LSVR)机补偿被辨识船舶和RM加速度项间的误差; 分析了机理模型, 设计了合适的LSVR输入项, 使用全局优化(GO)算法自动调节了LSVR的不敏感边界参数; 基于自航模试验数据训练了灰箱模型, 并与约束模试验(CMT)结果和计算流体力学结果比较, 验证了灰箱模型的泛化能力和预报精度。研究结果表明: 在20°船艏向、20°舵角Z形试验预报中, 灰箱模型所得第一超越角精度至少比CMT、虚拟约束模试验(VCMT)和RM方法所得结果高1°, 灰箱模型所得第二超越角精度至少比CMT和VCMT所得结果高0.4°; 在35°舵角旋回试验预报中, 灰箱模型所得进距精度至少比CMT、VCMT、数值循环水槽试验(NCWCT)和RM方法所得结果高1%, 灰箱模型所得战术直径精度比CMT所得结果低4%, 比NCWCT所得结果高10%;RM方法有助于灰箱辨识建模, GO算法能够优化LSVR的不敏感边界参数, 建立的单参数自调节灰箱辩识建模方法能够实现小舵角、少数试验条件下的船舶操纵辨识建模。      

车辆路径问题的混沌粒子群算法研究

针对车辆路径问题中单仓库非满载这一基本类型的具体特性,设计了一种混沌粒子群算法;利用混沌系统的随机性、规律性和遍历性初始化粒子,大范围覆盖车辆路径问题的解空间,加强算法最优路径的搜索能力;通过在求解过程中的次优路径处施加混沌扰动,使算法放弃当前求解的路径,避免结果为次优解。并通过试验验证了该算法在车辆路径问题中具有很强的寻优能力。     

IIR数字滤波器设计的搜寻者优化算法

为进一步提高无限冲击响应(IIR)数字滤波器的性能,提出了一种基于搜寻者优化算法(SOA)的IIR数字滤波器设计方法.SOA基于模拟人的随机搜索行为,由利用位置变化评价得到的经验梯度确定搜索方向,由采用简单模糊规则的不确定性推理确定搜索步长,通过搜寻者在搜索空间的位置更新,实现对优化问题的求解.2个典型设计实例的仿真结果表明,与差分进化算法(DE)和3种改进的粒子群算法(PSO)相比,SOA具有较好的全局寻优能力和较快的收敛速度,能有效地应用于IIR数字滤波器的没计.     

边远海域救援船舶与直升机联合搜救优化

以救援船舶行驶路线、释放救援直升机时刻与救援直升机搜索方案为优化内容,以搜救时间最短和发现概率最大为目标,建立了海空联合搜救双目标优化模型,并结合地理信息系统和智能算法设计了模型求解算法; 利用地理信息系统模拟了复杂海洋环境中风、浪因素影响下的救援船舶和遇险船舶运行状态,采用自适应混沌搜索替代随机搜索,改进了传统粒子群算法; 以从南海永兴岛出发前往边远海域执行搜救任务为算例,验证了搜救优化模型。研究结果表明:利用地理信息系统与智能算法结合的海空联合搜救方法得到的搜救行动总时间为4.4~16.9 h,发现概率可达45.12%~99.76%;与传统的粒子群算法相比,改进后的粒子群算法在发现概率分别为85.00%、90.00%与95.00%的情况下,搜救总时间分别减少1.5、1.3与1.1 h,减少幅度分别为18.07%、14.28%与10.57%,改进后的算法在计算速度、计算稳定性与结果优化方面均效果良好; 海空联合搜救方案优化与传统的多目标路径优化问题有所不同,需要建立特定的海空联合搜救模型,结合新的技术手段开展研究; 未来建议发展不同船型、机型参与的海空联合搜救优化方法,以适应不断提高边远海域搜救行动效率的发展要求。      

基于布尔可满足性的动态路径优化算法

在对现有的经典路径优化算法性能进行分析基础上,指出现有算法的缺点。通过对布尔可满足性理论的研究,提出基于布尔可满足性的路径优化算法,并结合记忆机制,将其应用在动态路径优化中,减少最短路径的搜索时间和不必要的重复搜索,体现该算法的优势。最后,利用该算法对一简单路网进行验证。     

基于混沌蚁群算法的最短路径选择研究

如何解决最短路径选择问题一直是城市交通流诱导系统的关键之一.基于群体仿生理论的蚁群算法是解决此问题的一种方法,针对采用蚁群算法进行最短路径选择时易出现的陷入局部最优解问题,引入混沌理论,采用混沌蚁群算法利用混沌初始化进行改善个体质量和利用混沌扰动避免在蚁群算法搜索过程中陷入局部极值,同时降低了蚁群算法的时间复杂度,从而更好的解决了最短路径选择问题.     

基于蚁群优化的前向神经网络

提出了一种新的神经网络学习方法.利用蚁群算法学习神经网络,克服了传统BP算法的不足.同时,针对蚁群算法主要用于组合优化的应用特点,对其进行了改进.将离散的信息素分布矩阵及概率分布矩阵拓展为连续的信息素分布函数和概率分布函数.将搜索的范围扩展到连续区域.使得新算法兼具了蚁群算法的全局快速寻优能力与神经网络的广泛映射能力.通过实例证明了该方法的有效性和快速性.     

一种改进的遗传算法在动态交通分配中的应用

以遗传思想为基础设计了新的启发式优化算法,针对动态交通分配问题,对遗传操作中的选择、交叉、变异算子进行修改,同时采用了模拟退火收敛准则,克服了传统遗传算法早熟收敛的弊端,并提高了全局寻优能力。仿真实验表明,该算法有快速高效的特点,提高了该动态交通分配模型的实用价值。     

基于遗传算法的公路纵断面优化

提出了一种基于遗传算法的纵断面优化方法，这种方法可以在一个可行域中自动搜索一个最优或较优解。其基本思想是首先根据纵断面初始解建立一个可行域，通过编码建立染色体与实际设计变量之间的一一对应关系，然后对可行域中的可能解用一个评价函数(适应度)进行度量，利用遗传算法在可行域中选择最优解。实践表明：该方法具有全局解空间搜索能力，从而实现了全局寻优的目的，对道路优化设计是有效的，可行的。     

基于DACS3的改进蚁群算法求解TSP问题

蚁群算法是优化领域中新出现的一种仿生进化算法。该算法采用分布式并行计算机制,具有较强的鲁棒性,易与其他算法结合,但存在运行时间长,容易陷入局部最优解,导致出现停滞现象等缺点。针对蚁群算法,首先介绍其基本原理及不足之处。随后提出了一种改进算法,该算法在选择路径时仅考虑信息素强度,在信息素强度更新时采用基于3层动态信息素更新(Dynamic Ant Colony System with 3 level updates,DACS3)机制,更好地模仿了自然蚂蚁。最后通过仿真验证该算法,结果表明该算法可以取得较好的搜索效果。     

基于微粒群本质特征的混沌微粒群优化算法

在总结对微粒群优化(PSO)算法本质的主要研究成果的基础上,提出了基于微粒群本质特征的混沌微粒群优化(CPSO)算法.该算法用混沌搜索方法代替随机数产生器在较好的区域搜索最优解.为了提高粒子群的多样性,用由粒子邻域内若干个个体最优位置依其适应值加权平均得到的中心位置代替标准PSO算法的全局历史最优位置.然后,根据粒子个体最优位置与上述中心位置间的距离自适应地调整混沌搜索区域半径.用几个经典测试函数的仿真结果及与其它几种PSO算法的比较结果验证了新算法的有效性.