一种基于灰狼策略的大白鲨混合优化算法_刘新忠.pdf
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1、第 卷 第期 年 月成都工业学院学报 ,:收稿日期:基金项目:湖南省自然科学基金项目();湖南省教育厅项目();国家大学生创新创业计划训练项目();湖南省大学生创新创业计划训练项目();湖南省研究生科研创新项目()第一作者简介:刘新忠(),男,讲师,博士,研究方向:边缘计算、优化算法、信息安全、并行计算。通信作者简介:聂础辉(),男,副研究员,硕士,研究方向:无线通信,电子邮箱:。一种基于灰狼策略的大白鲨混合优化算法刘新忠,丁鹏达,曾慧林,黄逸桓,聂础辉,周晨明,谢文武(湖南理工学院 信息科学与工程学院,湖南 岳阳)摘要:大白鲨优化算法可以有效解决一些连续搜索空间的优化问题,但存在易于陷入局部
2、最优解和收敛速度慢等问题。提出的混合灰狼策略的大白鲨优化算法,通过结合灰狼优化算法中头狼的围剿策略,改进大白鲨优化算法中白鲨的围剿方案,可以获得更佳的局部开发能力。在大白鲨优化算法中的声音定位部分,通过引入变异的方式增加随机性,以解决局部最优问题。通过对算法进行 测试,并与粒子群、灰狼优化、白鲨优化算法进行比较,实验结果表明该算法在局部开发能力、收敛速度等方面有较好提升。关键词:灰狼策略;大白鲨优化算法;参数优化;搜索机制;粒子群算法中图分类号:文献标志码:文章编号:(),(,):,:;();()元启发式算法是一类基于直观或经验构造的算法,通常是由局部搜索算法和随机搜索算法的组合,用以在可接受
3、的开销下给出待优化问题的 个与最优解近似的可行解,不过这个近似程度事先不一定可以预测。大白鲨优化算法(,)是一种基于种群的元启发式算法,通过借鉴大白鲨导航和觅食的行为构建优化模型得到。虽然 算法在一些问题上有不错的性能表现,但也不能避免大多数启发式算法的收敛速度慢、局部搜索精度差的缺点。灰狼优化算法有较强的收敛性能,在收敛速度方面也有良好表现,张晓凤等对当前灰狼优化研究进行了总结。在启发式算法的改进策略中,混合多种优化算法的思想是一种重要的改进方法,比如陈璐璐等通过基于实数编码的遗传算法改进粒子群算法(,),使得算法在收敛性和运算速度上有了明显提升;陈振文通过非线性递减选择策略的人工蜂群算法混
4、 年第 期刘刘新新忠忠,等等:一一种种基基于于灰灰狼狼策策略略的的大大白白鲨鲨混混合合优优化化算算法法合不平衡权重的 算法,优化了 算法易于早熟收敛和进化停滞的问题。本文主要针对 算法进行改进。)该算法在猎物包围阶段,通过声波来移动,但是声音的移动策略为一个固定值,该值为取值范围的边界,不利于算法进行全局搜索;)在发生鱼群行为时,通过具有最佳适配度的鲨鱼的位置和当前鲨鱼位置来更新全部鲨鱼的位置,在实验中通过对比 算法和 算法,发现类似策略下,具有灰狼优化策略的 算法具有更好的收敛性能。本文提出一种基于灰狼策略的白鲨优化(,)算法,以提高 算法的收敛速度和计算精度,该工作的主要贡献包括:)通过引
5、入灰狼围捕策略改进收敛性能;)通过改进 算法中声音定位策略,提升算法的全局搜索能力。相关工作.算法 算法受白鲨导航和狩猎启发,白鲨根据感觉器官来锁定跟踪猎物,然后通过鱼群行为围捕猎物。该过程主要包括 个方面:)通过感官向最优的鲨鱼移动,即鱼群行为。在向猎物移动的过程中,每头鲨鱼的位置为:(,),其中 表示当前第 头鲨鱼的第 维的值。)通过听觉和嗅觉 种方式来跟踪猎物。移动的数学模型为:,;,;()();()()()。()式()中:为策略选择阈值,对于 种移动情况的选择,需要比较听觉和嗅觉的强度来确定移动策略,较小的 值会触发局部搜索移动,较大的 值会触发全局搜索移动;和 表示每个维度中变量的边
6、界;表示第 头鲨鱼的坐标中有越界的维度,由 部分组成,分别由 和 表示,表示 中超过上界 的维度,表示 中小于下界 的维度;表示对 转成二进制后的各个维度的值取反;表示波浪的频率参数,为一个固定常数;为速度,由式()所示,其类似 算法中的速度公式,用于鲨鱼的局部搜索行进。式()中:表示收缩因子;,分别表示控制和 对 变化的影响程度比例;,为在 到 内均匀生成的 个随机数,其中 越大表示更加倾向于 起主导作用,越大表示更加倾向于起主导作用,在 算法中为随机值,主要用于增加扰动性;表示找到的全局最优的位置;表示第 头鲨鱼去过的最优位置。(.),;()。()式中:为大白鲨与猎物直接的距离;,为在,之
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