改进花授粉算法及其应用研究

发布时间：2021-04-06 06:14

　　花授粉算法是一种新提出的群体智能优化算法,具备结构简单,容易实现等特点,越来越多的学者不断地对它进行改进并应用于更多的领域.本文从基本的花授粉算法出发,系统地研究了算法的原理,难点以及现有算法所存在的问题,结合研究其他优化算法的特性,分别提出了两种新的花授粉算法并将其一应用到工程实例中.首先,针对基本花授粉算法的自花授粉环节中授粉范围较小等问题,嵌入简化后的正弦余弦算法,针对其异花授粉环节的最优解值精度不佳等问题,引入精英花粉算子,提出了融合正弦余弦算法和精英算子的花授粉算法.进而选取十组标准测试函数进行检验,将实验结果和迭代图像与传统花授粉算法等进行对比分析,本文提出的新算法显著的提高了算法的稳定性和最优值的精度.其次,针对花授粉算法在异花授粉环节容易陷入局部最优值,在自花授粉环节中种群个体不够丰富等问题,分别引入改进后的蝗虫算法和进行变异与交叉操作后的精英花粉算子,提出了基于蝗虫算法和精英花粉算子的花授粉算法.该算法的提出主要是为了解决非线性约束优化问题,选取三个经典工程优化设计问题进行仿真,对比结果表明,基于蝗虫算法和精英花粉算子的花授粉算法更具有高精度和普适性. 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１花授粉算法流程图??１０??

?西安科技大学硕士学位论文???４．４实例仿真与结果分析??为求解工程优化问题，将使用本文所提出的基于蝗虫算法和精英算子的改进花授??粉算法．通过三个经典的工程优化设计问题的仿真，验证ＧＯＡ－ＥＦＰＡ针对求解非线性??优化问题的算法各项性能，并与其他著名学者的实验结果进行对比分析．??４．４．１?参数设置??所有进行工程优化设计问题仿真的算法在最大迭代次数ｒ＿?＝?２０００下进行．??ＧＯＡ－ＥＦＰＡ的转化概率选取；？?＝?０．８．?ＧＯＡ－ＥＦＰＡ的自花授粉环节的精英花粉算子??选取交叉率Ｃｒ?＝?０．１５；异花授粉环节中线性递减系数ｃ中的相关参数取Ｃｍａｘ＝ｌ，??＾＾＝０．００００１；改进的蝗虫算法的公式（４．１１）中交：§１力影响函藝Ｕ涉及的吸弓丨强度参数取??／＝０．５，吸引尺度参数取／?＝?１．５．因为在蝗虫算法的提出者在文章中提到，对于参数??选取某些值时（例如／＝１．０和／?＝?１．０），引力或斥力区域非常小，所以从这些值中选定??／＝０．５?和／?＝?１．５．??４．４．２?工程优化实例仿真??本节使用ＧＯＡ－ＥＦＰＡ进行求解三个工程优化问题，进一步验证提出的ＧＯＡ－ＥＦＰＡ??的性能和特点．??（１）焊接梁优化设计问题??焊接梁优化设计问题（Ｗｅｌｄｅｄ?Ｂｅａｍ?Ｄｅｓｉｇｎ）［Ｍ）］（其模型如图４．２所示）是由Ｒａｏ提出??的一种为了找出在限定的约束条件下焊接梁的最小制造成本的工程优化问题．??图４．２焊接梁设计模型??该问题由四个变量构成：焊缝厚度（／２），杆的外接长度（／），杆的高度（〇，杆的厚度??０）．具体数学模型描述如下：??３０??

西安科技大学硕士学位论文??Ｐ?＝?６０００１ｂ，?Ｌ?＝?１４ｉｎ，?￡?＝?３０ｘｌ０６ｐｓｉ，?Ｇ?＝?１２ｘＩ０ｓｐｓｉ，??１３６００ｐｓｉ，?ａ＾＾ＳＯＯＯＯｐｓｉ，?＾＝０．２５１１１．??其中，Ａ和；＾分别表录一次剪应力和Ｐ次剪应力；Ａｆ表示惯性矩；？／表示极性矩．??（２）弹簧压缩设计优化问题??弹營扭縮设计优化何题（Ｔｅｎｓｉｏｎ－Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｎｇ?Ｓｐｒｉｎｇ?Ｄｅｓｉｇｎ）（其模型如图４．３所示）??是由ＡｒｏｒａＷ和Ｂｅｌｅｇｕｉｉｄｕ＿两位学者提出的，在满足限定的约束条件下聲求压缩弹簧??最小重量设计的优化问题．??Ｘ３??１ＷＷＶ??ＩＨ??ＸＩ??图４．３弹簧压缩设计模型??该问题由ｓ：个设计变量构成：弹簧丝直径（以，肀均绕线直径（ｉｎ?ｗ圈线圈长度??（ａ该模型的数学描述具体如下：??Ｘ?＝?［ｘ１５ｊｃ２，ｘ３］?＝?［Ｊ，?Ｄ，ｌ＾??ｍｉｎ?Ｆ?（ｘ）?＝?（ｘ３?＋?２）??ｓ．ｔ．?ｇｉ（ｘ）?＝?ｌ——４?＜〇，??ｕ?｝?７１７８５＾??（＼?Ａｘｌ?－ｘｘ９?１?．?＾??＾?＝?１２５６６?（ｘ２ｘ；?－ｘ／）?＋?５１０８＾＇?￣?５?（４．１５）??．３Ｗ＝ｉ－＾，〇，??Ｌ?警－Ｌ＜〇，??０．０５?＜?＾?＜?１，０．２５?＜?ｘ２?＜?１．３，２?＜?ｘ３?＜?１５．??３２??


本文编号：3120930