增强型飞蛾扑火智能优化算法研究及其在模型辨识中的应用

来源 :广州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhan99zhan
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
元启发式优化算法被广泛用于求解实际工程优化问题,具有重要的研究意义。飞蛾扑火优化算法(Moth-Flame optimization algorithm,MFO)作为一种新型的元启发式优化算法,具有结构简单、参数少、性能优越等特点,被广泛用于求解全局优化问题。尽管如此,原始的MFO算法仍存在不足之处。首先,在算法迭代过程中,由于缺乏高质量火焰种群或者飞蛾种群多样性不足,导致种群个体只能探索有限的区域。此外,火焰数量自适应机制和飞蛾位置更新方式,也会导致MFO算法陷入局部最优。为克服上述缺陷,本文基于不同机制,提出了三种飞蛾扑火混合优化算法,并将所提算法用于辨识压电定位平台的回滞模型上。存在于压电定位平台的回滞特性,严重影响定位平台的系统性能、甚至造成系统的不稳定。由于复杂的回滞特性,使得回滞的建模与参数辨识也变得异常困难。本文针对压电定位台的回滞特性,引入增强型Prandtl-Ishlinskii(PI)回滞模型,并用所提算法对该回滞模型进行参数辨识。具体工作如下:(1)提出一种基于差分进化和混合蛙跳局部搜索的飞蛾扑火优化算法。为了丰富种群的多样性,增强其逃离局部最优的能力,提出了一种基于差分进化和混合蛙跳局部搜索的飞蛾扑火优化算法(Moth-flame optimization algorithm based on differential evolution and shuffled frog leaping algorithm,DEFMFO)。该算法首先利用差分进化的变异、交叉和选择机制,增强MFO算法的随机性,使飞蛾更有可能遍历整个可行域,丰富飞蛾种群多样性;其次,利用混合蛙跳局部搜索策略获得最优解,增强算法逃离局部最优区域的能力。(2)提出一种基于差分进化和子种群更新策略的飞蛾扑火优化算法。针对MFO算法早熟收敛的问题,提出了一种基于差分进化和子种群更新策略的飞蛾扑火优化算法(Moth-flame optimization algorithm based on differential evolution and sub-population update strategy,DESMFO)。开始阶段依然通过差分进化对飞蛾种群进行更新,丰富种群的多样性。然后,对飞蛾种群执行子种群更新策略,子种群更新策略分为群间更新方式和群内更新方式。群间更新方式融合子种群间的飞蛾以实现个体间的信息交流,加强算法的探索能力;群内更新方式采用混合蛙跳局部搜索策略以增强算法的开发能力。最后,设计一种基于迭代次数的选择机制对两种方式进行选择,以此平衡DESMFO算法的探索和开发能力。(3)提出一种混合多种机制的飞蛾扑火优化算法。为了进一步提高MFO算法的性能,提出一种混合多种机制的飞蛾扑火优化算法。该算法包含了三种机制,分别为基于反向学习策略和差分进化的种群生成机制、改进的混合蛙跳局部搜索机制和死亡机制(Moth-flame optimization algorithm based on Opposition-based learning,differential evolution and improved shuffled frog leaping algorithm local search mechanism and death mechanism,ODSFMFO)。ODSFMFO算法首先通过种群生成机制获取高质量的飞蛾种群,以此提高算法的全局搜索能力。然后提出一种改进的混合蛙跳局部搜索机制作为局部搜索策略,以此提高算法的开发能力。最后使用死亡机制消除适应度总值较低的个体,避免算法在次优区域多次寻优,增强算法跳出局部最优的能力和提高算法的收敛速度。为了验证所提算法的有效性,选取CEC 2013和CEC 2017基准函数集进行测试,仿真结果表明所提三种算法具有较好的探索开发能力。最后将其应用于压电定位平台增强型PI回滞模型的参数辨识中。实验结果表明,所提三种算法建立的回滞模型具有更低的绝对误差值。
其他文献
近年来,我国对于古镇人居环境质量评价的研究逐渐增多,但是在研究的过程中缺乏分类和针对性。其中一类就是大运河沿线古镇的人居环境。随着2014年中国大运河申遗成功,大运河沿线古镇的人居环境质量受到广泛关注。而在大运河沿线古镇的人居环境的研究中,没有能够将古镇与大运河紧密相连,得到的数据和结论不具有针对性和代表性。基于以上现状,本文力求能够在大运河文化遗产的背景下,考虑大运河的相关要素,将大运河与古镇人
当前,推荐技术已经被广泛应用于电子商务等领域来解决“信息过载”问题。同时,用户评论中的情感信息是进一步挖掘用户偏好、提高推荐质量的关键因素之一。目前,推荐领域普遍采用的情感量化方法忽略了新词对于分词的影响,从而导致情感值量化不准确,并且在数据稀疏环境下难以建立情感模型,严重影响了推荐结果的质量。本文结合用户的评论信息、社交信息等多源数据,构建基于用户情感分析与信任关系的推荐模型,进而将推荐系统的推
地处亚热带的粤港澳大湾区以其优越的地理环境以及繁荣的商业圈,磁吸着各地人才聚集,带动了办公建筑高质量、大数量的快速发展。办公建筑具有人员多、使用时间长等特性,尤其是在广州地区,由于日照时间长、温度高、湿度大等特点,办公建筑多处于封闭的空间状态,室内环境的调控严重依赖于空调系统的调控。室内人员的健康和舒适度很大程度上取决于空调系统对室内热状态和空气品质的控制效果。而高效的空调系统控制与室内环境的合理
当前,建筑能耗占全球最终能耗的40%,其中采暖、通风和空调(HVAC)系统占建筑总能耗的40%以上,尤其在非住宅建筑中,能耗比例可高达60%。随着城镇化快速发展与人民生活水平的不断提高,HVAC系统的能耗也日益增加,但传统HVAC系统运行方式并未根据室内环境动态、非均匀分布变化的实时特征进行调控,易造成舒适度不稳定和能源浪费。从室内环境动态需求和建筑节能的角度来看,传统HVAC系统控制方法似乎已经
排水沥青路面(OGFC)是一种具有大空隙特点的沥青路面,因其良好的排水性和降噪性而被广泛应用,但也因其大空隙的特点,其混合料必须使用高粘改性沥青作为其结合料。目前SBS和橡胶粉是应用比较广泛的改性剂,采用SBS和橡胶粉进行复合改性能改善沥青性能。但目前没有明确的高粘改性沥青性能指标能够评价排水沥青混合料的路用性能指标,这是一研究热点。本课题针对橡胶粉复合改性沥青及混合料的性能以及选择沥青的哪些性能
随着近年新课改以及教学改革的出现,原本以教师填鸭式教学为主的课堂氛围逐渐转变为以学生为核心的方式。但作业教学的改革却相对迟缓,中学生学习负担过重,教师随意布置未经精挑细选的作业导致作业量多。也有很多教师对于作业的数量和质量并不重视。因此在当前的物理作业分层设计方面依然存在不少问题。鉴于此,本文开展关于初中物理作业分层设计的实践研究。本研究旨在通过问卷调查对当前初中学生物理作业的现状进行分析,从而对
恶意软件的发展正趋向多变种、更新快、数量巨大,当前主流的基于机器学习或深度学习的恶意软件智能检测面临巨大挑战。其中,恶意软件特征抽取是恶意软件智能检测中的关键一环。因此,研究准确的特征抽取方法对于提高恶意软件自动化检测能力具有重要意义。本文致力于研究有效的恶意软件特征抽取方法,针对已有的恶意软件特征抽取技术难以获取恶意软件样本的深层语义关联特征的问题,围绕基于异构信息网络的恶意软件特征抽取方法进行
随着我国经济迅速发展和城市化进程的加深,城市居住需求量大大增加,促进了城市住宅的快速发展,同时现代社会中人的思维模式和对待事物的态度发生了变化,重建住户归属感、认同感和良好的住户交往关系,合理有效的规划建设城市住宅,创造出具有充分人际交往空间、有生活温度的住宅成为目前城市住宅建设的重要关注点。研究相关资料,从交往空间定义与作用的角度出发,研究国内外相关交往空间发展进程,总结归纳出当代住宅区景观设计
BGP协议是互联网中广泛应用的域间路由协议,根据CIDR(Conference on Innovative Data Systems Research)报告,全球BGP路由条目在2020年已经超过80万。近年来,路由安全问题变得越来越严重,针对域间路由协议的安全事件往往会导致更严重的后果,特别是恶意操纵路由违反路由策略的攻击更隐蔽,造成的危害更大。这类攻击的直接后果是造成网络流量重定向,引起路由黑
冬季降雪引发了很多冰雪灾害,不仅阻碍出行,而且导致了很多交通事故,于是融雪剂被大量用于融雪和降低冰点,提高冬季道路的安全性能,并且在今后的长时间内都会使用,但是有研究表明融雪剂对沥青路面的性能存在负面影响,因此本文主要研究融雪剂对沥青和沥青混合料的路用性能影响以及融雪剂对沥青损害的微观机理。本文选用氯化钠(NaCl)、氯化钙(CaCl2)和乙酸钾(CH3COOK)三种常用融雪剂分别在1%、2%、3