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Chaotic Aquila Optimization Algorithm for Solving Phase Equilibrium Problems and Parameter Estimation of Semi-empirical Models 被引量:1
1
作者 Oguz Emrah Turgut Mert Sinan Turgut Erhan Kırtepe 《Journal of Bionic Engineering》 SCIE EI CSCD 2024年第1期486-526,共41页
This research study aims to enhance the optimization performance of a newly emerged Aquila Optimization algorithm by incorporating chaotic sequences rather than using uniformly generated Gaussian random numbers.This w... This research study aims to enhance the optimization performance of a newly emerged Aquila Optimization algorithm by incorporating chaotic sequences rather than using uniformly generated Gaussian random numbers.This work employs 25 different chaotic maps under the framework of Aquila Optimizer.It considers the ten best chaotic variants for performance evaluation on multidimensional test functions composed of unimodal and multimodal problems,which have yet to be studied in past literature works.It was found that Ikeda chaotic map enhanced Aquila Optimization algorithm yields the best predictions and becomes the leading method in most of the cases.To test the effectivity of this chaotic variant on real-world optimization problems,it is employed on two constrained engineering design problems,and its effectiveness has been verified.Finally,phase equilibrium and semi-empirical parameter estimation problems have been solved by the proposed method,and respective solutions have been compared with those obtained from state-of-art optimizers.It is observed that CH01 can successfully cope with the restrictive nonlinearities and nonconvexities of parameter estimation and phase equilibrium problems,showing the capabilities of yielding minimum prediction error values of no more than 0.05 compared to the remaining algorithms utilized in the performance benchmarking process. 展开更多
关键词 aquila optimization algorithm Chaotic maps Parameter estimation Phase equilibrium Unconstrained optimization
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基于AO-AVOA-BP神经网络模型的锂电池SOH预测 被引量:1
2
作者 李军毅 汪兴兴 +2 位作者 陈祥 陈林飞 邓业林 《电子测量技术》 北大核心 2025年第4期71-79,共9页
为提供准确可靠的锂电池健康状态预测,提出了一种基于非洲秃鹫优化算法融合天鹰优化算法优化BP神经网络的预测模型。通过对电池充电过程中的电压、电流和温度数据的分析,基于灰色关联分析验证健康因子与电池SOH的相关性,确定4个健康因... 为提供准确可靠的锂电池健康状态预测,提出了一种基于非洲秃鹫优化算法融合天鹰优化算法优化BP神经网络的预测模型。通过对电池充电过程中的电压、电流和温度数据的分析,基于灰色关联分析验证健康因子与电池SOH的相关性,确定4个健康因子作为模型的输入,结合基于AO-AVOA优化的BP神经网络模型,实现更精确的SOH预测。将提出的模型与其他优化模型对锂电池SOH进行预测,对各项指标进行对比分析,结果表明,所提出的预测模型平均绝对误差小于0.0089,均方根误差小于0.0112,平均绝对百分比误差小于1.4512%,具有精度高、泛化性强等特点,可有效用于锂电池的SOH预测。 展开更多
关键词 锂电池 健康状态 BP神经网络 非洲秃鹫优化算法 天鹰优化算法
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改进天鹰算法优化整车ABS的模糊PID控制
3
作者 田闯 黄鹤 +2 位作者 杨澜 高涛 王会峰 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1462-1470,共9页
针对现有防抱死制动系统(ABS)控制器部分动态性能不足且过分依赖专家经验的弊端,提出多策略天鹰算法优化的整车ABS模糊PID控制方法.搭建汽车ABS动态性能仿真平台,包括整车模型、制动器模型及控制器模型.为了解决天鹰算法易陷入局部最优... 针对现有防抱死制动系统(ABS)控制器部分动态性能不足且过分依赖专家经验的弊端,提出多策略天鹰算法优化的整车ABS模糊PID控制方法.搭建汽车ABS动态性能仿真平台,包括整车模型、制动器模型及控制器模型.为了解决天鹰算法易陷入局部最优及搜索精度有限的问题,提出基于多策略改进的天鹰优化算法(DEFFAO).设计天鹰自由捕猎策略,增强个体搜索能力,避免算法陷入局部最优值;设计非线性收敛因子,平衡全局和局部的搜索能力;结合差分进化策略,淘汰天鹰种群中的较差个体.通过混合多种策略,完成DEFFAO方法设计.采用离线优化整定比例因子参数得到DEFFAO-模糊PID控制器,选择不同路面条件对汽车防抱死制动过程进行仿真实验.结果表明,相比现有算法,基于DEFFAO-模糊PID控制ABS输出的滑移率曲线能够更好地保持在期望范围内,车辆制动时间更快,制动距离更短. 展开更多
关键词 防抱死系统(ABS) 模糊PID控制器 天鹰算法 滑移率 制动时间 制动距离
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多策略改进的天鹰优化器及其在路径规划中的应用 被引量:3
4
作者 吴素谦 闫建国 +3 位作者 杨斌 覃涛 刘影 杨靖 《计算机应用》 北大核心 2025年第3期937-945,共9页
针对原始天鹰优化器(AO)存在局部开发能力不足、寻优精度低以及收敛速度慢等缺陷,提出一种用于机器人路径规划的多策略融合改进的天鹰优化器(MSIAO)。首先,引入Sobol序列对天鹰种群进行初始化,从而有利于初始种群的多样性,并提高收敛速... 针对原始天鹰优化器(AO)存在局部开发能力不足、寻优精度低以及收敛速度慢等缺陷,提出一种用于机器人路径规划的多策略融合改进的天鹰优化器(MSIAO)。首先,引入Sobol序列对天鹰种群进行初始化,从而有利于初始种群的多样性,并提高收敛速度;其次,利用黄金正弦算子和粒子群的自我学习与社会学习的思想改进局部搜索方式,以增强算法的开发能力,并降低陷入局部最优的可能;同时,采用一种非线性平衡因子作为两阶段的切换条件,使种群之间的交流更充分,并能更有效地均衡全局搜索与局部开发。通过在12个基准测试函数、10个CEC2017复杂函数上的仿真实验可知,所提改进策略极大地增强了MSIAO的全局优化能力。将MSIAO应用于机器人路径规划的结果表明,MSIAO可以获得更短且更安全可靠的移动路径。在20×20栅格地图中,MSIAO的平均路径相较于粒子群优化(PSO)算法、原始的AO和蝴蝶优化算法(BOA)分别缩短了2.53%、3.83%和6.70%;在40×40栅格地图中,MSIAO的平均路径相较于上述3种算法分别缩短了10.65%、5.27%和14.88%。可见MSIAO的寻径更高效。 展开更多
关键词 天鹰优化器 粒子群优化算法 Sobol序列 数值优化 路径规划
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小样本量下的锂离子电池健康状态预测 被引量:2
5
作者 邓栋梁 银立新 +1 位作者 余瑾 黄先红 《电池》 北大核心 2025年第1期129-135,共7页
当前数据驱动的健康状态(SOH)预测方法依赖于庞大的数据规模。提出一种小样本量下的电池SOH预测方法:采用Levy飞行策略优化天鹰优化(AO)算法的权值和阈值;提出广义改进学习(GOBL)来生成更好的候选解集,以增加种群的多样性,加快优化方法... 当前数据驱动的健康状态(SOH)预测方法依赖于庞大的数据规模。提出一种小样本量下的电池SOH预测方法:采用Levy飞行策略优化天鹰优化(AO)算法的权值和阈值;提出广义改进学习(GOBL)来生成更好的候选解集,以增加种群的多样性,加快优化方法的收敛速度,得到改进天鹰优化(IAO)算法;利用IAO算法优化时序卷积神经网络(TCN)的权值和阈值,建立IAO-TCN电池SOH预测模型;在优化的TCN(IAO-TCN)模型基础上,引入多头注意力机制,使模型自动聚焦于电池数据的重要特征,提升预测模型的精度。通过马里兰大学电池数据进行实例分析,与TCN、极限学习机、长短期记忆神经网络和卷积神经网络等进行对比,发现所提模型平均误差控制在2.5%以内,准确率较其他模型提升10个百分点以上,稳定性、预测精度和泛化能力均较好。 展开更多
关键词 锂离子电池 健康状态(SOH)预测 时序卷积神经网络(TCN) 天鹰优化(AO)算法 多头注意力机制
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改进天鹰算法的无人机出警路径规划 被引量:2
6
作者 张琪 陈海涛 +2 位作者 任宇辰 顾腾达 张志学 《电光与控制》 北大核心 2025年第7期98-104,共7页
为了实现警务任务中无人机自主飞行路径的规划,以现实城市出警环境为依据构建了警用无人机出警环境模型,并根据无人机路径长度代价、飞行高度代价、障碍危险代价设计了适应度函数。在天鹰优化算法中采用Logistic混沌映射来初始化种群,... 为了实现警务任务中无人机自主飞行路径的规划,以现实城市出警环境为依据构建了警用无人机出警环境模型,并根据无人机路径长度代价、飞行高度代价、障碍危险代价设计了适应度函数。在天鹰优化算法中采用Logistic混沌映射来初始化种群,并在第一阶段引入蝴蝶优化策略;在仿真实验中,使用三次样条插值平滑生成的路径,使其更符合无人机的运动轨迹。实验结果表明,所提方法可以满足无人机快速出警路径规划设计,整体效果显示较为理想。 展开更多
关键词 无人机 路径规划 天鹰优化算法 LOGISTIC混沌映射 蝴蝶优化算法 无人机警务应用
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多策略改进的CS-IAO算法在联合循环热电联产机组负荷分配优化中的应用
7
作者 张易宣 黄伟 《热能动力工程》 北大核心 2025年第8期121-130,共10页
针对区域型燃气-蒸汽联合循环热电联产机组因热电分配不合理导致能耗高、经济性差的问题,以某地区域型燃气-蒸汽联合循环热电联产机组为研究对象,提出两段式负荷分配优化模型,依次针对单机及区域型机组的负荷优化问题进行研究。引入改... 针对区域型燃气-蒸汽联合循环热电联产机组因热电分配不合理导致能耗高、经济性差的问题,以某地区域型燃气-蒸汽联合循环热电联产机组为研究对象,提出两段式负荷分配优化模型,依次针对单机及区域型机组的负荷优化问题进行研究。引入改进型天鹰(CS-IAO)算法,进行负荷优化计算,并在Matlab R2022b环境下采用测试函数分别与粒子群算法(PSO)、灰狼算法(GWO)、传统的天鹰算法(AO)进行对比,证明了改进算法的可行性。结合实际运行数据,采用CS-IAO算法对负荷优化模型进行计算。结果表明:在所研究的某区域型燃气-蒸汽联合循环机组内3台单机的气耗率分别减少0.14、0.18和0.83 t/(MW·h);10种工况下的整体经济效益提升幅度在1.187%~1.870%之间,实现了单机能源利用率的提高和区域型机组经济效益的增加。 展开更多
关键词 燃气-蒸汽联合循环 热电联产 天鹰优化算法 CS-IAO 负荷分配优化
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基于IAO-RF联合模型的锂电池SOC估计
8
作者 于仲安 揭朝富 +1 位作者 甘子荣 王涛 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第32期13856-13863,共8页
针对锂离子电池荷电状态(state of charge, SOC)估算时存在估计效率不高,估计精度低以及受电池温度影响较大的问题,提出一种改进天鹰优化算法(improved aquila optimizer algorithm, IAO)和随机森林算法(random forest algorithm, RF)... 针对锂离子电池荷电状态(state of charge, SOC)估算时存在估计效率不高,估计精度低以及受电池温度影响较大的问题,提出一种改进天鹰优化算法(improved aquila optimizer algorithm, IAO)和随机森林算法(random forest algorithm, RF)相联合的预测模型来估计锂离子电池SOC。采用改进的天鹰优化算法来优化随机森林的超参数,提升模型的泛化性能与抗干扰能力,避免陷入局部最佳缺陷。经实验表明,在考虑到温度对电池SOC影响下,单一的随机森林估计锂电池SOC的平均绝对误差(mean absolute error, MAE)为2.77%,均方根误差(root mean square error, RMSE)为3.73%,而基于IAO-RF联合预测模型估计锂电池SOC的MAE为0.407%,RMSE为0.871%,相较于单一的随机森林,平均绝对误差降低了0.85倍,根均方误差也降低了0.77倍,比其他SOC预测模型均有不同程度的提升。可见IAO-RF模型在考虑温度对电池的影响下,不仅显著提升了SOC的估计的精度,还有效降低了极大误差对整体SOC估计的干扰,表现出优越性能同时也兼顾了估计的时效性,对电池管理系统(battery management system, BMS)研究存在一定价值。 展开更多
关键词 锂离子电池 电池荷电状态(SOC)估计 改进天鹰优化算法(IAO) 随机森林算法(RF) 电池管理系统(BMS)
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基于天鹰算法探索方式的黑猩猩优化算法
9
作者 张磊 胡万望 +1 位作者 刘航 汤春彬 《信息与电脑》 2025年第8期1-4,共4页
黑猩猩优化算法(Chimp Optimization Algorithm,ChOA)由于搜索代理位置的更新通常取决于表现最优的黑猩猩,因而很容易陷入局部最优解。为此,文章提出一种改进的ChOA算法以解决全局优化问题。该改进算法受天鹰优化算法(Aquila Optimizer,... 黑猩猩优化算法(Chimp Optimization Algorithm,ChOA)由于搜索代理位置的更新通常取决于表现最优的黑猩猩,因而很容易陷入局部最优解。为此,文章提出一种改进的ChOA算法以解决全局优化问题。该改进算法受天鹰优化算法(Aquila Optimizer,AO)启发,赋予部分黑猩猩飞行能力,扩大搜索范围,提升全局搜索能力,降低陷入局部最优的可能性。同时,引入一种非线性收敛因子,着重平衡黑猩猩的开发能力和天鹰的探索能力,实现探索与开发两个阶段的平衡。从实验结果来看,文章研究的优化算法可以在多维环境下有效处理优化问题,并且具有出色的稳定性。 展开更多
关键词 黑猩猩优化算法 天鹰优化算法 非线性收敛因子
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兼顾经济性与可靠性的有源配电网动态重构 被引量:1
10
作者 颜湘武 郭美辰 +3 位作者 吴鸣 牛耕 郑楠 贾焦心 《电力系统及其自动化学报》 北大核心 2025年第4期107-117,共11页
在配电网重构的研究中,通常会对网络的稳态运行进行优化,但是重构方案对网络故障情况下的可靠性也会产生影响。在考虑到分布式电源出力与负荷波动的情况下,为兼顾网络运行的经济性与可靠性,减少新能源接入带来的负面影响,搭建配电网动... 在配电网重构的研究中,通常会对网络的稳态运行进行优化,但是重构方案对网络故障情况下的可靠性也会产生影响。在考虑到分布式电源出力与负荷波动的情况下,为兼顾网络运行的经济性与可靠性,减少新能源接入带来的负面影响,搭建配电网动态重构模型。首先,针对分布式电源接入的配电网,采用启发式孤岛搜索方法,并结合最小路法来求解可靠性指标;其次,以包含开关费用、线损费用与停电损失费用在内的网络综合成本最小为目标函数,搭建网络动态重构模型;然后,采用改进的混合天鹰-非洲秃鹫算法进行模型求解;最后,通过在改进的IEEE33节点网络上进行仿真验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 配电网动态重构 分布式电源 启发式孤岛搜索 可靠性评估 天鹰算法与非洲秃鹫算法混合优化
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基于多目标遗传算法的伺服控制参数整定研究
11
作者 张进年 《微型电脑应用》 2025年第3期234-238,共5页
比例-积分-微分(PID)控制器通常用于线性运动控制系统,以纠正由于滚珠丝杠总成热膨胀和编码器测量造成的定位误差,但现有的基于积分或性能指标的误差最小化函数无法满足动态系统的所有性能要求。针对该问题,基于多目标遗传算法(MOGA)获... 比例-积分-微分(PID)控制器通常用于线性运动控制系统,以纠正由于滚珠丝杠总成热膨胀和编码器测量造成的定位误差,但现有的基于积分或性能指标的误差最小化函数无法满足动态系统的所有性能要求。针对该问题,基于多目标遗传算法(MOGA)获得帕累托解,建立包含积分时间绝对误差函数和上升时间、调节时间、超调量等性能指标参数的多目标代价函数,并利用粒子群优化算法和天鹰优化算法,将提出的目标函数用于整定线性运动系统的PID控制器模型。在LabVIEW环境下对该算法进行验证,实验结果证明了算法的有效性。 展开更多
关键词 比例-积分-微分控制器 伺服电机 多目标遗传算法 粒子群优化 天鹰优化
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改进天鹰优化算法在群控电梯中的应用
12
作者 朱羽恬 邵强 +1 位作者 王铎 薛伟龙 《大连民族大学学报》 2025年第5期414-419,共6页
针对高层建筑物中乘客乘梯体验及电梯能耗不够理想等问题,采用改进天鹰优化算法对群控电梯的调度策略进行优化。选取乘客平均乘梯时间、平均候梯时间以及电梯能量损耗作为评价指标,建立电梯群控系统多目标优化模型,使用改进天鹰优化算... 针对高层建筑物中乘客乘梯体验及电梯能耗不够理想等问题,采用改进天鹰优化算法对群控电梯的调度策略进行优化。选取乘客平均乘梯时间、平均候梯时间以及电梯能量损耗作为评价指标,建立电梯群控系统多目标优化模型,使用改进天鹰优化算法对该模型进行优化;设计仿真实验评估改进天鹰优化算法的性能以及应用于群控系统中的效果。实验结果表明,改进天鹰优化算法可以更快寻找到最优解并对提高电梯的整体性能有显著效果。 展开更多
关键词 电梯群控 改进天鹰优化算法 多目标优化
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基于优化LSTM的电能计量设备异常诊断方法
13
作者 李芸 《安徽电气工程职业技术学院学报》 2025年第4期72-79,共8页
为了精准识别电能计量设备异常状态类型,文章提出了一种基于优化长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)的电能计量设备异常诊断方法。为了改善LSTM的学习性能,将学习率、隐含层神经元数量、正则化系数等3个超参数作为天鹰优... 为了精准识别电能计量设备异常状态类型,文章提出了一种基于优化长短时记忆神经网络(long short-term memory,LSTM)的电能计量设备异常诊断方法。为了改善LSTM的学习性能,将学习率、隐含层神经元数量、正则化系数等3个超参数作为天鹰优化(Aquila optimization,AO)算法的搜索目标,获得了LSTM超参数最优值,建立了AO-LSTM模型。利用AO-LSTM模型对电能计量设备异常状态进行了诊断,仿真结果表明,AO-LSTM模型的计算时间和分类精度分别为6.47 s和98.33%。相比其他模型,AO-LSTM模型在电能计量设备异常诊断方面具有更短的计算时间和更高的分类精度,验证了所提方法的实用性和优越性。 展开更多
关键词 电能计量设备 异常状态 诊断 长短时记忆神经网络 天鹰优化算法
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IAO优化SVM的电机滚动轴承故障诊断 被引量:19
14
作者 李红月 高英杰 朱文昌 《电子测量技术》 北大核心 2022年第10期126-132,共7页
对于当前存在电机滚动轴承多种类型故障分类准确率不高的现象,提出一种改进天鹰优化算法(IAO)优化支持向量机(SVM)的电机滚动轴承故障诊断方法。首先,介绍了基本天鹰优化算法,然后引入Tent混沌映射和自适应权重对其改进,提高收敛速度,... 对于当前存在电机滚动轴承多种类型故障分类准确率不高的现象,提出一种改进天鹰优化算法(IAO)优化支持向量机(SVM)的电机滚动轴承故障诊断方法。首先,介绍了基本天鹰优化算法,然后引入Tent混沌映射和自适应权重对其改进,提高收敛速度,防止陷入局部最优;其次,对10种状态下的滚动轴承故障时域信号样本进行VMD分解,得到不同状态的时频域特征组成特征样本集。最后,利用IAO算法对支持向量机的惩罚参数(c)和核参数(g)进行优化,从而构建IAO-SVM滚动轴承故障诊断模型。最终结果表明,IAO-SVM诊断模型对电机滚动轴承10种状态下的故障诊断准确率最高达100%。 展开更多
关键词 滚动轴承 变分模态分解 天鹰优化算法 支持向量机 故障诊断
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基于仿真实验的固液混合搅拌器桨叶结构多目标优化 被引量:1
15
作者 易力力 李佳 +2 位作者 李子昂 杨波 何彦 《实验技术与管理》 CAS 北大核心 2024年第11期109-113,共5页
熔混阶段的固液混合过程作为熔铸装药工艺的重要环节,决定了固液两相多组分物料混合的均匀性,进而影响着最终的装药质量。而螺带-冲孔四斜叶搅拌桨作为该阶段的核心部件,其合理的结构参数对于提升固液混合性能具有显著影响。该文采用数... 熔混阶段的固液混合过程作为熔铸装药工艺的重要环节,决定了固液两相多组分物料混合的均匀性,进而影响着最终的装药质量。而螺带-冲孔四斜叶搅拌桨作为该阶段的核心部件,其合理的结构参数对于提升固液混合性能具有显著影响。该文采用数值模拟、最优拉丁超立方采样法、响应面法和多目标优化算法相结合的方式对该桨叶的关键结构参数进行优化以进一步提高该桨叶的混合效率,实现熔混过程物料的高效混合。具体来说,首先,选择固液混合搅拌器的桨叶离底高度、桨叶层间距、桨叶倾角以及螺带宽度4个关键参数作为优化变量,以提高悬浮均匀度和降低功率消耗为优化目标;然后,采用最优拉丁超立方采样方法进行试验设计,并基于CFD仿真模拟获得50组样本数据;接着,根据样本数据构建桨叶结构参数与混合均匀度和功率消耗的二阶响应面代理模型,并结合优化变量约束范围建立桨叶结构参数多目标优化数学模型;最后,为了克服传统天鹰优化算法在求解后期由于种群多样性减少易陷入局部最优的问题,引入精英混沌反向学习策略和柯西-高斯变异策略,提出一种改进的多目标天鹰优化(improved multi-objective aquila optimization,IMOAO)算法,并采用IMOAO算法对桨叶结构参数多目标优化问题进行求解,以获取最优搅拌桨结构参数组合。结果表明:相比于初始设计,优化后的桨叶在功率消耗基本不变的情况下,混合均匀度提升了11.96%,同时,结合桨叶优化前后槽内的固相浓度分布情况可以看出,优化后搅拌槽内的固相浓度分布均匀性明显优于初始设计,基本实现了均匀混合,进一步证明了桨叶结构参数多目标优化方法的有效性。 展开更多
关键词 固液混合 数值模拟 天鹰优化算法 多目标优化
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基于变分模态分解和深度多核极限学习机的轴承故障分类 被引量:1
16
作者 邵磊 祝晓晨 +2 位作者 李季 刘宏利 孙文涛 《天津理工大学学报》 2024年第5期32-39,共8页
针对轴承故障分类任务中核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)超参数选择困难、模型运算速度慢的问题,提出一种基于深度混合核极限学习机(deep hybrid kernel extreme learning machine,DHKELM)的轴承故障分类方法,利用... 针对轴承故障分类任务中核极限学习机(kernel extreme learning machine,KELM)超参数选择困难、模型运算速度慢的问题,提出一种基于深度混合核极限学习机(deep hybrid kernel extreme learning machine,DHKELM)的轴承故障分类方法,利用天鹰优化算法(aquila optimization algorithm,AO)实现该模型超参数的优化选择。首先,以峰度指数作为鲸鱼优化算法(whale optimization algorithm,WOA)的适应度函数,对变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)的相关参数寻优,利用最优参数组合进行VMD分解,得到k个模态分量并求其希尔伯特-黄变换(Hilbert-Huang Transform,HHT)边际谱作为特征数据,将其作为天鹰优化DHKELM分类器的输入,对不同状态的轴承故障进行识别。实验结果表明,KELM,DHKELM,天鹰优化DHKELM三种分类模型故障识别准确率分别为94%,96.67%,98.34%,运算时间分别为0.0631,0.0360,0.0175 s,证明AO-DHKELM识别准确率和运算速度均具有明显优势。 展开更多
关键词 滚动轴承 深度混合核极限学习机 天鹰优化算法 变分模态分解 边际谱
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引入相量算子和流向算子的天鹰优化算法 被引量:3
17
作者 周玉 裴泽宣 +1 位作者 王培崇 陈博 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期304-316,共13页
针对天鹰优化算法搜索效率不足,容易陷入局部最优的缺点,提出多策略改进天鹰优化算法(MIAO).引入广义正态分布优化算法(GNDO),将该算法得出的结果与天鹰优化算法第1阶段得出的结果进行比较,筛选出这2种优化算法下的最优值.该操作扩大了... 针对天鹰优化算法搜索效率不足,容易陷入局部最优的缺点,提出多策略改进天鹰优化算法(MIAO).引入广义正态分布优化算法(GNDO),将该算法得出的结果与天鹰优化算法第1阶段得出的结果进行比较,筛选出这2种优化算法下的最优值.该操作扩大了搜索空间,提高了解的质量.引入相量算子,将第2阶段变为自适应的非参数优化,提高算法的高维优化能力.针对天鹰优化算法在迭代后期存在种群多样性降低、局部开发能力不足的问题,在天鹰算法的第3阶段引入流向算子,使信息可以在每个个体间相互传递,提高种群信息的利用率,增强天鹰优化算法的开发性能.通过对16个测试函数寻优对比分析以及Wilcoxon秩和检验可知,MIAO的寻优能力和收敛速度都有较大的提升.为了验证MIAO算法的实用性和可行性,采用所提算法求解减速器设计问题,通过实际工程优化问题的实验对比分析可知,MIAO算法在处理现实优化问题上具有一定的优越性. 展开更多
关键词 天鹰优化算法 广义正态分布优化算法 相量算子 流向算子 测试函数 Wilcoxon秩和检验
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土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型与预测结果解释 被引量:32
18
作者 余红玲 王晓玲 +3 位作者 任炳昱 郑鸣蔚 吴国华 朱开渲 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第10期1195-1209,共15页
针对现有土石坝渗流数值模拟方法计算效率较低、难以实时分析大坝渗流性态,而现有基于机器学习算法建立的代理模型又存在模型可解释性较差的问题,提出土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型,并基于Shapley加性解释(SHapley Addit... 针对现有土石坝渗流数值模拟方法计算效率较低、难以实时分析大坝渗流性态,而现有基于机器学习算法建立的代理模型又存在模型可解释性较差的问题,提出土石坝渗流性态分析的IAO-XGBoost集成学习模型,并基于Shapley加性解释(SHapley Additive exPlanation,SHAP)理论对预测结果进行解释。在采用多地质体自动建模方法和CFD技术对大坝渗流场进行计算分析的基础上,基于改进的天鹰(Improved Aquila Optimization,IAO)算法优化极限梯度提升(eXtreme Gradient Boosting,XGBoost)集成学习算法中的n_estimators、max_depth和learning_rate等超参数,进而建立基于IAO-XGBoost集成学习算法的大坝渗流性态指标预测模型,以揭示上下游水位和坝基地层渗透系数等输入特征变量与渗流性态指标模拟值间的复杂非线性映射关系。进一步地,将IAO-XGBoost集成学习算法与可解释机器学习框架SHAP理论相结合,挖掘影响大坝渗流性态指标预测结果的关键特征,并解释特征变量对渗流性态指标预测的影响。案例研究表明,IAO-XGBoost具有较高的预测精度,相比于IAO-GBDT、IAO-RF、IAO-DT和IAO-SVR算法,其预测精度分别提高了0.52%、11.64%、37.21%和25.07%;且相比于IAO-XGBoost、IAO-GBDT和IAO-RF算法的特征重要性分析方法,SHAP理论具有更强的模型可解释性,提高了预测结果的可信度。 展开更多
关键词 土石坝 渗流性态分析 XGBoost 可解释性 SHAP理论 改进的天鹰优化算法
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大坝渗流安全监测数据异常检测的改进DSAE模型 被引量:13
19
作者 余红玲 王晓玲 +3 位作者 程正飞 喻葭临 吴国华 郑鸣蔚 《水力发电学报》 CSCD 北大核心 2023年第10期128-138,共11页
针对现有大坝渗流安全监测数据异常检测方法存在检测效率和精度较低的不足,以及在异常阈值拟定过程中大多未能综合考虑监测数据随机性和模糊性的问题,提出大坝渗流安全监测数据异常检测的改进深度稀疏自编码器(deep sparse autoencoder,... 针对现有大坝渗流安全监测数据异常检测方法存在检测效率和精度较低的不足,以及在异常阈值拟定过程中大多未能综合考虑监测数据随机性和模糊性的问题,提出大坝渗流安全监测数据异常检测的改进深度稀疏自编码器(deep sparse autoencoder,DSAE)模型。在以奇异谱分析方法提取监测数据残差分量的基础上,采用基于混沌初始化和非线性飞行速率改进的天鹰优化(improved Aquila optimization,IAO)算法对DSAE的超参数进行优化,建立IAO-DSAE模型,实现对监测数据残差分量的高精度重构;然后,在异常阈值的拟定过程中,将逆向云算法中的期望和熵值分别替代传统3σ法中的均值和标准差,以综合考虑监测数据的随机性和模糊性对异常阈值拟定的影响,提高异常检测结果的可靠性。工程案例研究表明,相比于基于统计模型法和3σ法的异常检测方法,根据所提方法处理后的渗流安全监测数据建立的预测模型,预测精度的平均提高幅度分别为5.56%和6.99%,验证了所提方法的有效性。 展开更多
关键词 渗流安全 异常检测 深度稀疏自编码器(DSAE) 逆向云 改进天鹰优化(IAO)算法 奇异谱分析
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基于VMD和IAO-SVM的电压暂降源识别方法 被引量:19
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作者 陈晓华 王志平 +6 位作者 吴杰康 陈盛语 许海文 孙中海 杨国荣 江剑民 陈锦涛 《广东电力》 2023年第1期59-67,共9页
针对支持向量机(support vector machine,SVM)的惩罚因子、核函数参数选择困难和天鹰优化(aquila optimizer,AO)算法在寻优时容易陷入局部最优解的问题,利用改进的天鹰优化(improved aquila optimizer,IAO)算法对SVM的惩罚因子和核函数... 针对支持向量机(support vector machine,SVM)的惩罚因子、核函数参数选择困难和天鹰优化(aquila optimizer,AO)算法在寻优时容易陷入局部最优解的问题,利用改进的天鹰优化(improved aquila optimizer,IAO)算法对SVM的惩罚因子和核函数参数进行寻优,构建IAO-SVM分类器,利用变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)提取电压暂降源信号三相电压的特征向量,并进行归一化处理之后输入到构造好的IAO-SVM分类器中对样本进行训练与识别,并与K近邻、极限学习机、SVM和AO-SVM这4种分类器进行对比。仿真结果表明,在对8种电压暂降源信号分别加入0 dB、10 dB、20 dB、30 dB、40 dB、50 dB和60 dB的高斯白噪声情况下,IAO-SVM分类器识别的准确率分别为99.5%、94%、99.25%、100%、99.25%、98.5%和97.25%,其识别准确率最高,验证了在对信号加入不同的高斯白噪声时,IAO-SVM分类器均具有较高的识别准确率和抗噪声能力,有助于解决电压暂降源的分类问题。 展开更多
关键词 变分模态分解 改进天鹰优化算法 支持向量机 电压暂降源识别 奇异值熵 近似熵
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