基于双高斯函数的一种高效鸟群优化算法

针对采用鸟群算法求解实际问题中的复杂函数时存在易陷入局部最优、学习能力差、缺乏收敛性理论分析等问题,提出基于双高斯函数的一种高效鸟群优化算法。该算法增加了鸟群的挑食行为,巧妙地避免初始寻优值易陷入局部最优点或鞍点的问题。同时,通过构建智能学习行为提高算法的自适应学习能力;然后构建双高斯函数更新法提高种群的多样性以增强算法全局搜索能力;最后,对于高效鸟群优化算法,给出时间复杂度分析。对多种标准测试函数进行仿真实验,实验结果表明,对于复杂函数优化,高效鸟群优化算法在达到收敛时其迭代次数相对基本鸟群算法减少50%左右,寻优成功率提高10%左右。

融合柯西变异的鸟群与算术混合优化算法

针对鸟群优化算法迭代初期种群多样性不足、迭代后期收敛速度慢、易陷入局部最优解等问题,提出一种融合柯西变异的鸟群与算术混合优化算法(hybrid algorithm of bird swarm algorithm and arithmetic optimization algorithm based on Cauchy mutation,HBSAAOA)。利用算术优化算法中乘除算子的高分布性对BSA中生产者的位置进行更新,以提高种群多样性,增强全局搜索能力。引入随机搜索策略和柯西变异策略来生成候选解,对后期局部开发阶段进行扰动,以增强算法跳出局部最优解的能力并提高收敛速度。利用贪婪策略对最优个体进行选择并替代较差的个体,从而提高解的质量。通过对23个经典测试函数以及部分CEC2014基准函数进行仿真实验,并将HBSAAOA应用到两个工程应用问题上,结果表明改进策略有效,改进算法的收敛速度更快、寻优精度更高,并且鲁棒性更好。

一种有效的多峰优化鸟群算法

针对鸟群算法(BSA)在处理多峰优化问题时容易出现陷入局部极值的问题,提出了一种有效的多峰优化鸟群算法(MOBSA),通过对仿生过程即鸟类身份的分类策略进行调整,并将应用于初始位置生成和飞行位置更新的莱维飞行引入到鸟群算法中,从而有效地提高了鸟群算法的仿生智能性.以标准鸟群算法和粒子群算法作为对比,在6个优化函数的30维上进行了仿真对比实验.实验结果表明:多峰优化鸟群算法在单峰函数上能有效地提高优化精度,在多峰函数上也能跳出部分极值,得到比鸟群算法更好的优化结果,是一种有效的改进鸟群算法.

基于层次多尺度散布熵的滚动轴承智能故障诊断

针对全寿命周期内滚动轴承振动信号的特征提取与智能诊断问题,该研究提出一种基于层次多尺度散布熵的滚动轴承智能故障诊断方法。首先,在散布熵的基础上,结合层次分解和多尺度分析的理论思想,提出一种信号复杂性度量方法——层次多尺度散布熵(Hierarchical Multiscale Dispersion Entropy,HMDE);其次,为了避免HMDE按经验性选取参数的缺陷,借助鸟群优化算法(Bird Swarm Algorithm,BSA)自适应地确定其重要参数,并采用参数优化的HMDE提取原轴承振动信号中的多层次、多尺度故障特征;最后,将构建的多维度故障特征矩阵输入到支持矩阵机(Support Matrix Machine,SMM)中进行模型训练并完成轴承故障模式及程度的自动判别。通过2组轴承加速寿命试验对所提方法进行了有效性验证。通过与精细复合多尺度散布熵(Refined Composite Multiscale Dispersion Entropy,RCMDE)、广义复合多尺度排列熵(Generalized Composite Multiscale Permutation Entropy,GCMPE)、广义精细复合多尺度样本熵(Generalized Refined Composite Multiscale Sample Entropy,GRCMSE)、层次模糊熵(Hierarchical Fuzzy Entropy,HFE)、层次样本熵(Hierarchical Sample Entropy,HSE)、修改的层次多尺度散布熵(Modified Hierarchical Multiscale Dispersion Entropy,MHMDE)和层次多尺度排列熵(Hierarchical Multiscale Permutation Entropy,HMPE)方法的识别精度对比,对于XJTU-SY轴承加速寿命试验,本文方法的平均识别精度分别提高了3.89、12.34、6.63、9.15、7.09、0.81和2.63个百分点。对于ABLT-1A轴承加速寿命试验,本文方法的平均识别精度分别提高了2.17、3.51、6.17、9.51、11.51、1.17和3.01个百分点。本文方法实现了全寿命周期内滚动轴承不同故障模式及程度的识别,与传统的基于多尺度熵或层次熵的故障诊断方法相比,能够获取更全面、更丰富的轴承故障特征信息,识别精度得到了较大的提升。本文研究可为全寿命周期内滚动轴承故障诊断提供参考。