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【智能优化算法】基于协同群体优化算法（SSOA）求解单目标优化问题附matlab代码

时间：2023-12-03 来源： 浏览：

【智能优化算法】基于协同群体优化算法（SSOA）求解单目标优化问题附matlab代码

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内容介绍

协同群体优化算法（SSOA）是一种基于群体智能的优化算法，它模拟了自然界中群体协同工作的过程，通过群体成员之间的合作和竞争来寻找最优解。本文将介绍SSOA算法的流程及其在优化问题中的应用。

SSOA算法的流程可以分为初始化、个体更新、群体更新和终止条件四个步骤。

首先是初始化阶段，算法需要初始化一定数量的群体成员，这些成员可以是随机生成的个体，也可以是根据问题特点进行初始化。接下来是个体更新阶段，每个个体根据一定的更新策略进行更新，以适应当前环境的变化。在群体更新阶段，群体中的成员相互交流信息，通过合作和竞争来调整自身状态，以期望获得更好的适应性。最后是终止条件阶段，当满足一定的终止条件时，算法停止运行并输出最优解。

SSOA算法在解决优化问题时具有一定的优势。首先，它能够在搜索过程中充分利用群体成员之间的信息交流，从而避免陷入局部最优解。其次，通过群体协同工作的方式，算法具有较强的全局搜索能力，能够快速收敛到最优解附近。此外，SSOA算法还具有较好的鲁棒性和适应性，能够适用于不同类型的优化问题。

在实际应用中，SSOA算法已被广泛应用于各种优化问题的求解中，如工程优化、机器学习、数据挖掘等领域。例如，在工程优化中，可以利用SSOA算法对复杂的工程结构进行优化设计；在机器学习中，可以利用SSOA算法对模型参数进行优化调整；在数据挖掘中，可以利用SSOA算法对大规模数据集进行特征选择和模式挖掘。

总之，协同群体优化算法（SSOA）是一种有效的优化算法，它模拟了自然界中群体协同工作的过程，具有较强的全局搜索能力和适应性，已被广泛应用于各种优化问题的求解中。希望本文能够帮助读者更好地了解SSOA算法的流程及其在优化问题中的应用。

部分代码

%_______________________________________________________________________________________% % Synergistic Swarm Optimization Algorithm (SSOA) source codes (version 1.0) % % % % Developed in MATLAB R2015a (7.13) % % Author and programmer: Laith Abualigah % % e-Mail: % % Homepage: % % 1- https://scholar.google.com/citations?user=39g8fyoAAAAJ&hl=en % % 2- https://www.researchgate.net/profile/Laith_Abualigah % % % % Main paper: % %_____________Synergistic Swarm Optimization Algorithm (SSOA) % %_______________________________________________________________________________________% function [LB,UB,Dim,F_obj] = Get_F(F) switch F case ’F1’ F_obj = @F1; LB = -100; UB = 100; Dim = 10; case ’F2’ F_obj = @F2; LB = -10; UB = 10; Dim = 10; case ’F3’ F_obj = @F3; LB = -100; UB = 100; Dim = 10; case ’F4’ F_obj = @F4; LB = -100; UB = 100; Dim = 10; case ’F5’ F_obj = @F5; LB = -30; UB = 30; Dim = 10; case ’F6’ F_obj = @F6; LB = -100; UB = 100; Dim = 10; case ’F7’ F_obj = @F7; LB = -1.28; UB = 1.28; Dim = 10; case ’F8’ F_obj = @F8; LB = -500; UB = 500; Dim = 10; case ’F9’ F_obj = @F9; LB = -5.12; UB = 5.12; Dim = 10; case ’F10’ F_obj = @F10; LB = -32; UB = 32; Dim = 10; case ’F11’ F_obj = @F11; LB = -600; UB = 600; Dim = 10; case ’F12’ F_obj = @F12; LB = -50; UB = 50; Dim = 10; case ’F13’ F_obj = @F13; LB = -50; UB = 50; Dim = 10; case ’F14’ F_obj = @F14; LB = -65.536; UB = 65.536; Dim = 2; case ’F15’ F_obj = @F15; LB = -5; UB = 5; Dim = 4; case ’F16’ F_obj = @F16; LB = -5; UB = 5; Dim = 2; case ’F17’ F_obj = @F17; LB = [-5,0]; UB = [10,15]; Dim = 2; case ’F18’ F_obj = @F18; LB = -2; UB = 2; Dim = 2; case ’F19’ F_obj = @F19; LB = 0; UB = 1; Dim = 3; case ’F20’ F_obj = @F20; LB = 0; UB = 1; Dim = 6; case ’F21’ F_obj = @F21; LB = 0; UB = 10; Dim = 4; case ’F22’ F_obj = @F22; LB = 0; UB = 10; Dim = 4; case ’F23’ F_obj = @F23; LB = 0; UB = 10; Dim = 4; end end %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % F1 function o = F1(x) o = sum(x.^2); end % F2 function o = F2(x) o = sum(abs(x))+prod(abs(x)); end % F3 function o = F3(x) dim = size(x,2); o = 0; for i=1:dim o = o+sum(x(1:i))^2; end end % F4 function o = F4(x) o = max(abs(x)); end % F5 function o = F5(x) dim = size(x,2); o = sum(100*(x(2:dim)-(x(1:dim-1).^2)).^2+(x(1:dim-1)-1).^2); end % F6 function o = F6(x) o = sum(abs((x+.5)).^2); end % F7 function o = F7(x) dim = size(x,2); o = sum([1:dim].*(x.^4))+rand; end % F8 function o = F8(x) o = sum(-x.*sin(sqrt(abs(x)))); end % F9 function o = F9(x) dim = size(x,2); o = sum(x.^2-10*cos(2*pi.*x))+10*dim; end % F10 function o = F10(x) dim = size(x,2); o = -20*exp(-.2*sqrt(sum(x.^2)/dim))-exp(sum(cos(2*pi.*x))/dim)+20+exp(1); end % F11 function o = F11(x) dim = size(x,2); o = sum(x.^2)/4000-prod(cos(x./sqrt([1:dim])))+1; end % F12 function o = F12(x) dim = size(x,2); o = (pi/dim)*(10*((sin(pi*(1+(x(1)+1)/4)))^2)+sum((((x(1:dim-1)+1)./4).^2).*... (1+10.*((sin(pi.*(1+(x(2 : dim)+1)./4)))).^2))+((x(dim)+1)/4)^2)+sum(Ufun(x,10,100,4)); end % F13 function o = F13(x) dim = size(x,2); o = .1*((sin(3*pi*x(1)))^2+sum((x(1:dim-1)-1).^2.*(1+(sin(3.*pi.*x(2:dim))).^2))+... ((x(dim)-1)^2)*(1+(sin(2*pi*x(dim)))^2))+sum(Ufun(x,5,100,4)); end % F14 function o = F14(x) aS = [-32 -16 0 16 32 -32 -16 0 16 32 -32 -16 0 16 32 -32 -16 0 16 32 -32 -16 0 16 32;,... -32 -32 -32 -32 -32 -16 -16 -16 -16 -16 0 0 0 0 0 16 16 16 16 16 32 32 32 32 32]; for j=1:25 bS(j) = sum((x’-aS(:,j)).^6); end o = (1/500+sum(1./([1:25]+bS))).^(-1); end % F15 function o = F15(x) aK = [.1957 .1947 .1735 .16 .0844 .0627 .0456 .0342 .0323 .0235 .0246]; bK = [.25 .5 1 2 4 6 8 10 12 14 16];bK=1./bK; o = sum((aK-((x(1).*(bK.^2+x(2).*bK))./(bK.^2+x(3).*bK+x(4)))).^2); end % F16 function o = F16(x) o = 4*(x(1)^2)-2.1*(x(1)^4)+(x(1)^6)/3+x(1)*x(2)-4*(x(2)^2)+4*(x(2)^4); end % F17 function o = F17(x) o = (x(2)-(x(1)^2)*5.1/(4*(pi^2))+5/pi*x(1)-6)^2+10*(1-1/(8*pi))*cos(x(1))+10; end % F18 function o = F18(x) o = (1+(x(1)+x(2)+1)^2*(19-14*x(1)+3*(x(1)^2)-14*x(2)+6*x(1)*x(2)+3*x(2)^2))*... (30+(2*x(1)-3*x(2))^2*(18-32*x(1)+12*(x(1)^2)+48*x(2)-36*x(1)*x(2)+27*(x(2)^2))); end % F19 function o = F19(x) aH = [3 10 30;.1 10 35;3 10 30;.1 10 35];cH=[1 1.2 3 3.2]; pH = [.3689 .117 .2673;.4699 .4387 .747;.1091 .8732 .5547;.03815 .5743 .8828]; o = 0; for i=1:4 o = o-cH(i)*exp(-(sum(aH(i,:).*((x-pH(i,:)).^2)))); end end % F20 function o = F20(x) aH = [10 3 17 3.5 1.7 8;.05 10 17 .1 8 14;3 3.5 1.7 10 17 8;17 8 .05 10 .1 14]; cH = [1 1.2 3 3.2]; pH = [.1312 .1696 .5569 .0124 .8283 .5886;.2329 .4135 .8307 .3736 .1004 .9991;... .2348 .1415 .3522 .2883 .3047 .6650;.4047 .8828 .8732 .5743 .1091 .0381]; o = 0; for i=1:4 o = o-cH(i)*exp(-(sum(aH(i,:).*((x-pH(i,:)).^2)))); end end % F21 function o = F21(x) aSH = [4 4 4 4;1 1 1 1;8 8 8 8;6 6 6 6;3 7 3 7;2 9 2 9;5 5 3 3;8 1 8 1;6 2 6 2;7 3.6 7 3.6]; cSH = [.1 .2 .2 .4 .4 .6 .3 .7 .5 .5]; o = 0; for i=1:5 o = o-((x-aSH(i,:))*(x-aSH(i,:))’+cSH(i))^(-1); end end % F22 function o = F22(x) aSH = [4 4 4 4;1 1 1 1;8 8 8 8;6 6 6 6;3 7 3 7;2 9 2 9;5 5 3 3;8 1 8 1;6 2 6 2;7 3.6 7 3.6]; cSH = [.1 .2 .2 .4 .4 .6 .3 .7 .5 .5]; o = 0; for i=1:7 o = o-((x-aSH(i,:))*(x-aSH(i,:))’+cSH(i))^(-1); end end % F23 function o = F23(x) aSH = [4 4 4 4;1 1 1 1;8 8 8 8;6 6 6 6;3 7 3 7;2 9 2 9;5 5 3 3;8 1 8 1;6 2 6 2;7 3.6 7 3.6]; cSH = [.1 .2 .2 .4 .4 .6 .3 .7 .5 .5]; o = 0; for i=1:10 o = o-((x-aSH(i,:))*(x-aSH(i,:))’+cSH(i))^(-1); end end function o=Ufun(x,a,k,m) o = k.*((x-a).^m).*(x>a)+k.*((-x-a).^m).*(x<(-a)); end

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1 各类智能优化算法改进及应用

生产调度、经济调度、装配线调度、充电优化、车间调度、发车优化、水库调度、三维装箱、物流选址、货位优化、公交排班优化、充电桩布局优化、车间布局优化、集装箱船配载优化、水泵组合优化、解医疗资源分配优化、设施布局优化、可视域基站和无人机选址优化

2 机器学习和深度学习方面

卷积神经网络（CNN）、LSTM、支持向量机（SVM）、最小二乘支持向量机（LSSVM）、极限学习机（ELM）、核极限学习机（KELM）、BP、RBF、宽度学习、DBN、RF、RBF、DELM、XGBOOST、TCN实现风电预测、光伏预测、电池寿命预测、辐射源识别、交通流预测、负荷预测、股价预测、PM2.5浓度预测、电池健康状态预测、水体光学参数反演、NLOS信号识别、地铁停车精准预测、变压器故障诊断

2.图像处理方面

图像识别、图像分割、图像检测、图像隐藏、图像配准、图像拼接、图像融合、图像增强、图像压缩感知

3 路径规划方面

旅行商问题（TSP）、车辆路径问题（VRP、MVRP、CVRP、VRPTW等）、无人机三维路径规划、无人机协同、无人机编队、机器人路径规划、栅格地图路径规划、多式联运运输问题、车辆协同无人机路径规划、天线线性阵列分布优化、车间布局优化

4 无人机应用方面

无人机路径规划、无人机控制、无人机编队、无人机协同、无人机任务分配、无人机安全通信轨迹在线优化

5 无线传感器定位及布局方面

传感器部署优化、通信协议优化、路由优化、目标定位优化、Dv-Hop定位优化、Leach协议优化、WSN覆盖优化、组播优化、RSSI定位优化

6 信号处理方面

信号识别、信号加密、信号去噪、信号增强、雷达信号处理、信号水印嵌入提取、肌电信号、脑电信号、信号配时优化

7 电力系统方面

微电网优化、无功优化、配电网重构、储能配置

8 元胞自动机方面

交通流 人群疏散 病毒扩散 晶体生长

9 雷达方面

卡尔曼滤波跟踪、航迹关联、航迹融合

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