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改进的鲸鱼算法(IWOA)优化BP神经网络原理及Matlab代码复现

时间:2024-10-28 09:17:18浏览次数:7  
标签:种群 IWOA 模型 BP Matlab 鲸鱼 收敛

目录

0 引言

1 数学模型

2 模型性能提升

3 Maltab代码

3.1 伪代码

3.3 IWOA-BP

0 引言

为了缓解 WOAQ 易陷入局部最优和收敛精度低的问题,武泽权等人提出一种改进的鲸鱼优化算法(IWOA)。该算法通过准反向学习方法来初始化种群,提高种群的多样性;然后将线性收敛因子修改为非线性收敛因子,有利于平衡全局搜索和局部开发能力;另外,通过增加自适应权重改进鲸鱼优化算法的局部搜索能力,提高收敛精度;最后,通过随机差分变异策略及时调整鲸鱼优化算法,避免陷入局部最优。

1 数学模型

IWOA是在WOA的基础上引入三个方面的策略提高WOA的求解精度和全局搜索性,分别是准反向学习初始化种群、非线性收敛因子策略和自适应权重策略与随机差分法变异策略,具体模型如下:

1)准反向学习初始化种群:WOA采用的是随机初始化的方法,该方法随机性很大,不能保证初始种群的多样性。因此改进该策略引入了反 向学习的改进方法,即准反向学习来初始化种群。具体模型如下:

式(7)为对种群初始化的反向解,式(8)为种群准方向解,式(9)为准方向和随机中选取更适应全局性种群位置。其中a,b为问题维度边界。

2)非线性收敛因子:由于收敛因子 a 进行线性变化并不能很好地调节全局搜索能力和局部开发能力,因此本文提出来一种非线性收敛因子来优化模型:

式中max_iter 为最大迭代次数; t 为当前迭代次数; μ 和 φ 是其表达式相关参数,选取 μ=1/2,φ=0.

3)自适应权重策略与随机差分法变异策略:WOA在后期局部开发时易陷入局部最优,出现早熟收敛的现象,为了使算法能够保持种群的多样性并且能够及时跳出局部最优,提出来一种自适应权重策略和随机差分变异策略。具体数学表达式如下:

式(11)(12)为自适应权重下鲸鱼气泡攻击,式(13)引入随机差分提高模型多样性,其中ω为自适应权重。

2 模型性能提升

IWOA-BP和WOA-BP的模型性能如下:数据为UCI单输出回归数据:

1)精度指标

2)寻优指标

3 Maltab代码

3.1 伪代码

3.3 IWOA-BP

单输出回归预测模型、多输出回归预测模型、分类模型、时间序列的代码:

改进的鲸鱼算法优化BP神经网络-CSDN博客

标签:种群,IWOA,模型,BP,Matlab,鲸鱼,收敛
From: https://blog.csdn.net/2403_88401503/article/details/143274132

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