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提出了一种并行混沌搜索结合模式搜索法的混合优化算法，并应用于非线性系统参数估计。该算法采用并行混沌搜索机制，多个混沌变量同时映射一个优化变量。为了提高搜索速度，在每一次并行混沌搜索之后，由模式搜索法对并行混沌搜索结果再次寻优。该优化算法具有混沌优化的全局搜索能力，而模式搜索法则加快了局部寻优性能。该算法应用于三种不同非线性系统中，仿真结果表明其是一种有效的参数估计方法，参数估计精度优。