بهینه‌سازی مسائل مهندسی با قیود گسسته و پیوسته بکمک الگوریتم‌های فراابتکاری تطبیقی پویا

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 گروه دینامیک پرواز و کنترل-فناوری های نوین و هوافضا- شهیدبهشتی تهران- تهران- ایران

3 دانشگاه معماری و هنر پارس

چکیده

هدف این مقاله، پیاده‌سازی و بررسی روش‌های مختلف الگوریتم‌های فراابتکاری برای حل پنج مسأله مهندسی است. لذا این مسائل مهندسی، به صورت مقید، بررسی شده سپس با استفاده از پنج الگوریتم فراابتکاری کرم شب‌تاب، رقابت استعماری، قورباغه، مورچگان و گرگ خاکستری و با هدف کاهش هزینه‌های مسائل مهندسی، بهینه‌سازی شده و نتایج حل آن صحت‌سنجی شده است. در واقع، در هر یک از الگوریتم‌های بهینه‌سازی استفاده شده، یک عامل تطبیقی پویا برای متعادل‌کردن نرخ همگرایی و توانایی جستجوی بهینه مطلق با تنظیم سرعت جستجو در طول فرآیند جستجو معرفی شده است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در هر یک از الگوریتم‌ها، تکنیک‌هایی برای خروج از بهینه محلی استفاده می‌شود که باعث می‌شود پاسخ‌ها به بهینه مطلق همگرا شوند. برای ارزیابی کیفیت و دقت الگوریتم‌ها، از تست حساسیت سنجی و مقایسه اعداد همگرایی برای نتایج حاصل از اجرای هر الگوریتم بر روی داده‌ها استفاده شده است. نتایج به‌دست آمده نشان می‌دهد که الگوریتم کرم شب‌تاب در مساله فنرکششی، الگوریتم قورباغه در مساله خرپای سه میله‌ای، الگوریتم رقابت استعماری در مسائل کاهنده سرعت و طراحی چرخدنده، و الگوریتم گرگ خاکستری در مساله مخزن تحت فشار، در یافتن بهینه مطلق، عملکرد دقیق‌تری را ارائه کردند. در واقع این الگوریتم‌ها برای حل بهینه‌ مسائل با تولید جمعیت تصادفی، ایجاد همسایگی و انتخاب بهترین همسایه به شرط ارضاء قیود متغیرهای مسائل، رسیدن به حل بهینه را آسان می‌کند. در نتیجه، این مقاله نشان می‌دهد که هر الگوریتم فراابتکاری می‌تواند در یک مسئله مهندسی مشخص، بسته به نوع مساله و شرایط محیطی، عملکرد بهتری داشته باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimization of engineering problems with discrete and continuous constraints using dynamic adaptive meta-heuristic algorithms

نویسندگان [English]

  • sayedMostafa mousavi 1
  • Alireza Toloei 2
  • mohammadhosein Toloei 3
1 Shahid Beheshti University
2 Department of Flight Dynamics and Control - New Technologies and Aerospace - Shahid beheshti Tehran - Tehran - Iran
3 Pars University of Architecture and Art
چکیده [English]

The purpose of this article is to implement different methods of meta-heuristic algorithms to solve five engineering problems. these engineering problems have been optimized using five meta-heuristic algorithms of firefly, colonial competition, frog, ants and gray wolf with the aim of reducing the costs of engineering problems. in each of the algorithms, a dynamic adaptive factor is introduced to balance the convergence rate and absolute optimal search ability by adjusting the search speed during the search process. Investigations show that in each of the algorithms techniques are used to leave the local optimum, which makes the answers converge to the absolute optimum. To evaluate the quality and accuracy of the algorithms, the sensitivity test and the comparison of the convergence numbers for the results of the implementation of each algorithm on the data have been used. The results show that the firefly algorithm in spring tension problem, frog algorithm in three-bar truss problem, the colonial competition algorithm in the speed reducer and gear design problems, and the gray wolf algorithm in the pressure tank problem provided more accurate performance in finding the absolute optimum. . In fact, these algorithms make it easy to achieve the optimal solution by generating a random population, creating a neighborhood and choosing the best neighbor, provided that the constraints of the variables of the problem are satisfied. As a result, this paper shows that any meta-heuristic algorithm can perform better in a specific engineering problem, depending on the type of problem and environmental conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Constrained engineering design optimization problems
  • continuous and discrete design variables
  • meta-heuristics
  • Imperialist Competitive
  • ants
  • Frog
  • grey wolf
  • firefly
CAPTCHA Image