الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته : ارشد مهندسی صنایع

رشته صنایع یکی از مهمترین زیر شاخه های فنی و مهندسی شامل گرایش های متعددی در مقطع کارشناسی ارشد میباشد . در ادامه به معرفی نمونه پایان نامه ارشد مهندسی صنایع با عنوان : الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته که در 105 صفحه در فرمت قابل ویرایش Word به نگارش در آمده میپردازیم .

چکیده تحقیق الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته :

در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. ساختار اغلب الگوریتم ها بر مبنای یک پدیده در طبیعت بوده است. هر یک از آنها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.

در این پایان نامه یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی می شود. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. در این الگوریتم هر جستجوگر معرف یک جواب است. الگوریتم جستجوگر تکاملی در هر گام ناحیه جستجو و جستجوگرها را به چند قسمت تقسیم می کند و هر گروه جستجو را به ناحیه ای تخصیص می دهد. حرکت جستجوگرها در ناحیه ها بر اساس یک روند تکاملی ساده می باشد ولی هیچ کدام از جستجوگرها اجازه ورود به ناحیه های دیگر را ندارند. در مرحله بعد تعدادی از ناحیه ها که بهترین مقدار تابع هدف را دارا هستند انتخاب و به چند ناحیه کوچکتر تقسیم می شوند و گروه های جستجوگر به آنها تخصیص داده می شوند. این مراحل تا برقراری شرط توقف ادامه پیدا خواهد کرد برای سنجش عملکرد این الگوریتم از مثال های موجود در مقالات پر رجوع ترین الگوریتم ها استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری الگوریتم جستجوگر تکاملی بر این الگوریتم ها است.

کلمات کلیدی

بهینه سازی هوشمند، الگوریتم های فرا ابتکاری، بهینه سازی سراسری، الگوریتم جستجوگر تکاملی، بهینه سازی پیوسته

اهمیت و ضرورت تحقیق

گستره استفاده از الگوریتم های فراابتکاری در علوم مختلف به خصوص مهندسی صنایع در طی سال های گذشته بسیار زیاد بوده است. تعداد ارجاعات به مقالات اصلی این الگوریتم ها خود گواه این امر است. در ادامه به تعدادی از این موارد اشاره می شود.

الگوریتم تجمعی ذرات (1995) – 19927 ارجاع
الگوریتم هارمونی (2001) – 866 ارجاع
الگوریتم زنبور عسل (2007) – 590 ارجاع
الگوریتم فرهنگ (1994) – 517 ارجاع
الگوریتم رقابت استعماری (2007) – 195 ارجاع
الگوریتم گرانشی (2009) – 188 ارجاع

تعداد ارجاعات بسیار زیاد به مقالات الگوریتم های فراابتکاری نشان دهنده اهمیت فراوان این روش ها است. روش حل یا پدیده علمی که وسعت استفاده از آنها به این شکل باشد بسیار اندک است.

فهرست مطالب تحقیق الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته

عنوان	صفحه
1- کلیات تحقیق	1
1-1- مقدمه	2
1 -2- تعریف مساله	2
1 -3- هدف تحقیق	3
1 -4- فرضیات تحقیق	3
1 -5- اهمیت و ضرورت تحقیق	3
1 -6- خلاصه فصل های آتی	4
2- ادبیات و پیشینه تحقیق	5
2-1- مقدمه	6
2-2- مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری	6
2-3- جمع بندی	15
3- زمینه های علمی تحقیق	16
3-1- مقدمه	17
3-2- مسائل بهینه سازی	17
3-3- بررسي روش‌هاي جستجو و بهينه‌سازي	18
3-3-1- روش‌هاي شمارشي	19
3-3-2- روش‌هاي محاسباتي	20
3-3-3- روش‌هاي ابتكاري و فرا ابتکاری	21
3-4- مسائل بهينه‌سازي تركيبي	21
3-5- روش های حل مسائل بهينه‌سازي تركيبي	23
3-5-1- روش های ابتکاری	24
3-5-1-1- آزاد‌سازي	24
3-5-1-2- تجزيه	25
3-5-1-3- تكرار	25
3-5-1-4- روش توليد ستون	25
3-5-1-5- جستجوي سازنده	26
3-5-1-6- جستجوي بهبود يافته	26
3-5-1-7- روش جستجوي همسايه	27
3-5-2- روش‌هاي فرا ابتكاري برگرفته از طبيعت	28
3-6- جمع بندی	29
4- ارائه الگوریتم جدید پیشنهادی	30
4-1- مقدمه	31
4-2- الگوریتم جستجوگر تکاملی(Seeker Evolutionary Algorithm)	31
4-3- اعتبار سنجی الگوریتم جستجوگر تکاملی	42
4-3-1- مسائل مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی	43
4-3-2- عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی	55
4-3-3- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی باICA, OICA , CICA3	65
4-3-4- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با RGA, PSO , GSA	67
4-3-5- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با HS, IBA , ABS	68
4-3-6- مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با BA, CS, LFA, FA	70
4-4 فرایند تکاملی الگوریتم های فرا ابتکاری	72
4-5 جمع بندی	75
5- نتیجه گیری و پیشنهادها	76
5-1- نتیجه گیری	77
5-2- پیشنهادها	77
مراجع	78
پیوست 1- کد MATLAB حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی	82
پیوست 2- کد MATLAB حلقه فرعی الگوریتم جستجوگر تکاملی	86
پیوست 3- کد MATLAB مسائل ریاضی استفاده شده	90

فهرست جداول

جدول 4-1 مقدار پارامتر های الگوریتم برای حل f _Gol و f _Sixو f _Bra	63
جدول 4-2 مقدار شاخص های ارزیابی عملکرد الگوریتم برای حل f _Gol و f _Sixو f _Bra	65
جدول 4-3 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با ICA, OICA , CICA3	66
جدول 4-4 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی	66
جدول 4-5 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با RGA, PSO , GSA	67
جدول 4-6 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی	68
جدول 4-7 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با ABC, IBA, HS	69
جدول 4-8 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی	70
جدول 4-9 نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با LFA, FA, CS, BA	71
جدول 4-10 مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی	72

فهرست شکل ها

شكل 3-1 طبقه‌بندي انواع روش‌هاي بهينه‌سازي	19
شکل 4-1 فلوچارت الگوریتم جستجوگر تکاملی	33
شکل 4-2 نحوه حرکت جستجو گرها در ناحیه جواب	34
شکل 4-3 حرکت جستجو گر به سمت بهترین جستجو گر	39
شکل 4-4 شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی	41
شکل 4-5 شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی	42
شکل 4-6 نمودار سه بعدی تابع F₁	44
شکل 4-7 نمودار سه بعدی تابع Goldstein-Price	45
شکل 4-8 نمودار سه بعدی تابع Six-hump camel back	46
شکل 4-9 نمودار سه بعدی تابع Branins	47
شکل 4-10 نمودار سه بعدی تابع Rosenbrock	48
شکل 4-11 نمودار سه بعدی تابع Sphere	49
شکل 4-12 نمودار سه بعدی تابع Schwefel	50
شکل 4-13 نمودار سه بعدی تابع Ackley	51
شکل 4-14 نمودار سه بعدی تابع Rastrigin	52
شکل 4-15 نمودار سه بعدی تابع Easom	53
شکل 4-16 نمودار سه بعدی تابع Griewank	54
شکل 4-17 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار اول	56
شکل 4-18 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار اول	56
شکل 4-19 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار دوم	57
شکل 4-20 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار دوم	57
شکل 4-21 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار سوم	58
شکل 4-22 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار سوم	58
شکل 4-23 موقعیت مکانی جستجوگر ها قبل از عملیات جستجو در تکرار چهارم	59
شکل 4-24 موقعیت مکانی جستجوگر ها بعد از عملیات جستجو در تکرار چهارم	59
شکل 4-25 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار پنجم	60
شکل 4-26 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار پنجم	60
شکل 4-27 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع F₁	62
شکل 4-28 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Six-hump camel back	63
شکل 4-29 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Branins	64
شکل 4-30 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Goldstein-Price	64
شکل 4-31 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F₂از نمای بالا	74
شکل 4-32 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F₂	74
شکل 4-33 نمایش سه بعدی حراررتی تابع F₂و نقطه بهینه این تابع	75