grey wolf algorithm
در نشریات گروه فنی و مهندسی-
در این پژوهش تغییرات جریان ورودی به مخزن زاینده رود و تغییرات نیاز آبی شبکه پایاب آن با در نظر گرفتن بازه پایه (2010-1981) و تغییر اقلیم در دو بازه (2069-2040) و (2099-2070) تحت سناریوهای اقلیمی A2 و B2 با استفاده از HadCM3 بررسی می شود. تاثیرات این تغییر بر مصارف کشاورزی با استفاده از CROPWAT به دست می آید. هم چنین رواناب ورودی به مخزن با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی (ANN) و IHACRES شبیه سازی می شود. نتایج حاکی از برتری ANN نسبت به IHACRES و کاهش رواناب در بازه های آتی نسبت به پایه و نیز افزایش تقاضاها دارد. به منظور بهینه سازی مخزن از دو الگوریتم گرگ خاکستری (GWA) و بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) برای کمینه کردن آسیب پذیری و بیشینه کردن اطمینان پذیری استفاده می شود. نتایج نشان دادند که GWO در بهینه کردن هریک از توابع هدف نسبت به PSO موفق تر بوده است. در A2 برای بازه (2069-2040) اطمینان پذیری برای GWA و PSO به ترتیب برابر با 89 و 88 درصد و آسیب پذیری به ترتیب برابر با 9.8 و 10.1 درصد و در (2099-2070) اطمینان پذیری به ترتیب برابر با 80 و 79 درصد و آسیب پذیری به ترتیب برابر 12.8 و 13.3 درصد حاصل شد. در B2 برای بازه (2069-2040) مقدار اطمینان پذیری برای دو مدل GWA و PSO به ترتیب برابر با 89 و 88 درصد و آسیب پذیری به ترتیب برابر با 10.4 و 10.7 درصد و در (2099-2070) اطمینان پذیری به ترتیب برابر با 76 و 73 درصد و مقدار آسیب پذیری به ترتیب برابر با 18.9 و 19.4 درصد حاصل شد.
کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، الگوریتم گرگ خاکستری، بهینه سازی مخزن، تغییر اقلیم، منابع آبBackground and ObjectiveThis study focuses on optimizing the Zayandehrud Dam reservoir using two evolutionary algorithms—Grey Wolf Algorithm (GWA) and Particle Swarm Optimization (PSO)—to maximize reliability and minimize vulnerability in water resource management. Climate data, including temperature and precipitation, are extracted for the baseline period (1981–2010) and future intervals (2040–2069 and 2070–2099) using outputs from the HadCM3 model under two emission scenarios, A2 and B2. The impacts of climate change on water resources are assessed using the Artificial Neural Network (ANN) and IHACRES models. Additionally, the CROPWAT model analyzes climate change effects on water consumption and estimates irrigation demands.
MethodologyThis study presents a comprehensive approach to optimizing the Zayandehrud Dam reservoir using single-objective evolutionary algorithms—particle Swarm Optimization (PSO) and the Grey Wolf Algorithm (GWA). The research focuses on maximizing reliability and minimizing vulnerability in reservoir operations while accounting for climate change effects. The study area, the Zayandehrud River Basin, is the first defined basin in the Central Plateau of Iran.Climate scenarios for temperature and precipitation are extracted from the HadCM3 model for the baseline period (1981–2010) and future intervals (2040–2069 and 2070–2099) under two emission scenarios, A2 and B2. Using the spatial coordinates of the meteorological station under investigation, the time series of temperature and precipitation variables corresponding to the HadCM3 computational grid cell are retrieved.To downscale climate variables, temperature and precipitation changes in future periods are calculated relative to the baseline and applied to observed data. Future climate variables are estimated by adding temperature scenarios to observed temperature values and multiplying precipitation scenarios with observed precipitation records.Future runoff simulations are conducted using the IHACRES and ANN models. The estimation of water demand and consumption volumes is performed using the CROPWAT model. Subsequently, reservoir optimization is carried out utilizing PSO and GWA, with reliability maximization and vulnerability minimization considered as objective functions.
FindingsThis study investigates the effects of climate change on rainfall, temperature, runoff, and water demand under A2 and B2 scenarios. Results indicate a notable temperature increase and reduced rainfall in the 2070-2099 compared to 2040-2069. Temperature and precipitation variations in the B2 scenario show a more significant temperature rise and precipitation reduction in the 2070-2099 than in 2040-2069.Runoff simulation results demonstrate that the Artificial Neural Network (ANN) outperforms IHACRES, leading to its adoption for future flow predictions. The simulated monthly long-term average runoff using the ANN model in the A2 scenario decreased by 15.7% and 20.9% in the 2040-2069 and 2070-2099 periods, respectively. In the B2 scenario, the reductions were 17.2% and 26.5% compared to the baseline period.Findings from the CROPWAT model indicate a rise in long-term average monthly water demand in future periods. Under scenario A2, demand increased by 100% and 170% in 2040-2069 and 2070-2099, respectively. Under scenario B2, demand increased by 94% and 121% compared to the baseline period. Water demand growth is more pronounced in the A2 scenario and in the 2070-2099 period compared to 2040-2069.
The time series analysis of demand and release optimization using GWA and PSO shows the system's attempt to maximize supply and reduce vulnerability, thereby minimizing failure intensity. The results indicate that GWA performs better than PSO in achieving this objective.ConclusionThis study examines the impact of climate change on water resources and consumption in the Zayandehrud Basin, focusing on future periods. Additionally, optimal reservoir operation strategies for the Zayandehrud Dam have been assessed. The findings indicate:Runoff under the A2 scenario will decrease by 15.7% in 2069–2040 and 20.9% in 2099–2070, while the B2 scenario will see reductions of 17.2% and 26.5%, respectively. Water demand will rise significantly, with an increase of 100% in 2069–2040 and 170% in 2099–2070 under A2, whereas B2 will exhibit a 94% increase in 2069–2040 and 121% in 2099–2070. Under baseline conditions, system reliability was 99.81% for GWA and 99.72% for PSO, while vulnerability was 0.53% for GWA and 0.71% for PSO. In the A2 scenario (2069–2040), reliability values for GWA and PSO were 89% and 88%, with corresponding vulnerability values of 9.8% and 10.1%. In A2 (2099–2070), reliability values for GWA and PSO declined to 80% and 79%, while vulnerability rose to 12.8% and 13.3%, respectively. In B2 (2069–2040), reliability values for GWA and PSO were 89% and 88%, while vulnerability was 10.4% and 10.7%, respectively. In B2 (2099–2070), reliability values dropped to 76% for GWA and 73% for PSO, with vulnerability increasing to 18.9% and 19.4%, respectively. Comparing both models reveals that GWA outperforms PSO by achieving higher reliability and lower vulnerability in reservoir operation.
Keywords: Particle Swarm Optimization, Grey Wolf Algorithm, Reservoir Optimization, Climate Change, Water Resources -
Today, due to environmental and political reasons, countries around the world are required to use green energies, such as wind and solar energy. Also, most countries have switched to using electric vehicles (EVs) to reduce environmental pollution. Since smart distribution systems’ distributed generation (DG) power output is limited, this paper addresses this issue by planningcharging parking lots of EVs. The problem was formulated as a nonlinear optimization model. The objective function was to increase the power output, reduce the loss cost, and reduce the bus voltage deviations. Also, technical and economic limitations were considered in solving the planning problem. The uncertainty of consumption load, the behavior of EVs, and the output power of wind DGs were modeled using a combination of Monte Carlo and means methods. The improved gray wolf optimization (IGWO) algorithm was adopted to optimize the objective function. A standard IEEE 33-bus smart distribution system was studied to show the efficacy of the suggested solution. The results demonstrated the proposed solutions' high performance in improving the wind DG power output of the distribution system (PODS).Keywords: Wind Turbine, Renewable Energy, Grey wolf algorithm, Electric vehicles, Distributed Generation
-
دستیابی به مدیریت و برنامه ریزی بهینه و امن انرژی با درنظر گرفتن کاهش هزینه های تولید، انتقال و توزیع برق و همچنین کاهش انتشار آلاینده های زیست محیطی، در بسیاری از شرکت های برق کشورهای در حال توسعه اهمیت فزاینده ای پیدا کرده است. با استفاده بهینه از منابع انرژی تجدیدپذیر و بکارگیری یک پلتفرم امن ازجمله تکنولوژی بلاکچن می توان به اهداف ذکر شده دست یافت. بمنظور حل مسئله بهینه سازی، پس از مدل سازی ریزشبکه هیبرید AC-DC و باتوجه به پیچیدگی بالای فرمول پیشنهادی، الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری جهت حل مسئله پیشنهاد شده است. جهت بررسی کارایی سیستم تحت حملات سایبری, سیستم مورد نظر تحت حملات تزریق داده غلط در نقاط مختلف سیستم اعمال می شود و سپس بهره برداری در شرایط عادی و حملات سایبری صورت می گیرد. در این مقاله، بسته نرم افرازی متلب جهت حل مسئله بهینه سازی و مدل سازی حملات سایبری استفاده شده است. نتایج بهره برداری در سناریوهای مختلف بررسی شده است و با مقایسه با حالت نرمال اثرات منفی اینگونه حملات نشان داده می شود. سپس جهت تقویت امنیت سیستم و جلوگیری از بروز حملات, تکنولوژی بلاکچن جهت افزایش امنیت داده های مبادله شده در شبکه ارائه شده است.
کلید واژگان: ریز شبکه های هیبرید، الگوریتم گرگ خاکستری، حمله تزریق داده غلط، تکنولوژی بلاکچنAchieving optimal and safe energy management and planning, taking into account the reduction of electricity production, transmission and distribution costs, as well as the reduction of environmental pollutants, has become increasingly important in many power companies in developing countries. With the optimal use of renewable energy sources and the use of a secure platform, including blockchain technology, the aforementioned goals can be achieved. To solve optimization problem, after modeling the hybrid AC-DC microgrid and considering the high complexity of the proposed formulation, the grey wolf optimization algorithm is proposed to solve the problem. In order to check the efficiency of the system under cyber-attacks, the system is subjected to false data injection attacks in different parts of the system, and then the operation is done under normal conditions and cyber-attacks. In this paper, MATLAB software package is used to solve the optimization problem and modeling the cyber-attacks. The operation results have been examined in different scenarios and the negative effects of such attacks are shown by comparing with the normal state. Then, to enhance the security of the system and prevent attacks, blockchain technology is presented to increase the security of the data exchanged in the system.
Keywords: Hybrid Microgrids, Grey Wolf Algorithm, False Data Injection Attack, Blockchain Technology -
توزیع اقتصادی در بهره برداری از سیستم قدرت مدرن اهمیت زیادی دارد. تقاضای سیستم از نظر اقتصادی بین ژنراتورهای چند ناحیه ای مختلف با در نظر گرفتن تمام محدودیت ها، باید اختصاص یابد. توزیع اقتصادی بار در چند ناحیه (MAED) می تواند چندین محدودیت را به طور همزمان برآورده کند. در این راستا، استفاده از الگوریتم ها می تواند کمک کننده باشد. این مطالعه با هدف تعیین توزیع توان اقتصادی غیر متمرکز در سیستم انتقال با کمک الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی انجام شد. در این مطالعه، از الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی در نرم افزار MATLAB به صورت ترکیبی با کمک سیستم منطق فازی بمنظور دست یافتن به بهترین برنامه تولید نیروگاه ها برای یک دوره 24 ساعته در حضور خطوط انتقال HVDC و HVAC استفاده شد. نتایج این مطالعه در شبکه IEEE 118 BUS نشان داد که الگوریتم های گرگ خاکستری و اسب وحشی با در نظر گرفتن بار نقطه ای نتایج رضایت بخشی برای کاهش تلفات و هزینه های تولید توانستند بدست آورند. بنابراین، استفاده از این الگوریتم ها برای بهبود دادن توزیع توان اقتصادی غیر متمرکز در سیستم انتقال پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: پخش بار اقتصادی، رویکرد غیرمتمرکز، سیستم انتقال، الگوریتم اسب وحشی و گرگ خاکستریEconomic dispoatch in the operation of modern power systems is of great importance. The economic load dispatch, taking into account all constraints, needs to be allocated among different multi-area generators. Economically distributing the load in multi-area economic dispatch (MAED) can simultaneously satisfy multiple constraints. In this regard, the use of algorithms can be helpful. This study aimed to determine the decentralized economic power dispatch in the transmission system using Grey Wolf Optimization (GWO) and Wild Horse Optimization (WHO) algorithms. In this study, a combination of GWO and WHO algorithms, aided by a fuzzy logic system, was employed in MATLAB software to obtain the optimal power generation schedule for a 24-hour period in the presence of HVDC and HVAC transmission lines. The results of this study on the IEEE 118 BUS network demonstrated that the GWO and WHO algorithms, considering point load, achieved satisfactory results in reducing losses and generation costs. Therefore, the use of these algorithms is recommended for improving decentralized economic power dispatch in the transmission system.
Keywords: economic load dispatch, decentralized approach, transmission system, wild horse, grey wolf algorithm -
بعلت تخمین دقیق زمان حفاری و برآورد هزینه های اجرایی، پیش بینی نرخ نفوذ در حفاری مکانیزه حایز اهمیت است. از طرفی به دلیل قیمت بالای ماشین حفاری تمام مقطع (TBM)، ارزیابی عملکرد در حفاری با استفاده از این ماشین بسیار اهمیت دارد. یکی از شاخص های ارزیابی عملکرد ماشین TBM، پیش بینی نرخ نفوذ این دستگاه می باشد. طی سالیان اخیر توسط محققین روش ها و روابط متنوعی برای پیش بینی نرخ نفوذ پیشنهاد شده که هر کدام ویژگی های خاص خود را داشته و براساس پارامترهای مربوط به توده سنگ و مشخصات ماشین ارایه شده اند. هدف از نگارش این مقاله توسعه مدل های دقیق پیش بینی برای تخمین نرخ نفوذ TBM با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری نظیر الگوریتم ژنتیک، الگوریتم سیستم ایمنی مصنوعی، الگوریتم پژواک صدای دلفین و الگوریتم گرگ خاکستری است. برای ساخت مدل های پیش بینی از 153 داده که شامل: مقاومت فشاری تک محوره سنگ بکر (UCS)، تردی سنگ بکر(BI)، زاویه بین صفحات ناپیوستگی و جهت حفاری TBM (α) و فاصله بین صفحات ناپیوستگی (DPW) به عنوان پارامترهای ورودی استفاده شده است. همچنین برای ارزیابی مدل ها از شاخص های آماری نظیر میانگین خطای مربعات (MSE) و ضریب همبستگی مربع (R2) استفاده شده است. نتایج مدلسازی ها نشان می دهد الگوریتم ژنتیک با مقادیر012/0=MSETrain، 02/0=MSETest ، 9319/0=R2Train و 8473/0=R2Test از دقت قابل قبولی در پیش بینی نرخ نفوذ TBM (نسبت به سایر الگوریتم ها) برخوردار است.
کلید واژگان: نرخ نفوذ TBM، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم سیستم ایمنی مصنوعی، الگوریتم پژواک صدای دلفین، الگوریتم گرگ خاکستریOne of the indicators for evaluating the performance of a tunnel drilling machine is predicting the penetration rate of this machine. There are various methods and relationships for predicting the penetration rate, each of which has its own characteristics and are presented based on the parameters related to the rock mass and the characteristics of the machine. In this study, genetic, artificial immune system, dolphin echolocation and grey wolf algorithms were used to predict the penetration rate of TBM. In this regard, the database consists of 153 data (122 data for train and 31 data for test) including parameters of intact rock such as strength and brittleness and rock mass characteristics such as distance between planes of weakness and orientation of discontinuities along with TBM machine performance in Queens tunnel has been collected. Mean square error (MSE) and square correlation coefficient (R2) have been used to estimate the error rate between the developed methods. Considering the key parameters of rock mass and intact rock and TBM, relationships to predict the penetration rate are presented and based on statistical analysis, the best relationship is selected. The results are compared with the real data and the results of other models show that the values penetration rate predicted by the genetic algorithm with MSETrain=0.012, MSETest=0.02, R2Train=0.9319 and R2Test=0.8473,has acceptable accuracy compared to other methods.
Keywords: Penetration rate of TBM, Genetic Algorithm, Artificial immune system algorithm, Dolphin echolocation algorithm, Grey Wolf Algorithm -
رفتار قابهای فولادی تا حد زیادی متاثر از رفتار اتصالات آنها میباشد. با توجه به اهمیت موضوع، در تحقیق حاضر یک روش کارآمد برای شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی ارایه شده است. برای مدلسازی اتصالات قاب فولادی از فنر دورانی در دو انتهای اعضای سازه ای استفاده شده است. با توجه به حساسیت پارامترهای مودال سازه به تغییرات ایجاد شده در سختی سازه، لذا شکل مود اول قابهای مورد مطالعه برای شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی استفاده شده است. روش پیشنهادی بصورت یک مسیله معکوس می باشد که برای حل آن یک مسیله بهینه یابی رابطه سازی گردید که توابع هدف بر اساس معیار اطمینان مودی و معیار اطمینان بردار انعطاف پذیری خواهند بود. برای حل این مسیله از الگوریتم گرگ خاکستری بهره برده شده است. مدلسازی المان محدود قابهای مورد مطالعه شامل مدلسازی تیرها، ستونها و فنرهای دورانی اتصالات تیر به ستون و همچنین رابطه سازی مسیله بهینه یابی در نرم افزار متلب صورت گرفته است. در نهایت برای نمایش عملکرد روش پیشنهادی سه قاب فولادی هفت طبقه، دوازده و پانزده طبقه مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج بدست آمده نشان دهنده کارایی روش پیشنهادی در شناسایی آسیب در اتصالات قابهای فولادی با وجود استفاده از داده های مود اول سازه های مورد مطالعه است.کلید واژگان: اتصالات، شناسایی آسیب، فنر دورانی، شکل مودی، الگوریتم گرگ خاکستریIn this paper, an effective joint damage identification method has been proposed. Beam to columns connections modeled as a rotational mass less spring. Joint damage has been presented as a reduction in the connection rigidity or rotational stiffness factor. Because of sensitivity of mode shapes and frequencies on structural stiffness, the first mode shape and frequency of damaged frame has been used as a feature to identify damage in steel frame connections. This data is acquired by the modal analysis of damaged structure applying the finite element method (FEM). The numerical studies are carried out within the MATLAB (2016) environment, which is used for the solution of finite element problems. To identify joint damage, an optimization problem formulated in which the objective functions formulated based on Modal Assurance Criterion (MAC) and MAC flexibility. To solve the optimization problem, an effective meta-heuristic called Grey Wolf Optimizer is employed to detect damage in beam to columns connections. To evaluate the performance of presented method, three examples consists of a seven, twelve and fifteen story steel frames are chosen with two different scenarios of damage in beam to columns connections for each of them for this purpose. Results reveal that the proposed approach is effective to detect and estimate damage in steel frame connections.Keywords: Beam to column Connection, Damage identification, Rotational spring, Mode shape, Grey Wolf Algorithm
-
The most important challenge in wireless sensor networks is to extend the network lifetime, which is directly related to the energy consumption. Clustering is one of the well-known energy-saving solutions in WSNs. To put this in perspective, the most studies repeated cluster head selection methods for clustering in each round, which increases the number of sent and received messages. what's more, inappropriate cluster head selection and unbalanced clusters have increased energy dissipation. To create balanced clusters and reduce energy consumption, we used a centralized network and relay nodes, respectively. Besides, we applied a metaheuristic algorithm to select the optimal cluster heads because classical methods are easily trapped in local minimum. In this paper, the Grey Wolf Optimizer(GWO), which is a simple and flexible algorithm that is capable of balancing the two phases of exploration and exploitation is used. To prolong the network lifetime and reduce energy consumption in cluster head nodes, we proposed a centralized multiple clustering based on GWO that uses both energy and distance in cluster head selection. This research is compared with classical and metaheuristic algorithms in three scenarios based on the criteria of "Network Lifetime", "Number of dead nodes in each round" and "Total Remaining Energy(TRE) in the cluster head and relay nodes. The simulation results show that our research performs better than other methods. In addition, to analyze the scalability, it has been evaluated in terms of "number of nodes", "network dimensions" and "BS location". Regarding to the results, by rising 2 and 5 times of these conditions, the network performance is increased by 1.5 and 2 times, respectively.
Keywords: Multi-clustering, Centralized, Energy efficient, Grey wolf algorithm, Wireless sensor network -
Journal of Applied Dynamic Systems and Control, Volume:3 Issue: 2, Summer and Autumn 2020, PP 23 -30In this paper, a novel reconfiguration approach for distribution network incorporating distributed generation is introduced aiming to minimize power losses and energy supply costs. Given the temporally variable consumption of residential, industrial and commercial loads and the time-variant energy prices, an hourly reconfiguration scheme for an entire daily cycle is proposed. Also considering the privately-owned nature of distributed sources, the energy supply is carried out within a competitive market. The optimization is based on grey wolf algorithm (GWO), implemented in MATLAB software on an IEEE 33-bus test network. The simulation is done for four scenarios with respective objective functions for the evaluations of the results thereof. By comparing the obtained results it is concluded the configuration of network will be the unique for each of objective function. Finally, the effects of switching at different hours of day are compared in terms of loss minimization and supply costs against single daily switching scheme.Keywords: Reconfiguration, Distribution network, energy supply cost reduction, Power Loss, Grey Wolf Algorithm
-
Photovoltaic (PV) systems are widely used due to low maintenance costs and being non-pollutant. Selecting proper parameters for the inverter is essential for its stable performance. The inverter connected to the grid should be able to transfer maximum PV energy to the power grid. To have the complete transmission, the output current of the inverter should be synchronous with the voltage of the power network in terms of phase and frequency. The inverter affects the quality of the power generated by the PV and chaotic behavior can affect the performance of the PV system, negatively. Due to chaotic behavior, by determining the correlation coefficient, PV voltage and circuit parameters, phase and frequency can be synchronized. Therefore, in this paper, determining parameters of the inverter connected to the single-phase full-bridge PV system for phase and frequency synchronization is studied. To increase the accuracy of estimating system parameters and reduce synchronization error, the adaptive chaotic grey wolf Algorithm is used. Simulations are compared with PSO and GWO indicating the superiority of the proposed method in terms of phase and frequency synchronization.Keywords: Parameter Estimation, synchronization, Full-bridge Photovoltaic, Grey Wolf Algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.