imperialist competitive algorithm
در نشریات گروه فنی و مهندسی-
Journal of Future Generation of Communication and Internet of Things, Volume:3 Issue: 3, Jul 2024, PP 38 -45
Today, serious concerns about the reduction of greenhouse gas emissions, the need to use clean resources, and government incentive plans have increased the penetration level of using renewable resources and using electric cars. In the meantime, the share of energy produced by solar photovoltaic panels is increasing significantly around the world. However, the expansion of the use of solar panels and electric vehicles on a large-scale causes problems such as voltage imbalance, excessive increase in its range and reverse power distribution, which makes the power quality indicators in the distribution network face serious risks. Methods In this study, the effects of the use of solar panels and the entry of electric vehicles into the distribution network have been evaluated in the percentage of different intrusions for a part of the distribution network in the city of Mashhad in Iran, and then soft open point (SOP) switches have been used to manage power distribution. In order to determine the optimal position of using SOPs, the imperialist competitive algorithm based on chaos has been used by MATLAB software, and DIgSILENT Power Factory software is used to evaluate the amount of violations in the voltage profile of network buses.
Keywords: Soft Open Point (SOP) Switch, Imperialist Competitive Algorithm, Voltage Imbalance, Electric Vehicle, Solar Panel -
هدف هر فرآیند طراحی سازه، ایجاد طرحی ایمن با رعایت تمامی الزامات آیین نامه ای و حداقل نمودن هزینه ساخت می باشد. در سازه های مهندسی عمران، هدف از بهینه سازی سازه عمدتا بهینه نمودن هزینه مصالح و در برخی موارد هزینه ساخت که با تابع هدف تعریف می شوند. در عین حال که هدف از بهینه سازی به حداقل رساندن هزینه سازه می باشد، ارضای قیدهای طراحی نیز باید رعایت گردد. جهت بررسی کارایی و دقت روش های بهینه سازی مدرن در مقایسه با روش های کلاسیک، یک مخزن آب هوایی اینتز بر اساس توصیه های آیین نامه هندوستان طراحی و سپس با استفاده از الگوریتم های ژنتیک(GA)، کرم شب تاب(FA) ، ازدحام ذرات (PSO) و رقابت استعماری (ICA) بهینه سازی می شوند. تابع هدف شامل هزینه مصالح ساخت مخزن و تابع متغیرهای طراحی بوده و هزینه کلی مخزن شامل مجموع هزینه های بتن و فولاد وسطح قالب بندی مخزن می باشد. قیدهای مسئله نیز شامل تنش های اعضای مخزن و محدودیت های حجم و ابعاد هندسی اعضای مخزن می باشند. جهت بهینه نمودن می بایست تمامی قیدها در طول فرایند طراحی به مقادیر مجاز خود محدود شوند.
کلید واژگان: مخزن اینتز، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم کرم شب تاب، الگوریتم ازدحام ذرات، الگوریتم رقابت استعماری، بهینه سازیThe goal of any structural design process is to produce a safe design that meets all the design codes requirements, while trying to minimize the cost of the design. In Civil Engineering Structures, majorly cost is the objective of optimization of the structure. In most cases, the material cost is included in objective function. In some cases, construction cost is also included in objective function. The objective of the optimization is to minimize the cost of the Structures while satisfying strength and serviceability constraints. In order to investigate the efficiency and accuracy of the modern optimization methods in comparison with classical methods, an elevated INTZE tank is primarily designed based on the recommendations of Indian code and then optimized using Genetic Algorithm (GA), Firefly Algorithm (FA), Imperialist Competitive Algorithm (ICA) and Particle Swarm Optimization (PSO). objective function is the material cost of the tank which is the function of the design variables. The total material cost of the tank can be expressed as the sum of the cost of concrete, reinforcement and cost of formwork. Design constraints of the problem also include the stresses of the structure members and the limitations of the volume and geometric dimensions of the water tank. All constraints were satisfied and the stresses and stability constraints were in acceptable ranges.
Keywords: INTZE Tank, Genetic Algorithm, Firefly Algorithm, Particle Swarm Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, Optimization -
طراحی صحیح کانال کشی در سامانه تهویه مطبوع در کشتی ها یکی از مهمترین پارامترهای تاثیرگذار بر آسایش پرسنل می باشد. در حال حاضر کانال کشی در کشتی ها بر اساس بیشترین دبی قابل انتقال در فضاهای زیست می شوند در حالی که در عمل دبی مورد نیاز فضاهای زیست در بازه های زمانی مختلف متفاوت می باشد. بنابراین طراحی کانال کشی در شناورها باید بر اساس حجم هوای متغیر طراحی گردد که در این مقاله تشریح شده است. در بین سه روشی که برای طراحی کانال کشی سیستم های تهویه مطبوع در استاندارد اشره 1997 برای کشتی ها معرفی شده است، تنها روشی که بر مبنای بهینه سازی است، روش تی می باشد. در این روش، هدف تعیین اندازه کانال ها به منظور کاهش هزینه چرخه عمر می باشد. برای سیستم های حجم متغیر هوا روشی بر مبنای معادلات روش تی و با استفاده از الگوریتم تکاملی رقابت استعماری در این مقاله انجام شده است. شرایط نمونه مورد بررسی برای طراحی بر مبنای روش بهینه سازی ارایه شده، شامل تغییرات دبی هوای ورودی به کانال ها و تغییرات نرخ پارامترهای محاسیه انرژی مصرفی می باشد. الگوریتم رقابت استعماری نشان داد که قابلیت این را دارد تا در رسیدن به جواب بهینه از الگوریتم های گذشته عملکرد مناسب تری را نشان دهد.کلید واژگان: کشتی، کانال کشی، هزینه چرخه عمر، سیستم های تهویه مطبوع، بهینه سازی، الگوریتم رقابت استعماریProper design of ducting in the air conditioning system in ships is one of the most important parameters affecting the comfort of personnel. Currently, ducting on ships is designed based on the maximum transferable discharge in living spaces, while in practice the discharge required by living spaces varies at different time intervals. Therefore, duct design should be designed based on variable air volume. Among the three methods introduced for the design of ductwork for air conditioning systems in the 1997 ASHRAE Standard for ships, the only method based on optimization is the T method. In this method, the goal is to determine the size of the channels to reduce the cost of the life cycle. For variable volume air systems, a method based on the equations of the T-method and using the evolutionary algorithm of colonial competition has been performed in this paper. The conditions of the sample for design based on the proposed optimization method include changes in the inlet air flow rate to the ducts and changes in the rate of energy consumption calculation parameters. The colonial competition algorithm showed that it has the ability to show a more appropriate performance in achieving the optimal answer than the previous algorithms.Keywords: Ship, ducting, life cycle cost, Air Conditioning, Optimization, Imperialist Competitive Algorithm
-
ادغام مزارع بادی در مقیاسی عظیم با شبکه سراسری، چالش های متعددی را برای بهره بردارن سیستم قدرت به همراه دارد. یکی از مهم ترین موارد، استخراج حداکثر توان ممکن در شرایط کاری مختلف از ظرفیت نیروگاهی نصب شده است. یکی از راهکارهای مرسوم در نیروگاه های بادی مجهز به ژنراتورهای القایی از دو سو تغذیه، کنترل توان خروجی روتور به کمک بهره گیری از کنترل کننده تناسبی-انتگرالی است. در این مقاله از الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری اصلاح شده با نظریه آشوب برای تنظیم ضرایب کنترل کننده 20 توربین بادی 2 مگاواتی قرارگرفته در یک ریزشبکه استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که استفاده از نظریه اشوب، موجب بهبود کیفیت همگرایی ردگیری نقاط حداکثر توان در هنگام تغییرات سریع سرعت باد می گردد. در استراتژی ردیابی نقطه حداکثر توان با کنترل کننده تناسبی-انتگرالی کلاسیک، زمانی که سرعت باد از مقداری به مقداری دیگر تغییر می یابد، گشتاور ایجاد شده حاوی ریپل زیادی بوده و این کنترل کننده در غلبه بر خاصیت غیرخطی و ریپل گشتاور ناتوان است. این ضعف باعث افزایش استرس وارد شده به سیستم شده و می تواند باعث آسیب دیدن تجهیزات ساختاری ژنراتور گردد. در عین حال،نتایج بدست آمده با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری مبتنی بر آشوب، نشان می دهد که نه تنها محتوای ریپل به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافته بلکه بیش از 40٪ از مقدار زیرجهش نیز کاسته می شود.
کلید واژگان: ردیابی نقطه حداکثر توان، الگوریتم رقابت استعماری حل کننده مبتنی بر آشوب، توربین بادیMaximum power point tracking of wind turbines with a chaotic-based imperialist competition algorithmIntegrating large-scale wind farms with the main grid poses several challenges to operating the power utilities. One of the most important is to extract the maximum possible power in different operating conditions from the installed capacity. One of the common solutions in wind power plants equipped with doubly-feed induction generators is to control the output power of the rotor by using a proportional-integral controller.In this paper, a modified chaos-based imperialist competition algorithm is used to manage the control coefficients of twenty wind turbines (2 MW) located in a microgrid. The results show that the use of chaos theory improves the quality of convergence tracking of maximum power points during rapid changes in wind speed. In the classical proportional-integral controller, when the wind speed changes rapidly, the generated torque contains a large ripple and this controller is unable to overcome the nonlinear and ripple torque properties. This weakness increases the stress on the system and can damage the structural equipment of the generator. At the same time, the results obtained using the chaotic-based imperialist competition algorithm show that not only the ripple content is significantly reduced, but also more than 40% of its subsurface value is reduced.
Keywords: Maximum power point tracking, Imperialist competitive algorithm, Chaos-based, Wind Turbine -
Nowadays, designing a reliable network for blood supply chains by which most blood demands can be supplied is an important problem in the health care systems. In this paper, a multi-objective model is provided to create a sustainable blood supply chain, which contains multiple donors, collection centers, distribution centers, and hospitals at different echelons. Regarding the potential of a blood shortage occurring, the suggested model considers the supply chain's capacity to meet hospitals' blood demands as dependable and a means of achieving the societal purpose. In addition, limiting the overall cost and environmental effect of designing a supply network and blood transportation are considered economical and environmental objectives. To solve the proposed multi-objective model, an improved ε-constraint approach is first employed to construct a single-objective model. Additionally, an imperialist competitive algorithm is developed to solve the single-objective model. Several test cases are analysed to determine the technique's effectiveness. CPLEX is then used to compare the results.Keywords: Supply chain, Sustainability, Reliability, blood supply chain, Environment, Imperialist Competitive Algorithm
-
محاسبات مه برای حل چالش های متعدد محیط محاسبات ابری مانند زمان تاخیر بالا، ظرفیت کم و نقص شبکه ارایه گردیده است. در محیط محاسبات مه، دستگاه های اینترنت اشیاء بعنوان یک کاشین محاسباتی کوچک با قابلیت پردازش و ارسال و دریافت اطلاعات، زیر ساخت یک مه را تشکیل می دهند. در محیط مه، پردازش کارها و وظایف و ذخیره داده های اینترنت اشیاء بجای ارسال برای سرورهای دور در مراکز داده ابری به صورت محلی در دستگاه های اینترنت اشیاء صورت می پذیرد که این قابلیت منجر به ارایه پاسخ سریع تر و با تاخیر کمتر و افزایش کیفیت ارایه خدمات در محیط مه می گردد. بنابراین می توان گفت که محاسبات مه بهترین انتخاب برای فعال کردن اینترنت اشیاء در راستای ارایه خدمات کارآمد و امن برای بسیاری از کاربران در لبه شبکه محسوب می شود. در محاسبات مه، مدیریت منابع و زمانبندی کار با در نظر گرفتن محدودیت های انرژی، زمان، تاخیر چالش بزرگی محسوب می شود. در این مقاله راهکار زمانبندی وظایف مبتنی بر الگوریتم رقابت استعماری برای محاسبات مه ارایه شده است. در راهکار پیشنهادی جمعیت اولیه بطور تصادفی شامل وظایف و ماشین ها شکل می گیرد و تابع ارزیابی بر اساس معیارهای انرژی، زمان و هزینه تعریف شده و با به کارگیری دو عملگر جذب و انقلاب، الگوریتم زمانبندی وظایف مبتنی بر رقابت استعماری (ICTF) ارایه می گردد. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که ICTF در معیارهای Makespan ، بهره وری منابع، مصرف انرژی و انرژی باقیمانده نسبت به سایر روش های مشابه کارایی بالاتری دارد.
کلید واژگان: محاسبات مه، مدیریت منابع، زمانبندی وظایف، الگوریتم رقابت استعماریFog computing address numerous cloud computing challenges such as high latency, low capacity and network failure. The cloud computing infrastructure includes a large number of IoT devices with the ability to process in the cloud environment. In fog computing, processing and storage provide on IoT devices locally instead of remote servers, therefore, fog computing is the best choice to enable IoT in order to provide efficient, faster and secure services for many users on the edge of the network. Fog computing have a variety of challenges. One of these important challenges is resource management and task scheduling such that solving this problem has a great impact on system efficiency and service quality. In this paper, we present a task scheduling approach based on the imperialist competition algorithm namely, Imperialist Competitive Algorithm-based Task Scheduling in Fog Computing (ICTF). In the proposed method, we consider the search space as a directional graph. Assume that each task that contains a set of tasks is a graph with a root node and an end leaf node whose middle nodes are the task set. Each path in this graph that starts at the root node and ends at the leaf is a solution represented by a string. This solution is modeled as a country. Therefore, in the proposed method, the concept of country includes the tasks of a job along with the fog nodes that are assigned to these tasks. The initial population consists of a random number of these solutions. ICTF presents a cost function consisting of three important criteria for assessing the initial population of countries and determining the imperialists and colonies countries include energy, execution time and execution cost. The assimilation operation is performed on two different members of countries, namely the imperialists and colonies country, and two new types of members are created called children. The countries participating in this process are among the best countries and are selected using the cost function. In this process, the best offspring produced are passed on to the next generation, and this operation continues until the final population of the countries is obtained. The assimilation operator has different models and in this article we use the two-point assimilation operator. The name of the revolution operator used in this algorithm is the inverse of the task. This operator randomly selects two tasks belonging to a fog node and moves them together. The above operation is repeated until the population converges and reaches the final answer. We show that our proposed approach is more efficient in terms of makespan, resource utilization, energy consumption and remaining energy compared to the similar approach.
Keywords: Fog computing, resource management, task scheduling, imperialist competitive algorithm -
International Journal of Advanced Design and Manufacturing Technology, Volume:16 Issue: 1, Mar 2023, PP 89 -97In this paper, the multi-objective optimum design of plate fin heat exchangers is investigated. To this end, the efficiency and cost as two important factors for the design of heat exchangers are regarded as the objective functions. Fin pitch, fin height, fin offset length, cold stream flow length, no-flow length and hot stream flow length are considered as six design parameters. The ε-NTU method is applied to estimate the heat exchanger pressure drop and its effectiveness. A case study related to a gas furnace in Barez tire group located in the northwest of Kerman, Iran is considered for the constant parameters. The Imperialist Competitive Algorithm (ICA) is used to find the optimal design parameters to achieve the maximum thermal efficiency and minimum consumption cost. The method of the weighting coefficients is applied to change the considered multi-objective optimization problem as a single objective one. Furthermore, the effects of variations of the design parameters on the objective functions are independently investigated, and the related graphs are presented.Keywords: Consumption cost, Imperialist Competitive Algorithm, Multi-Objective Optimization, Plate fin heat exchanger, Thermal efficiency
-
Journal of Quality Engineering and Production Optimization, Volume:8 Issue: 1, Winter-Spring 2023, PP 33 -56Flexible job-shop scheduling problem (F-JSP) is an expansion of the job shop scheduling problem (JSP) which allows an operation to be fulfilled by any machine among a set of accessible machines at each stage. This paper investigates a no-wait F-JSP (NW-F-JSP) with machines accessibility restrictions for maintenance activities and machines processing capability to minimize total weighted tardiness. The study is organized in two phases. Firstly, a novel nonlinear mathematical model is developed for the supposed problem, and then it is converted into a linear mathematical model using techniques found in the literature. Since the structure of the problem is NP-hard, an imperialist competitive algorithm is proposed in the second phase to solve large instances of the problem. In the proposed algorithm, an effective solution representation with an efficient and greedy decoding methodology is adopted to reduce the search space. Numerical experiments are used to appraise the performance of the developed algorithm. It is inferred that in small instances, solving the mathematical model by GAMS leads to the optimal solution. Still, with an increased instance size, this method loses its efficiency and the ICA approach performs better under these conditions.Keywords: Flexible Job Shop, No-Wait, Maintenance Activities, Imperialist Competitive Algorithm
-
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:13 Issue: 2, Spring 2023, PP 155 -176
In most practical cases, structural design variables are linked to a discrete list of sections for optimal design. Cardinality of such a discrete search space is governed by the number of alternatives for each member group. The present work offers an adaptive strategy to detect more efficient alternatives and set aside redundant ones during optimization. In this regard, the difference between the lower and the upper bounds on such variables is gradually reduced by a procedure that adapts history of the selected alternatives in previous iterations. The propsed strategy is implemented on a hybrid paritcle swarm optimizer and imperialist competitive algorithm. The former is a basic swarm intelligent method while the later utilizes subpopulations in its search. Spatial and large-scale structures in various shapes are treated showing successive performance improvement. Variation of a diversity index and resulting band size are traced and discussed to declare behavior merits of the proposed adaptive band strategy.
Keywords: Adaptive-band sizing, discrete structural optimization, truss, swarm intelligence, imperialist competitive algorithm, efficiency improvement -
نشریه نوآوری های صنعتی، پیاپی 1 (بهار 1402)، صص 83 -101در دنیای صنعتی امروز، واحدهای تولیدی سعی دارند با مکان یابی مناسب انبارهای مورد نیاز خود و همچنین مسیریابی وسایل نقلیه به منظور حمل کالاهای تولیدی به این انبارها، هزینه های خود را کاهش دهند. لازم به ذکر است که، مکان انبارها درتعیین مسیر وسایل نقلیه موثر است. بنابراین در این مقاله، یک مدل برنامه ریزی ریاضی جهت بهینه سازی هم زمان تعیین مکان انبارها و مسیریابی وسایل نقلیه ارایه شده-است. تابع هدف در این مدل شامل مینیمم کردن مجموع هزینه های مرتبط با وسایل حمل و نقل و هزینه ی اجاره انبارها می باشد. محدودیت های مدل ارایه شده شامل ظرفیت وسایل نقلیه، حداکثر میزان مسافت طی شده توسط وسایل نقلیه و... می باشد. از آنجایی که هریک از مسایل مکان یابی و مسیریابی خود به تنهایی یک مساله NP-hard محسوب می شوند، آنگاه مساله مکان یابی- مسیریابی نیز یک مساله NP-hard ترکیبی محسوب می شود و برای حل آن نیاز به بهره گیری از الگوریتم های فراابتکاری می باشد.کلید واژگان: بهینه سازی، مساله مکانیابی - مسیریابی وسایل نقلیه، عدم قطعیت، الگوریتم رقابت استعماریIn the industrial world today, manufacturing units are trying to locate your requirements and the depot vehicle routing in order to transport the goods for reduce your cost. Needless to mention that the location of the warehouse is effective for vehicle routing. Therefore, in this paper, a mathematical programming model to optimize the storage location and vehicle routing are presented. The objective function of the model is minimizing the total cost associated with the transportation and storage of rental fee. Limitations of the model include vehicle capacity, the maximum distance traveled by vehicles and etc. In addition, labor costs, such as salaries, rent, warehouses, rental vehicles and etc. Approach to model the real world has been considered.Also, since each location and routing issues alone are a NP-hard problem, then location routing problem can be combined problem and It requires the use of meta- heuristic algorithms to solve.Keywords: Optimization, Location Routing Problem, Uncertainty, Imperialist Competitive Algorithm
-
Scientia Iranica, Volume:29 Issue: 6, Nov-Dec 2022, PP 2995 -3015This paper presents a new hybrid algorithm generated by combining advantageous features of the Imperialist Competitive Algorithm (ICA) and Biogeography Based Optimization (BBO) to create an effective search technique. Although the ICA performs fairly well in the exploration phase, it is less effective in the exploitation stage. In addition, its convergence speed is problematic in some instances. Meanwhile, the BBO method's migration operator strongly emphasizes local search to focus on promising solutions and finds the optimum solution more precisely. The combination of these two algorithms leads to a robust hybrid algorithm that has both exploratory and exploitative functionalities. The proposed hybrid algorithm is named Migration-Based Imperialist Competitive Algorithm (MBICA). To validate its performance, MBICA is used to optimize a variety of benchmark truss structures. Compared to some other methods, this algorithm converges to better or at least identical solutions by reducing the number of structural analyses. Finally, the results of the standard BBO, ICA, and other recently developed metaheuristic optimization methods are compared with the results of this study.Keywords: Hybrid algorithm, Imperialist competitive algorithm, Biogeography-based optimization, meta-heuristic algorithms, Optimum design, Truss structures design, Structural optimization
-
در این تحقیق، مطالعه جامعی به منظور پیشبینی پرتاب سنگ به عنوان یک پدیده رایج و نامطلوب ناشی از عملیات آتشباری در معدنکاری روباز صورت گرفته است. علیرغم در دسترس بودن چندین مدل تجربی برای پیش بینی فاصله پرتاب سنگ، پیچیده بودن ارزیابی پرتاب سنگ موجب کاهش کارایی این مدلها شده است. بنابراین، از روش های آماری و هوشمند مصنوعی قدرتمند برای پیش بینی پرتاب سنگ در معدن مس سونگون در ایران استفاده شده است. برای این منظور، روش رگرسیون چندمتغیره خطی (LMR) الگوریتم رقابت استعماری (ICA) سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی (ANFIS) و شبکه عصبی مصنوعی برای پیش بینی پرتاب سنگ با در نظر گرفتن پارامترهای موثر شامل قطرچال، گلگذاری، بارسنگ، خرج ویژه و حداکثر خرج در هر تاخیر مورد استفاده قرار گرفته ا ست. با توجه به نتایج به د ست آمده، شبکه ع صبی با ساختار 5 ورودی، 8 نرون در لایه پنهان و یک خروجی با الگوریتم یادگیری لونبرگ – مارکوارت (ML) و 2 توابع انتقال لگاریتمی سیگمویید به عنوان بهترین شبکه با مقادیر جذر میانگین مربعات خطا (RMSE (و ضریب همب ستگی (R) به ترتیب برابر با 04/5 متر و 6/95 درصد برای پیشبینی پرتاب سنگ انتخاب گردید. همچنین نتایج نشان داد که روش ICA دارای قابلیت نسبتا بالایی در پیش بینی پرتاب سنگ میباشد و روش های LMR و ANFIS نیز در رده های بعدی قرار گرفتند. در نهایت، آنالیز حساسیت نشان داد که پارامترهای خرج ویژه و قطر چال بیشترین تاثیر را بر روی پرتاب سنگ در این تحقیق دارد.
کلید واژگان: پرتاب سنگ، رگرسیون چند متغیره خطی، الگوریتم رقابت استعماری، سیستم استنتاج عصبی - فازی تطبیقی، شبکه عصبی مصنوعیIn this research work, a comprehensive study is conducted to predict flyrock as a typical and undesirable phenomenon occurring during the blasting operation in open-pit mining. Despite the availability of several empirical methods for predicting the flyrock distance, the complexity of flyrock analysis has resulted in the low performance of these models. Therefore, the statistical and robust artificial intelligence techniques are applied for flyrock prediction in the Sungun copper mine in Iran. For this purpose, the linear multivariate regression (LMR), imperialist competitive algorithm (ICA), adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS), and artificial neural network (ANN) methods are applied to predict flyrock with effective parameters including the blasthole diameter, stemming, burden, powder factor, and maximum charge per delay. According to the attained results, the ANN model with the structure of 5-8-1, Levenberg-Marquardt as the learning algorithm, and log-sigmoid (logsig) as the transfer functions are selected as the optimal network with the RMSE and R2 values of 5.04 m and 95.6% to predict flyrock, respectively. Also it can be concluded that the ICA technique has a relatively high capability in predicting flyrock, with the LMR and ANFIS models placed in the next. Finally, the sensitivity analysis reveal that the powder factor and blasthole diameters have the most importance on the flyrock distance in the present work.
Keywords: Flyrock distance, linear multivariate regression, Imperialist Competitive Algorithm, Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System, Artificial Neural Network -
پیش بینی قیمت سهام در بورس اوراق بهادار از جمله چالش برانگیزترین مباحث در مقوله پیش بینی است که توجهات بسیاری از جمله محققان را به خود جلب کرده است. عوامل مختلف درگیر در بورس اوراق بهادار سبب شده است تا بازار بورس همیشه از خود فرآیندی پویا و پیچیده داشته باشند. لذا پژوهش گران بر آن شده اند تا در پیش بینی رفتار بورس، به دنبال روش های نوینی باشند که دربرابر عدم ایستایی و پیچیده بودن مقاوم باشند. در این پژوهش یک مدل ترکیبی دوگانه متشکل از دو سامانه استنتاج فازی و یک الگوریتم رقابت استعماری به صورت ترکیبی استفاده شده است که یک سامانه فازی برای ایجاد مدلی برای پیش بینی قیمت سهام براساس 10 متغیر تاثیرگذار بر قیمت سهام استفاده می شود که قوانین فازی موتور استنتاج این سامانه فازی توسط نسخه بهبود یافته فازی جدید الگوریتم رقابت استعماری به دست می آید و پارامترهای الگوریتم رقابت استعماری نیز توسط یک سامانه فازی دیگر به نام تنظیم کننده پارامترها ، تعیین می شوند. به منظور ارزیابی عملکرد مدل پیشنهادی اطلاعات مرتبط با قیمت سهام شش شرکت فعال در بورس اوراق بهادار تهران در نظر گرفته شده و هشت مدل پیش بینی قیمت سهام در دو گروه الگوریتم به همراه مدل پیشنهادی پیاده سازی شدند. نتایج به دست آمده نشان از عملکرد بهتر مدل پیشنهادی از جهت کیفیت نتایج پیش بینی شده و انحراف کم نتایج فاز آزمون از فاز آموزش دارد.
کلید واژگان: پیش بینی قیمت سهام، سامانه استنتاج فازی ممدانی، شبک عصبی، درخت تصمیم، جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، الگوریتم رقابت استعماریInvesting on the stock exchange, as one of the financial resources, has always been a favorite among many investors. Today, one of the areas, where the prediction is its particular importance issue, is financial area, especially stock exchanges. The main objective of the markets is the future trend prices prediction in order to adopt a suitable strategy for buying or selling. In general, an investor should be predicted the future status of the time, the amount and location of his assets in a way that increases the return on his assets. Stock price prediction is one of the most challenging topics in the field of forecasting, which has attracted many attentions from researchers. The various factors of the markets have caused the situation that they always have a dynamic and complex process. Therefore, researchers have been determined to look for new prediction methods of stock price, which will reduce the instability and complexity of the markets. In fact, the most of recent studies have shown that the stock market is a nonlinear, dynamic, and non-parametric system that is affected by various economic factors. The applications of artificial intelligence and machine learning techniques to identify the relationship between the factors and stock price exchanges can be organized in seven major groups such as neural networks and deep learning, support vector machine, decision tree and random forest, k nearest neighbor, regression, Bayesian networks and fuzzy inference-base methods. Due to the mentioned prediction methods have their own challenges, hydridizations of the meta-heuristic algorithms and the methods were applied to stock price prediction. In this paper, a new hybridization of Fuzzy Inference System and a novel modified Fuzzy Imperialist Competitive Algorithm (FICA+FIS) are proposed to stock price prediction. To achieve this aim, two Fuzzy Inference Systems are designed to tuing the ICA’s parameters based on three effective factors in search strategy and to predict stock price based on 10 effective economic factors. The candidate fuzzy rules set of the inference engine is obtained by the FICA for the second FIS and six fuzzy rules of the first FIS are designed based on the ICA’s behaviour. The FICA+FIS has 10 inputs of the stock price variables including the lowest stock price, the highest stock price, the initial stock price, the trading volume, the trading value, the first market index of the trading floor, the total market price index, the dollar exchange rate, the global price per ounce of gold, the global oil price, and its output is also the stock price. The inputs and output variables consist of three linguistic vairables such as Low, Medium, and High with triangular membership functions. Each country (search agent) of the FICA contains information on all the fuzzy rules of the inference engine attributed to the country and has r×12 elements, where r is the number of fuzzy rules. The FICA’s objective function is the mean square error (MSE) to evaluate the power of each country. A challenge of the ICA is the proper tuning paprameters such as the Revolution Probability (Prevolve), Assimilation Coefficient (Beta) and the Colonies Mean Cost Coefficient (zeta), which has a great impact on the efficiency of the algorithm (precision and time of access to solution). These parameters are usually constant and according to different problems, they have different values and are given experimentally. In this paper, the parameters are tuned based on the number of iterations that the best objective function value has not improved (UN), the number of imperialist (Ni) and the current number iteration (Iter). To this aim, a FIS is designed based on six fuzzy rules that UN, Ni and Iter are its input variables and Prevolve, Beta and zeta are its output variables. To analyze the efficiency of the FICA+FIS as a case study, six datasets are collocted from six companies which were active between 1389 to 1394 in Tehran Stock Exchange such as Pars Oil, Iran Khodro, Motogen, Ghadir, Tidewater and Mobarakeh. The information of around 2000 days are collected for each company and the data are divided to train and test data based on cross validation 10-fold. To compare the performance of the FICA+FIS, two groups of stock price prediction methods were implemented. In the first group, the fuzzy rules of the FIS’s engine to stock price prediction are obtained by the classic draft of the Imperialist Competitive Algorithm (ICA+FIS), the Genetic Algorithm (GA+FIS) and the Whale Optimization Algorithm (WOA+FIS), which are used to compare with the FICA. The second group includes classic stock price prediction methods such as multi-layered neural network (NN), support vector machine (SVM), CART decision tree (DT-CART), random forest (RF) and Gaussian process regression (GPR), which are used to compare with the FICA+FIS. The experimental results show that first, the improved fuzzy draft of the ICA performed better than its classic draft, the GA and the WOA, and second, the performance of the FICA FIS is better than other investigated algorithms in both training and testing phases, although the DT is a competitor in the training phase and the RF is a competitor in the test phase on some datasets.
Keywords: Stock Price Prediction, Fuzzy Inference Systems, Neural Networks, Decision Tree, Random Forest, Support Vector Machine, Imperialist Competitive Algorithm -
کنترل فرکانس بار (LFC) یکی از مهمترین موضوعات در سیستم های قدرت الکتریکی می باشد. در صنعت معمولا از کنترل کننده های تناسبی انتگرالی (PI) برای این امر استفاده می شود. در این مقاله از کنترل کننده Fuzzy-PID با توابع عضویت بهینه شده برای کنترل فرکانس بار در یک سیستم دو ناحیه ای استفاده شده است. به منظور تعیین محل توابع عضویت ورودی ها و نیز بهره های کنترل کننده های Fuzzy-PID از بهینه سازی استفاده شده است. در این مطالعه الگوریتم رقابت استعماری (ICA) جهت بهینه سازی بکار گرفته شده است. شبیه سازی ها در محیط سیمولینک برنامه MATLAB و در حضور منابع انرژی بادی و بارهای متغیر انجام پذیرفته است. به منظور مقایسه، شبیه سازی ها با کنترل کننده FOPID بهینه شده با الگوریتم رقابت استعماری نیز انجام شده است. همچنین به منظور بررسی میزان مقاوم بودن کنترل کننده پیشنهادی در برابر عدم قطعیت های موجود در سیستم، شبیه سازی ها با تغییرات پارامترهای سیستم دو ناحیه ای نیز صورت گرفته است. نتایج شبیه سازی ها، عملکرد مطلوب کنترل کننده پیشنهادی را نشان می دهند.کلید واژگان: کنترل فرکانس بار، الگوریتم رقابت استعماری، توابع عضویت بهینه شده، کنترل کننده fuzzy-PID، کنترل کنندهFOPIDLoad Frequency Control (LFC) is one the most important topics in power systems. To this end, Proportional-integral (PI) controllers is usually employed in industry. In this paper, a Fuzzy-PID controller with optimized membership functions has been designed for LFC in a two-area power system. Optimization has been employed in order to define the location of input membership functions and gains of Fuzzy-PID controllers. Imperialist Competitive Algorithm (ICA) has been used for optimization in this study. Simulations have been carried out in MATLAM/SIMULINK in presence of wind power and variable loads. In order to conduct comparisons, the simulations have been carried out using the fractional order PID (FOPID) controller optimized by ICA. Moreover, to verify robustness degree of the proposed controller against system uncertainties, simulations have been done by changing the parameters of two-area system. Results of simulations illustrate good performance of the proposed controller.Keywords: Load Frequency Control, Fuzzy-PID controller, Imperialist Competitive Algorithm, Optimized membership functions, FOPID controller
-
To achieve high-quality software, different tasks such as testing should be performed. Testing is known as a complex and time-consuming task. Efficient test suite generation (TSG) methods are required to suggest the best data for test designers to obtain better coverage in terms of testing criteria. In recent years, researchers to generate test data in time-efficient ways have presented different types of methods. Evolutionary and swarm-based methods are among them. This work is aimed to study the applicability of swarm-based methods for efficient test data generation in EvoSuite. The Firefly Algorithm (FA), Particle Swarm Optimization (PSO), Teaching Learning Based Optimization (TLBO), and Imperialist Competitive Algorithm (ICA) are used here. These methods are added to the EvoSuite. The methods are adapted to work in a discrete search space of test data generation problem. Also, a movement pattern is presented for generating new solutions. The performances of the presented methods are compared over 103 java classes with two built-in genetic-based methods in EvoSuite. The results show that swarm-based methods are successful in solving this problem and competitive results are obtained in comparison with the evolutionary methods.Keywords: Test data generation, Firefly Algorithm, particle swarm optimization, Teaching Learning Based Optimization, Imperialist Competitive Algorithm, EvoSuite
-
Portfolio selection is of great importance among financiers, who seek to invest in a financial market by selecting a portfolio to minimize the risk of investment and maximize their profit. Since there is a covariant among portfolios, there are situations in which all portfolios go high or down simultaneously, known as systemic risks. In this study, we proposed three improved meta-heuristic algorithms namely, genetic, dragonfly, and imperialist competitive algorithms to study the portfolio selection problem in the presence of systemic risks. Results reveal that our Imperialist Competitive Algorithm are superior to Genetic algorithm method. After that, we implement our method on the Iran Stock Exchange market and show that considering systemic risks leads to more robust portfolio selection. . Results reveal that our Imperialist Competitive Algorithm are superior to Genetic algorithm method. After that, we implement our method on the Iran Stock Exchange market and show that considering systemic risks leads to more robust portfolio selection.
Keywords: Portfolio Selection, Systemic Risks, Genetic Algorithm, Imperialist competitive algorithm -
چکیده- هدف از پژوهش حاضر متن کاوی جهت پی بردن به حالت روحی افراد در تایپ متون است. در این پژوهش از 14640 توییت در رابطه با خطوط هوایی جهت تحلیل احساسات در سه دسته ی مثبت، منفی و خنثی استفاده شده است. طرح پیشنهادی جدید دارای سه مرحله اصلی است. در مرحله اول پیش پردازشی به منظور آماده سازی پایگاه داده انجام می گیرد. در مرحله دوم با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری کلمات اصلی را از بین تمامی کلمات موجود استخراج می شود. منظور از کلمات اصلی کلماتی هستند که بیشترین تاثیر را برای دسته بندی دارند. سپس با استفاده از یک شبکه ی عصبی پیچشی اقدام به استخراج ویژگی های مناسب صورت می گیرد. سپس درمرحله آخر با استفاده از یک شبکه ی عصبی پرسپترون چندلایه (MLP) طبقه بندی انجام می گیرد. در روش پیشنهادی جدید، برخلاف روش های مرسوم که کلمات بعد از پیش پردازش به مرحله ی بعد راه پیدا می کنند، با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری از میان تمامی این کلمات ،کلمات اصلی را استخراج می کنیم که این کار خود سبب کاهش قابل توجهی از حجم کلمات ورودی می شود. طرح پیشنهادی جدید در آزمایش تجربی توانست به پارامترهای دقت 0/990، صحت 0/983 و فراخوانی 0/875 برسد. این نتایج نشان دهنده ی برتری طرح پیشنهادی این مقاله در مقایسه با سایر روش های قبلی می باشد.
کلید واژگان: داده کاوی، متن کاوی، تحلیل احساسات، شبکه های عصبی، شبکه عصبی پیچشی، الگوریتم رقابت استعماریAbstract- The aim of this study is to investigate writings to find out the mood of people in typing texts. In this study, 14640 tweets related to airlines were used to analyze emotions in three categories: positive, negative and neutral. The novel proposed approach has three main steps. In the first step, we perform a pre-processing operation to purify the dataset. In the second step, using the Imperialist Competitive Algorithm (ICA), the main keywords from all the existing texts are extracted. Keywords are the words that have the most impact on categorization. Then, a convolution neural network (CNN) is exploited to extract more features. In the last step, classification, using a multilayer perceptron neural network (MLP), is applied. In the proposed new method, unlike the conventional methods in which words go to the next stage after preprocessing, we use the Imperialist Competitive Algorithm to extract the main words from all these words, which in turn causes There is a significant reduction in the volume of input words.using this new proposed approach, we achieved precision, accuracy and recall of 0.990, 0.983 and 0.875, respectively. The experimental results indicated the superiority of the proposed method the comparison with other well-known approaches.
Keywords: Keywords- Data Mining, Text Mining, Sentiment analysis, Neural Networks, convolutional neural network, Imperialist Competitive Algorithm -
در این مقاله هدف بهبود عملکرد الگوریتم رقابت استعماری است. روش مورد استفاده افزودن جستجوی محلی به الگوریتم است که در دو مرحله صورت می گیرد. در مرحله ی اول انتخاب پارامترهای بهینه سازی به نوعی هوشمندانه انجام می شود و جمعیت به سمت نقطه ی بهینه هدایت می شوند. در مرحله ی دوم پس از هر 10 تکرار، یک جستجوی محلی در میان مستعمره ها و استعمارگر چند فرمانروایی قدرتمند انجام می شود تا ضمن عدم ایجاد تغییر محسوس در فرایند رسیدن به جواب، پاسخ دقیق تری حاصل شود. روش بر روی تمامی فرمانروایی ها اعمال نمی شود تا حجم محاسبات افزایش نیابد. الگوریتم ارایه شده با توابع محک سنجیده شده است و طبق مقایسه ی انجام شده میان عملکرد آن ها، عملکرد الگوریتم اصلی در هنگام افزایش تعداد ابعاد مساله بهبود یافته است. با تعداد پارامترهای مجهول کمتر، هم زمان همگرایی و هم پاسخ کمینه ی نهایی در دو روش نزدیک به هم هستند، اما با افزایش تعداد ابعاد مساله، زمان حل به بیش از نصف کاهش و میزان کمینه تا بیش از 10 مرتبه ی اعشار بهبود یافته است. در انتها از این روش برای بهینه سازی در یافتن بهره های کنترلی مناسب برای کنترل بالگرد استفاده شده است.
کلید واژگان: الگوریتم رقابت استعماری، جستجوی محلی، الگوریتم ژنتیک، توابع محک، کنترل بالگرد، کنترل پسخور حالتIn this paper, the purpose is to improve the performance of the Imperialist Competitive Algorithm. Local search is added to the algorithm and this is done in two stages. In first stage, selection of the initial optimization parameters for starting the problem is done wisely and the population is leaded to optimal point. In second stage, after each 10 iterations a local search is performed between colonies and the imperialist of some of the strongest empires, in order to gain more accurate answers while not making a notable change in the process of reaching the answer. This method is not applied to all empires, so that calculations would not overflow. The proposed algorithm is tested using benchmark functions and based on the comparisons, the performance of the initial algorithm is much more improved when dimensions of the optimization problem goes higher. With few unknown parameters, conversion time and final minimum values are close in both methods, but by increasing the dimensions of the problem, even in some cases total calculation time is reduced to a half and the accuracy of minimum value is improved by 10 orders of magnitude. At the end, one application of the method is investigated in finding the suitable control gains for controlling a helicopter, which is a relatively a new application, and the performance is evaluated comparing to pole-placement and by state-feedback control.
Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Local search, genetic algorithm, Benchmark functions, Helicopter control, State feedback control -
بررسی های کمی و کیفی آب های زیرزمینی اهمیت ویژه ای در مدیریت این منابع دارند. به کارگیری روش های نوین از جمله شبکه های عصبی و الگوریتم های تکاملی در تخمین کیفیت آب به دلیل سرعت، همگرایی و کارآیی بسیار بالای خود، موجب صرفهجویی، کاهش هزینه ها و مدیریت هر چه بهتر می شود. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی نتایج آنالیز شیمیایی آب های زیرزمینی دشت جلفا با توجه به نمونهبرداری از 14 حلقه چاه، نمودارهای ویلکاکس، شولر و پایپر و همچنین تخمین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم رقابت استعماری میباشد. در همین راستا، پارامترهای کیفی آب زیرزمینی شامل TDS، EC و SAR با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم رقابت استعماری تخمین زده شد و کیفیت منابع آب زیرزمینی از نظر شرب، کشاورزی و صنعت با استانداردهای ویلکاکس، پایپر و شولر مورد بررسی قرار گرفت. ضریب همبستگی بالای 90 درصد، نشان دهنده ی دقت قابل قبول شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری در تخمین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی است. همچنین نتایج استفاده از دیاگرامهای مختلف نشان میدهد نمونه ها دارای سختی و خورندگی خیلی زیاد بوده و از نظر استفاده در شرب و صنعت نامناسب نمیباشند. طبق طبقه بندی کلاس ها، اکثر داده ها در کلاس C4S2 قرار دارند که آب این گروه برای مقاصد کشاورزی نامناسب میباشد.
کلید واژگان: کیفیت آب، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم رقابت استعماری، شرب، کشاورزیmanagement of these resources. The use of modern methods, including ANN and evolutionary algorithms in estimating water quality, due to its high speed, convergence and efficiency, saves and reduces costs and the best management. The main purpose of this study is to evaluate the results of the chemical analysis of groundwater samples from 14 wells in Jolfa plain and also estimate the ground water quality parameters using imperialist competitive algorithm (ICA) and ANN. Therefore, ground water quality parameters include TDS, EC and SAR estimate using imperialist competitive algorithm (ICA) and ANN and groundwater resources quality in terms of drinking, agriculture and industry were examined by Wilcox, Schuler and Piper and standards. Correlation coefficient of (R2) 90%, indicates the acceptable accuracy of ANN compared with ICA algorithm in estimating groundwater quality parameters. By using different diagrams the results show that the hardness of samples are too much and not suitable for drinking. It should also be noted that a very high hardness and corrosion of sample, water not be used in industry. The salinity of 7 samples is very high and according classification is located in C4S2 class and not suitable for agricultural consumption.
Keywords: Water Quality, ANN, Imperialist Competitive Algorithm, Drinking, Agricultural -
This paper studies a location-inventory problem with uncertain demands and lead times in a three-level supply chain including a producer, multiple distribution centres (DCs) and multiple retailers. A number of perishable products such as food and medicine goods are considered with a specific shelf life; unlike the previous studies in the literature, the restrictions of storing different perishable products in identical DC is considered. The objective is to determine the number and location of DCs, the allocation of retailers to DCs, the reorder point and demand rate at each DC. Due to the uncertainty on demands and lead times, a queuing approach is utilized to model the problem. The problem is formulated as an integer nonlinear programming and solved using the Genetic and the Imperialist Competitive algorithms.Keywords: Location-inventory, perishable products, uncertain demands, lead times, Genetic Algorithm, Imperialist Competitive 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.