evolutionary algorithms
در نشریات گروه برق-
سرمایه گذاری در تکنولوژی های باتری مقیاس بزرگ برای شبکه های برق هوشمند با استفاده از الگوریتم بهینه سازی گلف: تحلیل اقتصادی و بررسی تکنولوژی های مختلف باتری
با توجه به اهمیت روزافزون تکنولوژی های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ برای بهبود عملکرد شبکه های برق، این مقاله به بررسی سرمایه گذاری در این تکنولوژی ها از منظر اقتصادی می پردازد. تمرکز اصلی مقاله بر روی استفاده از تکنولوژی های باتری های مقیاس بزرگ مانند باتری های ردوکس وانادیوم، باتری های پلی سولفید-برم، و باتری های روی-برم است که به دلیل ویژگی های خاص خود نظیر طول عمر بالا، کارایی مناسب، و هزینه های مقرون به صرفه، برای شبکه های برق هوشمند بسیار مناسب هستند. مدل پیشنهادی این تحقیق با بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی گلف طراحی شده است، که به عنوان نوآوری اصلی این پژوهش به شمار می آید. این الگوریتم به طور خاص برای بهینه سازی عملکرد و سرمایه گذاری در سیستم های ذخیره سازی انرژی در مقیاس بزرگ به کار می رود. با استفاده از این مدل، تاثیرات اقتصادی استفاده از انواع مختلف تکنولوژی های باتری مورد تحلیل قرار می گیرد. نتایج شبیه سازی ها نشان می دهد که در نظر گرفتن تکنولوژی های مختلف باتری و به کارگیری الگوریتم بهینه سازی گلف می تواند تاثیرات اقتصادی قابل توجهی در بهینه سازی عملکرد سیستم های ذخیره سازی انرژی داشته باشد.
کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، بهینه سازی، باتری های مقیاس بزرگ، شبکه های هوشمندInvesting in small power technologies for smart grids using golf optimization algorithm: Economic analysis and review of different battery technologiesConsidering the growing importance of energy storage technologies in large-scale construction to improve the performance of power grids, this paper examines the investment in these technologies from an economic perspective. The main article focuses on the use of large battery technologies such as redox vanadium batteries, polysulfide-bromine batteries, and zinc-bromine batteries for power grids due to their special characteristics such as long life, good efficiency, and affordable costs. Smart are very suitable. The proposed model of this research is designed using golf optimization algorithm, which is considered as the main innovation of this research. This algorithm is specifically used to optimize performance and investment in large-area energy storage systems. Using this model, the effects of using different types of technologies are analyzed. The results of the simulations show that considering different battery technologies and the operation of the golf optimization algorithm can have significant economic effects in optimizing the performance of energy storage systems.
Keywords: Evolutionary Algorithms, Optimization, Large Scale Batteries, Smart Grids -
تراشه های سه بعدی در سال های اخیر به منزله یک راه حل برای مجتمع سازی مدارهای الکترونیکی دیجیتال با اندازه بسیار بزرگ مطرح شده اند. در این تراشه ها چند لایه سیلیکونی روی هم قرار می گیرند که با یک واسط عایق از هم تفکیک شده اند. ارتباط بین لایه ها با اتصالات ویژه ای به نام TSV انجام می شود. اندازه TSVها بسیار بزرگ تر از اندازه گیت های منطقی است و همچنین، ساختن این نوع اتصالات بسیار پرهزینه است؛ بنابراین، ساختن تراشه های سه بعدی با شمار TSV کمتر، یکی از اهداف مهم در طراحی این تراشه هاست. پیاده سازی مدارهای منطقی دیجیتال روی تراشه های سه بعدی در سه مرحله کلی انجام می شود؛ بخش بندی، جانشانی و مسیردهی. در این مقاله مرحله بخش بندی و جانشانی با استفاده از الگوریتم فراابتکاری تبرید شبیه سازی شده یا SA انجام می شود که هدف اصلی این دو مرحله، کاهش تعداد TSVها و طول سیم به کاررفته در جانشانی بلوک های منطقی است. در این مقاله، یک نسخه بهبودیافته از الگوریتم مسیریاب توسعه داده شده است که به صورت کارا سیم بندی لازم برای اتصال ماجول ها را ایجاد می کند. نتایج شبیه سازی مدارهای معیار MCNC نشان می دهند روند طراحی ارایه شده نسبت به روش های پیشین، بسیار کاراتر است. در روش بخش بندی ارایه شده نسبت به روش FSA، TSVها به اندازه 15/6 درصد و زمان اجرا به میزان 79/27 درصد کاهش یافته اند. همچنین، در مقایسه با الگوریتم بخش بندی hMetis، به اندازه 78/9 درصد کاهش در تعداد TSV ایجاد شده است. این میزان بهبود در حالی است که الگوریتم پیشنهادی به میزان 73/31 درصد سریع تر عمل می کند.کلید واژگان: مدارهای مجتمع سه بعدی، الگوریتم های فرا ابتکاری، الگوریتمSA، بخش بندی، جانشانی و مسیردهیThe 3D integrated circuit is emerged as a promising solution to integrate very large-scale circuits on electronics chips. In such chips, several layers of silicon substrates are stacked which are separated by insulator interfaces. Interconnection between two layers is realized using Through Silicon Via (TSV). Fabrication of TSVs is challenging due to their large size and complex process. Consequently, the number of TSVs should be minimized in the circuit’s implementation. The 3D implementation consists of three main steps: Partitioning, Placement, and Routing. In this paper, the first two steps are accomplished using the Simulated Annealing-based optimization approach wherein minimization of the number of TSVs and total wire length are considered the main objectives. In this paper, an improved version of the pathfinder method has been developed which would efficiently generate the necessary interconnections among circuit modules. The results of simulations on MCNC benchmark circuits show that the proposed method outperforms the previous state-of-the-art methods in all aspects. In comparison with FSA, the number of TSVs is reduced by 6.15%, and the algorithm’s runtime is decreased by 27.79%. Moreover, in comparison with the hMETIS method, the number of TSVs is reduced by 9.78%, and the algorithm’s runtime is decreased by 31.73% .Keywords: 3D IC, Evolutionary Algorithms, SA algorithm, Partitioning, Placement, and Routing
-
تحلیل ایمنی سیستم های نرم افزاری، خصوصا از نوع بحرانی-ایمنی، باید بطور دقیق انجام شود چون که وجود حتی یک خطای کوچک در چنین سیستم هایی ممکن است نتایج فاجعه باری داشته باشد ضمنا چنین تحلیلی باید قبل از پیاده سازی یعنی در مرحله طراحی و در سطح مدل انجام شود. وارسی مدل یک روش دقیق و مبتنی بر ریاضی است که ایمنی سیستم های نرم افزاری را با دریافت مدلی از آن و بررسی تمام حالت های قابل دسترس مدل انجام می دهد. با توجه به پیچیدگی بعضی سیستم ها و مدل های آن، وارسی مدل ممکن است با مشکل انفجار فضای حالت مواجه شود. بنابراین، وارسی مدل بجای تایید ایمنی چنین سیستم هایی، آنها را با یافتن خطاهایی از جمله بن بست رد می-کند. اگر چه قبلا هیوریستیکی برای یافتن بن بست در فضای حالت مدل ارایه شده و آن را در چندین الگوریتم جستجوی مکاشفه ای ساده و تکاملی بکار برده اند ولی سرعت تشخیص آن پایین بوده است. در این مقاله، یک هیوریستیک جدید برای یافتن بن بست در فضای حالت مدل ارایه کرده و سرعت تشخیص آن را، با بکار بردن در الگوریتم های جستجوی مکاشفه ای ساده از جمله عمقی تکرار شونده A* و جستجوی پرتو و الگوریتم های تکاملی مختلف از جمله ژنتیک، بهینه سازی ازدحام ذرات و بهینه سازی بیزی با روش قبلی مقایسه می کنیم. نتایج مقایسه تایید می کنند که هیوریستیک جدید می تواند حالت بن بست را در زمان کمتری نسبت به هیوریستیک قبلی پیدا کند.
کلید واژگان: تحلیل ایمنی، وارسی مدل، بن بست، هیوریستیک، الگوریتم های تکاملیThe safety analysis of software systems, especially safety-critical ones, should be performed exactly because even a minor failure in these systems may result in disaster consequences. Also, such analysis must be done before implementation, i.e. the design step and in the model level. Model checking is an exact and mathematical-based way that gets a model of a system and analyzes it through exploring all reachable states of the model. Due to the complexity of some systems and their models, this way may face the state space explosion problem, i.e. it cannot explore all available states. A solution to solve this problem in these systems is that model checking tries to refute them, instead of verifying them, by finding errors such as deadlock (if available).Although, a heuristic has been previously proposed to find a deadlock in the model's state space and it has been applied in several simple heuristic search and evolutionary algorithms, its detection speed has been low. In this paper, we propose a novel heuristic to detect a deadlock in the model's state space, and test and compare its detection speed by applying it in several simple heuristic search algorithms such as iterative deepening A*, beam search, and evolutionary algorithms such as genetic, particle swarm optimization, and Bayesian optimization. Comparison results confirm that the new heuristic can detect a deadlock in less time than the previous heuristic.
Keywords: Safety analysis, model checking, deadlock, heuristic, evolutionary algorithms -
یکی از چالش برانگیزترین موضوعات مرتبط با وب سرویس ها مساله ترکیب آنهاست که به صورت یک گراف برای نمایش تعامل بین سرویس ها ارایه می شود. هر گره از این گراف، یک وب سرویس انتزاعی با وظیفه مشخص اما ویژگی های کیفی نامشخص است. برای هر سرویس انتزاعی، مجموعه ای از سرویس های کاندید با وظیفه یکسان اما ویژگی های کیفی متفاوت وجود دارد. جایگزینی یک وب سرویس کاندید برای هر سرویس انتزاعی به نحوی که یک ترکیب بهینه حاصل شود، یک مساله NP-hard است، لذا برای حل آن از الگوریتم های هیوریستیک استفاده می شود. تاکنون روش های متعددی برای ترکیب بهینه وب سرویس ها ارایه شده اما بیشتر این روش ها ساختار احتمالی را پشتیبانی نمی کنند. تنها یک روش ساختار احتمالی را پشتیبانی می کند که برای گراف های بزرگ مقیاس پذیر نیست، مبتنی بر قیود است و به تحلیل هر مسیر گراف به صورت جداگانه پرداخته است. این مقاله، رویکردی مقیاس پذیر و چندهدفه برای تحلیل گراف به صورت یکپارچه ارایه می دهد که علاوه بر پوشش دو الگوی جدید حلقه های تودرتو و حلقه های موازی، با ارایه روشی جهت ساده سازی ترکیب وب سرویس ها موجب بهبود کارایی نیز می شود. در این روش برای انتخاب بهینه وب سرویس ها و حفظ مقیاس پذیری، از الگوریتم های تکاملی NSGAII و SPEAII استفاده می شود. در روش پیشنهادی ابتدا در گراف هایی با الگوی شرطی، هر مسیر بر حسب احتمال آن، چند بار می شود و سپس از الگوریتم NSGAII به منظور تعیین بهترین مسیر در گراف و یافتن راه حل های بهتر استفاده می شود. روش پیشنهادی در مقایسه با بهترین روش مقایسه شده، 30 درصد در پارامتر قابلیت اطمینان و 121 میلی ثانیه در زمان پاسخ بهبود داشته است.کلید واژگان: ترکیب و انتخاب وب سرویس ها، وب سرویس های آگاه به کیفیت، ساختارهای پیچیده احتمالی، ساده سازی گراف، الگوریتم های تکاملی، الگوریتم NSGAII، الگوریتم SPEAIIOne of the most challenging issues with web services is the composition of them, which is presented as a graph to show the interaction between services. Each node in this graph is called an abstract web service which their function is specified but the quality features are unclear. For each abstract service, there is a set of candidate services with the same function but different qualitative features. Replacing a candidate web service for each abstract service so that an optimal combination is achieved is an NP-hard problem that cannot be solved in polynomials, hence to solve it using heuristic algorithms. Several methods have been proposed for the web services optimal composition, but most of these methods don't support the probability structure. Only one method supports a probability structure that is not scalable for large graphs, constraint based, and analyzes each path of the graph separately. This paper presents an integrated scalable multi-objective approach for analyzing graph to not only covering two new patterns of nested loops and parallel loops, but also improving performance with representing a method for simplifying web-service composition. In this method, evolutionary algorithms are used for optimal web services selection and scalability. The two selected evolutionary algorithms are NSGAII and SPEAII. In the proposed method, first in conditional graphs, each path is repeated according to its probability, and then the NSGAII algorithm is used to determine the best path in the graph and find better solutions. At the end of the article, the results of 8 methods are presented, which compared to the best of them, the proposed method has improved 30% in the reliability parameter and 121 milliseconds in response time.Keywords: Web services selection, Web service composition, quality-aware web services, probability complex structures, graph simplification, evolutionary algorithms, NSGAII algorithm, SPEAII algorithm
-
Combinatorial optimization is the procedure of optimizing an objective function over the discrete configuration space. A genetic algorithm (GA) has been applied successfully to solve various NP-complete combinatorial optimization problems. One of the most challenging problems in applying GA is selecting mutation operators and associated probabilities for each situation. GA uses just one type of mutation operator with a specified probability in the basic form. The mutation operator is often selected randomly in improved GAs that leverage several mutation operators. While an effective GA search occurs when the mutation type for each chromosome is selected according to mutant genes and the problem landscape. This paper proposes an adaptive genetic algorithm that uses Q-learning to learn the best mutation strategy for each chromosome. In the proposed method, the success history of the mutant in solving the problem is utilized for specifying the best mutation type. For evaluating adaptive genetic algorithm, we adopted the traveling salesman problem (TSP) as a well-known problem in the field of optimization. The results of the adaptive genetic algorithm on five datasets show that this algorithm performs better than single mutation GAs up to 14% for average cases. It is also indicated that the proposed algorithm converges faster than single mutation GAs.Keywords: Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithm, Reinforcement Learning, Adaptive Mutation, Combinatorial Optimization
-
در این مقاله، مسئله بازآرایی چندهدفه شبکه های توزیع در حضور منابع تولید پراکنده DG مطالعه شده است. بیشتر، توابع هدفی مدنظر قرار گرفته اند که در بسیاری از مقالات در این زمینه بررسی شده اند؛ شامل تلفات و هزینه های بهره برداری. در این مقاله، علاوه بر تلفات و هزینه های بهره برداری، توان بهینه تولیدی منابع DG و انرژی توزیع نشده شبکه بررسی شده اند که یکی از پارامترهای اساسی قابلیت اطمینان شبکه های توزیع اند. در این مقاله، از الگوریتم PSOGSA برای حل مسئله بازآرایی چندهدفه فیدر توزیع کمک گرفته شده است. این الگوریتم، ترکیب شده الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و جستجوی گرانشی GSA است. در ادامه، مقادیر توابع هدف با استفاده از توابع عضویت فازی، نرمالیزه شد ه اند. درنهایت، از منطق فازی برای یافتن بهینه ترین جواب در میان جواب های پارتو به دست آمده استفاده شده است. روش پیشنهادی روی دو سیستم آزمون 70 و 119 باسه IEEE پیاده سازی شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهند روش پیشنهادی در بهبود توابع هدف در نظر گرفته شده، عملکرد موثری داشته و با برقراری یک تناسب مناسب میان توابع هدف مختلف، به معرفی ساختار بهینه تر با تلفات و هزینه بهره برداری کمتر و نیز قابلیت اطمینان بیشتر در مقایسه با سایر الگوریتم های بهینه سازی دست یافته است.
کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، بازآرایی شبکه توزیع، قابلیت اطمینان، منابع تولید پراکندهIn this paper, to solve the multi-objective problem of distribution feeder reconfiguration (DFR) in the presence of distributed generation (DG), the hybrid particle swarm optimization and gravitational search algorithm (PSOGSA) has been proposed, which is a combination of particle optimization (PSO) and gravitational (GSA) optimization algorithm. In this field, the power losses and operating costs are the two most used objective functions in the literature. In addition to the mentioned objective functions, this paper also considers the optimal generation capacity of DG resources and energy not supplied (ENS), which is one of the basic reliability indexes of distribution networks. In this paper, the values of different objective functions are normalized by the fuzzy method, and also the Fuzzy decision-maker is used to determine the most optimal solution among the Pareto-optimal solutions. The proposed algorithm is implemented on IEEE 70-bus and 119-bus test systems. The simulation results show the efficiency of the proposed PSOGSA in improving the considered objective functions. The proposed method, by establishing a suitable fit between different objective functions has introduced a more efficient structure with lower losses and operating costs, as well as greater reliability, compared to other optimization algorithms.
Keywords: Distribution feeder reconfiguration, Distributed Generation, Evolutionary Algorithms, reliability -
محاسبات کوانتومی روش جدیدی از پردازش اطالعات است که بر مبنای مفاهیم مکانیک کوانتومی بناشده است ومنجر به رخدادهای عجیب وقدرتمندی در حوزهکوانتوم می شود. هر ماتریس یکانی نمایش دهنده یک گیت کوانتومی است. سنتز مدارهای کوانتومی به فرایند تبدیل یک گیت کوانتومی به یک سری گیت های پایه اطلاق می شود و به دو دسته کلی مبتنی بر تجزیه و ترکیب تقسیم می گردد. در روش های دسته نخست با بهره گیری از روش های تجزیه ماتریسی مدارهای کوانتومی سنتز می شوند. این مطالعه به دسته دوم می پردازد که با استفاده از الگوریتم های تکاملی و به خصوص الگوریتم ژنتیک از ضرب گیت های ماتریسی برای دستیابی به مشخصه نهایی مدار کوانتومی بهره گرفته می شود.
کلید واژگان: لگوریتم تکاملی، الگوریتم ژنتیک، سنتز مدارای کوانتومی، محاسبات کوانتومیQuantum computing is a new method of information processing based on the concepts of quantum mechanics which leads to strange and powerful events in the field of quantum. Each unitary matrix represents a quantum gate. Synthesis of quantum circuits refers to the process of converting a quantum gate into a series of basic gates and is divided into two general categories, namely decomposition and composition-based. In the first category, quantum circuits are synthesized using matrix decomposition methods. This study deals with the second category, which uses evolutionary algorithms and especially genetic algorithms to multiply matrix gates to achieve the final characteristic of a quantum circuit.
Keywords: Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithms, Synthesis of Quantum Circuits, Quantum Computing -
نشریه عصر برق، پیاپی 15 (تابستان 1400)، صص 33 -40
به دلیل رشد روز افزون تمایل افراد به عضویت و استفاده از شبکه های اجتماعی، برقراری ارتباط و به اشتراک گذاری داده های موجود در این شبکه ها، مورد توجه علوم مختلف همانند علوم سیاسی،روانشناسی، جامعه شناسی، اقتصاد و... قرارگرفته است. به همین دلیل، محققین اقدام به تشخیص واستخراج روابط بین افراد از داده های موجود دراین شبکه ها، برای ایجاد جوامع دقیق تر نمودهاند. با این حال هنوز روشی موثر جهت شناسایی و استخراج جوامع، بر مبنای داده های شبکه های اجتماعی ارایه نشده است. در این مقاله، به منظور خوشه بندی دقیق تر جوامع موجود در یک شبکه اجتماعی، روشی بر پایه استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری تکاملی رقابت استعماری و با انتخاب جمعیت اولیه بر اساس معیار خوشه بندی مبتنی بر چگالی معرفی شده است. روش پیشنهادی در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری پایه، به طور میانگین مقدار ماژوالریتی را 45.21 %افزایش داده و جوامع منسجم تری را استخراج نموده است.
کلید واژگان: الگوریتم رقابت استعماری، الگوریتم های تکاملی، خوشه بندی گراف، خوشه بندی مبتنی بر چگالی، شبکه های اجتماعیDue to the growing desire of people to join and use social networks, communication and shar ing data in these networks has been considered by various sciences such as political science, psychology, sociology, economics, etc. Hence, researchers have begun to distinguish and extract relationships between individuals from the data contained in these networks, to create more accurate communities. However, there is still no effective method to identify and extract communities based on social media data. In this article, a method has been proposed for social network accurate clustering by using Imperial Competitive Evolutionary Algorithm (ICEA) and selecting the initial population based on the density-based clustering criterion. The proposed method has improved the result of modularity about 21.45% in average, compared to rival basic ICEA and extracted more densed communities.
Keywords: Imperial Competitive Algorithm, Evolutionary Algorithms, Graph Clustering, density-basedclustering, Social Networks -
Biogeography-Based Optimization (BBO) algorithm has recently been of great interest to researchers for simplicity of implementation, efficiency, and the low number of parameters. The BBO Algorithm in optimization problems is one of the new algorithms which have been developed based on the biogeography concept. This algorithm uses the idea of animal migration to find suitable habitats for solving optimization problems. The BBO algorithm has three principal operators called migration, mutation and elite selection. The migration operator plays a very important role in sharing information among the candidate habitats. The original BBO algorithm, due to its poor exploration and exploitation, sometimes does not perform desirable results. On the other hand, the Edge Assembly Crossover (EAX) has been one of the high power crossovers for acquiring offspring and it increased the diversity of the population. The combination of biogeography-based optimization algorithm and EAX can provide high efficiency in solving optimization problems, including the traveling salesman problem (TSP). This paper proposed a combination of those approaches to solve traveling salesman problem. The new hybrid approach was examined with standard datasets for TSP in TSPLIB. In the experiments, the performance of the proposed approach was better than the original BBO and four others widely used metaheuristics algorithms.
Keywords: Biogeography-Based Optimization, Evolutionary Algorithms, Traveling Salesman Problem -
ردیابی اهداف هوایی با مانور بالا کاربردهای زیادی در زمینه های دفاعی و غیردفاعی دارد. ردیابی هدف مستلزم تخمین توام موقعیت، سرعت و شتاب آن می باشد. در روش های مرسوم ردیابی اهداف هوایی فاصله تا هدف و زاویه سمت هدف که تابعی غیرخطی از حالت های سیستم می باشند، اندازه گیری می شوند. از آنجا که این اندازه گیری ها آغشته به نویز می باشند، جهت تخمین سرعت و شتاب هدف استفاده از روش های تخمین و فیلتر کردن امری ضروری است. فیلتر کالمن تعمیم یافته برای مواجهه با سیستم های غیرخطی و نویزهای گوسی عملکرد مناسبی دارد. ولی در پیاده سازی عملی با نویزهای غیرگوسی مانند نویز گلینت مواجه هستیم که در چنین مسائلی فیلترهای ذره ای عملکرد مناسب تری از خود نشان می دهند. از طرفی به علت بار محاسباتی بالای فیلترهای ذره ای، قابلیت پیاده سازی و بکارگیری آن ها به صورت بهنگام وجود ندارد. در این مقاله برای کاهش بار محاسباتی و بهبود عملکرد زمان حقیقی فیلتر ذره ای در حل مسئله ردیابی اهداف هوایی، از الگوریتم تکاملی بهینه سازی اجتماع ذرات در مرحله ی نمونه برداری استفاده شده است. روش پیشنهادی در سناریویی شامل تمام حالت های ممکن حرکت هدف با مانور بالا شبیه سازی و ارزیابی شده است. همچنین عملکرد فیلتر ذره ای تکاملی با فیلتر کالمن تعمیم یافته و تعدادی از فیلترهای ذره ای مقایسه شده است. نتایج حاصل از شبیه سازی حاکی از این است که فیلتر ذره ای تکاملی در عین دقت بسیار بالاتر نسبت به فیلترهای مقایسه شده، قابلیت بهنگام بودن در ردیابی اهداف هوایی مانوردار را دارد.کلید واژگان: مدل شتاب سینگر، ردیابی هدف، الگوریتم تکاملی، فیلتر ذره ای، فیلتر ذره ای تکاملیManeuvering air targets Tracking has many applications in defensive and non-defensive areas. Target tracking requires the estimation of position, velocity, and acceleration, simultaneously. Common approaches for air targets tracking measures the distance to target and target heading angle which is a nonlinear function of system states. Since these measurements are noisy, using estimating and filtering methods for assessing the speed and acceleration of target is essential. Although, extended Kalman filter works well with nonlinear systems and Gaussian noises; in practice we encounter with non-Gaussian noises such as Glint which particle filters show better performance in them. In addition, due to the high computational load of particle filters, implementing and applying them is impossible. In this paper, the evolutionary algorithm of particle swarm optimization has been used in the sampling step to reduce computational load and improve the real-time performance of particle filter in solving air target tracking problems. The proposed method is simulated and evaluated in a scenario involving all possible motions of the target with high maneuvering. In addition, performance of an evolutionary particle filter with some particle filters and extended Kalman filter is compared. The simulation results indicate that the evolutionary particle filter has the capability of real time air targets tracking with maneuvering in comparison with the particle filter and extended Kalman filter while having high precision.Keywords: Singer Acceleration Model, target tracking, Evolutionary Algorithms, Particle Filter, Evolutionary Particle Filter
-
شبکه های حسگر بی سیم دارای تعداد زیادی گره های حسگر با انرژی محدود می باشند که در یک منطقه محدود پراکنده شده اند. بیشتر انرژی گره ها برای ارسال اطلاعات به ایستگاه مرکزی مصرف می شود. با توجه به محدودیت انرژی در این نوع شبکه ها، افزایش طول عمر با کاهش مصرف انرژی همواره مورد توجه بوده است. در این تحقیق، یک الگوریتم خوشه بندی سطحی مبتنی بر ژنتیک در راستای افزایش طول عمر این نوع شبکه ها ارایه شده است. در خوشه بندی سطحی پیشنهادی، ناحیه جغرافیایی با توجه به برد رادیویی به سه سطح تقسیم شده و خوشه بندی گره های هر سطح به صورت جداگانه انجام می شود. سرخوشه ها انرژی بیشتری نسبت به دیگر گره ها برای ارسال اطلاعات مصرف می کنند، لذا هدف الگوریتم پیشنهادی کاهش تعداد سرخوشه ها در جهت افزایش طول عمر شبکه است. در نهایت با تغییر سرخوشه ها در هر دور مسیریابی، توازن مصرف انرژی بیشتری بین گره ها به وجود می آید. نتایج حاصل شده از آزمایشات، حاکی از برتری الگوریتم پیشنهادی در ارسال پیام و طول عمر شبکه نسبت به سایر پروتکل های مشابه می باشد.
کلید واژگان: شبکه های حسگر بی سیم، خوشه بندی مسطح، پروتکل مسیریابی، طول عمر شبکه، الگوریتم های تکاملیWireless sensor networks have a large number of limited-energy sensor nodes dispersed in a finite area. Most node energies are used to send data to the central station. Due to the energy constraints in this type of grid, increasing life expectancy has always been a concern with decreasing energy consumption. The aim of this study is to provide surface clustering based on genetic algorithm in order to increase the life span of these networks. In proposed surface clustering, the geographic area is divided into three levels according to the radio range and the clustering of the nodes of each level is done individually. The cluster heads use more energy than other nodes to send information, so the proposed algorithm aims to reduce the number of cluster heads in order to increase the network lifetime. Finally, by changing the clusters in each routing round, there is a greater energy balance between the nodes. The results from the experiments indicate the superiority of the proposed algorithm in transmitting messages and network lifetimes over other similar protocols.
Keywords: Wireless Sensor Networks, Flat clustering, Routing Protocol, Network lifetime, evolutionary algorithms -
Scientia Iranica, Volume:26 Issue: 4, Jul-Agust 2019, PP 2541 -2560The present study aimed to design a bi-objective bi-level mathematical model for multi-dimensional cellular manufacturing system. Minimizing the total number of voids and balancing the assigned workloads to cells are regarded as two objectives of the upper level of the model. However, the lower level attempts to maximize the workers' interest to work together in a special cell. To this aim, two nested bi-level metaheuristics including particle swarm optimization (NBL-PSO) and a population-based simulated annealing algorithm (NBL-PBSA) were implemented to solve the model. In addition, the goal programming approach was utilized in the upper level procedure of these algorithms. Further, nine numerical examples were applied to verify the suggested framework and the TOPSIS method was used to find the better algorithm. Furthermore, the best weights for upper level objectives were tuned by using a weight sensitivity analysis. Based on computational results, all three objectives were different from their ideal goals when decisions about inter and intra-cell layouts, and cell formation to balance the assigned workloads by considering voids and workers' interest were simultaneously madeby considering a wide assumption-made problem closer to the real world. Finally, NBL-PBSA could perform better than NBL-PSO, which confirmed the efficiency of the proposed framework.Keywords: Cellular Manufacturing, Bi-level Programming, bi-objective optimization, Goal Programming, Evolutionary Algorithms, TOPSIS method
-
در مدار قرار دادن نیروگاه ها یکی از مهم ترین مسایل در بهره برداری از سیستم های قدرت است که در آن قیود مختلفی وجود دارند که باید رعایت شوند. این مسیله، غیرخطی و گسترده می باشد؛ به همین دلیل استفاده از الگوریتم های هوشمند برای حل آن بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله با بهره گیری از الگوریتم هوشمند رقابت استعماری اصلاح شده، که روش جدیدی است، حل مسئله در مدار قرار دادن ژنراتور ها و تخصیص تولید واحد های مختلف برای تامین انرژی در طول برنامه یک روزه در سیستم استاندارد 10، 60 و 100 واحدی IEEE انجام گرفته است. نتایج به دست آمده نشان دهنده صرفه جویی اقتصادی بیشتر نسبت به سایر الگوریتم های هوشمند مانند الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم بهبودیافته ژنتیک (ICGA)، الگوریتم اجتماع پرندگان (PSO) و بهبودیافته های آن و الگوریتم جست وجوی پرنده فاخته (Cockoo Searching) است.
کلید واژگان: در مدار قرار دادن نیروگاهها، روشهای تکاملی، الگوریتم رقابت استعماری اصلاحشدهOne of the most important problems for power system operation is unit commitment (UC), for which different constraints should be satisfied. UC is a nonlinear and large-scale problem; thus, using the evolutionary algorithms has been considered for solving the problem. In this paper, the solution of the UC problem was investigated using Modified Imperialistic Competition Algorithm (MICA). Simulations were performed for a 10, 60 and 100-unit IEEE test system to produce the demand energy during a period of 24-hour. The obtained results were compared with those of some pervious algorithms such as GA, ICGA, PSO and their modified versions, and Cuckoo searching. The comparisons demonstrated the economic advantage of the presented method.
Keywords: Unit commitment, Evolutionary algorithms, Modified imperialistic competition algorithm, Priority list -
با گسترش روز افزون مصرف انرژی در دنیا، توسعه شبکه های قدرت امری ضروری است. اما ایجاد خطوط انتقالی جدید مستلزم صرف زمان و هزینه های گزاف بوده و لذا در صورت امکان استفاده از همان خطوط با ظرفیت انتقال بالاتر بسیار مقرون به صرفه می باشد. در همین راستا در سال های اخیر با معرفی FACTS به شبکه های قدرت، استفاده از آن ها در کشورهای صنعتی جهت افزایش ظرفیت خطوط انتقال متداول شده است. در این مقاله با تنظیم بهینه منابع توان راکتیو موجود در شبکه قدرت همراه با ادواتFACTS سری و موازی شامل (TCSC ،SVC) به منظور هماهنگی آنها با یکدیگر و با استفاده از الگوریتم های فراابتکاری مثل ازدحام ذرات به کاهش توان اکتیو، هزینه های عملیاتی سیستم از جمله هزینه ادواتFACTS و تراکم در شبکه های انتقال کمک می شود و در پایان با شبه سازی شبکه تست 30 باسه IEEE و قرار دادن ادوات FACTS در آن این امر اثبات خواهد شد.کلید واژگان: ادوات FACTS، الگوریتم های تکاملی، بهینه سازی راکتیو، SVC، TCSCThe growing use of energy in the world necessitates the development of power networks. However, developing new transmission lines requires a great deal of time and cost, so it will be very cost-effective to use the same lines with higher transmission capacities, if possible. In this regard, in recent years, by introducing of FACTS to power networks, their use in industrialized countries has become commonplace to increase the capacity of transmission lines. In this paper, the optimal adjustment of reactive power sources in the power network with FACTS series and parallel devices (TCSC, SVC) in order to coordinate them with each other and using fuzzy logic based on evolutionary algorithms such as particle swarm to reduce power losses Active, operating system costs including the cost of FACTS devices and congestion in transmission networks. Finally, this will be proven by simulating the IEEE 30-Bus test network and placing FACTS devices on it.Keywords: FACTS devices, evolutionary algorithms, reactive optimization, SVC, TCSC
-
Journal of Artificial Intelligence and Data Mining, Volume:5 Issue: 2, Summer-Autumn 2017, PP 183 -195In many real-world applications, various optimization problems with conflicting objectives are very common. In this paper we employ Multi-Objective Evolutionary Algorithm based on Decomposition (MOEA/D), a newly developed method, beside Tabu Search (TS) accompaniment to achieve a new manner for solving multi-objective optimization problems (MOPs) with two or three conflicting objectives. This improved hybrid algorithm, namely MOEA/D-TS, uses the parallel computing capacity of MOEA/D along with the neighborhood search authority of TS for discovering Pareto optimal solutions. Our goal is exploiting the advantages of evolutionary algorithms and TS to achieve an integrated method to cover the totality of the Pareto front by uniformly distributed solutions. In order to evaluate the capabilities of the proposed method, its performance, based on the various metrics, is compared with SPEA, COMOEATS and SPEA2TS on well-known Zitzler-Deb-Thieles ZDT test suite and DTLZ test functions with separable objective functions. According to the experimental results, the proposed method could significantly outperform previous algorithms and produce fully satisfactory results.Keywords: Multi-objective problems, Evolutionary Algorithms, Hybrid method, MOEA-D, Tabu Search
-
پیش بینی سری های زمانی، مخصوصا سری های زمانی آشوبی سیستم های پویای غیر خطی، یکی از زمینه های مهم تحقیقاتی است و کاربرد زیادی در زمینه های گوناگون دارد. از میان روش های معرفی شده برای پیش بینی سری های زمانی آشوبناک، به استفاده از شبکه های عصبی و سیستم های فازی بیشتر توجه شده است. در این مقاله، سیستم استنتاج عصبی - فازی تطبیقی بهبودیافته، برای پیش بینی سری های زمانی آشوبناک پیشنهاد شده است. با توجه به اینکه ساختار سیستم استنتاج عصبی -فازی تطبیقی براساس یک شبکه پیشرو است، بیشتر به مسائل ایستا محدود بوده است و توانایی مواجهه موثر با ویژگی های پویا مانند سری های زمانی را ندارد. برای غلبه بر این مشکل، در این مقاله برای مدل سازی وابستگی های زمانی این سیستم، از ارتباط خودبازخورد خروجی مراحل قبلی استفاده شده است. همچنین از ترکیب الگوریتم بهینه سازی رقابت استعماری ICA، همراه با تخمین حداقل مربعات LSE، برای آموزش سیستم عصبی - فازی و به روزرسانی پارامترهای آن استفاده شده است که این روش، مشکلات آموزش الگوریتم های بر پایه گرادیان را ندارد. این روش برای پیش بینی و مدل سازی چند سری زمانی غیر خطی و آشوبناک جهان واقعی استفاده شده است. تجزیه و تحلیل نتایج و مقایسه آن با کارهای اخیر، نشان دهنده عملکرد بهتر روش پیشنهادی نسبت به روش های قبلی، از نظر معیار خطای کل پیش بینی برای مدل سازی و پیش بینی سری های زمانی هستند.کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، الگوریتم یادگیری، حداقل مربعات خطا، سیستم های آشوبناکPrediction of chaotic time series based on the phase space reconstruction theory has been applied in many research fields. In this paper, we propose an improved adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) with self-feedback and imperialist competitive learning algorithm for the application of chaotic time series prediction. Since the ANFIS is based on a feed-forward network structure, it is limited to static problems and cannot effectively cope with dynamic properties such as the time series. To surmount this trouble, we suggested an improved version of ANFIS by introducing self-feedback connections from previous outputs that model the temporal dependence. Also we suggested a new hybrid learning algorithm based on imperialist competitive algorithm (ICA) and least square estimation (LSE) to train this new ANFIS structure. This hybrid learning algorithm is free of derivation and solves the trouble of falling in local optimum in the gradient based algorithm for training the antecedent part. The proposed approach is used to model and predict the six benchmarks of chaotic time series. Analysis of the prediction results and comparisons with recent and old studies demonstrates the promising performance of the proposed approach for modeling and prediction of nonlinear and chaotic time series.Keywords: Chaotic systems, Evolutionary algorithms, Learning algorithm, Least square estimation
-
پیشگویی پیوند در شبکه های اجتماعی یکی از فعالیت های مهم در تحلیل شبکه های اجتماعی است. اهمیت پیشگویی پیوند در شبکه های اجتماعی به دلیل طبیعت دینامیک آنهاست. اعضا و پیوندهای ارتباطی بین آنها در این شبکه ها مدام در حال افزایش است و این پیوندها ممکن است به دلایل گوناگون، از دست برود. لذا با پیشگویی این پیوندها، امکان گسترش و تکمیل این شبکه ها و بازیابی اطلاعات و موارد از دست رفته را می توان بدست آورد. برای کشف و پیشگویی این پیوندها نیاز به اطلاعاتی است که غالبا از ساختار گرافی شبکه استخراج می شوند و به عنوان معیارهایی برای پیشگویی مورد استفاده قرار می گیرند. در این مقاله پس از معرفی دو معیار جدید که کارایی موثری در پیشگویی و نیز ارائه پیشنهادات از خود نشان داده اند، روش جدیدی ارائه شده است که با ترکیب چند دسته بندی کننده و با بهره گیری از روش های تکاملی (الگوریتم ژنتیک و الگوریتم رقابت استعماری)، عمل پیشگویی پیوند را به انجام می رساند. برای اثبات کار از دو مجموعه داده واقعی Facebook و Epinions استفاده شده است. ما نشان داده ایم که روش پیشنهادی می تواند کارایی و دقت پیشگویی را افزایش دهد.کلید واژگان: پیشگویی پیوند، شبکه اجتماعی، ترکیب دسته بندی کننده ها، روش های تکاملیLink prediction in social networks is one of the most important activities in analysis of such networks. The importance of link prediction in social networks is due to its dynamic nature. While members and their relationships (links) in such networks are continuously increasing, links may be missed due to various reasons. By predicting such links, the possibility of extension, completion, and information retrieval of these networks can be provided. For predicting and detecting these links, some information is needed, which they could be extracted from the network graph structure and used as measures for prediction. Having introduced two new measures, which lead to an effective performance in predictions and recommendations, we propose a new method. The link prediction is achieved through combining classifiers and evolutionary methods of GA (Genetic Algorithm) and ICA (Imperialist Competitive Algorithm). To show practical considerations, two real datasets, Facebook and Epinions, are employed. We show that the proposed method can increase the performance and precision of prediction.Keywords: Link Prediction, Social Network, classifiers combination, evolutionary algorithms
-
خوشه بندی یکی از تکنیک های موثر برای مدیریت مناسب انرژی و افزایش طول عمر در شبکه های حسگر بی سیم می باشد. یکی از پارامترهای حائز اهمیت در ساخت خوشه های بهینه، انتخاب سرخوشه مناسب است که علاوه بر افزایش طول عمر شبکه و داده دریافتی در چاهک، کاهش انرژی اتلافی را به دنبال خواهد داشت. در این مقاله ابتدا به بررسی چند الگوریتم خوشه بندی مبتنی بر روش های هوش محاسباتی پرداخته شده و سپس نسبت به ارائه دو الگوریتم خوشه بندی انرژی آگاه در شبکه های ناهمگن مبتنی بر الگوریتم ژنتیک تحت عناوین EAGCA و *EAGCA اقدام شده است. الگوریتم های پیشنهادی با استفاده از اطلاعاتی از گره ها مانند ترافیک گره، انرژی باقی مانده گره، انرژی گره های همسایه و فاصله محلی به انتخاب سرخوشه بهینه ودر نهایت ایجاد خوشه بهینه اقدام می کنند. نتایج شبیه سازی ها، توانایی این الگوریتم ها را در ایجاد خوشه مناسب و یافتن سرخوشه بهینه، به خوبی نشان می دهد. هم چنین روش های پیشنهادی با دیگر روش های خوشه بندی از جمله LEACH و EAERP در پارامترهایی نظیر تعداد گره های زنده، داده دریافتی در چاهک و طول عمر شبکه مقایسه شده است. نتایج مقایسه ها، ناظر بر عملکرد بهتر الگوریتم های EAGCA و *EAGCA نسبت به سایر الگوریتم ها در افزایش طول عمر شبکه و افزایش داده دریافتی در چاهک می باشد.کلید واژگان: الگوریتم تکاملی، الگوریتم ژنتیک، خوشه بندی انرژی آگاه، خوشه بندی شبکه حسگر بی سیم، شبکه حسگر بی سیم ناهمگنOne of the most effective techniques for energy management in wireless sensor networks is clustering. How to establish clusters and the method used to choose cluster heads are the most important factors in creating optimal clusters. In fact, appropriate cluster head selection results in longer network lifetime and more data delivery to the sink. In this paper, after exploring clustering algorithms based on computational intelligence techniques and evaluating the strengths and weaknesses of each, we provide two novel clustering schemes termed as Energy Aware Genetic Clustering Algorithm (EAGCA) and EAGCA*. In these centralized algorithms, we try to achieve an optimal clustering by using global information such as number of neighbor nodes, the energy of neighbor nodes, local distance and local traffic load on each node. Compared to some well-known clustering algorithms such as LEACH and EAERP, simulation results demonstrate that EAGCA and EAGCA* are able to create more appropriate clusters in terms of energy consumption, life time and total number of received data to the sink.Keywords: Clustering, Energy Aware Clustering, Evolutionary Algorithms, Genetic Algorithm Heterogeneous Wireless Sensor Networks
-
Scientia Iranica, Volume:22 Issue: 4, 2015, PP 1625 -1634Arti cial Neural Networks (ANNs) are applied to many complex real-world problems, ranging from image recognition to autonomous robot control. However, to design a neural network that can implement special task, it is necessary to select an appropriate biological neuron model, meanwhile, good learning algorithm should be adopted to achiee the expected goal. euroevolution is a form of machine learning that uses Evolutionary Algorithms (EAs) to train ANNs. EAs, for the learning algorithm used by neural networks, can provide alternative and complementary solution, which can avoid the frequently happened issues of getting stuck in local minimum«during the iteration process made by gradient-based learning algorithms. In this paper, a method using Hybrid PSO-based Learning Algorithm (HPLA) to evolve the connection weights and network parameters of Binary-Weights Neural Network (BWNN) will be introduced. The extracted knowledge from trained BWNN can then be used to construct high-speed shift-and-add based Color Space Converter (CSC) hardware architecture. The experimental results in this research also show that the performance of implemented hardware architecture is good at RGB to YCbCr color space converting, and it also has the advantages of high-speed and lowcomplexity.Keywords: Arti cial neural networks, Neuroevolution, Evolutionary algorithms, PSO, Color space converter
-
در این مقاله، یک روش جدید برای حذف انتخابی هارمونیک ها در اینورتر آبشاری ارائه گردیده است. تعیین زوایای سوئیچینگ با فرض تغییرات منابع DC صورت گرفته بنحویکه مولفه اصلی ولتاژ خروجی ثابت باقی مانده و همچنین هارمونیک های نامطلوب کاهش می یابند. برای دستیابی به این هدف از یک شبکه عصبی مصنوعی برای تعیین زوایای سوئیچینگ به صورت بلادرنگ استفاده می شود. در واقع به ازای مقادیر ورودی DC مختلف، ابتدا زوایای سوئیچینگ توسط الگوریتم های تکاملی محاسبه شده و سپس از این اطلاعات به منظور آموزش شبکه عصبی استفاده می شود. در این مقاله برای دستیابی به بهترین زوایای سوئیچینگ، از الگوریتم های تکاملی مختلف از جمله الگوریتم جستجوی هارمونی، الگوریتم رقابت استعماری و بهینه سازی ازدحام ذرات استفاده گردیده و در نهایت، با مقایسه نتایج بدست آمده از این الگوریتم ها، از روش مناسب تر جهت آموزش شبکه عصبی استفاده شده است.
کلید واژگان: اینورتر چندسطحی آبشاری، حذف انتخابی هارمونیک ها، الگوریتم های تکاملی، شبکه عصبی مصنوعیIn this paper، a new approach for selective harmonic elimination (SHE) in a cascaded multilevel inverter is proposed. The switching angles are determined with the assumption of varying input DC sources and at this condition the fundamental component is remained adjusted and undesired harmonic components are eliminated. The on-line switching angles determination is done by an Artificial Neural Network (ANN). The training data set for ANN are produced by application of heuristic algorithms to solve the SHE problem. In this paper، various algorithms such as harmony search algorithm، imperialist competitive algorithm and particle swarm optimization are applied to obtain the switching angles and by comparing the results of these methods، the better one is used for ANN training.Keywords: cascaded multilevel inverter, selective harmonic elimination, evolutionary algorithms, artificial neural network
- 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.