genetic algorithm
در نشریات گروه برق-
در میان مباحث حوزه مهندسی نرم افزار، بهره وری انرژی از عوامل موثر در دو مرحله توسعه و نگهداری نرم افزار، به مخصوص در دستگاه های با انرژی محدود است. انجام بازآرایی نرم افزار، اگرچه بهبود کیفی نرم افزار را به دنبال دارد، اما برخی از پژوهش های اخیر تصریح دارد که اعمال عملگرهای بازآرایی ممکن است به مصرف انرژی بیشتر و یا افزایش زمان اجرای برنامه های کاربردی اندرویدی منجر شود. در این مقاله، تاثیر بازآرایی و حذف هشت نشانه کد بد و پادالگوی اندرویدی/ جاوایی را بر زمان اجرا، مصرف انرژی و معیارهای کیفی کد بررسی می کنیم. برای انجام بررسی ها و دریافت نتایج از پنج برنامه کاربردی اندرویدی متن باز و یک برنامه کاربردی اندرویدی توسعه داده شده، استفاده کردیم. در گام نخست، تغییرهای میزان مصرف انرژی، زمان اجرای برنامه کاربردی و معیارهای کیفی کد را پیش و پس از انجام بازآرایی محاسبه کردیم. نتایج نشان می دهد اعمال بازآرایی در برخی موارد منجر به کاهش مصرف انرژی و زمان اجرا و در برخی دیگر، افزایش مصرف انرژی و زمان اجرای برنامه کاربردی را رقم زده است. در گام دوم برای ارائه پیشنهاد مجموعه ای از عملگرهای بازآرایی از میان عملگرهای بازآرایی تشخیص داده شده و ممکن، راهکاری تازه، با استفاده از راهکار بهینه سازی تکاملی چندهدفه ارائه شده است. بر همین اساس، الگوریتم ژنتیک چندهدفه با مرتب سازی غیرمغلوب (NSGA-II) را با در نظرگرفتن سه هدف بهبود زمان اجرا، مصرف انرژی و میزان تلاش انجام شده برای بازآرایی، به کار بردیم. خروجی این رویکرد توانسته است میزان زمان اجرا و مصرف انرژی را با دقت میانه 76% و 65% بهبود دهد و به طور میانه 42% پادالگوها و نشانه های کد بد تشخیص داده شده در برنامه های کاربردی اندرویدی را برطرف سازد.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، بازآرایی نرم افزار، مهندسی نرم افزار مبتنی بر جستجو، برنامه های اندرویدی، پادالگو، نشانه کد بد، انرژی مصرفی، زمان اجراAmong the topics in the field of software engineering, energy efficiency is an influential factor in software development and maintenance, especially for battery-limited devices. Although software refactoring can improve software quality, recent studies suggest that applying some refactoring operators may lead to conflicts with energy consumption and execution time of Android applications. In this paper, we analyze the impact of code refactoring for eight Android/Java bad code smells and anti-patterns. To conduct the studies and obtain the results, we use a testbed of five real and one synthetic Android applications. In the first step, we measure energy consumption, execution time and quality design of application before and after refactoring. The results show that in some cases, refactoring leads to a decrease in energy consumption and execution time, and in others, it increases energy consumption and application execution time. We then propose a novel refactoring recommendation approach based on evolutionary multi-objective optimization that accounts for energy consumption, execution time and refactoring effort for Android/Java anti-patterns. For this purpose, we use Nondominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) with three objectives 1) energy consumption, 2) execution time, and 3) refactoring effort. The obtained results show that this approach can generate refactoring recommendations with a median precision of 65% and 76% for improving energy and execution time, respectively, while the median of removed antipatterns in testbed applications is 42%.
Keywords: Genetic Algorithm, Software Refactoring, Search-Based Software Engineering, Android Applications, Anti-Patterns, Bad Code Smell, Energy Consumption, Execution Time -
محاسبات مه به طور فزاینده ای به عنوان یک بستر برای پردازش برنامه های اینترنت اشیا استفاده می شود. در نتیجه، این معماری خدمات رایانش ابری را به لبه شبکه می آورد، جایی که پردازش ممکن است ارزان تر و سریع تر انجام شود. یکی از چالش های اساسی در زمینه تامین کیفیت خدمات سطح سرویس مانند تاخیر و مصرف انرژی در محیط مه توجه به محدودیت انرژی و ظرفیت کم سرورهای مه می باشد که تصمیم گیری اختصاص وظایف به گره های مه را دشوار می کند. این مقاله ابتدا یک مدل ریاضی برای تخصیص منابع ارائه می دهد که هدف آن به حداقل رساندن تاخیر و انرژی در شرایطی است که معیارهای کیفیت خدمات سطح سرویس در نظر گرفته می شود. سپس به ارائه الگوریتم ترکیبی ژنتیک و گرگ خاکستری جهت حل مدل ریاضی پرداخته می شود. باید توجه داشت که ترکیب این دو الگوریتم باعث ارائه جواب های متنوع و در نهایت بهینه می شود. لازم به ذکر است که اجرای الگوریتم های مذکور دارای هزینه پردازشی و تاخیر محاسباتی می باشد ولی با توجه به بهبود معیارهای کیفیت سطح سرویس می توان از این هزینه چشم پوشی کرد. نتایج حاصل شده حاکی از آن است که ترکیب و استفاده همزمان از نقاط مثبت دو الگوریتم، معیارهای زمان اجرا و زمان اتمام آخرین کار و همچنین مصرف انرژی را به ترتیب به میزان 18.30% و 15.14% و 10.21% به نسبت روش نیمه حریصانه بهبود می دهد.کلید واژگان: اینترنت اشیا، محاسبات ابر، الگوریتم تخصیص منابع، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم گرگ خاکستریFog computing is increasingly used as a platform for processing Internet of Things applications. Thus, this architecture extends cloud computing services to the edge of the network, where processing may be cheaper and faster. One of the main challenges in providing Quality of Service (QoS) requirements, such as delay and energy consumption in the fog environment, is to pay attention to the energy limitation and low computational capacity of fog nodes, which makes it difficult to assign tasks to fog nodes. This paper first presents a mathematical model for resource allocation with the aim of reducing delay and energy while considering QoS criteria. Then, a combined genetic and grey wolf algorithm is introduced to solve the model. Note that the combination of these two algorithms leads to finding an optimal solution efficiently. Although the implementation of the proposed algorithms has processing costs and computational delay, due to the improvement of QoS criteria, this cost can be ignored. The results show that the combination and simultaneous use of the positive points of the two algorithms improves execution time and completion time of the last task, as well as energy consumption by 18.30%, 15.14%, and 10.21%, respectively, compared to the semi-greedy method.Keywords: Internet Of Thing, Cloud Computing, Resource Allocation Algorithm, Genetic Algorithm, Gray Wolf Algorithm
-
Load forecasting is a key component of electric utility operations and planning. Because of today's highly developed electricity markets and rapidly growing power systems, load forecasting is becoming an essential part of power system operation scheduling. This paper proposes a new short-term load forecasting model based on the large margin nearest neighbor (LMNN) classification algorithm to improve prediction accuracy. The accuracy of many classification methods, such as k-nearest neighbor (k-NN), is significantly influenced by the technique used to calculate sample distances. The Mahalanobis distance is one of the most widely used methods for calculating distance. Numerous techniques have been used to enhance k-NN performance in recent years, including LMNN. Our proposed approach aims to solve the local optimum problem of LMNN, compute data similarities, and optimize the cost function that establishes the distances between instances. Before using gradient descent to determine the ideal parameter values for the cost function, we employ a genetic algorithm to shrink the size of the solution space. Additionally, our method's forecasting errors are contrasted with those of the BPNN and ARMA models. The comparative findings show how well the recommended forecasting model performs in short-term load forecasting.
Keywords: Short-Term Load Forecasting, Large Margin Nearest Neighbor, Distance Learning, Genetic Algorithm -
نشریه مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر ایران، سال بیست و پنجم شماره 3 (پیاپی 89، پاییز 1403)، صص 183 -196
با افزایش روزافزون کاربرد اینترنت اشیا در زندگی روزمره و مخصوصا صنعت، بهبود کارایی و زمان تاخیر با کمک بارگذاری داده ها یکی از اهداف این مسائل شده است. کنترل این عوامل باعث بهبود مصرف انرژی و استفاده طولانی تر از باتری اشیا خواهد شد. در این مقاله روشی برای بهبود پردازش داده های حسگرها و محاسبات لبه و ابر در سیستم های اینترنت اشیای صنعتی معرفی گردیده و معماری مطابق با دنیای واقعی در نظر گرفته شده است. در این معماری از سرورهای لبه با قابلیت های محاسباتی در لبه شبکه به ویژه در ایستگاه های پایه استفاده می شود. درخواست های حساس به تاخیر می توانند از طریق کانال های بی سیم به سرورهای لبه نزدیک منتقل شوند؛ در نتیجه ترافیک در شبکه مرکزی و تاخیر انتقال داده کاربر را به ویژه برای برنامه های صنعتی با حجم داده زیاد کاهش دهد. هدف در اینترنت اشیای صنعتی، مدیریت منابع شبکه، انتقال محاسبات و کمینه سازی مصرف انرژی در دستگاه های اینترنت اشیا با تضمین تازگی داده های حسگر است. محیط شبکه و کارهای ورودی متغیر با زمان هستند. در این مقاله محیط مسئله و محدودیت های آن با فرمول بیان گردیده و این مسئله با استفاده از الگوریتم ژنتیک و یادگیری تقویتی پیشنهادی حل شده است. راه حل پیشنهادی سبب بهبود محیط پویای مسئله برای بارگذاری داده ها و کارها با در نظر گرفتن انرژی و انتقال محاسبات و داده ها با درنظرگیری تازگی آنها شده است. نتایج نشان دهنده بهبود متوسط 40 درصدی نسبت به روش های قبلی می باشد.
کلید واژگان: بارگذاری، اینترنت اشیای صنعتی، الگوریتم ژنتیک، یادگیری تقویتیWith the increasing use of Internet of Things in daily life and especially in industry, improving efficiency and delay time with the help of data offloading is one of the goals of these issues. Controlling these factors will improve energy consumption and longer use of things batteries. In this article, the method is introduced to improve sensor data processing and edge and cloud computing in industrial Internet of Things systems. The architecture is considered in accordance with the real world; in this architecture, edge servers with computing capabilities at the edge of the network, especially Used in base stations. Delay-sensitive requests can be forwarded to nearby edge servers through wireless channels, thereby reducing traffic in the core network and user data transmission latency, especially for data-intensive industrial applications. In the Industrial Internet of Things aims to manage network resources, transfer calculations and minimize energy consumption in Internet of Things devices by guaranteeing the freshness of sensor data. The network environment and input tasks are variable with time. In this article, the environment of the problem and its limitations are expressed with formulas. This problem has been solved using the proposed genetic algorithm and reinforcement learning. The proposed solution has improved the dynamic environment of the problem for offloading data and tasks by considering energy and transferring calculations and data by considering their freshness. The results show an average improvement of 40% compared to the previous methods.
Keywords: Offloading, Industrial Internet Of Things (Iiot), Genetic Algorithm, Reinforcement Learning -
نشریه دستاوردهای نوین در برق،کامپیوتر و فناوری، سال چهارم شماره 4 (پیاپی 13، زمستان 1403)، صص 59 -76
در این مقاله ارزیابی مکان نصب ومحل بهینه نیروگاه های تولید پراکنده وخازن در سیستم های توزیع شعاعی به منظور کاهش تلفات وبهبود پروفیل ولتاژ مورد مطالعه قرار گرفته است. شبیه سازی به منظور کمینه نمودن اندیس تلفات توان های اکتیو، تلفات راکتیوو پروفیل ولتاژ و بهینه سازی چند هدفه به روش الگوریتم ژنتیک انجام شده است. در این مقاله ابتدا تاثیرات جایابی DG وخازن بصورت جداگانه و سپس به صورت همزمان انجام شده است.در حالت جایابی همزمان نیز 1- حالتیکه همه تجهیزات روی یک باس قرار بگیرند و 2- حالتی که تجهیزات روی باس های مختلفی قرار بگیرند بررسی شده است. پخش بار به روش نیوتن رافسون انجام شده وسپس شبیه سازی روی دو شبکه استاندارد 33و69 شینهIEEE تست شده است.نتایج نشان می دهد که کاهش چشمگیری در تلفات صورت گرفته و پروفیل ولتاژ نیز بهبود یافته است
کلید واژگان: جایابی بهینه DG، خازن، الگوریتم ژنتیک، تلفات، پروفیل ولتاژ، نیوتن رافسونJournal of New Achievements in Electrical, Computer and Technology, Volume:4 Issue: 4, 2025, PP 59 -76In this paper, the evaluation of the installation location and optimal location of distributed generation plants and capacitors in radial distribution systems in order to reduce losses and improve voltage profile has been studied. Simulation has been performed to minimize the active power loss index, reactive power loss, and voltage profile and multi-objective optimization has been performed using the genetic algorithm method. In this paper, the effects of DG and capacitor placement have been first examined separately and then simultaneously. In the simultaneous placement mode, 1- the case where all equipment is placed on one bus and 2- the case where equipment is placed on different buses have been studied. Load distribution was performed using the Newton-Raphson method and then the simulation was tested on two standard IEEE 33 and 69 bus networks. The results show that there is a significant reduction in losses and the voltage profile is also improved.
Keywords: Optimal DG Placement, Capacitor, Genetic Algorithm, Losses, Voltage Profile, Newton-Raphson -
شناسایی سیستم روشی برای شناسایی یا اندازه گیری مدل ریاضی یک سیستم با اندازه گیری ورودی ها و خروجی های سیستم است. در این مقاله رویکرد الگوریتم ژنتیک (GA) را برای مدل سازی سیستم های فتوولتائیک (PV) با ساختار وینر-هامرشتاین اعمال می کنیم. سیستم های دینامیکی غیرخطی دارای هر دو عنصر پویا (عناصر ذخیره انرژی) هستند و در این نوع سیستم ها بین برخی از متغیرها روابط غیرخطی وجود دارد. اگر در چنین سیستم هایی بتوان فرض کرد که قطعات دینامیکی و قطعات غیرخطی قابل تفکیک هستند، می توان آنها را با ساختارهای مدل های بلوک گرا مدل کرد. این نوع مدل ها از ترکیب بلوک (های) دینامیکی خطی و بلوک (های) غیرخطی استاتیکی تشکیل شده اند. این رویکرد به تخمین یک سیستم فتوولتائیک (PV) بر اساس داده های مشاهده شده مربوط می شود. ورودی و خروجی غیرخطی به ترتیب از داده های تابش و جریان خروجی DC سیستم واقعی گرفته شده است. نتایج شبیه سازی اثربخشی و استحکام مدل پیشنهادی را با استفاده از الگوریتم ژنتیک نشان داد. نتایج شبیه سازی مقدار MSE 0.000774 را برای عملکرد عادی سیستم PV و 0.009863 را برای اثر سایه بین نرخ اطلاعات تخمینی و مرجع نشان می دهد.
کلید واژگان: شناسایی سیستم، مدل وینر-همرشتاین، سیستم فتوولتائیک، الگوریتم ژنتیک.System identification is a method of identification or measuring a mathematical model of a system by measuring the inputs and outputs of the system. In this paper we apply the Genetic Algorithm (GA) approach to model a photovoltaic (PV) systems with a Wiener-Hammerstein structure. Non-linear dynamic systems have both dynamic elements (energy storage elements) and in these types of systems there are non-linear relationships between some variables. If in such systems it can be assumed that dynamic parts and non-linear parts are separable, they can be modeled with the structures of block-oriented models. These types of models are composed of a combination of linear dynamic block(s) and static nonlinear block(s). This approach is concerned with the estimation of a photovoltaic (PV) system based on observed data. The nonlinear input and output are taken from the irradiance and DC output current data of the real system, respectively. The simulation results revealed the effectiveness and robustness of the proposed model using a genetic algorithm. The simulation results show an MSE value of 0.000774 for normal operation of the PV system and 0.009863 for the shading effect between the estimated and reference information rates.
Keywords: Stem Identification, Wiener-Hammerstein Model, Photovoltaic (PV) System, Genetic Algorithm -
Scientia Iranica, Volume:31 Issue: 19, Nov-Dec 2024, PP 1809 -1824Concomitant reduction of cost and duration is recognized as one of the main aspects of construction planning. Expedition of project schedule naturally incurs extra costs due to implementation of more productive and/or high-price construction techniques. Meanwhile, a reduction in time is usually plausible only down to a certain limit, below which renders expeditions either technically or financially unviable. Thus, striking a reasonable balance between project cost and duration remains a desirable yet challenging task for which there has been a myriad of advancements and literature. Despite the many studies associated with this problem – referred to as time-cost trade-off problem (TCTP) – it is observed that only a few exercise TCTPs with generalized logical relationships. This observation holds despite the fact that generalized precedence relationships are imperative to introduce parallelism and to secure a realistic overlap among the activities. In this regard, a Simulated Annealing-based Genetic Algorithm as proposed herein, is specifically designed to provide the capability of exerting TCTPs with properly overlapped activities. Efficiency of this algorithm is tested over a wide range of problems and its performance is validated over a large-scale real-case construction project. Results of the hybridized GA indicate fast and robust convergence to high-quality solutions.Keywords: Optimization, Time-Cost Trade-Off Problem, Generalized Precedence Relationships, Genetic Algorithm, Meta-Heuristics
-
خوشه بندی نقش حیاتی در روش های بازیابی اطلاعات برای سازمان دهی مجموعه های بزرگ، درون تعداد کمی خوشه معنادار دارد. یکی از مهم ترین انگیزه های استفاده از خوشه بندی، تعیین و آشکارکردن ساختار ذاتی و پنهان یک مجموعه داده است. کاربران انسانی به علت تفاوت در سلیقه و طرز تفکرات مختلف از کشف ساختار ذاتی و درونی مجموعه داده ای بزرگ متون ناتوان اند. الگوریتم های خوشه بندی ترکیبی چند الگوریتم خوشه بندی را با هم ترکیب می کنند تا در نهایت به یک سامانه کلی خوشه بندی برسند. روش های خوشه بندی ترکیبی برای یافتن راه های بهتری با استفاده از بیرون کشیدن اطلاعات از چندین افراز اولیه داده هاست. ازآنجاکه الگوریتم های خوشه بندی مختلف به نقاط مختلف داده نگاه می کنند، آن ها می توانند افراز های مختلفی را از این چنین داده هایی تولید کنند؛ با ترکیب افراز های به دست آمده از الگوریتم های مختلف، ایجاد یک افراز با کارایی بالا ممکن است، حتی اگر خوشه ها از هم بسیار متراکم باشند. در این مقاله، روشی جدید معرفی شده است که به جای استفاده از تمامی خوشه های اولیه تولیدشده، از پایدارترین آن ها که توسط شش روش مختلف تولید شده اند، استفاده می کند. برای انتخاب خوشه های پایدارتر از تابع توافقی مبتنی بر ماتریس هم بستگی استفاده می شود. انتخاب خوشه های پایدارتر بر اساس معیار پایداری خوشه مبتنی بر معیار فیشر انجام می گیرد و سپس خوشه های به دست آمده به وسیله الگوریتم ژنتیک مورد ارزیابی قرار می گیرد و طبق این الگوریتم پایدارترین خوشه ها انتخاب می شوند؛ درنهایت ماتریس هم بستگی به دست آمده از اجماع خوشه های بهینه، به عنوان یک ماتریس مشابهت در نظر گرفته می شود. یک الگوریتم خوشه بندی سلسله مراتبی به عنوان تابع جمع کننده نهایی در نظر گرفته می شود و ماتریس هم بستگی به دست آمده را به عنوان ورودی گرفته و خوشه بندی توافقی نهایی را برمی گرداند. نتایج تجربی روی چندین مجموعه داده نشان می دهد که روش پیشنهادی، خوشه های متنوع و با پایداری بالا تولید می کند. به طور مشخص، این روش در معیارهای NMI و ARI به ترتیب بهبودهای قابل توجهی به میزان 12٪ و 5٪ نسبت به بهترین روش های پیشین به دست آورده است. این نشان دهنده برتری روش خوشه بندی ترکیبی پیشنهادی مبتنی بر پایداری خوشه و الگوریتم های ژنتیک است.
کلید واژگان: خوشه بندی ترکیبی، پایداری خوشه، معیار فیشر، ماتریس هم بستگی، الگوریتم ژنتیکClustering is one of the fundamental tools in data analysis and data mining, enabling the extraction of hidden and meaningful structures from large datasets by grouping data based on intrinsic similarities. However, selecting optimal clusters in conventional clustering algorithms poses challenges, especially when clusters are dense or heterogeneous. In this study, a novel genetic algorithm-based method is proposed to identify the most stable clusters in ensemble clustering. By leveraging cluster stability criteria and a correlation matrix, the proposed approach improves the accuracy and stability of the final clustering results. The proposed method involves generating initial partitions of the data using six different clustering algorithms. Next, the Fisher criterion is applied to identify more stable clusters. These selected clusters are then evaluated and optimized using a genetic algorithm to construct an optimized correlation matrix. This matrix is subsequently fed into a hierarchical clustering algorithm, which produces the final consensus clustering. The proposed method was tested on standard datasets. Results demonstrated improvements of 12% and 5% in NMI and ARI metrics, respectively, compared to previous methods. The use of a genetic algorithm enabled the identification of clusters with higher stability and diversity, reducing the impact of noise and increasing the accuracy of the final clustering. Moreover, the method outperformed individual base clustering algorithms in providing more precise clustering results. Due to its ability to enhance the accuracy and stability of clustering, the proposed method holds potential for applications in domains such as big data analysis, machine learning, and information retrieval. The use of the Fisher criterion for selecting stable clusters and genetic algorithms for optimization are among the strengths of this research. This method not only preserves diversity among clusters but also significantly enhances clustering accuracy. Future studies could explore the combination of this approach with more advanced algorithms to assess its applicability to more complex datasets.
Keywords: Ensemble Clustering, Cluster Stability, Fisher Criterion, Correlation Matrix, Genetic Algorithm -
The demand for non-renewable energy sources in power generation is crucial for residential and commercial uses, significantly impacting national development. However, with the depletion of fossil fuels, there is a shift towards renewable energy sources such as solar, water, and wind, which have seen a surge in use over recent decades. In Iran, despite abundant fossil fuel resources, solar energy is vital due to the country's favorable geographic conditions for solar exploitation. This study applies the analytic network process (ANP) and Genetic algorithm (GA) to identify optimal locations for Solar Power Plant Stations in Markazi province, Iran. Key morphological factors considered include slope, elevation, and solar radiation. The research identified the northwest and northern parts of Markazi province as the most suitable for solar photovoltaic systems, primarily due to their simpler topography. Using a genetic algorithm, which outperformed the ANP, it was found that about 24,000 km² in these areas are apt for solar power facilities, categorized into highly suitable (2,429.312 km²), moderately suitable (16,818.49 km²), and suitable (5,029.007 km²). Saveh showed the highest potential, while Ashtian, Khondab, and Shazand had the least. These findings provide crucial insights for stakeholders looking to develop solar energy projects in Markazi province.Keywords: Solar Power Plant Stations, Genetic Algorithm, Optimal Site Selection, Analytic Network Process (ANP)
-
In electrical distribution networks, inefficiencies and instabilities often arise from inductive loads like motors and transformers, which exhibit a lagging power factor. This reduces system capacity, increases losses, and can lead to lower voltage levels. To address these issues, integrating parallel capacitors proves effective, enhancing the power factor, improving voltage profiles, and reducing overall system losses and costs. This research explores the optimal placement of parallel capacitors within a distribution network to manage reactive power effectively, thereby minimizing losses and improving voltage stability and system efficiency. Utilizing DigSILENT Power Factory and MATLAB, a genetic algorithm optimizes the location and sizing of capacitors in a 33-bus distribution network, considering scenarios with and without distributed generation (DG) and the impact of harmonic currents. The study finds that incorrect sizing or placement of capacitors can worsen voltage deviations when higher harmonic levels are present. However, the optimization method accurately determines the best parameters for capacitor installation, ensuring compliance with voltage and harmonic constraints. Deploying more than three to four capacitors does not significantly affect outcomes, while a single busbar capacitor often fails to meet operational standards. In conclusion, strategic capacitor placement and sizing can significantly reduce losses, enhance voltage stability, and mitigate inefficiencies caused by inductive loads. Attention to harmonics is crucial to avoid negative impacts on the network. This approach offers a replicable framework for similar optimizations in other distribution systems, advancing smart grid technology implementation.
Keywords: Renewable Energy, Capacitor Placement, Harmonics, Loss Reduction, Distributed Generation, Genetic Algorithm -
In recent decades, because of some main and principle world problems such as increasing the population, global warming, climate changes, and fossil fuel sources reduction, the using of renewable energies has impressively increased that can solve and reduce the caused problems by traditional power plants, and also can control power system the important indexes such as losses, voltage drop, transferring capacity. Reactive power has an important role in controlling and minimizing of losses, the optimal distribution of reactive power in presence of Distributed generation (DG) units in distribution networks is an important and key problem. In this paper, for uncertainties modelling of DG units and optimizing the reactive power, the statistical-quality based Taguchi method and Genetic algorithm are used, respectively. The simulation of this paper is checked and done in MATLAB and MINITAB using IEEE 57-bus standard network, and simulation results show 5.5 MW reduction of the distribution network losses.
Keywords: Genetic Algorithm, Wind Turbine, Orthogonal Arrays, Optimal Reactive Power Distribution -
امروزه تعداد برنامه های کاربردی که نیاز به زمان پاسخ دهی کمی دارند، روز به روز در حال افزایش است و بکارگیری محیط مه اخیرا مورد توجه زیادی قرار گرفته است. با توجه به پویایی استفاده از منابع در اکثر برنامه های اینترنت اشیا، نمی توان مکان ثابتی برای قرارگیری و اجرای سرویس ها در محیط مه در نظر گرفت و بنابراین باید سرویس ها در محیط مه به صورت پویا قرار داده شوند. مساله قرار دادن سرویس های مورد نیاز اینترنت اشیا در دستگاه های مه با محدودیت منابع، به عنوان یک مساله NP-hard شناخته می شود. در این مقاله، روشی پویا مبتنی بر الگوریتم ژنتیک چندهدفه با رتبه بندی نامغلوب جهت حل این مساله ارائه می گردد. در روش پیشنهادی، از اتوماتای یادگیر، جهت بهبود رفتار ژنتیکی و تنظیم پویای نرخ جهش و تقاطع استفاده می شود. روش پیشنهادی با استفاده از نرم افزار iFogsim شبیه سازی شده و نتایج شبیه سازی نشان می دهد روش پیشنهادی با در نظر گرفتن همزمان سه معیار تاخیر سرویس، هزینه و انرژی مصرفی، کارایی بهتری را نسبت به الگوریتم های مورد مقایسه دارد. از نظر هزینه، در مقایسه با دو روش CSA و LRFC به ترتیب 11 و 21 درصد کاهش داشته است. همچنین روش پیشنهادی از نظر میانگین تاخیر سرویس دهی نسبت به دو روش CSA و HAFA به ترتیب 7 و 15 درصد کاهش داشته است. از نظر انرژی مصرفی نیز روش پیشنهادی نسبت به روش های دیگر بهبود حداقل 8 درصدی را نشان می دهد.کلید واژگان: اینترنت اشیا، محاسبات مه، محاسبات ابری، تامین پویای سرویس، الگوریتم ژنتیک، ماشین یادگیرNowadays, the number of applications that require a short response time is increasing, and utilizing fog environment has recently received a lot of attention. Due to the dynamics of the resource usage pattern in most Internet of Things applications, a fixed location cannot be considered for the placement and execution of services in the fog environment, and therefore the services must be dynamically placed in the fog environment. The problem of placing required Internet of Things services in cloud devices with limited resources is known as an NP-hard problem. In this article, a dynamic method based on multi-objective genetic algorithm with non-dominated ranking is presented to solve this problem. In the proposed method, learning automata are used to improve genetic behavior and dynamically adjust mutation and crossover rates. The proposed method is simulated using iFogsim and the simulation results show that the proposed method has a better efficiency than the compared algorithms by simultaneously considering the three criteria of service delay, cost and energy consumption. In terms of cost, compared to the two CSA and LRFC methods, it has decreased by 11% and 21%, respectively. Also, in terms of the average service delay, compared to the CSA and HAFA methods, the proposed method has decreased by 7% and 15 %, respectively. In terms of energy consumption, the proposed method shows an improvement of at least 8% compared to other methods.Keywords: Iot, Fog Computing, Cloud Computing, Dynamic Service Provisioning, Genetic Algorithm, Learning Automata
-
Project management in software development is one of the most crucial activities as it encompasses the entire software development process from start to finish. Estimating the effort required for software projects is a significant challenge in project management. Managing software projects and consequently estimating their effort for more efficient and impactful management of such projects is necessary and unavoidable. Analogy-based estimation in software effort estimation involves comparing new projects to completed ones. However, this method can be ineffective due to variations in feature importance and dependencies. To address this, weights are assigned to features using optimization techniques like meta-heuristic algorithms. Yet, these algorithms may get stuck in local optima, yielding nonoptimal results. An approach to estimate software effort is proposed in this study. It aims to find global optimal feature weights by combining particle swarm and genetics metaheuristic algorithms. This hybrid approach leverages particle motion and composition to enhance solution generation, increasing the likelihood of finding the global optimum and overcoming local optima issues. The algorithm calculates feature weights for project estimation using analogy-based methods. The proposed approach was tested and assessed using two datasets, namely Maxwell and Desharnais. The experimental results indicated an enhancement in the evaluation criteria, including MMRE, MdMRE, and PRED, compared to similar research works.Keywords: Software Effort Estimation, Analogy-Based Estimation, Non-Algorithmic Model, Genetic Algorithm, Particle Swarm Optimization
-
امروزه، با توجه به رشد روزافزون تقاضای انرژی الکتریکی و نفوذ بالای منابع انرژی تجدید پذیر، نوسانات فرکانس به عنوان یک چالش اساسی پیش روی بهره برداران سیستم های قدرت قرار دارد. لذا، در این مقاله، با دیدگاهی جدید، مسئله کنترل فرکانس- بار بر اساس شاخص های (1) حداکثر دامنه انحراف فرکانس و (2) انتگرال زمانی قدرمطلق خطا برای یک سیستم قدرت دوناحیه ای به هم پیوسته مورد مطالعه قرار گرفته است. در این راستا، سیستم مورد مطالعه از منابع تولیدی حرارتی، گازی، برق آبی و همچنین، منابع تولیدی تجدیدپذیر بادی و خورشیدی تشکیل شده است. در ساختار دوناحیه ای به هم پیوسته پیشنهادی، عوامل غیرخطی شامل باند سکون گاورنر و محدودیت های نرخ تولید در نظر گرفته شده است. برای کنترل فرکانس سیستم مورد مطالعه، از کنترل کننده مرتبه کسری TID به دلیل ساختار ساده و دقت بالا استفاده شده که ضرایب آن توسط الگوریتم ژنتیک بهینه می شوند. بعلاوه، عملکرد کنترل کننده پیشنهادی با کنترل کننده PID از نظر پارامترهای دینامیکی مانند دامنه انحرافات فرکانس، زمان نشست و سرعت رسیدن به پایداری، مقایسه گردیده است. نتایج شبیه سازی ساختار پیشنهادی در محیط MATLAB/SIMULINK بیانگر این است که کنترل کننده TID دامنه انحراف فرکانس را 85/97% و زمان نشست را 77% نسبت به کنترل کننده PID بهبود داده است و بنابراین، برای اهداف کنترل فرکانس تحت شرایط مختلف بهره برداری کارآیی مطلوب تری دارد.کلید واژگان: انتگرال زمانی قدرمطلق خطا، حداکثر دامنه انحراف فرکانس، سیستم قدرت دوناحیه ای به هم پیوسته، کنترل فرکانس- بار، کنترل کننده TID، الگوریتم ژنتیک، منابع تولیدی تجدیدپذیر بادی و خورشیدیNowadays, with an increasing demand for electrical energy and the high penetration of renewable energy sources, frequency fluctuations pose a significant challenge to power system operators. In this paper, the frequency-load control problem based on the measures of (i) peak overshoot of frequency deviation and (ii) integral of time-weighted absolute error is explored from a new perspective for an interconnected, two-area power system. To this end, the proposed interconnected two-area power system includes thermal, gas, and hydro power generation sources as well as wind and solar renewable energy sources. Additionally, and from a technical perspective, nonlinear factors including dead-band governor and generation rate constraints are also taken into account for the newly developed interconnected two-area power system. To control the frequency, a fractional-order TID controller is widely employed due to its simple structure and high accuracy, the coefficients of which were optimized by a well-adjusted genetic algorithm. For comparison purposes, the performance of the suggested TID controller is compared with a PID controller in terms of dynamic parameters such as frequency deviation range, settling time, and stability speed. Simulation of the proposed interconnected two-area power system in the MATLAB/SIMULINK environment indicates that under various operating conditions the proposed TID controller exhibits better effectiveness and efficiency compared with the PID controller in terms of improving dynamic parameters.Keywords: Integral Of The Absolute Time Error, Maximum Frequency Deviation Range, Interconnected Two-Area Power System, Frequency-Load Control, TID Controller, Genetic Algorithm, Wind, Solar Renewable Energy Sources
-
This paper proposes a new linearized mathematical model to solve integrated cell formation and job scheduling problem. The model aims to minimize the exceptional elements, voids and the make-span of the jobs. The results of test problems show that the proposed model is very effective to obtain best solutions for small sized problems in reasonable computation times. However, due to the NP-hard nature of the considered problem, the best solutions couldn’t be obtained in acceptable times for large sized test problems whereas the real-life applications of the problem addressed here are often much larger in size. To meet the requirement of solving larger sized problems, Genetic Algorithm, which is, today, considered as one of the artificial intelligence and machine learning technique and Marine Predators Algorithm as a new and a nature-inspired metaheuristic, are proposed. The success of the algorithms was investigated and compared. The test results reveal the fact that the Marine Predators algorithm with optimized parameters has a high potential to solve real life problems. At last, an attempt is made to re-design an existing real-life production system by the proposed algorithms. Eventually, a considerable improvement is obtained on performance compared to the current situation of the system.Keywords: Cell Formation, Marine Predators Algorithm, Genetic Algorithm, Exceptional Elements, Make-Span, Voids
-
This study presents a four-element compact Multi-Input Multi-Output antenna with enhanced isolation for applications with three bands. The four-port antenna elements have hook-shape multiband monopole elements with 50 ⦠microstrip feed lines and are placed such that they are perpendicular to one another to enhance the act of the MIMO system. Simulation and measurement consequences demonstrate that the antenna operates at a consistent gain and radiation patterns at the major frequency bands of 2.11-2.47 GHz, 3.14-3.54 GHz, and 5.15-5.85 GHz with S11<-10 dB. To verify the claimed MIMO antenna performance, data in the format of radiation patterns, peak gain (4.9,5.2,5.8 dB), diversity gain (DG) (9.95,9.92,9.92 dB), envelope correlation coefficient (ECC) (0.005,0.003,0.002), TRAC, channel capacity and MEG ratio are retrieved. These specifications of the suggested antenna make it a suitable candidate for WiMAX, Bluetooth, and WLAN uses. Additionally, the suggested antenna outperformed current work by providing a superior balance of size, bandwidth, and several performance characteristics.
Keywords: Loss Reduction, Network Reconfiguration, Distribution System, Genetic Algorithm, Voltage Profile, Load Duration Curve, Capacitor, Static, Dynamic -
Distribution systems pose a significant challenge within the power grid, primarily due to their high current, low voltage, and comparatively high ohmic resistance compared to transmission and sub-transmission systems.This results in substantial power losses, necessitating the need for effective mitigation strategies.To address this issue, a wide range of methods and algorithms have been proposed and continuously developed. Over the past half-century, reconfiguring the distribution network has emerged as a cost-effective and straightforward approach to reducing distribution losses. Distribution system reconfiguration has been extensively studied, with each study aiming to achieve distinct objectives. Additionally, numerous studies have explored the dynamics of distribution system reconfiguration, evaluating and comparing various approaches. This study comprehensively assesses both static and dynamic methods of reconfiguring distribution systems and introduces a novel dynamic reconfiguration technique. Unlike traditional methods that rely on real-time or hourly load models, this approach utilizes a load model to address the dynamic reconfiguration problem. Simulations were conducted on the well-established IEEE 33-bus test system, employing MATLAB software in conjunction with a genetic algorithm to minimize losses and optimize voltage profiles. Based on the simulation results, this novel dynamic reconfiguration method demonstrated superior performance compared to previously employed methods. It effectively reduced power losses and enhanced the voltage profile, demonstrating its potential for improving the overall efficiency of distribution systems.
Keywords: Distribution System, Dynamic, Genetic Algorithm, Loss Reduction, Network Reconfigurationvoltage Profile. Load Duration Curve -
The development of digital technologies has improved the transfer of data over the Internet in recent years. Image encryption is a technique to ensure security in information transfers. The current paper presents an evolutionary model on the basis of a hybridization of DNA biomolecule operators and the LS2 Map chaos function for encryption of image. The model proposed here includes three stages. In the initial stage, the MSC (Magic Square Chaotic) algorithm and a secret key are utilized with the SHA-256 algorithm to determine the initiating the LS2 Map function value, which is then employed to manipulate the pixels of the image. Then, DNA biomolecule operators and the chaos function are used for propagation. Additionally, the previous stages process is iterated with the starting population of the genetic algorithm in the third stage. Afterward, the optimization is carried out through genetic algorithm operators. The results indicate that the introduced model is superior to other rivals. Furthermore, as for the high level of entropy obtained, the model exhibits strong resistance to common attacks.
Keywords: LS2 Map, DNA Operators, Magic Square Algorithm, Image Encryption, Genetic Algorithm, Hash Function -
بخارسازهای احتراق غوطه ور از جمله تجهیزات صنعتی هستند که به میزان بسیار زیادی اکسیدهای نیتروژن (NOx) تولید می کنند. این تجهیزات در واقع مبدل های حرارتی هستند که در پایانه های گاز طبیعی مایع (LNG) برای تبخیر گاز طبیعی مایع و تبدیل آن به گاز استفاده می شوند. از آنجا که مطالعات پیشین نشان داده که شرایط عملیاتی این تجهیز بر میزان تولید NOx در آن موثر است، در این پژوهش از ابزارهای هوش مصنوعی جهت مدل سازی و سپس بهینه سازی انتشار NOx در این تجهیزات استفاده شد. به همین منظور تعداد 63 داده آزمایشگاهی از پژوهش های پیشین محققان استخراج شده و سپس از ترکیبی از سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی و الگوریتم ژنتیک جهت مدل سازی داده ها استفاده شد. در سیستم توسعه یافته، غلظت اکسیژن، دما، غلظت آب اکسیژنه و pH محلول، به عنوان پارامترهای ورودی به مدل و درصد کاهش NOx بعنوان خروجی در نظر گرفته شد. تحلیل های آماری مدل ساخته شده نشان داد که این مدل با ضریب همبستگی 9714/0، میانگین مربعات خطا 0938/1 ، میانگین درصد خطای مطلق 9713/4 و ماکسیمم درصد خطای مطلق 2144/13 از دقت مناسبی در تخمین مقدار کاهش NOx برخوردار است. در گام بعد و پس از توسعه مدل، از الگوریتم ژنتیک و مدل ساخته شده برای بهینه سازی شرایط عملیاتی با کمترین نرخ انتشار NOx استفاده شد. نتایج این بخش از پژوهش نیز نشان داد که در صورت بهینه سازی شرایط عملیاتی، امکان کاهش میزان NOx منتشر شده تا 24/37 درصد وجود دارد.کلید واژگان: هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، سیستم استنتاج فازی عصبی تطبیقی، آلودگی هوا، مدل سازی، اکسیدهای نیتروژنSubmerged combustion vaporizers are one of the industrial equipments that produce a large amount of nitrogen oxides (NOx). These equipments are actually heat exchangers that are used in liquefied natural gas (LNG) terminals to evaporate liquefied natural gas and convert it into gas. Since previous studies have shown that the operating conditions of this equipment are effective on the amount of NOx production in it, artificial intelligence tools were used in this research to model and then optimize NOx emission in this equipment. For this purpose, 63 laboratory data were extracted from the researchers' previous researches, and then a combination of adaptive neural fuzzy inference system and genetic algorithm was used to model the data. In the developed system, oxygen concentration, temperature, water-oxygen concentration and solution pH were considered as input parameters to the model and NOx reduction percentage as output. The statistical analysis of the built model showed that this model with correlation coefficient of 0.9714, mean square error of 1.0938, average absolute error percentage of 4.9713 and maximum absolute error percentage of 13.2144 has a good accuracy in estimating the amount of NOx reduction. In the next step after the development of the model, the genetic algorithm and the built model were used to optimize the operating conditions with the lowest NOx emission rate. The results of this part of the research also showed that if the operating conditions are optimized, it is possible to reduce the amount of NOx released up to 37.24%Keywords: Artificial Intelligence, Genetic Algorithm, Adaptive Neural Fuzzy Inference System, Air Pollution, Modeling, Nitrogen Oxides
-
Increasing the accuracy of time-series clustering while reducing execution time is a primary challenge in the field of time-series clustering. Researchers have recently applied approaches, such as the development of distance metrics and dimensionality reduction, to address this challenge. However, using segmentation and ensemble clustering to solve this issue is a key aspect that has received less attention in previous research. In this study, an algorithm based on the selection and combination of the best segments created from a time-series dataset was developed. In the first step, the dataset was divided into segments of equal lengths. In the second step, each segment is clustered using a hierarchical clustering algorithm. In the third step, a genetic algorithm selects different segments and combines them using combinatorial clustering. The resulting clustering of the selected segments was selected as the final dataset clustering. At this stage, an internal clustering criterion evaluates and sorts the produced solutions. The proposed algorithm was executed on 82 different datasets in 10 repetitions. The results of the algorithm indicated an increase in the clustering efficiency of 3.07%, reaching a value of 67.40. The obtained results were evaluated based on the length of the time series and the type of dataset. In addition, the results were assessed using statistical tests with the six algorithms existing in the literature.
Keywords: Time-Series Clustering, Ensemble Clustering, Segmentation, Genetic 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.