gravitational search algorithm
در نشریات گروه عمران-
Considering the recent human activities and the resulting climate change in optimizing the operation of the dam reservoir, the effects of climate change should be noticed. In this research, in order to extract command curves by dolphin echolocation and gravitational search algorithms, the monthly inflow of the reservoir, the reservoir storage volume, and the downstream demand of the reservoir in case of climate change were calculated .The optimal output values of the reservoir of Lar Dam (located in Larijan, Amol City) were determined by the approach of minimizing the total square of the monthly relative deficiencies in supply demand and climate change conditions based on the river flow According to the research, by using HADCM3 and scenarios RCP2.6, RCP4.5, and RCP 8.5, climate change has increased the maximum temperature by 5%, 5.2%, and 6.2%, respectively. It has increased the minimum temperature by 3.5%, 5.6%, 5.17%, and increased precipitation by 8.5%, 9.5%, and 13%, respectively. In addition, the runoff from the intermediate scenarios indicates an increase of 3.3% compared to the base period. Moreover, to examine the water allocation policies required downstream, two future and basic conditions are considered. In this study, reservoir efficiency indices in the conditions of (future) climate change and their corresponding values in the base period were compared. The execution results of each of the algorithms show that the execution speed of the DE algorithm is much higher than the GSA algorithm, as well as, in the conditions of climate change, the reliability index in the dolphin echolocation and gravity search algorithms has increased. 9.73 and 12.46% Vulnerability has decreased by 21.4% and 26.51%, respectively, and reversibility has increased by 18.27% and 17.64%, respectively. The execution results of each of the algorithms show that the execution speed of the DE algorithm is much higher than the GSA algorithm. Furthermore, in the conditions of climate change, the reliability index in the dolphin echolocation and gravity search algorithms has increased 9.73 and 12.46% Vulnerability has decreased by 21.4% and 26.51%, respectively, and reversibility has increased by 18.27% and 17.64%, respectively.
Keywords: Dolphin echolocation algorithm, climate change, climate scenarios, Gravitational Search Algorithm, Rainfall-Runoff -
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:12 Issue: 3, Summer 2022, PP 279 -312
Presently, the introduction of intelligent models to optimize structural problems has become an important issue in civil engineering and almost all other fields of engineering. Optimization models in artificial intelligence have enabled us to provide powerful and practical solutions to structural optimization problems. In this study, a novel method for optimizing structures as well as solving structure-related problems is presented. The main purpose of this paper is to present an algorithm that addresses the major drawbacks of commonly-used algorithms including the Grey Wolf Optimization Algorithm (GWO), the Gravitational Search Algorithm (GSA), and the Particle Swarm Optimization Algorithm (PSO), and at the same time benefits from a high convergence rate. Also, another advantage of the proposed CGPGC algorithm is its considerable flexibility to solve a variety of optimization problems. To this end, we were inspired by the GSA law of gravity, the GWO's top three search factors, the PSO algorithm in calculating speed, and the cellular machine theory in the realm of population segmentation. The use of cellular neighborhood reduces the likelihood of getting caught in the local optimal trap and increases the rate of convergence to the global optimal point. Achieving reasonable results in mathematical functions (CEC 2005) and spatial structures (with a large number of variables) in comparison with those from GWO, GSA, PSO, and some other common heuristic algorithms shows an enhancement in the performance of the introduced method compared to the other ones.
Keywords: truss optimization, CGPGC, grey wolf optimizer, gravitational search algorithm, particle swarm optimization, objective function, CEC functions -
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:12 Issue: 1, Winter 2022, PP 91 -104
Reliable and accurate streamflow forecasting plays a crucial role in water resources systems (WRS) especially in dams operation and watershed management. However, due to the high uncertainty associated WRS components and nonlinear nature of streamflow generations, the realistic streamflow forecasts is still one of the most challenging issue in WRS. This paper aimed to forecast one-month ahead streamflow of Karun river (Iran) by coupling an artificial neural network (ANN) with an improved binary version of gravitational search algorithm (IBGSA), named ANN- IBGSA. To this end, the best lag number for each predictor at Poleshaloo station was firstly selected by auto-correlation function (ACF). The ANN-IBGSA was used to minimize the sum of RMSE and R2 and to identify the optimal predictors. Finally, to characterize the hydro-climatic uncertainties associated with the selected predictors, an implicit approach of Monte-Carlo simulation (MCS) was applied. The ACF plots indicated a significant correlation up to a lag of two months for the input predictors. The ANN-IBGSA identified the Tmean (t-1), Q(t-1) and Q(t) as the best predictors. Findings demonstrated that the ANN-IBGSA forecasts were considerably better than those previously carried out by researchers in 2013. The average improvement values were 9.91%, 11.85% and 9.13% for RMSE, R2 and MAE, respectively. The Monte-Carlo simulations demonstrated that all of forecasted values lie within the 95% confidence intervals.
Keywords: streamflow forecast, artificial neural network, uncertainty, gravitational search algorithm, Monte-Carlo simulation, Karun River -
در این مطالعه، روشی جدید جهت استفاده در حل مسایل بهینه سازی هندسه و اندازه در سازه های خرپایی با استفاده از ترکیب موثر روش ماشین های یاخته ای (CA) و الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA) ارایه شده است که در ادامه به نام روش CA-GSA نامگذاری شده است. اساس روش GSA قوانین گرانش نیوتونی و حرکت است. این الگوریتم به علت تاثیرگذاری مستقیم همه اجرام بر یکدیگر و عدم توجه به موضوع نخبه گرایی، دارای ضعف همگرایی محلی است. در این تحقیق، با کمک روش CA، اجرام در یک شبکه سلولی متناهی توزیع شده اند و هر سلول تنها با همسایه های خود در ارتباط است. در روش CA-GSA، قوانین گرانش و حرکت اجرام در روش GSA به عنوان عامل ارتباط هر سلول با سلول های همسایه خود تعریف شده است. بنابراین، نیروی اعمال شده به هر جرم از برآیند نیروی اجرام برتر همسایه اش، بدست می آید. تعریف این اجرام همسایه و اعمال نیروی آنها به جرم مرکزی، حافظه و نخبه گرایی را به الگوریتم GSA افزوده است. مزیت دیگر روش جدید، بروزرسانی شبکه سلولی پس از هر بروزرسانی است که موجب می شود الگوریتم با تعداد آنالیزهای کمتر به مقدار بهینه اصلی دست بیابد. جهت بررسی سودمندی روش پیشنهادی و مقایسه با روش های CA و GSA، از سه روش CA، GSA و CA-GSA در حل چهار مساله بهینه سازی هندسه و اندازه اعضای سازهای خرپایی مبنا استفاده شده است. نتایج الگوریتم توسعه داده شده در این مقاله نشان دهنده ی برتری و قدرت این الگوریتم در بهینه سازی هندسه و اندازه سازه های خرپایی نسبت به سایر روش های مقایسه شده در این مقاله می باشد.
کلید واژگان: ماشین های یاخته ای، سازه های خرپایی، بهینه سازی، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم های بهینه سازی تلفیقیIn this study, a new method is presented to solve the geometry and sizing optimization problems of truss structures using an effective hybrid of cellular automata (CA) and gravitational search algorithm (GSA), which is named CA-GSA method. The basic of the GSA is the Newtonian Gravity and Motion laws. Due to the direct effect of all objects on each other and the lack of attention to elitist selection, this algorithm converges to a local optimum point. In this study, with the help of the CA method, masses are distributed in a finite cellular network, and each cell is only related to its neighbors. In the CA-GSA method, the laws of gravity and motion of masses in the GSA method are defined as the relationship factor of each cell to its neighboring ones. Therefore, the applied force on each mass is obtained from the resultant force of its top neighboring masses. The definition of these top neighboring masses and their applied force on the central mass add memory and elitist selection to the GSA algorithm, respectively. Another advantage of the new method is to update the cellular network after any local evolution, which makes it possible to achieve the optimal point using fewer analyzes. To investigate the usefulness of the proposed method, the CA-GSA method was used to solve the geometry and sizing optimization problems of four benchmark truss structures. The results of CA-GSA show the superiority and power of this algorithm in comparison with the methods introduced in the literature.
Keywords: Cellular Automata, truss structures, optimization, gravitational search algorithm, hybrid optimization method -
وقوع سیلاب همواره یکی از نگرانی های بشر در طول تاریخ بوده است. راه های مقابله با این پدیده ویرانگر از اهمیت خاصی در میان محققین برخوردار است. یکی از مقوله های پژوهش در برابر این مساله، روندیابی سیلاب می باشد. از میان روش های گوناگون روندیابی سیلاب، روش هیدرولوژیکی ماسکینگام غیر خطی سه پارامتری از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. برای تخمین بهینه پارامترهای مدل غیر خطی ماسکینگام از الگوریتم های تکاملی به جهت سرعت همگرایی و عدم نیاز به تخمین اولیه پارامترهای هیدرولوژیکی استفاده می شود. در این مقاله برای اولین بار از الگوریتم جستجوی گرانشی مبتنی بر الگوریتم کپلر به منظور روندیابی سه هیدروگراف متفاوت استفاده شد. مقایسه نتایج این روش با نتایج تحقیقات قبلی نشان می دهد که الگوریتم ترکیبی استفاده شده در این تحقیق دارای دقت قابل قبول و سرعت همگرایی بالایی می باشد. به منظور بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل ماسکینگام غیر خطی بر اساس تیوری امکان، از الگوریتم ارایه شده در این تحقیق و دیگر الگوریتم ها شامل روش های حداقل مربعات، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم های BFGS ، HJ+DFP ، HJ+CG ، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم انتخاب کلونی ایمن، الگوریتم جستجوی هارمونیک و الگوریتم جستجوی هارمونیک بدون تنظیم پارامتر استفاده گردید. توابع عضویت پارامترهای مدل غیر خطی ماسکینگام نشان می دهند که عدم قطعیت پارامتر k از پارامترهای x و m بیشتر است.کلید واژگان: الگوریتم جستجوی گرانشی نخبه گرا، الگوریتم کپلر، تئوری امکان، تابع عضویت مثلثیIntroduction The occurrence of flood in the human’s history has always been one of mankind’s concerns. The methods of confronting this destructive phenomenon are of utter importance between researchers. One of the categories against this issue is flood routing. The financial losses of flood to human societies have made it very important to predict the occurrence of floods, so that it is necessary to accurately predict flood. In order to predict the outflows, in fact, the extraction of flood hydrographs is required in the downstream. The routing methods are divided into two hydraulic and hydrological groups. Hydraulic methods require the historical data and the solution of equations mainly through complex hydraulic methods is time consuming, however hydrological methods are preferred because of simplicity of their relative concepts. They are easy to implement and economize time. It is believed to be popular with researchers and has always tried to improve the accuracy of the results of the hydrological methods, which has become a good alternative to hydraulic methods. The Muskingum method is the most widely used hydrological routing technique which is divided into two groups of linear Muskingum and nonlinear Muskingum, depending on the relationship between the amount of storage and the inflows and outflows. Methodology Various methods for estimating the hydrological parameters of Muskingum model have been presented. Techniques for estimating the parameters of the Muskingum model can be classified into three categories: mathematical techniques, phenomenon-mimicking techniques and hybrid algorithms. Among various methods of routing, three parameters nonlinear Muskingum method are hugely popular. Evolutionary algorithms are used to estimate the optimal parameters of the nonlinear Muskingum method because of their convergence rate, no need to make very accurate initial estimate of the hydrological parameters and their randomness nature. In this paper, a gravitational search algorithm which is based on the Kepler algorithm was first used to routing three different hydrographs. In fact, Kepler algorithm is inspired by the elliptical motion of planets around the sun. At different times, the planets are very close to the sun, which represent the stage of the exploration of the algorithm, and at other times the planets are far away from the sun and express the stage of exploitation of the algorithm. Results and discussion Using the combination of gravitational search algorithm and Kepler algorithm (GSA-Kepler), the parameters of the Muskingum model are calculated for routing three different hydrographs: Wilson (1974), Wye River and Veissman and Lewis (2003). The first example is a benchmark problem that was first considered by Wilson (1974) to estimate the parameters of the Muskingum model. This river has no branch to the Belmont and has very little flow. The results of the GSA-Kepler and the Segmented Least Squares Method, BFGS, HJ + DFP, HJ + CG, Genetic Algorithm, Immune Clonal Selection Algorithm, Harmony Search Algorithm and Free Parameter Setting Harmony Search Algorithm are compared with each other. The second example is the flood hydrograph in the Wye River. It has no tributaries from Erwood to Belmont and has very little lateral flow. The third model is a multi-peak flow hygrograph that was first studied by Veissman and Lewis (2003). For the second example, the results of the GSA-Kepler algorithm, COBSA, PSO, DE, GA, BFGS and WOA are showed and for the third example, the results of the GSA-Kepler are compared with the results of the WOA and MHBMO algorithms. After determining the optimal hydrologic parameters, their uncertainty is estimated using the possibility theory. Selecting an analysis of uncertainty depends on many factors, such as knowledge of uncertainty sources and model complexities. There is no definite guideline for choosing the specific uncertainty analysis method that works best. The principles of analyzing the possibility theory are based on fuzzy theory, which was first pronounced by Zadeh in 1965. To investigate the uncertainty of the nonlinear Muskingum model parameters based on the possibility theory, the aforementioned algorithm and other algorithms include Least Squares Method, Gravitational Search Algorithm, BFGS algorithm, HJ + DFP, HJ + CG, Genetic Algorithm, Immune Clonal Selection Algorithm, Harmony Search Algorithm and Free Parameter Setting Harmony Search Algorithm were used. Then three triangular membership functions were assigned to the hydrological variables and the uncertainty of these parameters was calculated using the fuzzy alpha cut method. Conclusion Comparing the results of the GSA-Kepler with the results of the previous studies shows that the combined algorithm used in this study has an acceptable accuracy and high convergence rate. Based on the fuzzy alpha cut method, it is determined that for Wilson (1974) the uncertainty of parameter k is greater than the uncertainty of parameters x and m. Keywords: Membership function, GSA-Kepler, Possiblity theory.Keywords: Flood Routing, Gravitational Search Algorithm, Nonlinear Muskingum Method, Uncertainty, Triangle Membership Function, Kepler-GSA algorithm
-
در این تحقیق از یکی از جدیدترین الگوریتم های فراکاوشی به نام الگوریتم جستجوی گرانشیبه منظور طراحی بهینه اقتصادی سرریز پلکانی استفاده می شود. در حالت کلی، پروژه های سد سازی از پروژه های پر هزینه عمرانی می باشند که لازم است تا حد امکان هزینه های احداث آن ها کاهش یابد. از جمله سازه های پرهزینه احداثی سدها، سازه های مستهلک کننده انرژی می باشد. استهلاک انرژی در سدها به وسیله سازه های از جمله سرریزها مختلفی انجام می شود که در این تحقیق سازه مستهلک کننده انرژی مورد استفاده، سرریز پلکانی می باشد. بنابراین در این تحقیق از الگوریتم جستجوی گرانشی به منظور بهینه سازی هزینه های خاکبرداری و بتن ریزی سرریز پلکانی و در نهایت کاهش هزینه های احداث آن استفاده شده است. با انجام کدنویسی در محیط نرم افزار متلببه عنوان مطالعه موردی هزینه احداث سرریز پلکانی سد تهری هندوستان با استفاده از الگوریتم پیشنهادی حداقل سازی شده به گونه ای که قیود هیدرولیکی کامل برآورده شود. در ادامه نتایج با نتایج روشویتال وپوری و الگوریتم ژنتیک مقایسه می شود. مقایسه نتایج روش ویتال وپوری با دو الگوریتم مذکور نشان دهندهآن است که هنگامی که چهار پله منظور شود، نتایج الگوریتم ژنتیک و الگوریتم جستجوی گرانشی نسبت به روش ویتال وپوری به ترتیب6% و 6/7% بهبود می یابند و نتایج الگوریتم جستجوی گرانشی8/1% نسبت به نتایج الگوریتم ژنتیک بهبود یافتند.کلید واژگان: سازه های مستهلک کننده انرژی، سرریز پلکانی، طراحی بهینه، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم ژنتیک، سد تهریIn this paper one of the newest meta-heuristic algorithms named Gravitational Search Algorithm (GSA) is used to optimal design of stepped spillway with minimizing cost. Generally, dam construction projects classify as expensive projects in which the related high costs should be reduced. Dams consist of different structures. One of these structures is energy dissipater structure. Generally, different structure such as spillway have been used for energy dissipation. Here, stepped spillway is considered as an energy dissipater structure. Therefore, GSA is used here for optimizing the excavation and concrete costs and reducing the final costs of this structure. With the use of MATLAB software for GSA coding, the Tehri dam in India is considered here as a case study and the construction cost is reduced using GSA so that all of the hydraulic constraints will be satisfied. In the following, the obtained results of GSA are compared with the results of Genetic Algorithm (GA) and Vittal and Porey (VP) approach. Comparing the results of VP approach with two used algorithms indicates that when the spillway has four steps, the results of GA and GSA are improved respectively 6% and 7.6% than the results of VP and the results of GSA are improved 1.8% than the results of GA.Keywords: energy dissipater structures, stepped spillway, optimal design, Gravitational Search Algorithm, Genetic Algorithm, Tehri dam
-
در پژوهش حاضر، مسئله ی بهره برداری بهینه از سیستم سد تک مخزن بررسی شده است. تاکنون برای حل آن، روش های متنوعی ارائه شده است. در این میان، از الگوریتم های فراکاوشی به دلیل عملکرد بهتر استقبال بیشتری صورت گرفته است. یکی از جدیدترین الگوریتم های مذکور، الگوریتم جست وجوی گرانشی است که مبنای آن براساس قانون گرانش نیوتن است. در پژوهش حاضر، مسئله ی بهره برداری بهینه ی ساده و برقابی سد دز با استفاده از الگوریتم جست وجوی گرانشی برای دوره های 60 و 240 ماهه و در دو حالت حل شده است. در حالت اول، میزان آب رها شده از مخزن و در حالت دوم میزان حجم ذخیره ی مخزن در انتهای هر ماه به عنوان متغیر تصمیم منظور شده است. مقایسه ی نتایج حاصل با سایر نتایج موجود از جمله نتایج حاصل از الگوریتم بهینه سازی جامعه ی مورچگان، الگوریتم هوش جمعی ذرات و الگوریتم بهینه سازی جفت گیری زنبورعسل، نشان دهنده ی عملکرد مناسب تر و با سرعت همگرایی بیشتر الگوریتم جست وجوی گرانشی
است. به عبارت دیگر، نتایج به دست آمده از الگوریتم جست وجوی گرانشی در بهترین حالت برای مسئله ی بهره برداری ساده و دوره ی زمانی 60 ماهه به ترتیب 7٫43\٪، 74٫4\٪ و 8٫71\٪ بهتر از نتایج الگوریتم های بهینه سازی جامعه ی مورچگان، هوش جمعی ذرات و جفت گیری زنبورعسل بوده است. همچنین نتایج به دست آمده از الگوریتم جست وجوی گرانشی در بهترین حالت برای مسئله ی بهره برداری برقابی و دوره ی زمانی 60 ماهه به ترتیب 5٫56\٪ و 34٫69\٪ بهتر از الگوریتم های بهینه سازی جامعه ی مورچگان و هوش جمعی ذرات بوده است. علاوه بر این، با استفاده از الگوریتم هوش جمعی ذرات برای مسائل بهره برداری ساده و برقابی جواب شدنی حاصل نشده است و لیکن با استفاده از الگوریتم جست وجوی گرانشی، جواب شدنی برای مسائل حاصل شده است. همچنین در مقایسه ی دو حالت مذکور، با توجه به کوچک تر بودن فضای جست وجوی مسئله در حالت اول، نتایج حل حالت اول از حالت دوم مناسب تر بوده است.کلید واژگان: بهره برداری بهینه از مخازن، الگوریتم جستجوی گرانشی، الگوریتم جست وجوی گرانشی، رهاسازی، حجم ذخیره مخزن، حجم ذخیره ی مخزن، سد دزIn this paper, the optimal solution of a single reservoir system operation optimization problem is determined using new Meta heuristic algorithm. Generally, various methods have been proposed to solve this problem. These methods are classified as: 1) Linear Programming (LP) 2) Non-Linear Programming (NLP) 3) Dynamic Programming (DP) and 4) Meta heuristic algorithms. Most recently, Meta heuristic algorithms, because of intelligent performance of them, are more useful method to solve optimization problem. Meta heuristic algorithms such as Genetic Algorithm (GA), Honey Bee Mating algorithm (HBMO), Ant Colony Optimization algorithm (ACO) and Particle Swarm Optimization algorithm (PSO) are new classification of optimization methods in which they are usually proposed based on the swarm behavior of social insects and real phenomena. Gravitational search algorithm is one of these newest algorithms that is based on the Newton's law of gravity. In the Gravitational search algorithm, a collection of masses is considered as searcher agents, in which these masses interact with each other based on the Newton's law of gravity and motion. In this paper, the simple and hydropower reservoir operation optimization problems of Dez dam have been solved for 5 and 20 operation periods proposing two different formulations. In the first formulation, the water releases from the reservoir and in the second formulation the reservoir storage volumes are taken as decision variables of the problem. The results are presented and compared with each other and with other available results. Comparison of the result with other existing results indicates better
performance of the gravitational search algorithm to solve reservoir operation optimization problem. Furthermore, while both proposed formulations show good performance to solve this problem, the first formulation is shown to produce better results with the same computational effort and to be less sensitive to the randomly generated initial guess presented by the scaled standard.Keywords: R?E?S?E?R?V?O?I?R O?P?E?R?A?T?I?O?N O?P?T?I?M?I?Z?A?T?I?O?N P?R?O?B?L?E?M, Gravitational Search Algorithm, Water Releases, Reservoir Storage Volume, Dez Reservoir -
به مرور زمان و به دلیل افزایش جمعیت و مهاجرت های بی رویه، شهرها گسترش یافته و دستخوش تغییرات و دگرگونی شده اند. شناسایی و آشکارسازی این تغییرات نقش مهمی در مدیریت و توسعه پایدار شهری دارد. مدل های توسعه شهری به دو دسته کلی مدل های سلولی و برداری تقسیم می شوند. مدل های سلولی خود به سه دسته مدل های تجربی، پویا و تلفیقی تقسیم می شوند. در این تحقیق از مدل تلفیقی خودکاره سلولی و الگوریتم جستجوی گرانشی (GSA) جهت مدل سازی توسعه شهری شهر شیراز در سال های 1990 تا 2000 استفاده شده است. از الگوریتم GSA برای تنظیم قوانین انتقال استفاده شده است. داده های مورد استفاده در این تحقیق تصاویر ماهواره ای Landsat و مدل ارتفاعی رقومی مربوط به شهر شیراز می باشند. پنج پارامتر شامل فاصله از راه ها و معابر اصلی، همسایگی شهری، شیب، فاصله از مراکز جذب و فاصله از فضاهای سبز به عنوان پارامتر های موثر در توسعه شهری شهر شیراز انتخاب شده اند. براساس نتایج به دست آمده، ضریب کاپا و صحت کلی مدل طراحی شده به ترتیب برابر 54/66% و 92% می باشند. با استفاده از GSA، تنظیم خودکاره سلولی تسهیل شده و روش پیشنهادی به جواب مناسب در تعداد تکرارهای کمتری رسیده است. نتایج نشان می دهد از روش پیشنهادی می توان جهت مطالعه مدل رشد شهری استفاده کرد.کلید واژگان: مدل سازی توسعه شهری، خودکاره سلولی، الگوریتم جستجوی گرانشی، شهر شیرازCities are growing and encountering many changes over time due to population growth and migration. Identification and detection of these changes play important roles in urban management and sustainable development. Urban growth models are divided into two main categories: first cellular models which are further divided into experimental, dynamic, and integrated models and second vector models. In this study, an integrated urban growth model is proposed which is a combination of cellular automata and gravitational search algorithm (GSA). It has been implemented on Shiraz (Iran) to model the urban growth between 1990 and 2000. The proposed integrated model uses GSA to calibrate cellular automata transition rules. The Landsat satellite imageries in 1990 and 2000 with Digital Elevation Model (DEM) of Shiraz are used in this study. Five parameters including distances from major roads, urban neighborhood, slope, distances from attraction centers, and distances from parks and other green spaces are considered to be effective in the urban growth modeling. Based on the results, Kappa coefficient and overall accuracy of the model are 66.54% and 92%, respectively. By using GSA, calibration of cellular automata is facilitated and the proposed integrated model reaches optimal solutions in fewer iterations. The achieved results show that the proposed integrated model can be used for studying urban growth.Keywords: Urban Growth Modeling, Cellular Automata, Gravitational Search Algorithm, Shiraz City
-
یکی از مسائل مهم بهینه سازی در زمینه مدیریت منابع آب، مساله بهره برداری بهینه از مخازن سدها می باشد. در این پژوهش از الگوریتم فراابتکاری چرخه آب (WCA) برای یافتن استراتژی های تخصیص بهینه منابع آب در سیستم دو مخزنه سدهای گلستان و وشمگیر واقع در حوضه آبریز گرگان رود (شمال ایران)، برای یک دوره پنج ساله (از سال آبی 87-86 تا 91-90) استفاده شده است. پس از اطمینان از درستی عملکرد الگوریتم WCA با استفاده از چندین تابع محک استاندارد، مدلی برای بهره برداری بهینه از سیستم مخازن حوضه آبریز گرگان رود توسعه داده شد. تابع هدف در سیستم مورد مطالعه به صورت کمینه سازی کل کمبود در طول دوره آماری تعریف شده است. برای بررسی عملکرد الگوریتم های مورد بررسی در بهره برداری بهینه از سیستم مخازن، از شاخص های عملکرد قابلیت اعتماد زمانی، حجمی و آسیب پذیری استفاده شده است. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم مورد بررسی با نتایج الگوریتم جستجوی گرانشی(GSA) و روش سیاست بهره برداری استاندارد (SOP) مقایسه شده است. روش های WCA، GSA و SOP به ترتیب قادر به تامین 73/97، 26/85 و 78/76 درصد از نیاز کل پایین دست سد گلستان و تامین 06/97، 31/89 و 29/68 درصد از نیاز کل پایین دست وشمگیر بودند. نتایج به دست آمده حاکی از عملکرد بالای الگوریتم WCA در مقایسه با دیگر روش های مورد بررسی در بهره بردری بهینه از سیستم مخازن می باشد.کلید واژگان: الگوریتم چرخه آب، الگوریتم جستجوی گرانشی، بهره برداری بهینه، حوضه گرگان رود، سد گلستان و وشمگیرOne of the most important problems in water resources management is the optimal operation of reservoirs. In this research, a metaheuristic algorithm called Water Cycle Algorithm (WCA), has been developed in MATLAB software, with the purpose of optimal allocation strategies of a multi-reservoir system (Golestan and Voshmgir dams) located at Gorganrood Basin (North of Iran), for a five year period (from 2007-2008 to 2011-2012). Firstly, the performance of the developed model was investigated through several standard test functions. Next, the developed model is applied for monthly operation of Gorganrood multi-reservoir system. The objective function was defined as the minimization of the total deficit for the study period. In order to investigate the performance evaluation of the developed model, two criteria of reliability (temporal and volume) and vulnerability have been used. The results of the developed model were compared with Gravitational Search Algorithm (GSA) and standard operation policy (SOP). WCA,GSA and SOP models were capable to supply 97.73, 85.26 and 76.78 percent of Golestan dam water demand, respectively. For the Voshmgir dam, the mentioned methods could supply 97.06, 89.31 and 68.29 percent of water demand, in same order. The results revealed that WCA model was the best in optimal operation of a multi-reservoir system, among other studied models.Keywords: Water Cycle Algorithm, Gravitational Search Algorithm, Optimal operation, Gorganrood basin, Golestan, Voshmgir Dams
-
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:5 Issue: 3, Summer 2015, PP 353 -374In this paper, for topology optimization of double layer grids, an efficient optimization method is presented by combination of Imperialist Competitive Algorithm (ICA) and Gravitational Search Algorithm (GSA) which is called ICA-GSA method. The present hybrid method is based on ICA but the moving of countries toward their relevant imperialist is done using the law of gravity of GSA. In topology optimization process, the weight of the structure is minimized subjected to displacements of joints, internal stress and slenderness ratio of members constraints. Through numerical example, topology optimization of a typical large-scale double layer grid is obtained by ICA, GSA and ICA-GSA methods. The numerical results indicate that the proposed algorithm, ICA-GSA, executes better than ICA, GSA and the other methods presented in the literatures for topology optimization of largescale skeletal structures.Keywords: double layer grids, topology optimization, gravitational search algorithm, imperialist competitive algorithm
-
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:1 Issue: 4, Autumn 2011, PP 609 -632A hybrid meta-heuristic optimization method is introduced to efficiently find the optimal shape of concrete gravity dams including dam-water-foundation rock interaction subjected to earthquake loading. The hybrid meta-heuristic optimization method is based on a hybrid of gravitational search algorithm (GSA) and particle swarm optimization (PSO), which is called GSA-PSO. The operation of GSA-PSO includes three phases. In the first phase, a preliminary optimization is accomplished using GSA as local search. In the second phase, an optimal initial swarm is produced using the optimum result of GSA. Finally, PSO is employed to find the optimum design using the optimal initial swarm. In order to reduce the computational cost of dam analysis subject to earthquake loading, weighted least squares support vector machine (WLS-SVM) is employed to accurately predict dynamic responses of gravity dams. Numerical results demonstrate the high performance of the hybrid meta-heuristic optimization for optimal shape design of concrete gravity dams. The solutions obtained by GSA-PSO are compared with those of GSA and PSO. It is revealed that GSA-PSO converges to a superior solution compared to GSA and PSO, and has a lower computation cost.Keywords: Concrete gravity dams, optimal shape, gravitational search algorithm, particle swarm optimization, weighted least squares support vector machine
- 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.