imperialist competitive algorithm
در نشریات گروه عمران-
هدف هر فرآیند طراحی سازه، ایجاد طرحی ایمن با رعایت تمامی الزامات آیین نامه ای و حداقل نمودن هزینه ساخت می باشد. در سازه های مهندسی عمران، هدف از بهینه سازی سازه عمدتا بهینه نمودن هزینه مصالح و در برخی موارد هزینه ساخت که با تابع هدف تعریف می شوند. در عین حال که هدف از بهینه سازی به حداقل رساندن هزینه سازه می باشد، ارضای قیدهای طراحی نیز باید رعایت گردد. جهت بررسی کارایی و دقت روش های بهینه سازی مدرن در مقایسه با روش های کلاسیک، یک مخزن آب هوایی اینتز بر اساس توصیه های آیین نامه هندوستان طراحی و سپس با استفاده از الگوریتم های ژنتیک(GA)، کرم شب تاب(FA) ، ازدحام ذرات (PSO) و رقابت استعماری (ICA) بهینه سازی می شوند. تابع هدف شامل هزینه مصالح ساخت مخزن و تابع متغیرهای طراحی بوده و هزینه کلی مخزن شامل مجموع هزینه های بتن و فولاد وسطح قالب بندی مخزن می باشد. قیدهای مسئله نیز شامل تنش های اعضای مخزن و محدودیت های حجم و ابعاد هندسی اعضای مخزن می باشند. جهت بهینه نمودن می بایست تمامی قیدها در طول فرایند طراحی به مقادیر مجاز خود محدود شوند.
کلید واژگان: مخزن اینتز، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم کرم شب تاب، الگوریتم ازدحام ذرات، الگوریتم رقابت استعماری، بهینه سازیThe goal of any structural design process is to produce a safe design that meets all the design codes requirements, while trying to minimize the cost of the design. In Civil Engineering Structures, majorly cost is the objective of optimization of the structure. In most cases, the material cost is included in objective function. In some cases, construction cost is also included in objective function. The objective of the optimization is to minimize the cost of the Structures while satisfying strength and serviceability constraints. In order to investigate the efficiency and accuracy of the modern optimization methods in comparison with classical methods, an elevated INTZE tank is primarily designed based on the recommendations of Indian code and then optimized using Genetic Algorithm (GA), Firefly Algorithm (FA), Imperialist Competitive Algorithm (ICA) and Particle Swarm Optimization (PSO). objective function is the material cost of the tank which is the function of the design variables. The total material cost of the tank can be expressed as the sum of the cost of concrete, reinforcement and cost of formwork. Design constraints of the problem also include the stresses of the structure members and the limitations of the volume and geometric dimensions of the water tank. All constraints were satisfied and the stresses and stability constraints were in acceptable ranges.
Keywords: INTZE Tank, Genetic Algorithm, Firefly Algorithm, Particle Swarm Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, Optimization -
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:13 Issue: 2, Spring 2023, PP 155 -176
In most practical cases, structural design variables are linked to a discrete list of sections for optimal design. Cardinality of such a discrete search space is governed by the number of alternatives for each member group. The present work offers an adaptive strategy to detect more efficient alternatives and set aside redundant ones during optimization. In this regard, the difference between the lower and the upper bounds on such variables is gradually reduced by a procedure that adapts history of the selected alternatives in previous iterations. The propsed strategy is implemented on a hybrid paritcle swarm optimizer and imperialist competitive algorithm. The former is a basic swarm intelligent method while the later utilizes subpopulations in its search. Spatial and large-scale structures in various shapes are treated showing successive performance improvement. Variation of a diversity index and resulting band size are traced and discussed to declare behavior merits of the proposed adaptive band strategy.
Keywords: Adaptive-band sizing, discrete structural optimization, truss, swarm intelligence, imperialist competitive algorithm, efficiency improvement -
بررسی های کمی و کیفی آب های زیرزمینی اهمیت ویژه ای در مدیریت این منابع دارند. به کارگیری روش های نوین از جمله شبکه های عصبی و الگوریتم های تکاملی در تخمین کیفیت آب به دلیل سرعت، همگرایی و کارآیی بسیار بالای خود، موجب صرفهجویی، کاهش هزینه ها و مدیریت هر چه بهتر می شود. هدف اصلی از انجام این تحقیق بررسی نتایج آنالیز شیمیایی آب های زیرزمینی دشت جلفا با توجه به نمونهبرداری از 14 حلقه چاه، نمودارهای ویلکاکس، شولر و پایپر و همچنین تخمین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم رقابت استعماری میباشد. در همین راستا، پارامترهای کیفی آب زیرزمینی شامل TDS، EC و SAR با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی و الگوریتم رقابت استعماری تخمین زده شد و کیفیت منابع آب زیرزمینی از نظر شرب، کشاورزی و صنعت با استانداردهای ویلکاکس، پایپر و شولر مورد بررسی قرار گرفت. ضریب همبستگی بالای 90 درصد، نشان دهنده ی دقت قابل قبول شبکه عصبی مصنوعی در مقایسه با الگوریتم رقابت استعماری در تخمین پارامترهای کیفی آب زیرزمینی است. همچنین نتایج استفاده از دیاگرامهای مختلف نشان میدهد نمونه ها دارای سختی و خورندگی خیلی زیاد بوده و از نظر استفاده در شرب و صنعت نامناسب نمیباشند. طبق طبقه بندی کلاس ها، اکثر داده ها در کلاس C4S2 قرار دارند که آب این گروه برای مقاصد کشاورزی نامناسب میباشد.
کلید واژگان: کیفیت آب، شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم رقابت استعماری، شرب، کشاورزیmanagement of these resources. The use of modern methods, including ANN and evolutionary algorithms in estimating water quality, due to its high speed, convergence and efficiency, saves and reduces costs and the best management. The main purpose of this study is to evaluate the results of the chemical analysis of groundwater samples from 14 wells in Jolfa plain and also estimate the ground water quality parameters using imperialist competitive algorithm (ICA) and ANN. Therefore, ground water quality parameters include TDS, EC and SAR estimate using imperialist competitive algorithm (ICA) and ANN and groundwater resources quality in terms of drinking, agriculture and industry were examined by Wilcox, Schuler and Piper and standards. Correlation coefficient of (R2) 90%, indicates the acceptable accuracy of ANN compared with ICA algorithm in estimating groundwater quality parameters. By using different diagrams the results show that the hardness of samples are too much and not suitable for drinking. It should also be noted that a very high hardness and corrosion of sample, water not be used in industry. The salinity of 7 samples is very high and according classification is located in C4S2 class and not suitable for agricultural consumption.
Keywords: Water Quality, ANN, Imperialist Competitive Algorithm, Drinking, Agricultural -
الگوریتم های فراابتکاری شاخه ای جدید از الگوریتم های ابتکاری هستند که در سال های اخیر توجه زیادی را به خود جلب کرده اند. به علاوه چون این الگوریتم ها دارای راه کارهای مناسبی برای فرار از نقاط بهینه محلی هستند، یکی از بهترین روش ها برای حل مسایل بهینه سازی ترکیبات محسوب می شوند. این مقاله یک روش ترکیبی رقابت استعماری به نام IICA را برای مسایل بهینه سازی ارایه می کند که در آن از لیست ممنوع و چندین الگوریتم جستجوی محلی شامل درج، جابجایی و جستجوی محلی دوگانه برای ارتقای الگوریتم استفاده می کند. همچنین برای اینکه بتوان این الگوریتم را با دیگر روش های فراابتکاری مورد مقایسه قرار داد، چندین مساله فروشنده دوره گرد که یکی از مهم ترین نسخه های مساله مسیریابی وسیله نقلیه است، در نظر گرفته می شود و سپس الگوریتم پیشنهادی بر روی آن اجرا می گردد. نتایج محاسباتی روی 13 مثال استاندارد نشان می دهد که الگوریتم پیشنهادی از نظر یافتن جواب های باکیفیت قابل رقابت با دیگر روش های فراابتکاری می باشد.
کلید واژگان: الگوریتم رقابت استعماری، مساله فروشنده دوره گرد، مسایل مسیریابی، مسایلNP- سختOne of the most important groups of heuristic algorithms is meta-heuristic algorithms which has been received much attention in recent years. Since these approaches are very efficient for escaping local optimum points, they are one of the best algorithms for solving operation research problems. This paper proposes a hybrid imperialist competitive algorithm called (IICA) in which a tabu list and several local search algorithms including the 1–0 exchange moves, the 1–1 exchange move and the 2-Opt move are used for improving performance of ICA. Furthermore, some of traveling salesman problems as one of the most important versions of the vehicle routing problem are considered for comparing this algorithm with other mataheuristic algorithms. Computational results on 13 standard benchmark problem instances show that the proposed algorithm is comparable in terms of solution quality to the other meta-heuristic algorithms
Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Traveling Salesman Problem, Routing Problems, NP-hard Problems -
ارزیابی نوسانات سطح ایستابی در مناطق خشک و نیمهخشک کشور، نیازمند پیشبینی دقیق و کارآمدی از نوسانات آن میباشد. استفاده از روش های نوین از جمله الگوریتمهای فراابتکاری، شبکه های عصبی مصنوعی و روش های فازی، جهت تولید داده های سطح آب مصنوعی و پیشبینی آینده تراز سطح ایستابی به دلیل کارآیی بسیار بالای خود، بسیار کاربردی است. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش های الگوریتمهای انتخابات و رقابت استعماری، شبکه عصبی مصنوعی، داده های ماهانه به مدت 9 سال و همچنین عمق سطح آب زیرزمینی 10 حلقه چاه مشاهدهای، به پیشبینی زماتی 7 ساله تراز سطح ایستابی دشت رشتخوار در استان خراسان رضوی پرداخته شد. بهمنظور آموزش مدلها از اطلاعات 10 چاه مشاهدهای که دارای آمار 9 ساله (93-1385) بودند استفاده گردید، بهنحوی که از 70 درصد داده ها به عنوان داده های آموزشی به مدل معرفی و 30 درصد داده ها به عنوان آزمون برای واسنجی بهکار گرفته شد. نتایج روش الگوریتم انتخابات، تراز سطح ایستابی آبخوان رشتخوار را برای سال 1400 را بین 14 و 5/16 متر در مناطق مختلف دشت پیشبینی کرد .براساس محاسبه های انجام شده و نتایج بهدست آمده از پارامترهای آماری، الگوریتم انتخابات به ترتیب با مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، ضریب همبستگی (R2) و معیار نش- ساتکلیف (NSE)، 029/0، 90/0 و 73/0 نسبت به دو روش شبکه عصبی مصنوعی و الگوریتم رقابت استعماری، دارای توانایی قابل توجهی در پیشبینی تراز سطح ایستابی بود.
کلید واژگان: سطح ایستابی، الگوریتم انتخابات، الگوریتم رقابت استعماری، شبکه عصبی مصنوعی، پیشبینیEvaluating the groundwater level in arid and semi-arid regions of the country requires accurate prediction and efficiency of its fluctuations. The use of modern methods, including evolutionary algorithms, artificial neural networks and fuzzy methods, is very useful for prediction the groundwater level and generating artificial water surface data due to its high efficiency. In this research, by using Election and Imperialist Competitive Algorithms, artificial neural network, monthly data for 9 years as well as groundwater level of 10 wells, predicted the 7-year the groundwater level of Reshtkhar plain in khorasan-Razavi. In order to train the models, the statistic data was provided on 10 observation wells with a 9-year (2002-2014), which 70% of the data was introduced as training data to the model and 30% of the data was used as a test for calibration of the model. The results of the Election Algorithm predicted Reshtkhar groundwater level for the year 1400, between 14 to 16.5 meters in diffirent areas of the plain. Based on the calculations and the results obtained from the statistical parameters, the Election algorithm was RMSE, R2 and NSE, 0.029, 0.90 and 0.73 respectively, compared with the two methods of artificial neural network and Imperialist Competitive Algorithm has a significant ability to predicte the groundwater level.
Keywords: Groundwater Level, Election Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, artificial neural network, Peridiction -
در طول سه دهه اخیر، مسئله بهره برداری بهینه از مخازن سدها در بین پژوهشگران مدیریت منابع آب از توجه زیادی برخوردار بوده است. در همین راستا، با توجه به کارایی و قابلیت های بالای الگوریتم های فراابتکاری در این پژوهش به پیش بینی ذخیره مخزن سد شهرچای ارومیه و ارایه یک برنامه پیش بینی کوتاه مدت چند سال آتی، با استفاده از الگوریتم بهینهساز گرگ خاکستری (GWO) پرداخته شده است. الگوریتم GWO از سلسله مراتب رهبری و سازوکار شکار گرگ های خاکستری در طبیعت تقلید می کند. در این الگوریتم از چهار نوع گرگ خاکستری شامل آلفا، بتا، دلتا و امگا برای شبیه سازی سلسله مراتب رهبری استفاده شده است. در این پژوهش با در نظر گرفتن افق دید برنامه ریزی یک ساله و بازه های زمانی ماهانه، ابتدا الگوریتم بهینه ساز گرگ خاکستری GWO برای مسئله پیش بینی ذخیره مخزن سد شهرچای ارومیه طی دوره آماری 93-1385، به خوبی ارزیابی شد و نتایج با روش بهینه سازی الگوریتم رقابت استعماری (ICA) مقایسه شد. نتایج نشان داد الگوریتم GWO، با دقت 90% نتایجی بسیار مطلوب تری در یافتن جواب بهینه، سرعت همگرایی و هزینه ی محاسباتی کم تری در مقایسه با الگوریتم ICA ارایه می کند. نتایج این پژوهش نشان داد الگوریتم GWO، الگوریتمی مناسب در حل مسئله بهره برداری بهینه از سیستم مخزن سد می باشد.
کلید واژگان: الگوریتم گرگ خاکستری، الگوریتم رقابت استعماری، بهره برداری بهینه، پیش بینی، سد شهرچایIn recent decades, the optimal use of dam reservoirs among water resource management researchers has been of great interest. So, due to the high performance and capabilities of evolutionary algorithms, in this study, using gray wolf optimizer algorithm (GWO) to predict Urmia Shaharchay dam reservoir and present a short-term forecast program for next years. The gray wolf algorithm imitates the hierarchy of leadership and the mechanism of hunting gray wolves in nature. In this algorithm, four types of gray wolves consists of alpha, beta, delta and omega have been used to simulate the hierarchy of leadership. In this study, considering the annual planning and monthly intervals, GWO algorithm was firstly evaluated for prediction storage of Urmia shaharchay reservoir during 2006-202014 years and the results compared with ICA algorithm. The results showed that GWO algorithm, with a high accuracy of 90%, provides better results in finding optimal response, convergence rate and lower computational cost compared to ICA algorithm. The results of this study indicated that GWO algorithm, an appropriate algorithm to solve the optimal operation of dam reservoir system problem.
Keywords: Gray Wolf Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, Optimal Operation, Prediction, Shaharchay Dam -
ر مناطق خشک و نیمه خشک از جمله ایران، اصلیترین عامل محدود کننده توسعه اقتصادی، آب است. در پژوهش حاضر، از روشی نوین و در حین حال با کارایی بالا مبتنی بر خوارزمی انتخابات (EA) جهت تخصیص بهینه منابع آب شبکه آبیاری و زهکشی دشت مغان در بخش کشاورزی طی سالهای آماری 95-1386 استفاده شد. خوارزمی انتخابات یک خوارزمی تکرارشونده بوده و از انتخابات ریاست جمهوری الهام گرفته و با مجموعهای از راهحلهای شناخته شده به عنوان جمعیت کار میکند. نتایج حاصل از این روش با نتایج خوارزمی رقابت استعماری (ICA) مورد مقایسه قرار گرفت. تابع هدف در بخش کشاورزی بر اساس هر یک از محصولات و عملکرد آنها، بر اساس درآمد حاصله از هر محصول و سطح زیر کشت، تابع تقاضا مشخص و سپس بیشینه سازی تابع هدف و تخصیص بهینه منابع آب توسط خوارزمی های انتخابات و رقابت استعماری انجام شد. نتایج اعمال خوارزمی های بهینه سازی EA و ICA به مسئله تخصیص بهینه آب نشان داد با اعمال سیاستهای اقتصادی همانند تغییر الگوی کشت میتوان به درآمدهای بالاتری در بخش کشاورزی رسید. در حالت کلی، نتایج خوارزمی انتخابات در مقایسه با خوارزمی رقابت استعماری نشان داد که در مورد دشت مغان میتوان اظهار نمود با اعمال ضریب 9/0، 135 میلیارد ریال، یعنی حدود 40% درآمدهای حاصله از تخصیص بهینه منابع آب بین بخش کشاورزی نسبت به وضعیت کنونی بهبود مییابد.
کلید واژگان: منابع آب، الگوریتم انتخابات، الگوریتم رقابت استعماری، بهینه سازی، سودآوری اقتصادیIn arid and semi-arid regions, like Iran, water is one of the main factors limiting economic development. In the present study, a new high-performance method was used for optimal water allocation in the agricultural sector during the 2002 to 2016 years. Election Algorithm is an iterative population based algorithm, which works with a set of solutions known as population. The results of this method were compared with the results of Imperialist Competitive Algorithm (ICA). The objective function was determined for each product in the agricultural sector as well as product performance, each product benefits and cultivated area of the demand function, then maximization of the objective function and optimal water resources allocation were performed using EA and ICA algorithms. The results of the application of the EA and ICA algorithms to the optimal water allocation problem, showed that in this section, higher benefits could be obtained through economic policies as well as changing the cultivation pattern. Generally, in the case of Moghan plain can be expressed by applying a coefficient of 0.9, 135 Billion Rials, that is, about 40% of the optimal water resources allocation benefits improving between the agriculture sectors compared to the current situation.
Keywords: Water Resources, Election Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, optimization, Economic Benefit -
International Journal of Optimization in Civil Engineering, Volume:10 Issue: 1, Winter 2020, PP 155 -180
Imperialist Competitive Algorithm, ICA is a meta-heuristic which simulates collapse of weak empires by more powerful ones that take possession of their colonies. In order to enhance performance, ICA is hybridized with proper features of Teaching-Learning-Based Optimization, TLBO. In addition, ICA walks are modified with an extra term to intensify looking for the global best solution. The number of control parameters and consequent tuning effort has been reduced in the proposed Imperialist Competitive Learner-Based Optimization, ICLBO with respect to ICA and several other methods. Efficiency and effectiveness of ICLBO is further evaluated treating a number of test functions in addition to continuous and discrete engineering problems. It is discussed and traced that balancing between exploration and exploitation is enhanced due to the proposed hybridization. Numerical results exhibit superior performance of ICLBO vs. ICA and a variety of other well-known meta-heuristics.
Keywords: hybrid optimization method, imperialist competitive algorithm, teaching-learning-based optimization, parameter reduction -
در قرن حاضر، الگوی رقابت در تولید و خدمات، از رقابت میان شرکت های مستقل به رقابت میان زنجیره های تامین تغییر کرده است. در این بین، مسئله طراحی استراتژیک زنجیره تامین از مسائل مهم در حوزه مدیریت زنجیره تامین است. در این مسائل عموما هدف استقرار تعدادی تسهیل تولیدی و مرکز توزیع در سایت های کاندیدا (در مناطق جغرافیای مختلف) به منظور پوشش تقاضای محصولات مختلف در مناطق مشتریان است. در مدل ارائه شده در این پژوهش، تقاضای انواع محصول در مناطق مشتریان از طریق تعدادی مرکز توزیع برآورده می گردد درحالی که این مراکز توزیع، محصولات را از کارخانه های تولیدی تهیه می کنند و این کارخانه ها، برای طراحی و تولید هر محصول، باید اجزای موردنیاز آن محصول را از تامین کنندگان خریداری نمایند. در اینجا یک مدل ریاضی برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط تک هدفه ارائه شده است که همزمان علاوه بر طراحی زنجیره تامین چند سطحی، مسئله مکان یابی تسهیلات را نیز درنظر می گیرد. در این مدل اهداف مختلفی مانند کمینه سازی هزینه های بخش تهیه و تولید اجزای محصولات، تهیه و تولید محصولات، نگهداری و ارسال محصولات به مراکز توزیع، ارسال به مناطق مشتریان و هزینه استقرار کارخانه ها و مراکز توزیع وجود دارد. برای ارزیابی مدل پیشنهادی، ابتدا مدل ریاضی با نرم افزار بهینه سازی گمز کدنویسی شده و سپس برای مسائل در سایز بزرگ با الگوریتم های فراابتکاری ازدحام ذرات و رقابت استعماری حل می شود. بررسی های آماری نتایج، نشان دهنده کیفیت مدل و رویه حل پیشنهادی است.
کلید واژگان: الگوریتم فراابتکاری بهینه سازی ازدحام ذرات، الگوریتم فراابتکاری رقابت استعماری، برنامه ریزی خطی، زنجیره تامین چندسطحی، مکان یابی تسهیلاتIn the current century, the pattern of competition in production and services has shifted from competition among independent firms to competition among supply chains. Meanwhile, the issue of strategic design of the supply chain is one of the key issues in the field of supply chain management. In these issues, the aim is generally to provide a number of manufacturing facilities and distribution centers at the candidate sites (in different geometrical areas) in order to cover the demand for various products in the customer’s area. In the proposed model, demand for each product in customer areas is achieved through a number of distribution centers, while these distribution centers provide products from manufacturing factories, and these factories must purchase the requirement components to design and produce each product from suppliers. Here, a single-objective mathematical model of mix integer linear programming is proposed that simultaneously considers the facility location problem in addition to the design of the multi-level supply chain. In this model, there are various objectives, such as minimizing the costs of the procurement and production of components, the preparation and production of products, storage and dispatch the products to distribution centers, sending to customer areas and the cost of building factories and distribution centers. To evaluate the proposed model, the mathematical model is first coded with GAMS optimization software, and then solved for large-scale problems with particle swarm optimization algorithm and imperialist competitive algorithm. Statistical analysis of the results indicates the quality of the model and the proposed solving procedure.
Keywords: Particle Swarm Optimization Algorithm, Imperialist Competitive Algorithm, Linear Programming, multi-level supply chain, Facility location -
منابع آب سطحی نقش عمده ای در تامین نیاز آبی بخش های مختلف کشاورزی، شرب و صنعت دارا می باشند. با توجه به تغییرات زمانی آب دهی رودخانه ها و عدم هم خوانی آن با نیاز های موجود، اعتمادپذیری تامین آب کاهش می یابد و باعث بروز خسارت در بخش های مختلف می شود. از همین رو برای استفاده مناسب از آب ذخیره شده در سد ها باید به مساله بهره برداری بهینه از مخازن نگاه ویژه ای داشت. بهره برداری از مخازن سدها از جمله مسائل مهم در مهندسی آب است که تاکنون از طریق انواع روش های بهینه سازی به آن پرداخته شده است. در دو دهه اخیر الگوریتم های فراکاوشی، موفقیت قابل ملاحظه ای از خود نشان داده اند. در این تحقیق مقادیر بهینه برداشت آب از مخزن سد پیشین با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری (ICA) که یکی از الگوریتم های پیوسته فراکاوشی مبتنی بر تکامل سیاسی- اجتماعی است، تعیین شد. مدل سازی بهره برداری از مخزن سد پیشین برای یک دوره 12 ماهه که میانگین دوره 41 ساله (82-1341)، می باشد، صورت گرفت. تابع هدف به صورت مجموع مربعات اختلاف رهاسازی از تقاضای مخزن در هر دوره تعریف شد. عملکرد الگوریتم رقابت استعماری با الگوریتم ازدحام ذرات و روش سیاست بهره برداری استاندارد مورد مقایسه قرار گرفت. متوسط مقدار تابع هدف در دو الگوریتم ازدحام ذرات و رقابت استعماری به ترتیب برابر 9804/3 و 9808/3 بدست آمد که نشان دهنده عملکرد یکسان این دو الگوریتم است. همچنین نتایج نشان داد که شدت کمبود های حاصل از دو الگوریتم بهینه ساز نسبت به روش سیاست بهره برداری استاندارد، 1/31 درصد کاهش داشته است.کلید واژگان: الگوریتم رقابت استعماری، روش های فراکاوشی، سد پیشین، بهینه سازی مخزنSurface waters play a significant role in supplying water for different demands such as agriculture, domestic and industrial. Due to the variation of river discharges and the non-compatibility of this resource with the water demands, water supply reliability reduces and some damages are inflicted. Therefore, for appropriate use of water in the reservoir, the reservoir operation should be considered. Reservoir operation is performed using different optimization methods. Heuristic algorithms showed a suitable performance during the last two decades. In this study optimized water releases are determined in the Pishin reservoir using Imperialist Competitive Algorithm (ICA) which is based on the social-political evolution. Modeling is done for a 12-month period that is the mean of a 41-years period of hydrological parameters. Objective function is defined as the square of summation between water releases and water demand in each sub-period. Results are compared with the Particle Swarm Optimization (PSO) and Standard Operation Policy (SOP) methods. The mean of the objective function with PSO and ICA is obtained as 3.9804 and 3.9808 respectively, which shows a close estimation of the two methods. The results also show that the content of unmet demand by these two algorithms is 31.1 percent less than SOP method.Keywords: Imperialist Competitive Algorithm, Heuristic methods, Pishin reservoir, Reservoir optimization
-
تاکنون الگوریتم های گوناگونی جهت تکمیل و ارتقای زیرساخت سامانه های ناوبری خودکار سیستم های پرنده بدون سرنشین ارائه شده است. بااین حال، کوشش های اندکی در طراحی مسیریاب های آشوب بنیاد به منظور تعیین خط سیر بهینه این سیستم ها در سناریوهای شهری انجام گردیده است. در این مقاله، مسیریاب پیشنهادی به گونه ای پیاده سازی می شود که با در نظر گرفتن قیود ماموریت نظیر زوایای چرخش و پارامترهای دینامیکی پرواز، نواحی ممنوعه، حدود نقشه و ارتفاع ایمن، پارامترهایی شامل ارتفاع پرواز، طول مسیر و میزان مصرف انرژی را کمینه نماید. بدین انگیزه، نخست یک مدل جامع جهت توصیف مساله مسیریابی سکو ارائه گردیده و سپس بر پایه تلفیق تئوری آشوب و محاسبات تکاملی، چهار الگوریتم تکاملی آشوب مبنای جدید پیشنهاد می گردد. در ادامه، تحلیل و ارزیابی جامع کارکرد الگوریتم های ارائه شده در مساله مسیریابی بر پایه نرخ موفقیت، دقت و کیفیت پاسخ ها، زمان اجرا و سرعت همگرایی انجام می گردد. ارزیابی نتایج مبین کسب برترین نتایج با به کارگیری الگوریتم تکامل تفاضلی با سیگنال آشوبی لجستیک می باشد.
کلید واژگان: مسیریابی، سیستم های پرنده بدون سرنشین، تئوری آشوب، محاسبات تکاملی، تکامل تفاضلی، رقابت استعماری، توده ذرات، زنبورعسل مصنوعیUnmanned aerial systems (UAS) are one of the latest technologies utilized in the hazard management and remote sensing. Nowadays, tendency in the development of UAS is toward autonomous navigation or hybrid tasks. In this context, development of comprehensive, efficient methodologies for path planning, control and navigation of UAS can be regarded as one of the fundamental steps for the development of autonomous systems. Up to now, different planning algorithms have been proposed in the specialized literature in order to enrich the framework of autonomous navigation of unmanned aerial systems. However, few efforts have been devoted to design new chaotic path planners for determining the optimal trajectories of these aerial systems in urban areas. An effective path planning technique can attain mission aims with respect to various restrictions of the UAS and less computational time.Chaos theory is one of the most studied theories with different applications in engineering and technology. Most of the natural processes demonstrate chaotic behavior such as black hole and clouds. Past researchers showed that if an evolutionary algorithm be hybridized with chaos, its performance will have improved, considerably. However, most of the evolutionary algorithms are inspired from nature, but all of their steps are random based motions. But nature is not either completely random based or chaotic. Hence, the combination of these theories should be more realistic. With this regard, evolution and chaos are related to each other narrowly in most of the complex natural systems. It is evidenced that some of the chaotic signals can alleviate the premature convergence problem of the evolutionary algorithms in tackling optimization problems.In this article, first, UAS path planning is modeled as a 3D constrained optimization problem. In this modeling, the aim is the optimization of path, fuel and safety with respect to different restrictions. After scheming and suggesting of general planning framework, UAS path planning problem is investigated by comparative study with regard to the studied scenario. For this aim, evolutionary planner is implemented in order to minimize the flight height, path length and energy consumption considering different restrictions such as safe altitude, turning angle, climbing slope, gliding slope, no fly zones and mission map limits. Then, a comprehensive model is employed to describe route-planning task, and then, based on the hybridization of chaos theory with evolutionary computing, four new evolutionary optimizers are developed. Hence, this paper developed four chaotic optimizers including particle swarm optimization, differential evolution, imperialist competitive algorithm and artificial bee colony technique based on 14 chaotic signals.In the rest of this paper, analyses, and extensive performance evaluation of the designed trajectory-planning approaches are performed according to the success rate results, precision and quality of the results, CPU running times, and convergence speed. The results show that the proposed framework can be utilized in represented scenario as an effective path planner. Proposed strategies are capable to compute the optimal paths more efficiently in comparison with the standard algorithms. From the results it is known that the chaotic differential evolution with logistic map can outperform the other compared algorithms.Keywords: Path Planning, Unmanned Aerial Systems, Chaos Theory, Evolutionary Computing, Differential Evolution, Imperialist Competitive Algorithm, Particle Swarm Optimization, Artificial Bee Colony Algorithm -
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: 3, Summer 2011, PP 475 -484In engineering, flood routing is an important technique necessary for the solution of a floodcontrol problem and for the satisfactory operation of a flood-prediction service. A simple conceptual model like the Muskingum model is very effective for the flood routing process. One challenge in application of the Muskingum model is that its parameters cannot be measured physically. In this article we proposed imperialist competitive algorithm (ICA) for optimal parameter estimation of the linear Muskingum model. This algorithm uses imperialism and imperialistic competition process as a source of inspiration. Optimization to identify Muskingum model parameters can be considered as a suitable field to investigate the efficiency of this algorithm.Keywords: Flood routing, muskingum model, optimization, imperialist competitive algorithm
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.