فهرست مطالب

Control and Optimization in Applied Mathematics - Volume:1 Issue: 2, Autumn-Winter 2016

Control and Optimization in Applied Mathematics
Volume:1 Issue: 2, Autumn-Winter 2016

  • تاریخ انتشار: 1395/12/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن زارعی صفحات 1-21
    دراین مقاله یک ایده محاسباتی برای حل یک مسئله فرمول بندی کنترل بهینه چندهدفه زمان بندی درمان بهینه در افراد آلوده به ویروس نقص ایمنی انسانی (HIV) مطرح می شود. مسئله کنترل بهینه چندهدفه که از یک مدل ریاضی عفونت HIV استفاده می کند، دارای چند هدف غیرهمسو است. مانند طول عمر بیمار، سطح سلول های CD4 + و سطح CTL که باید بیشینه گردند، سطح ویروس و هزینه های دارو که باید کمینه گردند. دراین ایده آرمان های فازی توصیف شده توسط توابع عضویت خطی، به اهداف اضافه شده و جواب بهینه با بیشینه سازی درجه حصول آرمان های فازی انباشته شده، مورد جستجو قرار گرفته و یک مسئله کنترل بهینه آرمانی فازی نتیجه می شود. با استفاده از عملگر کمینه برای انبوهش آرمان های فازی، مسئله کنترل بهینه آرمانی فازی تبدیل به یک مسئله کنترل بهینه محدود در فرم کانونی می شود. روش پارامتری کردن کنترل برای تقریب مسئله کنترل بهینه با یک مسئله انتخاب پارامتر بهینه با هدف نهایی پیاده سازی ترکیبات پیوسته و منقطع (STI) کارایی داروهای دسته PI و RTI به کارمی رود. کارایی ایده بیان شده توسط شبیه سازی های عددی مورد تایید قرار می گیرد.
    کلیدواژگان: مسئله چندهدفه، کنترل بهینه، برنامه ریزی آرمانی فازی، بهینه سازی درمان
  • علی نهرانی، محمد کیان پور صفحات 23-38
    در مقاله حاضر مسئله گرمادهی بهینه یک میدان دمایی در یک محیط تصادفی با استفاده از کنترل بهینه مرزی فرمول بندی شده و به صورت عددی حل شده است. در مدل سازی فیزیکی از معادلات با مشتقات جزئی با پارامترهای تصادفی به عنوان قید استفاده شده است. کنترل ها به صورت شرایط دیریکله به معادله اعمال شده اند که مدل المنت های گرمایی روی مرز میدان هستند و به صورت توابع تصادفی در نظر گرفته شده اند. در گسسته سازی عددی ورودی و پارامتر تصادفی با استفاده از توسیع کارهونن-لوئو بسط داده شده و به مسئله اعمال شده اند. برای گسسته سازی عددی از روش گالرکین تصادفی و با استفاده از چندجمله ای های آشوب تعمیم یافته استفاده شده است. بهینه سازی عددی با استفاده از روش گرادیان انجام شده است. مسئله به صورت کامل پیاده سازی شده و برای نشان دادن کارایی روش، مثال ها و نتایج عددی ارائه و با استفاده از نمودارها نمایش داده شده اند.
    کلیدواژگان: کنترل بهینه مرزی، معادله با مشتقات جزئی تصادفی، تصویرسازی تصادفی، روش گرادیان
  • جواد مصباحی، علاءالدین ملک، بهنوش سلیم بهرامی صفحات 39-52
    در این مقاله مفهوم کنترل هماهنگ سازی با ترکیبی از کنترل مقاوم H∞ فرمول بندی ریاضی شده است. برای ارزیابی کنترل پاسخ لرزه ای در سازه های چند طبقه، با گذشت زمان هماهنگ سازی بین جابجایی نسبی در طبقات همجوار و جابجایی کلی طبقات محاسبه گردیده است. به منظور بررسی صحت الگوریتم جدید، یک سازه پنج طبقه تحت زلزله السنترو (1940) مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای بدست آوردن عملگرد الگوریتم جدید تحت دینامیک تصادفی با وجود عدم قطعیت، فرآیند فوق با استفاده از معادله ریکاتی حل گردیده است. برای زمان های مختلف، بیشینه تغییرمکان و نیروهای کنترلی طبقات مورد ارزیابی قرارگرفته است. با استفاده از الگوریتم هماهنگ سازی مقاوم H∞ با وجود فرآیند تصادفی و عدم قطعیت در سازه مورد نظر، پایداری به خوبی حفظ گردیده است. این تحقیق بیانگر برتری استفاده از هماهنگ ساز مقاوم H∞ نسبت به دیگر الگوریتم های کنترلی می باشد.
    کلیدواژگان: هماهنگ سازی، فرآیند تصادفی و عدم قطعیت، کنترل مقاوم H∞، رکورد زلزله السنترو، معادله ریکاتی
  • مهدی احمدی، حمید اسمعیلی، رافعه عرفانی فر صفحات 53-62
    در این مقاله، یک روش سه گامی مرتبه پنج برای حل دستگاه معادلات غیرخطی ارائه می دهیم. که در آن هر تکرار روش مستلزم محاسبه دو تابع، دو مشتق فرشه تابع و دو ماتریس معکوس می باشد. بنابراین اندیس کارایی روش فوق برابر $5^{\frac{1}{2n+4n^{2}+\frac{4}{3}n^{3}}}$ می باشد که اندیس کارایی روش فوق نسبت به روش های سه گامی دیگر بهتر است. از مزیت های روش می توان به تعداد تکرار، سرعت و دقت بالا اشاره کرد. نتایج عددی به دست آمده نشان از برتری روش فوق نسبت به دیگر روش های سه گامی می باشد.
    کلیدواژگان: معادلات غیرخطی، روش های تکراری، مرتبه همگرایی، اندیس کارایی
  • روح الله آل شیخ صفحات 63-75
    مبحث بهینه سازی و یادگیری ماشین به صورت گسترده ای به هم مرتبط هستند و بهینه سازی در مسایل مختلف منجر به استفاده از روش های یادگیری ماشین می گردد. الگوریتم های یادگیری ماشین برای کلاس های ویژه ای از مسایل در یک زمان محاسباتی منطقی کار می کنند و نقش مهمی در استخراج دانش از حجم انبوهی از داده ها دارند. در این مقاله یک روش برای بهینه سازی دقت تشخیص نقص قطعه های بتنی بر اساس ازریابی کیفی آن ها به کار گرفته شده است. بر این اساس، چند الگوریتم یادگیری ماشین از جمله درخت تصمیم گیری C4.5 ، روش یادگیری قاعده ریپر و شبکه بیزین، برای بررسی نقص در بتن مورد مطالعه قرار گرفته اند تا یک سیستم تصمیم گیری برای سرعت بخشیدن به فرآیند تشخیص نقص مهیا گردد. نتایج آزمایش ها نشان می دهد که میزان تشخیص نقص 93 درصد با استفاده از الگوریتم یادگیری قاعده ارائه شده به همراه روش استخراج ویژگی تبدیل فوریه در مقایسه با سایر الگوریتم های یادگیری ماشین حاصل شده است.
    کلیدواژگان: درخت تصمیم گیری، شبکه بیزین، روش یادگیری قاعده، بهینه سازی، محاسبات نرم
  • محمد ادبی تبار فیروزجاه، سیامک فیروزیان صفحات 77-86
    نظریه گراف دارای نقش مهمی در زمینه کاربردهای شبکه ها و خوشه بندی است. وقتی با داده های مبهم مواجه می شویم بایستی داده های مبهم از قبیل مقادیر فازی، مقادیر بازه های فازی یا اعداد فازی استفاده کنیم. در این بررسی مقادیر اعداد فازی به کار رفته است. نخست، مقادیر اعداد فازی و روابط فازی را به کار برده و سپس گراف های با مقدار عدد فازی روی گره ها و کمان را ارائه می کنیم. در این تحقیق، برخی ویژگی های گراف مربوط به گراف های فازی با مقدار عدد فازی ارائه شد. نخست، ما حاصضرب دکارتی، ترکیب، اجتماع و پیوستگی را برای گراف های با مقادیر عدد فازی تعریف کرده و سپس برخی از خواص آنرا ثابت نموده و مثالهایی برای هریک از تعاریف ارائه می کنیم. همچنین مفاهیم هم ریختی، یکریختی ضعیف، هم یکریختی ضعیف، یکریختی، کامل، کامل ضعیف و متمم را برای این دسته از گراف ها معرفی و خواص مربوط به آنها را ثابت می کنیم و همچنین مثالهایی برای هر یک از آنها ارائه می کنیم.
    کلیدواژگان: عدد فازی، رابطه، رابطه فازی، گراف، گراف فازی
|
  • Hassan Zarei Pages 1-21
    In this paperý, ýa computational approach is adopted for solving a multi-objective optimal control problem (MOOCP) formulation of optimal drug scheduling in human immunodeficiency (HIV) virus infected by individualsý. ýThe MOOCPý, ýwhich uses a mathematical model of HIV infectioný, ýhas some incompatible objectivesý. ýThe objectives are maximizing the survival time of patientsý, ýthe level of D4ý ýT-cells and the level of cytotoxic T-lymphocytes (CTLs)ý, ýand minimizing the viral load and the drug costsý. ýIn this approach the fuzzy goals described by the linear membership functionsý, ýare incorporated for the objectives and the optimal solution is investigated by maximizing the degree of attainment of the aggregated fuzzy goals resulting a fuzzy goal optimal control problem (FGOCP)ý. ýUsing the minimum operator for aggregation of fuzzy goalsý, ýthe FGOCP is converted into a constrained optimal control problem (OCP) in canonical formý. ýThe control parametrization enhancing technique (CPET) is used for approximating the OCP by an optimal parameter selection problemý, ýwith the final goal of implementing continuous and interrupted (structured treatment interruptionsý, ýSTI) combinations of reverse transcriptase inhibitor (RTI) and protease inhibitor (PI) drug efficaciesý. ýEfficiency of the proposed method is confirmed by numerical simulations.
    Keywords: MultiP-objective problemý, ýOptimal controlý, ýFuzzy goal programmingý, ýTherapy optimization
  • Javad Mesbahi, Alaeddin Malek, Behnoush Salimbahrami Pages 39-52
    In this paperý, ýthe concept of synchronization control along with robust H∞ control are considered to evaluate the seismic response control on multi-story structuresý. ýTo show the accuracy of the novel algorithmý, ýa five-story structure is evaluated under the EL-Centro earthquake loadý. ýIn order to find the performance of the novel algorithmý, ýrandom and uncertainty processes corresponding to Riccati equation is solved under a specific dynamicý. ýTime history graphs corresponding to maximum displacement and floors force control are presented and evaluatedý. ýDespite the existence of random process and uncertainty in structureý, ýstability and optimal performances are shown.
    Keywords: Synchronizationý, ýRandom process, uncertaintyý, ýRobust H∞ controlý, ýEL, Centro earthquake loadý, ýRiccati equation
  • Mehdi Ahmadi, Hamid Esmaeili, R. Erfanifar Pages 53-62
    In this paperý, ýwe suggest a fifth order convergence three-step method for solving system of nonlinear equationsý. ýEach iteration of the method requires two function evaluationsý, ýtwo first Fr'{e}chet derivative evaluations and two matrix inversionsý. ýHenceý, ýthe efficiency index is $5^{1/({2n^{2}\frac{4}{3}n^{3}})}$ý, ýwhich is better than that of other three-step methodsý. ýThe advantages of the method lie in the feature that this technique not only achieves an approximate solution with high accuracyý, ýbut also improves the calculation speedý. ýAlsoý, ýunder several mild conditions the convergence analysis of the proposed method is providedý. ýAn efficient error estimation is presented for the approximate solutioný. ýNumerical examples are included to demonstrate the validity and applicability of the method and the comparisons are made with the existing results.
    Keywords: Nonlinear equationsý, ýIterative methodý, ýConvergence orderý, ýEfficiency index
  • Rohollah Alesheykh Pages 63-75
    The field of optimization and machine learning are increasingly interplayed and optimization in different problems leads to the use of machine learning approachesý. ýMachine learning algorithms work in reasonable computational time for specific classes of problems and have important role in extracting knowledge from large amount of dataý. ýIn this paperý, ýa methodology has been employed to optimize the precision of defect detection of concrete slabs depending on their qualitative evaluationý. ýBased on this ideaý, ýsome machine learning algorithms such as C4.5 decision treeý, ýRIPPER rule learning method and Bayesian network have been studied to explore the defect of concrete and to supply a decision system to speed up the defect detection processý. ýThe results from the examinations show that the proposed RIPPER rule learning algorithm in combination with Fourier Transform feature extraction method could get a defect detection rate of 93% as compared to other machine learning algorithms.
    Keywords: decision tree, Bayesian network, rule learning algorithm, Optimization, Soft Computing
  • Siyamak Firouzian, Mohammad Adabitabar Firozja Pages 77-86
    Graph theory has an important role in the area of applications of networks and clusteringý. ýIn the case of dealing with uncertain dataý, ýwe must utilize ambiguous data such as fuzzy valueý, ýfuzzy interval value or values of fuzzy numberý. ýIn this studyý, ývalues of fuzzy number were usedý. ýInitiallyý, ýwe utilized the fuzzy number value fuzzy relation and then proposed fuzzy number-value fuzzy graph on nodes and arcsý. ýIn this studyý, ýsome properties of the graph on fuzzy number-value fuzzy graph were examinedý. ýFirstý, ýwe define the Cartesian productý, ýcompositioný, ýunion and join operators on fuzzy number-value fuzzy graphs and then prove some of their properties and and give some examples for every one of definitionsý. ýWe also introduced the notion of homomorphismý, ýweak isomorphism,weak co-isomorphismý, ýisomorphismý, ýcompleteý, ýweak complete and compliment on the fuzzy number fuzzy graphs and prove some of their properties and also present some examples for every one of them.
    Keywords: Fuzzy numbersý, ýRelationý, ýFuzzy relationý, ýGraphý, ýFuzzy graph