پایان نامه ارشد : الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی صنایع 

گرایش :  صنایع

عنوان : الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری

دانشگاه علوم و فنون مازندران

 

پایان نامه

مقطع کارشناسی ارشد

رشته  : مهندسی صنایع – صنایع

موضوع  : الگوریتم تکاملی جستجوگر ، یک الگوریتم جدید برای مسائل بهینه سازی پیوسته

استاد راهنما  : دکتر نیکبخش جوادیان

استاد مشاور  : دکتر رضا توکلی مقدم

بهار 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. ساختار اغلب الگوریتم ها بر مبنای یک پدیده در طبیعت بوده است. هر یک از آنها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.

در این پایان نامه یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی می شود. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. در این الگوریتم هر جستجوگر معرف یک جواب است. الگوریتم جستجوگر تکاملی در هر گام ناحیه جستجو و جستجوگرها را به چند قسمت تقسیم می کند و هر گروه جستجو را به ناحیه ای تخصیص می دهد. حرکت جستجوگرها در ناحیه ها بر اساس یک روند تکاملی ساده می باشد ولی هیچ کدام از جستجوگرها اجازه ورود به ناحیه های دیگر را ندارند. در مرحله بعد تعدادی از ناحیه ها  که بهترین مقدار تابع هدف را دارا هستند انتخاب و به چند ناحیه کوچکتر تقسیم می شوند و گروه های جستجوگر به آنها تخصیص داده می شوند. این مراحل تا برقراری شرط توقف ادامه پیدا خواهد کرد برای سنجش عملکرد این الگوریتم از مثال های موجود در مقالات پر رجوع ترین الگوریتم ها استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری الگوریتم جستجوگر تکاملی بر این الگوریتم ها است.

کلمات کلیدی

بهینه سازی هوشمند، الگوریتم های فرا ابتکاری، بهینه سازی سراسری، الگوریتم جستجوگر تکاملی، بهینه سازی پیوسته

 

 

 

 

 

فهرست مطالب

عنوانصفحه
1-  کلیات تحقیق ………………………………………………………………………………………….1
       1-1-  مقدمه ……………………………………………………………………………………….2
1       -2-  تعریف مساله …………………………………………………………………………………2
1       -3-  هدف تحقیق ………………………………………………………………………………….3
1       -4-  فرضیات تحقیق ……………………………………………………………………………….3
1       -5-  اهمیت و ضرورت تحقیق ……………………………………………………………………..3
1       -6-  خلاصه فصل های آتی…………………………………………………………………………4
2-  ادبیات و پیشینه تحقیق ………………………………………………………………………………..5
      2-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………6
      2-2-  مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری ………………………………………………………….6
      2-3-  جمع بندی …………………………………………………………………………………….15
3-  زمینه های علمی تحقیق ………………………………………………………………………………16
      3-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………17
       3-2-  مسائل بهینه سازی …………………………………………………………………………….17
       3-3-  بررسی روش‌های جستجو و بهینه‌سازی ………………………………………………………..18
                3-3-1-  روش‌های شمارشی …………………………………………………………………19
                3-3-2-  روش‌های محاسباتی ………………………………………………………………..20
                3-3-3-  روش‌های ابتکاری و فرا ابتکاری …………………………………………………….21
      3-4-   مسائل بهینه‌سازی ترکیبی ………………………………………………………………………21
      3-5-   روشهای حل مسائل بهینه‌سازی ترکیبی …………………………………………………………23
                 3-5-1-  روش های ابتکاری …………………………………………………………………24
                               3-5-1-1-  آزاد‌سازی ……………………………………………………………24
                               3-5-1-2-  تجزیه ……………………………………………………………….25
                               3-5-1-3-  تکرار ………………………………………………………………..25
                               3-5-1-4-  روش تولید ستون ……………………………………………………25
                                3-5-1-5-  جستجوی سازنده ……………………………………………………26
                               3-5-1-6-  جستجوی بهبود یافته ………………………………………………..26
                               3-5-1-7-  روش جستجوی همسایه ……………………………………………..27
               3-5-2-  روش‌های فرا ابتکاری برگرفته از طبیعت ………………………………………………28
      3-6-  جمع بندی …………………………………………………………………………………….29
4- ارائه الگوریتم جدید پیشنهادی ………………………………………………………………………..30
      4-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………31
      4-2-  الگوریتم جستجوگر تکاملی…………………………. (Seeker Evolutionary Algorithm)31
      4-3-  اعتبار سنجی الگوریتم جستجوگر تکاملی………………………………………………………..42
                4-3-1-  مسائل مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی ………………………………….43
                4-3-2-  عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………55
                4-3-3-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی باICA, OICA , CICA3  …………….65
                4-3-4-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  RGA, PSO , GSA ……………….67
                4-3-5-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  HS, IBA , ABS …………………..68
                4-3-6-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  BA, CS, LFA, FA ……………….70
       4-4  فرایند تکاملی الگوریتم های فرا ابتکاری …………………………………………………………72
       4-5  جمع بندی ……………………………………………………………………………………..75
5-  نتیجه گیری و پیشنهادها ……………………………………………………………………………..76
       5-1-  نتیجه گیری …………………………………………………………………………………..77
       5-2-  پیشنهادها …………………………………………………………………………………….77
مراجع …………………………………………………………………………………………………….78
پیوست 1-  کد MATLAB حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………82
پیوست 2-  کد MATLAB حلقه فرعی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………86
پیوست 3-  کد MATLAB مسائل ریاضی استفاده شده …………………………………………………….90

 

 

 

فهرست جداول

جدول 4-1  مقدار پارامتر های الگوریتم برای حل f Gol  و f Six  و f Bra  ……………………………………..63
جدول 4-2  مقدار شاخص های ارزیابی عملکرد الگوریتم برای حل f Gol  و f Six  و f Bra  …………………….65
جدول 4-3  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با  ICA, OICA , CICA3 …………………66
جدول 4-4  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….66
جدول 4-5  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با   RGA, PSO , GSA ……………………67
جدول 4-6  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….68
جدول 4-7  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با  ABC, IBA, HS ………………………..69
جدول 4-8  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….70
جدول 4-9  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با LFA, FA, CS, BA ………………………71
جدول 4-10  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………..72

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل ها

شکل 3-1  طبقه‌بندی انواع روش‌های بهینه‌سازی ……………………………………………………………..19
شکل 4-1  فلوچارت الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………………….33
شکل 4-2  نحوه حرکت جستجو گرها در ناحیه جواب ……………………………………………………….34
شکل 4-3  حرکت جستجو گر به سمت بهترین جستجو گر …………………………………………………..39
شکل 4-4  شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………..41
شکل 4-5  شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………..42
شکل 4-6  نمودار سه بعدی تابع F1  ………………………………………………………………………..44
شکل 4-7  نمودار سه بعدی تابع  Goldstein-Price ………………………………………………………45
شکل 4-8  نمودار سه بعدی تابع  Six-hump camel back ……………………………………………….46
شکل 4-9  نمودار سه بعدی تابع  Branins …………………………………………………………………47
شکل 4-10  نمودار سه بعدی تابع  Rosenbrock ………………………………………………………….48
شکل 4-11  نمودار سه بعدی تابع  Sphere ………………………………………………………………..49
شکل 4-12  نمودار سه بعدی تابع  Schwefel ……………………………………………………………..50
شکل 4-13  نمودار سه بعدی تابع  Ackley ………………………………………………………………..51
شکل 4-14  نمودار سه بعدی تابع  Rastrigin ……………………………………………………………..52
شکل 4-15  نمودار سه بعدی تابع  Easom ………………………………………………………………..53
شکل 4-16  نمودار سه بعدی تابع  Griewank …………………………………………………………….54
شکل 4-17 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار اول ………………………………..56
شکل 4-18 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار اول ………………………………..56
شکل 4-19 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار دوم ………………………………..57
شکل 4-20 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار دوم ………………………………..57
شکل 4-21 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار سوم ……………………………….58
شکل 4-22 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار سوم ……………………………….58
شکل 4-23 موقعیت مکانی جستجوگر ها قبل از عملیات جستجو در تکرار چهارم …………………………….59
شکل 4-24 موقعیت مکانی جستجوگر ها بعد از عملیات جستجو در تکرار چهارم …………………………….59
شکل 4-25 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار پنجم ……………………………….60
شکل 4-26 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار پنجم ……………………………….60
شکل 4-27 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع F1 ………………………………………………..62
شکل 4-28 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Six-hump camel back ………………………63
شکل 4-29 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Branins …………………………………………64
شکل 4-30 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Goldstein-Price ………………………………64
شکل 4-31  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2  از نمای بالا………………………………………………….74
شکل 4-32  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2 ……………………………………………………………..74
شکل 4-33  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2   و نقطه بهینه این تابع ………………………………………..75

–  مقدمه

در ریاضیات و علوم رایانه یک مسأله بهینه سازی، مسأله یافتن بهترین راه حل از میان همه راه حل های عملی می باشد. مسأله های بهینه سازی می تواند به دو دسته تقسیم شود که متغیرها پیوسته یا گسسته باشند. روش های حل متفاوتی برای این گونه مسائل وجود دارند که به سه دسته روش های سنتی ریاضی، روش های ابتکاری و روش های فرا ابتکاری تقسیم می شوند. در اکثر مسائل بهینه سازی با افزایش ابعاد مساله زمان حل آن نیز به صورت نمایی افزایش پیدا می کند. به این گونه مسائل، مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی گفته می شود. به همین علت یکی از بهترین گزینه های برای حل مسائل بهینه سازی استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری است. مهمترین علت استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری، بدست آوردن یک جواب مناسب در زمان مناسب است. از همین رو است که توسعه و میزان استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری به شدت رشد داشته است.

1-2–  تعریف مساله

هدف از بهینه‌سازی یافتن بهترین جواب قابل قبول با توجه به محدودیت‌ها و نیازهای مسأله است. بهینه‌سازی یک فعالیت مهم و تعیین‌کننده در بسیاری ار زمینه های علمی، اقتصادی، صنعتی و غیره است. بسیاری از مسائل بهینه‌سازی در مهندسی، طبیعتاً پیچیده‌تر و مشکل‌تر از آن هستند که با روش‌های مرسوم بهینه ‌سازی نظیر روش های برنامه‌ریزی ریاضی و نظایر آن قابل حل باشند. از جمله راه ‌حل‌های موجود در برخورد با این گونه مسائل، استفاده از الگوریتم‌های تکاملی است. دلیل دیگر استفاده از الگوریتم های تکاملی، زمان بسیار زیاد و غیر ممکن روش های دقیق ریاضی برای حل مسائلی با پارامتر های زیاد و پیچیده است. در سال‌های اخیر یکی از مهمترین و امیدبخش‌ترین تحقیقات، «روش‌های ابتکاری برگرفته از طبیعت» بوده است. این روش‌ها شباهت‌هایی با سیستم‌های اجتماعی و یا طبیعی دارند. ساختار ‌آنها برگرفته شده از روند تکاملی موجود در آن سیستم می باشد که در حل مسائل با ساختار پیچیده نتایج بسیار خوبی داشته است. در اکثر این گونه الگوریتم ها عملیات جستجو با تولید یک جمعیت تصادفی در ناحیه جستجو شروع می شود. سپس با استفاده هوش محاسباتی موجود در الگوریتم، جواب ها حرکت داده می شوند. این جابجایی به نحوی می باشد که بعد از گذشتن چند گام جمعیت به سمت نقطه بهینه همگرا می شوند. تفاوت اصلی الگوریتم های تکاملی در همین نحوه جابجایی جمعیت می باشد. در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. هر یک از آن ها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.

در این  پایان­نامه، یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی شده است. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. برای ارزیابی عملکرد الگوریتم های فرا ابتکاری از مسائل ریاضی موجود در ادبیات استفاده می شود. برای این الگویتم نیز از 11 مساله ریاضی برای مقایسه و ارزیابی عملکرد الگوریتم پیشنهادی استفاده شده است. در این مقایسات نتایج الگوریتم پیشنهادی با نتایج یازده الگوریتم فرا ابتکاری مقایسه شده است. این الگوریتم ها جزء پر رجوع ترین الگوریتم های فرا ابتکاری در این زمینه هستند.

1-3–  هدف تحقیق

هدف از این پایان نامه معرفی یک الگوریتم فراابتکاری کارا برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته است که بتواند نسبت به اغلب الگوریتم های فراابتکاری مشهور دارای برتری باشد.

1-4–  فرضیات تحقیق

در این پایان نامه، فرضیات مسأله وجود ندارد و طراحی الگوریتم تکاملی جستجوگر فقط برای مسائل بهینه سازی پیوسته صورت می­گیرد.

تعداد صفحه : 105

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09199970560        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید