عنوان
توسعه‌ي روش اتوماتاي سلولي براي بهره‌برداري چندهدفه از سيستم مخازن
نويسنده اصلي
بهرام عقبايي
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
چكيده
خاستگاه روش اتوماتاي سلولي (CA)، شبيه‌سازي مدل‌هاي فيزيكي بود، و بعدها، با توجه به قابليت‌هاي آن، كاربردش در حل مسائل بهينه‌سازي نيز مورد بررسي قرار گرفت؛ دست‌يابي به جواب‌هاي مناسب، و كاهش هزينه‌هاي محاسباتي، من‌جمله قابليت‌هايي هستند كه اين روش را از ديگر روش‌هاي موجود در حوزه‌ي بهينه‌سازي متمايز مي‌كند. با اين وجود، به دليل نياز به يك فرمول‌بندي مشخص براي هر مسئله – و از آنجا كه تاكنون الگوريتم معيني براي اين مهم تعبيه نگرديده – از اتوماتاي سلولي اكثراً در حل مسائل تك‌هدفه، و تنها به صورت محدود براي مسائل چندهدفه استفاده شده‌است. از همين رو، در اين مطالعه روش اتوماتاي سلولي براي بهينه‌سازي مسائل چندهدفه گسترش داده مي‌شود.
پيش‌ازاين، روش‌هايي تحت عنوان اتوماتاي سلولي وزني (WCA) و اتوماتاي سلولي موازي (PCA) براي حل مسائل چندهدفه پيشنهاد شده‌است. روش اول، با وزن‌دهي به توابع هدف مسئله و تبديل آن به مجموعه‌اي از مسائل تك‌هدفه، مسئله‌ي چندهدفه‌ي موردنظر را حل مي‌كند. در روش دوم، مجموعه‌اي از اتوماتاهاي سلولي، به طور جداگانه عمل كرده و به كمك اندركنش ميان جواب‌ها، تخميني از پارتوي مطلق مسئله به دست مي‌آيد. اما همان‌طور كه پيش‌تر اشاره شد، استفاده از اتوماتاي سلولي نيازمند فرمول‌بندي مشخصي براي حل هر مسئله است؛ و با توجه به نوپا‌بودن اتوماتاي سلولي چندهدفه، از آن تنها براي حل طيف مشخصي از مسائل بهره گرفته‌‌شده‌است.
در اين مطالعه، امكان استفاده از اتوماتاي سلولي موازي در طيف ديگري از مسائل مورد بررسي قرار گرفته، و با توجه به ناكارآمدي فرمول‌بندي‌هاي پيشين (مورداستفاده در مطالعات گذشته) در حل همين طيف ديگر، روش جديدي تحت عنوان اتوماتاي سلولي موازي چندگامي (MSPCA) براي حل آنها پيشنهاد گرديده‌است. از MSPCA براي حل دو مسئله‌ي بهره‌برداري از مخزن (سد دز و سد سفيدرود) استفاده كرده‌ايم و به منظور بررسي كارايي روش، نتايج آن با نتايج الگوريتم ژنتيك با رتبه‌بندي نامغلوب (NSGAII) مقايسه شد. توابع هدف مسئله‌ي سد دز شامل تأمين نيازآبي پايين‌دست و توليد انرژي برق‌آبي‌ست؛ درحالي‌كه در مسئله‌ي دوم تابع هدف تخليه‌ي رسوب نيز به جمع توابع هدف مسئله اضافه مي‌شود.
اتوماتاي سلولي موازي چندگامي با هزينه‌ي محاسباتي بسيار كمتر، جواب‌هايي با كيفيت بالاتر نسبت به الگوريتم ژنتيك حاصل مي‌كند. در مسئله‌ي اول روش MSPCA نسبت به NSGAII مساحت بيشتري از فضاي جواب را (64/8 درصد بيشتر) مغلوب كرده، نقاط بيشتري را بر روي پارتوي بهينه (1674 نقطه بيشتر) پيدا كرده، و در مدت زمان بسيار كوتاه‌تري (64/99 درصد) نيز اجرا شده‌است. همين اعداد در مورد مسئله‌ي دوم به ترتيب 81/34 درصد، 2069، و 65/99 درصد بوده‌است. همچنين، نتايج روش اتوماتاي سلولي موازي چندگامي با نتايج بهره‌برداري واقعي از مخزن سد سفيدرود (مسئله‌ي دوم) مقايسه شد كه نشان داد، استفاده از MSPCA بهينه‌تر شدن تمام توابع هدف مسئله را در پي داشته‌است.
شماره ركورد
195549
دانشگاه
دانشگاه علم و صنعت ايران
رشته تحصيلي
مهندسي و مديريت منابع آب
استاد راهنما
دكتر عباس افشار