طراحي و بهره برداري بهينه هيدروسيستمها با الگوريتم جامعه مورچه ها ،يك رهيافت فراكاوشي جديد

دكتري

برخي از روشهاي حل مسائل بهينه سازي ،جوابهاي بهينه مطلق توليد نموده و برخي ديگر تنها به جوابهاي خوب بسنده مي كنند .فلسفه پيدايش روشهايي كه قادر به رسيدن به جوابهاي در حد بهينه ( و نه قطعا بهينه ) مي باشند . را كي توان دراين حقيقت دانست كه برخي از مسائل بهينه سازي NP-hard هستند . الگوريتمهاي فراكاوشي يك نام معمول براي روشهايي است كه عموما برگرفته از طبيعت هستند ودر چند دهه اخير ،اين روشها به عنوان يك ابزار جستجو و بهينه سازي در بسياري از حوزه ها ،بطور عتم و حوزه مهندسي به طور خاص توسعه يافته و مورد استفاده قرار گرفته اند .الگوريتم بهينه سازي جامعه مورچه ها (ACO ) با الهام از رفتار جستجوي غذا در مورچه ها يطبيعي توسعه يافته و در دهه اخير در بسياري از مسايل مورد استفاده قرار گرفته است .در رساله اخير چهار هدف عمده مد نظر بوده است .ابتدا معرفي مفاهيم اوليه الگوريتمهاي ACO صورت گرفته و نحوه مدلسازي مسايل با اين الگوريتمها با ذكر چند نمونه تشريح گرديده است . اين الگوريتمها نيز همچون ساير روشهاي جستجو و فراكاوشي ،از مشكل همگرايي سريع و زودرس رنج مي برد .سعي گرديده است با معرفي سه فرايند ارتقاء فرامان ،جايگزيني جزء مسير و دوباره سازي فرامان ،پيشرفتي در زمينه همگرايي و افزايش مرغوبيت جوابها ايجاد گردد . كارايي اين فراندها در تركيب با يكديگر با مدلسازي چند تابع رياضي و نيز مساله بهره برداري مخزن تشريح گرديده است . هدف بعد دراين رساله ،مدلسازي و حل مسايل بهره برداري سيستمهاي چند مخزنه در زمينه مهندسي آب بود .عموما دراين مسايل كه با افزايش ابعاد و پيچيدگي آن ،روشهاي بر پايه برنامه ريزي پويا به دليل نفرين ابعادي دچار مشكل مي گردند . روشهاي فراكاوشي همچون الگوريتمهاي ACO ،جدا زا پيچيدگيهاي حاصل از مدل غير خطي ،كارايي مناسبي از خود به نمايش گذاشته اند . هدف نهايي اين رساله انطباق هر چه بيشتر الگوريتمهاي پيشنهادي ACO با مسايل پيوسته بوده است .در اين زمينه ابتدا فرايند دسته بندي مجدد معرفي گرديده است .اين فرايند در مسايل ساده بسيار كارا بوده اما هميشه اما هميشه اين احتمال را ايجاد مي نمايد كه در گامهاي اعمال آن محدوده بهينه مطلق از دست برود .جهت حل اين مشكل با استفاده از مفاهيم اوليه موازي سازي ،الگوريتم چند جامعه اي در ظاهري جديد توسعه داده شد . با استفاده از اين الگوريتم چند جامعه اي پيشنهادي ،فضاي جستجو به صورت ناهمگن و پويا گسسته سازي شده و احتمال از دست دادن محدوده بهينه مطلق بسيار كاهش يافت .كارايي اين الگوريتم در چندين مساله طراحي هيدروسيستمها كه مسايلي غير خطي ،غير محدب و چند مرحله اي مي باشند ،بررسي گرديده است .عدم توفيق روشهاي بهينه سازي بر پايه گراديان و موفقيت الگوريتم پيشنهادي در حل چندين مسايل پيچيده ،غير خطي و غير محدب ،نشان از توانايي بالقوه الگوريتم دارد .

198190

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر عباس افشار