This paper presents a new perturbation technique for developing efficient iterated local search procedures for the asymmetric traveling salesman problem(ATSP). This perturbation technique uses global information on ATSP instances to speed-up computation and to improve the quality of the tours found by heuristic method. The main idea is to escape from a local optima by introducing perturbations on the out-of-kilter arcs in the problem instance. For a local search heuristic, we use the Kwon which finds optimum or near-optimum solutions by applying the out-of-kilter algorithm to the ATSP. The performance of our algorithm has been tested and compared with known method perturbing on randomly chosen arcs. A number of experiments has been executed both on the well-known TSPLIB instances for which the optimal tour length is known, and on randomly generated Instances. for 27 TSPLIB instances, the presented algorithm has found optimal tours on all instances. And it has effectively found tours near AP lower bound on randomly generated instances.
In quantized control systems, the control values can take only given discrete (e.g. integer) values. In case of dealing with the control problem on the discrete-time, final-stage fixed, quantized control systems with multidimensional performance functions, the first thing, new definition on noninferior solutions in these systems is necessary because of their discreteness in state variables, and the efficient search for those solutions at final-stage is unavoidable for seeking their discrete-time optimal controls to these systems. In this paper, to the quantized control problem given by the formulation of Halkin-typed linear control systems with two performance functions, a new definition on noninferior solutions of this system control problem and a heuristic effective search on these noninferior solutions are stated. By use of these concepts, two definitions on noninferior solutions and the algorithm consisted of 8 steps and attained by geometric approaches are given. And a numerical example using the present algorithm is shown.
A hybrid tabu-simulated annealing algorithm is proposed for the optimum design of steel frames. The special character of the hybrid algorithm is that it exploits both tabu search and simulated annealing algorithms simultaneously to obtain near optimum. The objective of optimum design problem is to minimize the weight of steel frames under the actual design constraints of AISC-LRFD specification. The performance and reliability of the hybrid algorithm were compared with other algorithms such as tabu search, simulated annealing and genetic algorithm using benchmark examples. The comparisons showed that the hybrid algorithm results in lighter structures for the presented examples.
Nobahari, Mehdi;Ghasemi, Mohammad Reza;Shabakhty, Naser
Smart Structures and Systems
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제19권4호
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pp.449-461
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2017
One of the most recent methods of structural damage identification is using the difference between structures responses after and before damage occurrence. To do this one can formulate the damage detection problem as an inverse optimization problem where the extents of damage in each element are considered as the optimizations variables. To optimize the objective function, heuristic methods such as GA, PSO etc. are widely utilized. In this paper, inspired by animals such as bat, dolphin, oilbird, shrew etc. that use echolocation for finding food, a new and efficient method, called Echolocation Search Algorithm (ESA), is proposed to properly identify the site and extent of multiple damage cases in structural systems. Numerical results show that the proposed method can reliably determine the location and severity of multiple damage cases in structural systems.
The set partitioning problem is a well-known NP-hard combinatorial optimization problem, and it is formulated as an integer programming model. This paper proposes an Integer Programming-based Local Search for solving the set partitioning problem. The key point is to solve the set partitioning problem as the set covering problem. First, an initial solution is generated by a simple heuristic for the set covering problem, and then the solution is set as the current solution. Next, the following process is repeated. The original set covering problem is reduced based on the current solution, and the reduced problem is solved by Integer Programming which includes a specific element in the objective function to derive the solution for the set partitioning problem. Experimental results on a set of OR-Library instances show that the proposed algorithm outperforms pure integer programming as well as the existing heuristic algorithms both in solution quality and time.
Service restoration is an emergency control in distribution constrol centers to restore out-of-service area as soon as possible when a fault occurs in distribution networks. therefore, it requires fast computation time and high quality solutions for load balancing. In this paper. a load balance index and heuristic guided best-first search are proposed for these problem. The proposed algorithm consists of two parts. One is to set up a decision tree to represent the various switching operations available. Another is to identify the most effective the set of switches using proposed search technique and a load balance index. Test results on the KEPCO's 108 bus distribution system show that the performance is efficient and robust.
본 연구에서는 공학설계 최적화 문제 해결을 위한 혼합 메타휴리스틱(Hybrid Meta-heuristic) 접근법을 제안된다. 공학 설계 최적화 문제는 다양한 형태의 변수를 가지며, 복잡한 제약조건들하에서 그 최적해를 구하는 문제로 이미 많은 기존 연구들을 통해 다양한 접근법들이 개발되어져 왔다. 하지만 그 효율성은 아직까지 크게 개선되지 못하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 이러한 효율성을 개선하기 위한 새로운 접근법을 제안한다. 제안된 혼합 메타휴리스틱 접근법은 탐색 공간에 대한 전역적 탐색을 위해 유전알고리즘(Genetic Algorithm: GA) 접근법, 지역적 탐색을 위해 변동이웃탐색(Variable Neighborhood Search: VNS) 접근법과 언덕오르기(Hill Climbing: HC) 접근법을 혼합(GA-VNS-HC)하였다. 사례 연구에서는 다양한 형태의 공학설계 최적화 문제를 이용하여 본 연구에서 제안한 GA-VNS-HC 접근법의 우수성을 입증하였다.
본 연구에서는 한정 용량 차량 경로탐색 문제(CVRP, Capacitated Vehicle Routing Problem)에서 이분 시드 검출 방법(Bisection Seed Detection)을 이용한 휴리스틱 알고리즘을 제안하였다. 이 알고리즘은 3단계로 구성된다. 1단계에서는 improved sweep 알고리즘을 이용해서 초기 클러스터를 구성한다. 2단계에서는 1단계에서 얻은 각 클러스터에 대하여 이분 시드 검출 법을 이용해서 seed 노드를 선택하고, regret 값에 따라 각 경로에 고객 노드들을 삽입 함으로서 차량 이동 경로를 생성한다. 3단계에서는 tabu 탐색 방법과 노드 교환 알고리즘(node exchange algorithm)을 이용하여 2단계에서 얻어진 각 경로를 더욱 향상 시킨다. 본 논문의 실험에서는 제안된 휴리스틱이 비교적 빠른 시간 내에 최적 근사 값을 얻을 수 있음을 보였으며, 이는 빠른 실행 시간을 요구하는 실 업무에 유용하다.
본 논문에서는 계단응답으로부터 시 지연을 갖는 선형 연속시스템을 식별하기 위해 HS 최적화 알고리즘을 적용에 관하여 연구하였다. 인식 모델은 1차 시 지연 모델 (FOPDT)로써, FOPDT은 많은 화학 공정과 HAVC 공정에 실효성이 있으며 PID 튜닝에도 적합하다. 최근에 개발된 HS 알고리즘은 완벽한 하모니를 찾아가는 음악적 과정을 개념화 한 것이다. 수학을 기반으로 하는 전통적 기법과 달리 HS는 확률적인 방법을 사용하므로 미분과 같은 수학적 접근을 필요로 하지 않는다. 제시된 인식 방법의 효과를 입증하기 위해 많은 수치 예를 수행하여 결과를 제시하였다.
Harmony Search(HS) 알고리즘은 음악 즉흥 연주 프로세스에서 영감을 받은 메타 휴리스틱 최적화 알고리즘으로 다양한 최적화 문제를 해결하는 데 성공적으로 적용되어 왔다. 본 논문에서는 HS의 성능을 더욱 향상시키기 위해 FSH(Fast Harmony Search) 알고리즘을 제안하였다. 이를 위해 본 논문에서는 HM을 이용하여 목적 변수의 경곗값을 새롭게 정의하여 독립적인 두 개의 화음개선과정을 하나로 통합하는 방법을 제안하였다. 그 결과 알고리즘의 처리 시간이 단축되고 대역폭의 명시적인 결정이 더이상 필요하지 않게 되었다. 또한, 무작위 선택의 활용능력이 향상되었다. 수치적 예시 결과는 제안된 알고리즘이 기존의 HS에 비해 더 나은 해를 찾을 수 있으며 속도 또한 빠르다는 것을 보여준다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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