In this article, a harmony search algorithm is presented for optimum design of steel frame structures. Harmony search is a meta-heuristic search method which has been developed recently. It is based on the analogy between the performance process of natural music and searching for solutions of optimization problems. The design algorithms obtain minimum weight frames by selecting suitable sections from a standard set of steel sections such as American Institute of Steel Construction (AISC) wide-flange (W) shapes. Stress constraints of AISC Load and Resistance Factor Design (LRFD) and AISC Allowable Stress Design (ASD) specifications, maximum (lateral displacement) and interstorey drift constraints, and also size constraint for columns were imposed on frames. The results of harmony search algorithm were compared to those of the other optimization algorithms such as genetic algorithm, optimality criterion and simulated annealing for two planar and two space frame structures taken from the literature. The comparisons showed that the harmony search algorithm yielded lighter designs for the design examples presented.
An artificial bee colony (ABC) algorithm is developed for the optimum design of geometrically non-linear steel frames. The ABC is a new swarm intelligence method which simulates the intelligent foraging behaviour of honeybee swarm for solving the optimization problems. Minimum weight design of steel frames is aimed under the strength, displacement and size constraints. The geometric non-linearity of the frame members is taken into account in the optimum design algorithm. The performance of the ABC algorithm is tested on three steel frames taken from literature. The results obtained from the design examples demonstrate that the ABC algorithm could find better designs than other meta-heuristic optimization algorithms in shorter time.
In a project schedule, it is possible to reduce the time required to complete a project by allocating extra resources for critical activities. However, accelerating a project causes additional expense. This issue is addressed by finding optimal set of time-cost alternatives and is known as the time-cost trade-off problem in the literature. The aim of this study is to identify the optimal set of time-cost alternatives using a multiobjective teaching-learning-based optimization (TLBO) algorithm integrated with the non-dominated sorting concept and is applied to successfully optimize the projects ranging from a small to medium large projects. Numerical simulations indicate that the utilized model searches and identifies optimal / near optimal trade-offs between project time and cost in construction engineering and management. Therefore, it is concluded that the developed TLBO-based multiobjective approach offers satisfactorily solutions for time-cost trade-off optimization problems.
Relay coordination in power system is a complex problem and so far, meta-heuristic algorithms and other methods as an alternative approach may not properly deal with large scale relay coordination due to their huge time consuming computation. In some cases the relay coordination could be unachievable. As the urgency for a proper approach is essential, in this paper an innovative and simple relay coordination method is introduced that is able to be applied on optimization algorithms for relay protection coordination. The objective function equation of operating time of relays are divided into two separate functions with less constraints. As the analytical results show here, this equivalent method has a remarkable speed with high accuracy to coordinate directional relays. Two distribution systems including directional overcurrent relays are studied in DigSILENT software and the collected data are examined in MATLAB. The relay settings of this method are compared with particle swarm optimization and genetic algorithm. The analytical results show the correctness of this mathematical and practical approach. This fast coordination method has a proper velocity of convergence with low iteration that can be used in large scale systems in practice and also to provide a feasible solution for protection coordination in smart grids as online or offline protection coordination.
Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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v.12
no.12
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pp.2343-2348
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2008
Ant algorithm is new meta heuristic for hard combinatorial optimization problem. It is a population based approach that uses exploitation of positive feedback as well as greedy search. It was first proposed for tackling the well known Traveling Salesman Problem. In this paper, we propose the improved $AS_{rank}$ algorithms. The original $AS_{rank}$ algorithm accomplishes a pheromone updating about only the paths which will be composed of the optimal path is higher, but, the paths which will be composed the optimal path is lower does not considered. In this paper, The proposed method evaporate the pheromone of the paths which will be composed of the optimal path is lowest(worst tour path), it is reducing the probability of the edges selection during next search cycle. Simulation results of proposed method show lower average search time and average iteration than original ACS.
Lee Kang-Seok;Kim Jeong-Hee;Choi Chang-Sik;Lee Li-Hyung
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2005.04a
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pp.351-358
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2005
Many methods have been developed and are in use for structural size optimization problems, In which the cross-sectional areas or sizing variables are usually assumed to be continuous. In most practical structural engineering design problems, however, the design variables are discrete. This paper proposes an efficient optimization method for structures with discrete-sized variables based on the harmony search (HS) meta-heuristic algorithm. The recently developed HS algorithm was conceptualized using the musical process of searching for a perfect state of harmony. It uses a stochastic random search instead of a gradient search so that derivative information is unnecessary In this paper, a discrete search strategy using the HS algorithm is presented in detail and its effectiveness and robustness, as compared to current discrete optimization methods, are demonstrated through a standard truss example. The numerical results reveal that the proposed method is a powerful search and design optimization tool for structures with discrete-sized members, and may yield better solutions than those obtained using current method.
The structural health of a pipeline is usually assessed by visual inspection. In addition to the fact that this method is expensive and time consuming, inspection of the whole structure is not possible due to limited access to some points. Therefore, adopting a damage detection method without the mentioned limitations is important in order to increase the safety of the structure. In recent years, vibration-based methods have been used to detect damage. These methods detect structural defects based on the fact that the dynamic responses of the structure will change due to damage existence. Therefore, the location and extent of damage, before and after the damage, are determined. In this study, fuzzy genetic algorithm has been used to monitor the structural health of the pipeline to create a fuzzy automated system and all kinds of possible failure scenarios that can occur for the structure. For this purpose, the results of an experimental model have been used. Its numerical model is generated in ABAQUS software and the results of the analysis are used in the fuzzy genetic algorithm. Results show that the system is more accurate in detecting high-intensity damages, and the use of higher frequency modes helps to increase accuracy. Moreover, the system considers the damage in symmetric regions with the same degree of membership. To deal with the uncertainties, some error values are added, which are observed to be negligible up to 10% of the error.
Elumalaivasan Poongavanam;Padmanathan Kasinathan;Karunanithi Kandasamy;S. P. Raja
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.10
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pp.2701-2717
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2023
In this paper, a hybrid fuzzy-based method is suggested for determining India's best system for power generation. This suggested approach was created using a fuzzy-based combination of the Giza Pyramids Construction (GPC) and Recalling-Enhanced Recurrent Neural Network (RERNN). GPC is a meta-heuristic algorithm that deals with solutions for many groups of problems, whereas RERNN has selective memory properties. The evaluation of the current load requirements and production profile information system is the main objective of the suggested method. The Central Electricity Authority database, the Indian National Load Dispatch Centre, regional load dispatching centers, and annual reports of India were some of the sources used to compile the data regarding profiles of electricity loads, capacity factors, power plant generation, and transmission limits. The RERNN approach makes advantage of the ability to analyze the ideal power generation from energy data, however the optimization of RERNN factor necessitates the employment of a GPC technique. The proposed method was tested using MATLAB, and the findings indicate that it is effective in terms of accuracy, feasibility, and computing efficiency. The suggested hybrid system outperformed conventional models, achieving the top result of 93% accuracy with a shorter computation time of 6814 seconds.
Artificial intelligence is one of the efficient methods that can be developed to simulate nonlinear behavior and predict the response of building structures. In this regard, an adaptive method based on optimization algorithms is used to train the TSK model of the fuzzy inference system to estimate the seismic behavior of building structures based on analytical data. The optimization algorithm is implemented to determine the parameters of the TSK model based on the minimization of prediction error for the training data set. The adaptive training is designed on the feedback of the results of previous time steps, in which three training cases of 2, 5, and 10 previous time steps were used. The training data is collected from the results of nonlinear time history analysis under 100 ground motion records with different seismic properties. Also, 10 records were used to test the inference system. The performance of the proposed inference system is evaluated on two 3 and 20-story models of nonlinear steel moment frame. The results show that the inference system of the TSK model by combining the optimization method is an efficient computational method for predicting the response of nonlinear structures. Meanwhile, the multi-vers optimization (MVO) algorithm is more accurate in determining the optimal parameters of the TSK model. Also, the accuracy of the results increases significantly with increasing the number of previous steps.
Journal of the Korea Society of Computer and Information
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v.16
no.3
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pp.203-210
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2011
Ant Colony System is a new meta heuristics algorithms to solve hard combinatorial optimization problems. It is a population based approach that uses exploitation of positive feedback as well as greedy search. It was first proposed for tackling the well known Traveling Salesman Problem. In this paper, we propose the searching method to consider the overlapping edge of the global best path of the previous and the current. This method is that we first determine the overlapping edge of the global best path of the previous and the current will be configured likely the optimal path. And, to enhance the pheromone for the overlapping edges increases the probability that the optimal path is configured. Finally, the performance of Best and Average-Best of proposed algorithm outperforms ACS-3-opt, ACS-Subpath and ACS-Iter algorithms.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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