KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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제11권11호
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pp.5574-5591
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2017
Inspired by the idea of Artificial Immune System, many researches of wireless sensor network (WSN) intrusion detection is based on the artificial intelligent system (AIS). However, a large number of generated detectors, black hole, overlap problem of NSA have impeded further used in WSN. In order to improve the anomaly detection performance for WSN, detector generation mechanism need to be improved. Therefore, in this paper, a Differential Evolution Constraint Multi-objective Optimization Problem based Negative Selection Algorithm (DE-CMOP based NSA) is proposed to optimize the distribution and effectiveness of the detector. By combining the constraint handling and multi-objective optimization technique, the algorithm is able to generate the detector set with maximized coverage of non-self space and minimized overlap among detectors. By employing differential evolution, the algorithm can reduce the black hole effectively. The experiment results show that our proposed scheme provides improved NSA algorithm in-terms, the detectors generated by the DE-CMOP based NSA more uniform with less overlap and minimum black hole, thus effectively improves the intrusion detection performance. At the same time, the new algorithm reduces the number of detectors which reduces the complexity of detection phase. Thus, this makes it suitable for intrusion detection in WSN.
In this research, it is proposed that optimization method is introduced and applied to the design of pipeline system in multi-regional water supply project, which has been constructed to settle the regional unbalance problems of available water resources. For the purpose, interface programs are developed to integrate linear programming model and KYPIPE model which is used for optimization and hydraulic analysis, respectively. The developed program is applied to the pipeline system design of multi-regional water supply project. The optimal diameters from the application of linear programming technique are compared with those from conventional method that is time-consuming and tedious trail and error process. Since the conventional design largely depends upon the experience of designers and the results of general hydraulic analysis, it can not be reasonable and consistent. The application of linear programming technique can make it possible to design pipeline system optimally by using same design factors of general hydraulic models. The model can select commercial discrete pipe diameter as optimal size by using pipe length as decision variables. The developed model is applied to Pohang multi-regional water supply system design with two different objective functions, which are initial construction cost and annual cost including electric cost. As results, it is calculated that the initial construction cost of 1,449,740 thousand won is saved and annual cost of 128,951 thousand won is saved for a year within study year. Also, the optimal site of pump station is selected on 5th pipe, which is located between the diverging junction to Kangdong(2) province and the diverging junction to Cheonbuk province. It is explained that pump cost is less than pipe cost in this application case study due to little pump station scale. In the case of water supply with large pump capacity, it is reasonal that the increase of pipe size is more efficient instead the increase of pump station capacity to save annual cost.
This paper highlights the minimization of drag and lift coefficient of different types both side setback tall buildings by the multi-objective optimization technique. The present study employed 48 number both-side setback models for simulation purposes. This study adopted three variables to find the two objective functions. Setback height and setback distances from the top of building models are considered variables. The setback distances are considered between 10-40% and setback heights are within 6-72% from the top of the models. Another variable is wind angles, which are considered from 0° to 90° at 15° intervals according to the symmetry of the building models. Drag and lift coefficients according to the different wind angles are employed as the objective functions. Therefore 336 number population data are used for each objective function. Optimum models are compared with computational simulation and found good agreements of drag and lift coefficient. The design wind angle variation of the optimum models is considered for drag and lift study on the main square model. The drag and lift data of the square model are compared with the optimum models and found the optimized models are minimizing the 45-65% drag and 25-60% lift compared to the initial square model.
Buildings are mostly under part load conditions causing an inefficient system operation in terms of energy consumption. It is critical to operate building air-conditioning system with a scientific or optimal manner which minimizes energy consumption and maintains thermal comfort by matching building sensible and latent loads. Little research has been performed in developing general methodologies for the optimal operation of air-conditioning system. Based on this research motivation, system simulation program was developed by adopting various equipment operating strategies which are energy efficient especially for humidity control in summer. A numerical optimization technique was utilized to search optimal solution for multi-independent variables and then linked to the developed system simulation model within a mam program. The main goal of the study is to provide a systematic framework and guideline for the optimal operation of air-conditioning system focusing on air-side. For given cooling loads and ambient outdoor conditions the optimal operating strategies of a commercial building are determined by minimizing a constrained objective function by a nonlinear programming technique. Desired space setpoint conditions were found through evaluating the trade-offs between comfort and system power consumption. The results show that supply airflow rate and compressor fraction play main roles in the optimization process. It was found that variable setpoint optimization technique could produce lower indoor humidity level demanding less power consumption which will be benefits for building applications of humidity problem.
A hybrid mid-story seismic isolation system with a smart damper has been proposed to mitigate seismic responses of tall buildings. Based on previous research, a hybrid mid-story seismic isolation system can provide effective control performance for reduction of seismic responses of tall buildings. Structural design of the hybrid mid-story seismic isolation system is generally performed after completion of structural design of a building structure. This design concept is called as an iterative design which is a general design process for structures and control devices. In the iterative design process, optimal design solution for the structure and control system is changed at each design stage. To solve this problem, the integrated optimal design method for the hybrid mid-story seismic isolation system and building structure was proposed in this study. An existing building with mid-story isolation system, i.e. Shiodome Sumitomo Building, was selected as an example structure for more realistic study. The hybrid mid-story isolation system in this study was composed of MR (magnetorheological) dampers. The stiffnessess and damping coefficients of the example building, maximum capacity of MR damper, and stiffness of isolation bearing were simultaneously optimized. Multi-objective genetic optimization method was employed for the simultaneous optimization of the example structure and the mid-story seismic isolation system. The optimization results show that the simultaneous optimization method can provide better control performance than the passive mid-story isolation system with reduction of structural materials.
The heat transfer and pressure loss characteristics of a rotating two-pass channel with a guide vane in the turning region have been studied using three-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) analysis, and the shape of the guide vane has been optimized using surrogate modeling optimization technique. For the optimization, thickness, location and angle of the guide vanes have been selected as design variables. The objective function has been defined as a linear combination of the heat transfer and the friction loss related terms with a weighting factor. Latin hypercube sampling has been applied to determine the design points as design of experiments. A weighted-average surrogate model, PBA has been used as the surrogate model. The guide vane in the turning region does not influence the heat transfer in the first passage upstream of the turning region, but enhances largely the heat transfer in the turning region and the second passage. In an example of the optimization, the objective function has been increased by 13.6%.
This research was motivated by our encounter with the situation where an optimization was done based on statistically non-significant models having poor fits. Such a situation took place in a research to optimize manufacturing conditions for improving storage stability of coffee-supplemented milk beverage by using response surface methodology, where two responses are $Y_1$=particle size and $Y_2$=zeta-potential, two factors are $F_1$=speed of primary homogenization (rpm) and $F_2$=concentration of emulsifier (%), and the optimization objective is to simultaneously minimize $Y_1$ and maximize $Y_2$. For response surface analysis, practically, the second-order polynomial model is almost solely used. But, there exists the cases in which the second-order model fails to provide a good fit, to which remedies are seldom known to researchers. Thus, as an alternative to a failed second-order model, we present the heterogeneous third-order model, which can be used when the experimental plan is a two-factor central composite design having -1, 0, and 1 as the coded levels of factors. And, for multi-response optimization, we suggest a modified desirability function technique. Using these two methods, we have obtained statistical models with improved fits and multi-response optimization results with the predictions better than those in the previous research. Our predicted optimum combination of conditions is ($F_1$, $F_2$)=(5,000, 0.295), which is different from the previous combination. This research is expected to help improve the quality of response surface analysis in experimental sciences including food science of animal resources.
In this paper, tile squirrel case induction motors required multi-objective function are designed. As the objective function of the optimization program, we select the linear combination of loss and mass of motors by using weighting factors. Optimization process is performed by using the evolution strategy (ES). ES is the algorithm that can find the global minimum. To verify validity of the proposed method, a sample design is tried.
The non-orthogonal multiple access (NOMA) technique offers throughput improvement to meet the demands of the future generation of wireless communication networks. The objective of this work is to further improve the throughput by including an underlay cognitive radio network with an existing multi-carrier NOMA network, using cooperative communication. The throughput is maximized by optimal resource allocation, namely, power allocation, subcarrier assignment, relay selection, user pairing, and subcarrier pairing. Optimal power allocation to the primary and secondary users is accomplished in a way that target rate constraints of the primary users are not affected. The throughput maximization is a combinatorial optimization problem, and the computational complexity increases as the number of users and/or subcarriers in the network increases. To this end, to reduce the computational complexity, a dynamic network resource allocation algorithm is proposed for combinatorial optimization. The simulation results show that the proposed network improves the throughput.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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제2권4호
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pp.407-422
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2004
A new method for the design of predictive controllers for SISO systems is presented. The proposed technique allows uncertainties and constraints to be concluded in the design of the control law. The goal is to design, at each sample instant, a predictive feedback control law that minimizes a performance measure and guarantees of constraints are satisfied for a set of models that describes the system to be controlled. The predictive controller consists of a finite horizon parametric-optimization problem with an additional constraint over the manipulated variable behavior. This is an end-constraint based approach that ensures the exponential stability of the closed-loop system. The inclusion of this additional constraint, in the on-line optimization algorithm, enables robust stability properties to be demonstrated for the closed-loop system. This is the case even though constraints and disturbances are present. Finally, simulation results are presented using a nonlinear continuous stirred tank reactor model.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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