The size and topology of geometrically nonlinear dome structures are optimized thereby minimizing both its entire weight & joint (node) displacements and maximizing load-carrying capacity. Design constraints are implemented from provisions of American Petroleum Institute specification (API RP2A-LRFD). In accordance with the proposed design constraints, the member responses computed by use of arc-length technique as a nonlinear structural analysis method are checked at each load increment. Thus, a penalization process utilized for inclusion of unfeasible designations to genetic search is correspondingly neglected. In order to solve this complex design optimization problem with multiple objective functions, Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA II) approach is employed as a multi-objective optimization tool. Furthermore, the flexibility of proposed optimization is enhanced thereby integrating an automatic dome generating tool. Thus, it is possible to generate three distinct sphere-shaped dome configurations with varying topologies. It is demonstrated that the inclusion of brace (diagonal) members into the geometrical configuration of dome structure provides a weight-saving dome designation with higher load-carrying capacity. The proposed optimization approach is recommended for the design optimization of geometrically nonlinear dome structures.
This paper proposes a numerical optimization method to design the mesoscale architecture of textile composite for simultaneously enhancing mechanical and thermal properties, which compete with each other making it difficult to design intuitively. The base cell of the periodic warp and fill yarn system is served as the design space, and optimal fibre yarn geometries are found by solving the optimization problem through the proposed method. With the help of homogenization method, analytical formulae for the effective material properties as functions of the geometry parameters of plain-woven textile composites were derived, and they are used to form the inverse homogenization method to establish the design problem. These modules are then put together to form a multiobjective optimization problem, which is formulated in such a way that the optimal design depends on the weight factors predetermined by the user based on the stiffness and thermal terms in the objective function. Numerical examples illustrate that the developed method can achieve reasonable designs in terms of fibre yarn paths and geometries.
In this research, for the first time, a new optimization method, i.e., strength Pareto evolutionary algorithm II (SPEA-II), is developed for the burnable poison placement (BPP) optimization of a nuclear reactor core. In the BPP problem, an optimized placement map of fuel assemblies with burnable poison is searched for a given core loading pattern according to defined objectives. In this work, SPEA-II coupled with a nodal expansion code is used for solving the BPP problem of Kraftwerk Union AG (KWU) pressurized water reactor. Our optimization goal for the BPP is to achieve a greater multiplication factor ($K_{eff}$) for gaining possible longer operation cycles along with more flattening of fuel assembly relative power distribution, considering a safety constraint on the radial power peaking factor. For appraising the proposed methodology, the basic approach, i.e., SPEA, is also developed in order to compare obtained results. In general, results reveal the acceptance performance and high strength of SPEA, particularly its new version, i.e., SPEA-II, in achieving a semioptimized loading pattern for the BPP optimization of KWU pressurized water reactor.
Journal of Institute of Control, Robotics and Systems
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v.4
no.5
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pp.592-599
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1998
In this paper, we design a tracking controller which satisfies transient response specifications and maintains tracking error within a tolerable limit for the uncertain track-following system of an optical disk drive. To this end, a robust $H_{\infty}$ control problem with regional stability constraints and sinusoidal disturbance rejection is considered. The internal model principle is used for rejecting the sinusoidal disturbance caused by eccentric rotation of the disk. We show that a condition satisfying the regional stability constraints can be expressed in terms of a linear matrix inequality (LMI) using the Lyapunov theory and S-procedure. Finally, a tracking controller is obtained by solving an LMI optimization problem involving two linear matrix inequalities. The proposed controller design method is evaluated through an experiment.
Kim, Kwan-Woo;Mitsuo Gen;Hwang, Rea-Kook;Genji Yamazaki
Proceedings of the Korean Institute of Intelligent Systems Conference
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2003.09a
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pp.187-190
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2003
Many manufacturing companies consider the integrated and concurrent scheduling because they need the global optimization technology that could manufacture various products more responsive to customer needs. In this paper, we propose an advanced scheduling model to generate the schedules considering resource constraints and precedence constraints in make-to-order (MTO) manufacturing environments. Precedence of work- in-process(WIP) and resources constraints have recently emerged as one of the main constraints in advanced scheduling problems. The advanced scheduling problems is formulated as a multiobjective mathematical model for generating operation schedules which are obeyed resources constraints, alternative workstations of operations and the precedence constraints of WIP in MTO manufacturing. For effectively solving the advanced scheduling problem, the multi-objective hybrid genetic algorithm (m-hGA) is proposed in this paper. The m-hGA is to minimize the makespan, total flow time of order, and maximum tardiness for each order, simultaneously. The m-hGA approach with local search-based mutation through swap mutation is developed to solve the advanced scheduling problem. Numerical example is tested and presented for advanced scheduling problems with various orders to describe the performance of the proposed m-hGA.
In Part 1, we derived robust stability conditions for an LTI interconnected to time-varying nonlinear perturbations belonging to several classes of nonlinearities. These conditions were presented in terms of positive definite solutions to LMI. In this paper we address a problem of synthesizing feedback controllers for linear time-invariant systems under structured time-varying uncertainties, combined with a worst-case H$_{2}$ performance. This problem is introduced in [7, 8, 15, 35] in case of time-invariant uncertainties, where the necessary conditions involve highly coupled linear and nonlinear matrix equations. Such coupled equations are in general difficult to solve. A convex optimization approach will be employed in this synthesis problem in order to avoid solving highly coupled nonlinear matrix equations that commonly arises in multiobjective synthesis problem. Using LMI formulation, this convex optimization problem can in turn be cast as generalized eigenvalue minimization problem, where an attractive algorithm based on the method of centers has been recently introduced to find its solution [30, 361. In the present paper we will restrict our discussion to state feedback case with Popov multipliers. A more general case of output feedback and other types of multipliers will be addressed in a future paper.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.11
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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.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.2
no.4
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pp.463-474
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2004
Game theory is a method of mathematical analysis developed to study the decision making process. In 1928, Von Neumann mathematically proved that every two-person, zero-sum game with many pure finite strategies for each player is deterministic. In the early 50's, Nash presented another concept as the basis for a generalization of Von Neumann's theorem. Another central achievement of game theory is the introduction of evolutionary game theory, by which agents can play optimal strategies in the absence of rationality. Through the process of Darwinian selection, a population of agents can evolve to an Evolutionary Stable Strategy (ESS) as introduced by Maynard Smith in 1982. Keeping pace with these game theoretical studies, the first computer simulation of coevolution was tried out by Hillis. Moreover, Kauffman proposed the NK model to analyze coevolutionary dynamics between different species. He showed how coevolutionary phenomenon reaches static states and that these states are either Nash equilibrium or ESS in game theory. Since studies concerning coevolutionary phenomenon were initiated, there have been numerous other researchers who have developed coevolutionary algorithms. In this paper we propose a new coevolutionary algorithm named Game theory based Coevolutionary Algorithm (GCEA) and we confirm that this algorithm can be a solution of evolutionary problems by searching the ESS. To evaluate this newly designed approach, we solve several test Multiobjective Optimization Problems (MOPs). From the results of these evaluations, we confirm that evolutionary game can be embodied by the coevolutionary algorithm and analyze the optimization performance of our algorithm by comparing the performance of our algorithm with that of other evolutionary optimization algorithms.
Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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2002.11b
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pp.295-300
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2002
In conventional model updating using single-objective optimization techniques, incompatible physical data are compared with each other using weighting factors. There are no general rules for selecting the weighting factors since they are not directly related with the dynamic behavior of an updated model. So one of the most difficult tasks, in model updating study, is 'balancing among the correlations' i.e. 'trade-off'. In this work, a multiobjecitive optimization technique called 'satisficing trade-off method' is introduced to extremize several correlations simultaneously. The absurd need for the weighting factors can be avoided using this technique. And the updated model with the most appropriate correlations is obtained easily in interactive way. Especially automatic trade-off is employed to increase the rate of convergence to the desired model. Its effectiveness is verified by application to a real engineering problem, HDD cover model updating.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.33
no.6
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pp.419-426
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2020
The structural design of the steel eccentrically braced frame (EBF) was developed and analyzed in this study through multiobjective optimization (MOO). For the optimal design, NSGA-II which is one of the genetic algorithms was utilized. The amount of structure and interfloor displacement were selected as the objective functions of the MOO. The constraints include strength ratio and rotation angle of the link, which are required by structural standards and have forms of the penalty function such that the values of the objective functions increase drastically when a condition is violated. The regulations in the code provision for the EBF system are based on the concept of capacity design, that is, only the link members are allowed to yield, whereas the remaining members are intended to withstand the member forces within their elastic ranges. However, although the pareto front obtained from MOO satisfies the regulations in the code provision, the actual nonlinear behavior shows that the plastic deformation is concentrated in the link member of a certain story, resulting in the formation of a soft story, which violates the capacity design concept in the design code. To address this problem, another constraint based on the Eurocode was added to ensure that the maximum values of the shear overstrength factors of all links did not exceed 1.25 times the minimum values. When this constraint was added, it was observed that the resulting pareto front complied with both the design regulations and capacity design concept. Ratios of the link length to beam span ranged from 10% to 14%, which was within the category of shear links. The overall design is dominated by the constraint on the link's overstrength factor ratio. Design characteristics required by the design code, such as interstory drift and member strength ratios, were conservatively compared to the allowable values.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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