Multimodal optimization is one of the most interesting topics in evolutionary computational discipline. Simple genetic algorithm, a basic and good-performance genetic algorithm, shows bad performance on multimodal problems, taking long generation time to obtain the optimum, converging on the local extrema in early generation. In this paper, we propose a new genetic algorithm with two new genetic mutational operators, i.e. global and local mutation operators, and no genetic crossover. The proposed algorithm is similar to Simple GA and the two genetic operators are as simple as the conventional mutation. They just mutate the genes from left or right end of a chromosome till the randomly selected gene is replaced. In fact, two operators are identical with each other except for the direction where they are applied. Their roles of shaking the population (global searching) and fine tuning (local searching) make the diversity of the individuals being maintained through the entire generation. The proposed algorithm is, therefore, robust and powerful.
Genetic Algorithms(GA), which are based on the theory of natural evolution, have been evaluated highly for their robust performances. Traditional GA has mostly used binary code for representing design variable. The binary code GA has many difficulties to solve optimization problems with continuous design variables because of its large computer core memory size, inefficiency of its computing time, and its bad performance on local search. In this paper, a real code GA is proposed for dealing with the above problems. So, new crossover and mutation processes of GA are developed to use continuous design variables directly. The results of read code GA are compared with those of binary code GA for several single and multiple objective optimization problems. As a result of comparisons, it is found that the performance of the real code GA is better than that of the binary code GA, and concluded that the real code GA developed here can be used for the general optimization problem.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.19
no.10
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pp.120-129
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2002
An integrated structure and controller design approach for rotating cantilever beam is presented. An optimization method is developed for improving positioning performance considering the elastic deformations during high speed rotation and adopting the beam shape and the control gains as design variables. For this end, a dynamic model is setup by the finite element method according to the shape of the beam. The mass and stiffness of the beam are distributed in such a way that the closed-loop poles of the control system should be located leftmost in the complex s-plane. For optimization method, the simulated annealing method is employed which has higher probability to find the global minimum than the gradient-based down-hill methods. Sequential design and simultaneous design methods are proposed to obtain the optimal shape and controller. Simulations are performed with new designs by the two methods to verify the effectiveness of the approach and the results show that the settling time is improved for point-to-point position controls.
International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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v.2
no.2
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pp.95-107
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2001
This paper is devoted to the parameter optimization of unmanned aerial vehicle's (UAV) flight control laws. Optimization procedure is based on the ideas of mixed $H_2/H_{\infty}$ control of multi-model plants. By using this approach, some partial $H_2$-terms defining the performance of nominal and parametrically perturbed Flight Control System (FCS) responses to deterministic command signals in stochastic atmosphere as well as $H_{\infty}$-terms defining robustness of the FCS can be incorporated in the composite cost function. Special penalty function imposed on the location of closed-loop system's poles keeps the speed of response and oscillatory properties for both nominal and perturbed FCS in reasonable limits. That is the reason why this procedure may provide reasonable trade-off between the performance and robustness of FCS that are very important especially for UAV. Its practical importance is illustrated by case studies of lateral and longitudinal control of small UAV.
Self-consolidating concrete (SCC) in the fresh state is known for its excellent deformability, high resistance to segregation, and use, without applying vibration, in congested reinforced concrete structures characterized by difficult casting conditions. Such a concrete can be obtained by incorporating either mineral or chemical admixtures. This paper presents the results of an investigation to asses the applicability of Abram's law in predicting the compressive strength of SCC to any given age. Abram's law is based on the assumption that the strength of concrete with a specific type of aggregate at given age cured at a prescribed temperature depends primarily on the water-to-cement ratio (W/C). It is doubtful that such W/C law is applicable to concrete mixes with mineral or chemical admixtures as is the case for SCC where water to binder ratio (W/B) is used instead of W/C as the basis for mix design. Strength data of various types of SCC mixtures is collected from different sources to check the performance of Abram's law. An attempt has been made to generalize Abram's law by using various optimization methodologies on collected strength data of various SCC mixtures. A set of generalized equations is developed for the prediction of SCC strength at various ages. The performance of generalized equations is found better than original Abram's equations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.6
no.12
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pp.3117-3132
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2012
The tree topology in multicast systems has high transmission efficiency, low latency, but poor resilience to node failures. In our work, some nodes are selected as backbone nodes to construct a tree-like core overlay. Backbone nodes are reliable enough and have strong upload capacity as well, which is helpful to overcome the shortcomings of tree topology. The core overlay is organized into a spanning tree while the whole overlay is of mesh-like topology. This paper focuses on improving the performance of the application-layer multicast overlay by optimizing the core overlay which is periodically adjusted with the proposed optimization algorithm. Our approach is to construct the overlay tree based on the out-degree weighted reliability where the reliability of a node is weighted by its upload bandwidth (out-degree). There is no illegal solution during the evolution which ensures the evolution efficiency. Simulation results show that the proposed approach greatly enhances the reliability of the tree-like core overlay systems and achieves shorter delay simultaneously. Its reliability performance is better than the reliability-first algorithm and its delay is very close to that of the degree-first algorithm. The complexity of the proposed algorithm is acceptable for application. Therefore the proposed approach is efficient for the topology optimization of a real multicast overlay.
Shahryari, Homayoon;Karami, M. Reza;Chiniforush, Alireza A.
Earthquakes and Structures
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v.16
no.2
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pp.165-175
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2019
Incremental dynamic analysis (IDA), as an accurate method to evaluate the parameters of structural performance levels, requires many non-linear time history analyses, using a set of ground motion records which are scaled to different intensity levels. Therefore, this method is very computationally demanding. In this study, a new method is presented to estimate the summarized (16%, 50%, and 84% fractiles) IDA curves of a first-mode dominated structure using discrete wavelet transform and bees optimization algorithm. This method reduces the number of required ground motion records for the prediction of the summarized IDA curves. At first, a subset of first list ground motion records is decomposed by means of discrete wavelet transform which have a low dispersion estimating the summarized IDA curves of equivalent SDOF system of the main structure. Then, the bees algorithm optimizes a series of factors for each level of detail coefficients in discrete wavelet transform. The applied factors change the frequency content of original ground motion records which the generated ground motions records can be utilized to reliably estimate the summarized IDA curves of the main structure. At the end, to evaluate the efficiency of the proposed method, the seismic behavior of a typical 3-story special steel moment frame, subjected to a set of twenty ground motion records is compared with this method.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.3
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pp.43-50
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2021
A tilted tall building is actively constructed as landmark structures around world to date. Because lateral displacement responses of a tilted tall building occurs even by its self-weight, reduction of seismic responses is very important to ensure structural safety. In this study, a smart tuned mass damper (STMD) was applied to the example tilted tall building and its seismic response control performance was investigated. The STMD was composed of magnetorheological (MR) damper and it was installed on the top floor of the example building. Control performance of the STMD mainly depends on the control algorithn. Fuzzy logic controller (FLC) was selected as a control algorithm for the STMD. Because composing fuzzy rules and tuning membership functions of FLC are difficult task, evolutionary optimization algorithm (EOA) was used to develop the FLC. After numerical simulations, it has been seen that the STMD controlled by the EOA-optimized FLC can effectively reduce seismic responses fo the tilted tall building.
As central-slotted box decks usually have excellent flutter performance, studies on this type of deck mostly focus on the vortex-induced vibration (VIV) control. Yet with the increasing span lengths, cable-supported bridges may have critical wind speeds of wind-induced static instability lower than that of the flutter. This is especially likely for bridges with a central-slotted box deck. As a result, the overall aerodynamic performance of such a bridge will depend on its wind-induced static stability. Taking a 1400 m-main-span cable-stayed bridge as an example, this study investigates the influence of a series of deck shape parameters on both static and flutter instabilities. Some crucial shape parameters, like the height ratio of wind fairing and the angle of the inner-lower web, show opposite influences on the two kinds of instabilities. The aerodynamic shape optimization conducted for both static and flutter instabilities on the deck based on parameter-sensitivity studies raises the static critical wind speed by about 10%, and the overall critical wind speed by about 8%. Effective VIV countermeasures for this type of bridge deck have also been proposed.
Journal of the Korea Institute of Military Science and Technology
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v.25
no.4
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pp.412-424
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2022
Since traditional derivative-based optimization for noisy simulation shows bad performance, evolutionary algorithms are considered as substitutes. Especially in case when outputs are binary, more simulation trials are needed to get near-optimal solution since the outputs are discrete and have high and heterogeneous variance. In this paper, we propose a genetic algorithm called SARAGA which adopts dynamic resampling and fitness approximation using surrogate. SARAGA reduces unnecessary numbers of expensive simulations to estimate success probabilities estimated from binary simulation outputs. SARAGA allocates number of samples to each solution dynamically and sometimes approximates the fitness without additional expensive experiments. Experimental results show that this novel approach is effective and proper hyper parameter choice of surrogate and resampling can improve the performance of algorithm.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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