Topology optimization of structures seeking the best distribution of mass in a design space to improve the structural performance and reduce the weight of a structure is one of the most comprehensive issues in the field of structural optimization. In addition to structures stiffness as the most common objective function, frequency optimization is of great importance in variety of applications too. In this paper, an efficient multi-objective Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method is developed for topology optimization of frequency and stiffness in continuum structures simultaneously. A software package including a Matlab code and Abaqus FE solver has been created for the numerical implementation of multi-objective BESO utilizing the weighted function method. At the same time, by considering the weaknesses of the optimized structure in single-objective optimizations for stiffness or frequency problems, slight modifications have been done on the numerical algorithm of developed multi-objective BESO in order to overcome challenges due to artificial localized modes, checker boarding and geometrical symmetry constraint during the progressive iterations of optimization. Numerical results show that the proposed Multiobjective BESO method is efficient and optimal solutions can be obtained for continuum structures based on an existent finite element model of the structures.
In practical control area, there are many examples with multiple objectives which may conflict or compete with each other like overhead crane control, automatic train operation, and refuse incinerator plant control, etc. These kinds of control problems are called multiobjective control problems, where it is difficult to provide the desired performance with control strategies based on single-objective optimization. Because the conventional control theories usually treat the control problem as the single objective optimization problem , the methods are not adequate to treat the multiobjective control problems. Particularly, in case of large scale systems or ill-defined systems, the multiple obj..
The present paper deals with a multiobjective optimization method based on the co-evolutionary genetic strategy. The co-evolutionary strategy carries out the multiobjective optimization in such way that it optimizes individual objective function as compared with each generation's value while there are more than two genetic evolutions at the same time. In this study, the designs that are out of the given constraint map compared with other objective function value are excepted by the penalty. The proposed multiobjective genetic algorithms are distinguished from other optimization methods because it seeks for the optimized value through the simultaneous search without the help of the single-objective values which have to be obtained in advance of the multiobjective designs. The proposed strategy easily applied to well-developed genetic algorithms since it doesn't need any further formulation for the multiobjective optimization. The paper describes the co-evolutionary strategy and compares design results on the simple structural optimization problem.
Ji, Qiang;Zhang, Shifeng;Zhao, Haoguang;Zhang, Tiankui;Cao, Jinlong
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.11
no.9
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pp.4357-4378
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2017
In cooperative multi-relay networks, the relay nodes which are selected are very important to the system performance. How to choose the best cooperative relay nodes is an optimization problem. In this paper, multi-relay selection schemes which consider either single objective or multi-objective are proposed based on evolutionary algorithms. Firstly, the single objective optimization problems of multi-relay selection considering signal to noise ratio (SNR) or power efficiency maximization are solved based on the quantum bee colony optimization (QBCO). Then the multi-objective optimization problems of multi-relay selection considering SNR maximization and power consumption minimization (two contradictive objectives) or SNR maximization and power efficiency maximization (also two contradictive objectives) are solved based on non-dominated sorting quantum bee colony optimization (NSQBCO), which can obtain the Pareto front solutions considering two contradictive objectives simultaneously. Simulation results show that QBCO based multi-relay selection schemes have the ability to search global optimal solution compared with other multi-relay selection schemes in literature, while NSQBCO based multi-relay selection schemes can obtain the same Pareto front solutions as exhaustive search when the number of relays is not very large. When the number of relays is very large, exhaustive search cannot be used due to complexity but NSQBCO based multi-relay selection schemes can still be used to solve the problems. All simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed schemes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.17
no.8
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pp.1898-1909
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1993
In this paper, a convenient scheme for solving multi-objective optimization problems including fuzzy information in both objective functions and constraints is presented. At first, a multi-objective problem is converted into single objective problem based on the norm method, and a merbership function is constructed by selecting its type and providing the parameters defined by the norm method. Finally, this fuzzy programming problem is converted into an ordinary optimization problem which can be solved by usual nonlinear programming techniques. With this scheme, a designer can conveniently obtain pareto optimal solutions of a fuzzy system only by providing some parameters corresponding to the importance of the objectiv functions. Proposed scheme is simple and efficient in treating multi-objective fuzzy systems compared with and method by with membership function value is provided interactively. To show the validity of the scheme, a simple 3-bar truss example and optimal cutting problem are solved, and the results show that the scheme is very useful and easy to treat multi-objective fuzzy systems.
Multi-level Multi-objective optimization(MLMO) for reinforced concrete framed structure is performed, and compared with the results of single-level single-objective optimization. MLMO method allows flexibility to meet the design needs such as deflection and cost of structures using weighting factors. Using Multi-level formulation, the numbers of constraints and variables are reduced at each levels, and the optimization formulation becomes simplified. The force approximation method is used to reflect the variation in design variables between the substructures, and thus coupling is maintained. And the linear approximated constraints and objective function are used to reduce the number of structural analysis in optimization process. It is shown that the developed algorithm with move limit can converge effectively to optimal solution.
By having accurate knowledge of the magnetic field distribution and the thrust calculation in linear synchronous motors, assessing the performance and optimization of the motor design are possible. In this paper, after carrying out a performance analysis of a single-sided wound secondary linear synchronous motor by varying the motor design parameters in a layer model and a d-q model, machine single- and multi-objective design optimizations are carried out to improve the thrust density of the motor based on the motor weight and the motor efficiency multiplied by its power factor by defining various objective functions including a flexible objective function. A genetic algorithm is employed to search for the optimal design. The results confirm that an overall improvement in the thrust mean, efficiency multiplied by the power factor, and thrust to the motor weight ratio are obtained. Several design conclusions are drawn from the motor analysis and the design optimization. Finally, a finite element analysis is employed to evaluate the effectiveness of the employed machine models and the proposed optimization method.
The fabric braided braking hose that delivers the driver's braking force to brake cylinder undergoes the large deformation cyclic motion according to the steering and bump/rebound motions of vehicle. The cyclic large deformation of braking hose may give rise to two critical problems: the interference with other adjacent vehicle parts and the micro cracking stemming from the fatigue damage accumulation. Hence, both the hose deformation and the fatigue damage become the critical issue in the design of braking hose. In this context, this paper introduces a multi-objective optimization method for minimizing the both quantities. The total length of hose and the helix angles of fabric braided composite layers are chosen for the design variables, and the maximum hose deformation and the critical fatigue life cycle are defined by the individual single objective functions. The trade-off between two single objective functions is made by introducing the weighting factors. The proposed optimization method is validated and the improvement of initial hose design is examined through the benchmark simulation. Furthermore, the dependence of optimum solutions on the weighting factors is also investigated.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.9
no.9
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pp.3293-3311
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2015
Cloud services are required to be composed as a single service to fulfill the workflow applications. Service composition in Cloud raises new challenges caused by the diversity of users with different QoS requirements and vague preferences, as well as the development of cloud computing having geographically distributed characteristics. So the selection of the best service composition is a complex problem and it faces trade-off among various QoS criteria. In this paper, we propose a Cloud service composition approach based on evolutionary algorithms, i.e., NSGA-II and MOPSO. We utilize the combination of multi-objective evolutionary approaches and Decision-Making method (AHP) to solve Cloud service composition optimization problem. The weights generated from AHP are applied to the Crowding Distance calculations of the above two evolutionary algorithms. Our algorithm beats single-objective algorithms on the optimization ability. And compared with general multi-objective algorithms, it is able to precisely capture the users' preferences. The results of the simulation also show that our approach can achieve a better scalability.
Proceedings of the Korea Society for Simulation Conference
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1994.10a
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pp.1-2
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1994
With the prevalence of computers in modern organizations, simulation is receiving more atention as an effectvie decision -making tool. Simualtion is a computer-based numerical technique which uses mathmatical and logical models to approximate the behaviror of a real-world system. However, iptimization of synamic stochastic systems often defy analytical and algorithmic soluions. Although a simulation approach is often free fo the liminting assumption s of mathematical modeling, cost and time consiceration s make simulation the henayst's last resort. Therefore, whenever possible, analytical and algorithmica solutions are favored over simulation. This paper discussed the issues and procedrues for using simulation as a tool for optimization of stochastic complex systems that are dmodeled by computer simulation . Its emphasis is mostly on issues that are speicific to simulation optimization instead of consentrating on the general optimizationand mathematical programming techniques . A simulation optimization problem is an optimization problem where the objective function. constraints, or both are response that can only be evauated by computer simulation. As such, these functions are only implicit functions of decision parameters of the system, and often stochastic in nature as well. Most of optimization techniqes can be classified as single or multiple-resoneses techniques . The optimization of single response functins has been researched extensively and consists of many techniques. In the single response category, these strategies are gradient based search techniques, stochastic approximate techniques, response surface techniques, and heuristic search techniques. In the multiple response categroy, there are basically five distinct strategies for treating the responses and finding the optimum solution. These strategies are graphica techniqes, direct search techniques, constrained optimization techniques, unconstrained optimization techniques, and goal programming techniques. The choice of theprocedreu to employ in simulation optimization depends on the analyst and the problem to be solved. For many practival and industrial optimization problems where some or all of the system components are stochastic, the objective functions cannot be represented analytically. Therefore, modeling by computersimulation is one of the most effective means of studying such complex systems. In this paper, after discussion of simulation optmization techniques, the applications of above techniques will be presented in the modeling process of many flexible manufacturing systems.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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