new5
حراج!

الگوريتم ژنتيك

49.000تومان 39.000تومان

توضیحات

فایل pdf
سمينار براي دريافت درجه كارشناسي ارشد “M.Sc”

مهندسي عمران – سازه هاي هيدروليكي

چكيده
مدل سازي به معناي استخراج روابط بين پديده هاي مرتبط با هم و ارايه يك سيستم پويا است، تا امكان پيشگويي تغييرات پديده يا پديده ها نسبت به زمان، مكان و غيره به وجود آيد. ساخت مدل بر پايه كشف روابط منطقي و شناخت و تفسير اين روابط امكان پذير مي گردد.
بهينه سازي عبارت است از جستجو براي يك سياست بهره برداري انعطاف پذير كه مقدار تابع هدف را مينيمم يا ماكزيمم مي كند. اين واژه داراي يك مفهوم رياضي است. به طور ساده ميتوان گفت در شرايط بهينه، سود خالص حاصل از عملكرد سيستم حداكثر خواهد بود به عبارت ديگر حالتي از عملكرد سيستم مورد جستجو قرار ميگيرد كه در آن محصول توليد شده حداكثر سود خالص را تضمين نمايد. به تعبير رياضي بهينهسازي سيستم به دنبال حداكثر نمودن يك تابع ضمني مانند U است كه در آن شرايط و محدوديت هايي مانند F وجود دارد.
الگوريتم ژنتيك نوع خاصي از الگوريتمهاي تكامل است كه از تكنيكهاي زيست شناسي مانند وراثت و جهش استفاده ميكند.
الگوريتمهاي ژنتيك معمولاً به عنوان يك شبيه ساز كامپيوتر كه در آن جمعيت يك نمونهٔ انتزاعي (كروموزوم ها) از نامزدهاي راه حل يك مسأله بهينه سازي به راه حل بهتري منجر شود، پياده سازي مي شوند.همانطور كه قبلا گفتيم، به طور سنتي راه حل ها به شكل رشته هايي از 0 و 1 بودند، اما امروزه به گونه هاي ديگري هم پياده سازي شده اند. فرضيه با جمعيتي كاملاً تصادفي منحصر بفرد آغاز ميشود و در نسل ها ادامه مييابد. در هر نسل گنجايش تمام جمعيت ارزيابي ميشود، چندين فرد منحصر در فرايندي تصادفي از نسل جاري انتخاب ميشوند (بر اساس شايستگي ها) و براي شكل دادن نسل جديد، اصلاح ميشوند (كسر يا دوباره تركيب ميشوند) و در تكرار بعدي الگوريتم به نسل جاري تبديل ميشود.
كلمات كليدي: مدل سازي، بهينه سازي، شبيه سازي، الگوريتم ژنتيك
مقدمه
در مسائل تصميم گيري به منظور رسيدن به اهداف مورد نظر مي توان مسئله را به صورت يك مدل رياضي تبديل نمود و از روش هاي بهينه سازي موجود بهره جست. تبديل يك مسئله تصميم گيري به يك مدل رياضي، مدل سازي ناميده مي شود. به طور كلي مدل سازي سيستم ها به دو منظور شبيه سازي و بهينه سازي انجام مي گيرد.
مدل هاي بهينه سازي كه مبتني بر الگوريتم هاي رياضي اي هستند كه قادر به تعيين بهترين و بهينه ترين راه حل براي مسائل مي باشند. و اين راه حل ها از دقت بالايي برخوردار بوده و باعث افزايش منافع مي شوند. اين مدل ها مي توانند خطي يا غير خطي باشند. در حاليكه مدل هاي شبيه سازي به پيش بيني عملكرد سيستم با توجه به مقادير متغيرهاي داده شده توسط كاربر محدود است، مدل هاي بهينه سازي به صورت خودكار به جستجوي يك گروه بهينه از بين مقادير متغيرهاي تصميم مي پردازند.
الگوريتم ژنتيك يكي از روشهاي جديد بهينه سازي است كه بيشتر براي بهينه سـازي مسـائل بسـيارپيچيده وغير خطي به كار مي رود. اساس اين روش بر مبناي فرايند تكامل است.
در واقع اساس اين روش بر پايه اصل “سير تكاملي جانداران در طبيعت”يا”انتخاب طبيعت”است.
در همه مسائل،الگوريتم ژنتيك به وسيله تابع هدف خود كه از نوع ماكزيمم است،نقطه بهينه را در مسئله ميابد.
الگوريتم هاي ژنتيك تفاوت بسيار زيادي با روش هاي بهينه سازي قديمي دارند. در اين الگوريتم بايد فضاي طراحي به فضاي ژنتيك تبديل شود. بنابراين الگوريتم هاي ژنتيك با يك سري متغيرهاي كدشده كار مي كنند. مزيت كار با متغيرهاي كدشده در اين است كه اصولاً كدها قابليت تبديل فضاي پيوسته به فضاي گسسته را دارند. يكي از تفاوت هاي اصلي اين روش با روش هاي قديمي بهينه سازي در اين است كه الگوريتم ژنتيك با جمعيت يا مجموعه اي از نقاط در يك لحظه خاص كار مي كند.
روش الگوريتم ژنتيك ضمن آن كه هزينه نسبتاً زيادي در مقايسه با ساير روش هاي بهينه سازي دارد، در پروژه هاي چند منظوره و پيچيده كاربرد داشته و نسبتاً سريع به جواب ميرسد.

فصل اول
تعريف مسئله

1-1-تعريف مدل و مدلسازي
مدل شرحي ساده از هويت يا فرآيندي پيچيده است . به عبارت ديگر مدل سازي به معناي استخراج روابط بين پديده هاي مرتبط با هم و ارايه يك سيستم پويا است، تا امكان پيشگويي تغييرات پديده يا پديده ها نسبت به زمان، مكان و غيره به وجود آيد. ساخت مدل بر پايه كشف روابط منطقي و شناخت و تفسير اين روابط امكان پذير مي گردد . در شرايط حاضر استفاده از مدل تقريبا در تمامي علوم، كاري متعارف مي باشد به طوري كه امروزه از شبيه سازي انفجارهاي اتمي گرفته تا علوم انساني، از مدل استفاده مي شود ( Le Ngo, 2007 Long). در علوم مهندسي با پيشرفت محا سبات عددي و ساخت كامپيوترهاي پرسرعت طي چند دهه اخير، زمينه لازم براي ساخت و ارايه مدل، بيش از پيش فراهم گرديده است . در علوم مختلف كشاورزي و از آن جمله آبياري و زهكشي نيز مدل سازي در حال توسعه مي باشد . استفاده از مدل ها ، زمينه لازم را براي پاسخ هاي سريع، دقيق و اقتصادي به بسياري از سوالات فراهم آورده است(Mitchell , 1999).
در مسائل تصميم گيري به منظور رسيدن به اهداف مورد نظر مي توان مسئله را به صورت يك مدل رياضي تبديل نمود و از روش هاي بهينه سازي موجود بهره جست. تبديل يك مسئله تصميم گيري به يك مدل رياضي، مدل سازي ناميده مي شود. به طور كلي مدل سازي سيستم ها به دو منظور شبيه سازي و بهينه سازي انجام مي گيرد(كارآموز ، 1385).
مدل ها را به شيوه هاي مختلفي مي توان طبقه بندي كرد. بطور كلي سـه نـوع مـدل توليـد كننـدهوجود دارد:
1-مدل هاي شبيه سازي كه مبتني بر قوانين بهره برداري از پيش تعيين شده هستند. اين مدل ها فقط مي توانند جواب هاي بهينه نزديك را تعيين كنند كه در برخي موارد اين جواب ها قابل قبول نيستند. شبيه سازي سيستم به ازاي مقادير جواب هاي امكان پذير ورودي مي تواند جهت بررسي مشخصات مدل و ميزان دستيابي به اهداف به ازاي مقادير مختلف متغيرهاي تصميم گيري مورداستفاده قرار گيرد.
2- مدل هاي بهينه سازي كه مبتني بر الگوريتم هاي رياضي اي هستند كه قادر به تعيين بهترين و بهينه ترين راه حل براي مسائل مي باشند. و اين راه حل ها از دقت بالايي برخوردار بوده و باعث افزايش منافع مي شوند. اين مدل ها مي توانند خطي يا غير خطي باشند. در حاليكه مدل هاي شبيه سازي به پيش بيني عملكرد سيستم با توجه به مقادير متغيرهاي داده شده توسط كاربر محدود است، مدل هاي بهينه سازي به صورت خودكار به جستجوي يك گروه بهينه از بين مقادير متغيرهاي تصميم مي پردازند.
بهينه سازي در واقع تعيين مقادير متغيرهاي تصميم است به صورتي كه معيار يا هدف موردنظر بهينه گردد(S.Jebaraj, 2004 ).
1-2-مقدمه اي بر مدل هاي بهينه سازي
به طور كلي، بهينه سازي عبارت است از جستجو براي يك سياست بهره برداري انعطاف پذير كه مقدار تابع هدف را مينيمم يا ماكزيمم مي كند. اين واژه داراي يك مفهوم رياضي است. به طور ساده مي توان گفت در شرايط بهينه ، سود خالص حاصل از عملكرد سيستم حداكثر خواهد بود به عبارت ديگر حالتي از عملكرد سيستم مورد جستجو قرار مي گيرد كه در آن محصول توليد شده حداكثر سود خالص را تضمين نمايد. به تعبير رياضي بهينه سازي سيستم به دنبال حداكثر نمودن يك تابع ضمني مانند U است كه در آن شرايط و محدوديت هايي مانند F وجود دارد(جواهري ، 1385).
تابع هدف هسته اصلي مدل هاي بهينه سازي را تشكيل مي دهد. اين تابع كه با توجه به قيود و محدوديت هاي سيستم به حداقل يا حداكثر رسانده مي شود، بايد در يك قالب رياضي مناسب و با متغيرهاي تصميم بيان شود. تابع هدف ممكن است يك تابع هزينه(جريمه) يا يك تابع
.(Rafael B. Macabiog, 2001)مطلوبيت(سود) باشد
هر مسئله مهندسي ممكن است داراي چندين جواب مختلف باشد كه بعضي از آنها ممكن و بعضيغيرممكن است. وظيفه طراحان پيدا كردن بهترين جواب ممكن از ميان جواب هاي مختلف است.
مجموعه جواب هاي ممكن فضاي طراحي را شكل مي دهند كه بايد در اين فضا به جستجوي بهترين جواب پرداخت(كارآموز، 1382).
مسئله طراحي و بهره برداري بهينه از ديدگاه منابع آب يك سد برقابي، يك مسئله بهينه سازي نسبتاً پيچيده به دليل وجود متغيرهاي تصميم طراحي و بهره برداري به شكل توام، توابع غيرخطي با فضاي غير محدب و قيود احتمالاتي است.
كاربرد روش هاي تحليل سيستمي مانند بهينه سازي و شبيه سازي در تعريف، تشخيص، ارزيابي و انتخاب طرح ها، مقررات و سرمايه گذاري در منابع آب كه هرچه نزديك تر به نيازها و اهداف طراحان، استفاده كنندگان و افراد ذينفع و درگير با طرح هاي مديريتي منابع آب قرار دارند، به طور قابل ملاحظه اي مفيد بوده و استفاده از ابزار و روش هاي تحليل سيستمي در طرح ريزي سيستم هاي منابع آب هر روزه افزايش مي يابد. روش كاربردي و مرسوم در طراحي سدهاي برقابي استفاده از مدل هاي شبيه سازي بر مبناي اعتمادپذيري با استفاده از قواعد بهره برداري معلوم است. علي رغم اينكه مدل هاي شبيه سازي در ارزيابي عملكرد مخازن برقابي در شرايط گوناگون، مدل هاي كارايي مي باشند؛ اين مدل ها در زمينه انتخاب و تعريف بهترين تركيب متغيرهاي تصميم و اهداف ابزار كاملي نيستند. در مدل هاي شبيه سازي براي انتخاب بهينه اجزاء مدل، ممكن است از يك روند مبتني بر سعي و خطا در طي چندين گام براي تعداد محدودي از پارامترهاي طراحي استفاده شود. در اين شرايط رسيدن به بهترين جواب عملاً ممكن نخواهد بود. از طرفي بهينه سازي طراحي و بهره برداري از مخازن برقابي با استفاده از روش هاي بهينه سازي كلاسيك نظير غيرخطي و غيرمحدب بودن مدل و نيز چگونگي احتساب قيود احتمالاتي مربوط به اعتمادپذيري نياز انرژي مواجه است. در اين زمينه استفاده از روش هاي بهينه سازي بر مبناي شبيه سازي از نوع الگوريتم هاي جستجوي هوشمند مي تواند مورد توجه قرار گيرد. اين روش ها در يك فرآيند جستجوي خودكار و تكاملي به جستجوي بهترين تركيب متغيرهاي طراحي و سياست بهره برداري يك مخزن برقابي با استفاده ازيك مدل شبيه سازي مي پردازد(كارآموز، 1385).
1-3-روش هاي بهينه سازي
از سال 1940 تاكنون روش هاي بهينه سازي متعددي مطرح شده است كه به عنوان روش هاي كلاسيك شناخته مي شوند. از آن جمله مي توان به روش هاي زير اشاره نمود:
1- برنامه ريزي خطي
2- برنامه ريزي غيرخطي
3- برنامه ريزي پويا
4- روش اكتشافي
5- روش صف
6- روش جايگزيني
7- روش زمان بندي
طبقه بندي كلي روش هاي بهينه سازي در شكل(2- 5) نشان داده شده است. اما روش هاي جديد بهينه سازي كه امروزه در حل بسياري از مسائل مختلف مورد استفاده قرار مي گيرند در شكل (2-6) ارائه شده اند(كارآموز ، 1385).

دیدگاهها

هیچ دیدگاهی برای این محصول نوشته نشده است.

اولین نفری باشید که دیدگاهی را ارسال می کنید برای “الگوريتم ژنتيك”

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

35 + = 36

شناسه محصول: d678 دسته: