استفاده از الگوریتم بهینه سازی هیبرید ژنتیک و برنامه ریزی مربعی ترتیبی برای بهینه سازی طراحی یک سامانه پیچیده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

گروه مهندسی مکانیک، پردیس شهرضا، دانشگاه اصفهان، ایران

چکیده

هدف این مقاله نشان دادن قابلیت الگوریتم‌های بهینه‌سازی هیبرید در پیدا کردن طرح بهینه مناسب در مسائل بهینه‌سازی سیستم‌های پیچیده است. لذا در این مقاله بهینه‌سازی طراحی یک هواپیمای بی‌سرنشین به عنوان یک سامانه پیچیده با استفاده از روش بهینه‌سازی طراحی چندموضوعی، الگوریتم ژنتیکو الگوریتم بهینه‌سازی هیبرید ارائه داده شده است. در این تحقیق، الگوریتم بهینه‌سازی هیبرید از الگوریتم ژنتیک به عنوان بهینه‌ساز کلی و از روش برنامه‌ریزی مربعی ترتیبی به عنوان بهینه‌ساز محلی استفاده نموده است. مساله بهینه‌سازی این تحقیق یک مساله بهینه‌سازی طراحی چندهدفه است که توابع هدف در نظر گرفته شده در آن کمینه‌سازی وزن برخاست و نیروی پسآی فاز سیر می‌باشند. قیود در نظر گرفته شده نیز مربوط به زوایای انحراف سطوح کنترل، پایداری و ویژگی‌های کیفیت پروازی (ضرائب میرائی، فرکانس-های طبیعی و ثابت‌های زمانی) می‌باشند. مساله بهینه‌سازی طراحی مطرح شده با استفاده از الگوریتم‌ بهینه‌سازی هیبرید و الگوریتم ژنتیک بطور مجزا حل گردیده و نتایج آنها با یکدیگر مقایسه شده است. اگرچه هر دو طرح قابل قبولند اما نتایج نشان می‌دهند که حل‌ بهینه به دست آمده از الگوریتم هیبرید از نقطه نظر توابع هدف بهتر از حل بهینه به دست آمده از الگوریتم ژنتیک است که این موضوع عملکرد خوب این الگوریتم را برای بهینه‌سازی طراحی سیستم‌های پیچیده نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

using genetic hybrid optimization algorithm and sequential quadratic programming for design optimization of a complex system

نویسنده [English]

  • mohammad reza setayandeh
Department of Mechanical engineering, shahreza campus, university of isfahan , iran
چکیده [English]

This paper aims to show the capability of hybrid optimization algorithms in finding the proper optimal plan for optimizing complex systems. So design optimization of an unmanned aerial vehicle has been presented as a complicated system by using multidisciplinary design optimization, genetic algorithm, and hybrid optimization algorithm. This study uses a hybrid optimization algorithm from a genetic algorithm as a global optimizer and from sequential quadratic programming as a local optimizer. The optimization problem of this study is a multi-objective design optimization problem in which the considered objective functions are the minimization of takeoff weight and cruise drag force. The considered constraints are related to the deflection of the control surface, stability, and handling quality specifications (damping coefficients, natural frequencies, and time constants). The proposed design optimization problem has been solved by using a hybrid optimization algorithm and genetic algorithm separately, and their results have been compared to each other. Although both optimal designs are acceptable, results show that the optimal design of the hybrid optimization algorithm is better than the optimal design of the genetic algorithm from an objective functions point of view. This issue shows the good performance of a hybrid optimization algorithm for design optimization of complex systems.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Multidisciplinary design optimization
  • genetic algorithm
  • sequential quadratic programming
  • hybrid optimization algorithm
  • unmanned aerial vehicle