Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tối ưu hóa băng thông, hồ sơ và mặt sóng bằng cách sử dụng các thuật toán PSO, CBO, ECBO và TWO
Tóm tắt
Trong bài báo này, ba thuật toán tối ưu hóa meta-heuristic mới được phát triển, được biết đến là tối ưu hóa các cơ thể va chạm (CBO), tối ưu hóa các cơ thể va chạm nâng cao (ECBO) và tối ưu hóa kéo co (TWO), được sử dụng cho việc định thứ tự nút tối ưu nhằm giảm băng thông, hồ sơ và mặt sóng của các ma trận thưa. CBO là một phương pháp tối ưu hóa đơn giản, được lấy cảm hứng từ va chạm giữa hai vật thể trong một chiều. Mỗi tác nhân được mô hình hóa như một cơ thể có khối lượng và tốc độ xác định. Một va chạm xảy ra giữa các cặp cơ thể, và vị trí mới của các cơ thể va chạm được cập nhật dựa trên các quy luật va chạm. ECBO sử dụng bộ nhớ để lưu giữ một số vị trí tốt nhất cho đến nay nhằm cải thiện hiệu suất của CBO mà không tăng cường độ tính toán. Thuật toán này sử dụng một cơ chế để thoát khỏi các cực tiểu địa phương. Thuật toán mới được phát triển TWO là một thuật toán meta-heuristic đa tác nhân, coi mỗi giải pháp ứng viên như một đội tham gia vào một loạt cuộc thi kéo co. Băng thông, hồ sơ và mặt sóng của một số ma trận đồ thị, có mẫu tương đương với ma trận cấu trúc, được tối thiểu hóa bằng cách sử dụng các phương pháp này. So sánh các kết quả đạt được với những phương pháp hiện có cho thấy khả năng mạnh mẽ của ba thuật toán meta-heuristic mới này trong việc tối ưu hóa băng thông, hồ sơ và mặt sóng.
Từ khóa
#tối ưu hóa băng thông #tối ưu hóa hồ sơ #tối ưu hóa mặt sóng #thuật toán CBO #thuật toán ECBO #thuật toán TWO #ma trận thưaTài liệu tham khảo
Bernardes JAB, Oliveira SLGD (2015) A systematic review of heuristics for profile reduction of symmetric matrices. Procedia Comput Sci 51:221–230
Cassell AC, de C Henderson JC, Kaveh A (1974) Cycle bases for the flexibility analysis of structures. Int J Numer Methods Eng 8(3):521–528
Cuthill E, McKee J (1969) Reducing the bandwidth of sparse symmetric matrices. In: Proceedings of the 24th national conference ACM, Bradon System Press, NJ, p 157–172
Gibbs NE, Poole WG, Stockmeyer PK (1976) An algorithm for reducing the bandwidth and profile of a sparse matrix. SIAM J Numer Anal 12:236–250
Kaveh A. (1974) Applications of topology and matroid theory to the analysis of structures. Ph.D. thesis, Imperial College of Science and Technology, London University, UK
Kaveh A (1986) Ordering for bandwidth reduction. Comput Struct 24:413–420
Kaveh A (1992) Recent developments in the force method of structural analysis. Appl Mech Rev 45(9):401–418
Kaveh A (2004) Structural mechanics: graph and matrix methods, 3rd edn. Research Studies Press, Somerset
Kaveh A (2006) Optimal structural analysis, 2nd edn. John Wiley, Chichester
Kaveh A (2014) Advances in Metaheuristic Algorithms for Optimal Design of Structures. Springer International Publishing, Switzerland
Kaveh A, Behzadi AM (1987) An efficient algorithm for nodal ordering of networks. Iranian J Sci Technol 11:11–18
Kaveh A, Bijari Sh (2015) Bandwidth optimization using CBO and ECBO. Asian J Civil Eng 16(4):535–545
Kaveh A, Ilchi Ghazaan M (2014a) Enhanced colliding bodies optimization for design problems with continuous and discrete variables. Adv Eng Softw 77:66–75
Kaveh A, Ilchi Ghazaan M (2014b) Enhanced colliding bodies algorithm for truss optimization with dynamic constraints, J Comput Civil Eng, ASCE 04014104-1411
Kaveh A, Mahdavi VR (2014a) Colliding bodies optimization: a novel meta-heuristic method. Comput Struct 139:18–27
Kaveh A, Mahdavi VR (2014b) Colliding bodies optimization method for optimum design of truss structures with continuous variables. Adv Eng Softw 70:1–12
Kaveh A, Rahami H (2004) Algebraic Graph theory for suboptimal cycle bases of graphs for an efficient force method. Iranian J Sci Technol Trans B: Technol 28:529–536
Kaveh A, Rahimi Bondarabady HAR (2002) A multi-level finite element nodal ordering using algebraic graph theory. Finite Elem Anal Des 38:245–261
Kaveh A, Roosta GR (1997) Graph-theoretical methods for profile reduction. In: Mouchel centenary conference on innovation in civil and structural engineering, Cambridge, UK
Kaveh A, Sharafi P (2009) Nodal ordering for bandwidth reduction using ant system algorithm. Eng Comput 3(26):313–323
Kaveh A, Sharafi P (2012) Ordering for bandwidth and profile minimization problems via charged system search algorithm. Iranian J Sci Technol Trans Civil Eng C1(36):39–52
Kaveh A, Zolghadr A (2016) A novel meta-heuristic algorithm: tug of war optimization. Int J Optim Civil Eng 6:469–493
King IP (1970) An automatic reordering scheme for simultaneous equations derived from network systems. Int J Numer Methods Eng 2:523–533
Koohestani B, Poli R (2014) Addressing the envelope reduction of sparse matrices using a genetic programming system. Comput Optim Appl 60:789–814
Papademetrious CH (1976) The NP-completeness of bandwidth minimization problem. Comput J 16:177–192
Rahimi Bondarabady HA, Kaveh A (2004) Nodal ordering using graph theory and a genetic algorithm. Finite Elem Anal Des 40(9–10):1271–1280
Sloan SW (1986) An algorithm for profile and wavefront reduction of sparse matrices. Int J Number Methods Eng 23:1693–1704