الگوریتم تجمع ذرات اصلاح شده با جهش دینامیکی و کاربرد آن در بهینه‌سازی قابهای خمشی بتن آرمه

Abstract

هدف از تحقیق حاضر، بررسی میزان تاثیرگذاری جهش دینامیکی در بهبود عملکرد الگوریتم PSO استاندارد است. الگوریتم جدید تولید شده، الگوریتم تجمع ذرات اصلاح شده MPSO نامگذاری شده است که در آن جهت گریز از بهینه‌های محلی، از جهش دینامیکی بهره جسته شده است. بهینه‌سازی به معنای یافتن بهترین پاسخ یک مسئله تحت شرایط یک سری قیود از پیش تعیین شده است. منظور از بهترین پاسخ بسته به نوع مسئله می‌تواند متفاوت باشد. بعنوان مثال در مسائل مهندسی سازه، بهترین پاسخ می‌تواند هزینه حداقل ساخت و ساز یا توزیع بسیار نزدیک به یکنواخت تغییرمکان نسبی طبقات و غیره باشد. در دیگر علوم نیز این موضوع مطرح است که از آن میان می‌توان به مسائل مربوط به حمل و نقل، برق و الکترونیک، زیست‌شناسی، جامعه‌شناسی و غیره اشاره نمود. روشهای مختلفی برای حل مسائل بهینه‌سازی مطرح شده است که می‌توان آنها را در دو مجموعه کلی روشهای مبتنی بر مشتق و روشهای فراکاوشی طبقه بندی کرد. روشهای مبتنی بر مشتق جزو روشهای ابتدایی ولی قدرتمند مطرح بودند و مزیت آنها نسبت به روشهای فراکاوشی آن بود که حجم محاسبات کمتری را می طلبیدند. ولی لازم بود که تابع هدف از یک رابطه پیوسته بر اساس متغیرهای طراحی پیروی نماید. با گسترش مسائل مهندسی و دسترسی به کامپیوترهای قوی، حجم زیاد محاسبات دیگر بعنوان یک مشکل برای روشهای فراکاوشی مطرح نشد. این روشها نسبت به روشهای مبتنی بر مشتق، از مفاهیم ساده‌تری بهره می‌برند و لازم نیست به مفاهیم پیچیده ریاضی وارد شد. در نتیجه در دهه اخیر به شدت رشد پیدا کرده‌اند. الگوریتم تجمع ذرات جزو طبقه‌‎بندی روشهای فراکاوشی است. جهت بررسی عملکرد این الگوریتم جدید، از آن برای حل مسئله‌های بهینه‌سازی سازه‌ای استفاده شده است. این مسئله ها، قابهای خمشی بتن آرمه هستند که قبلا توسط محققین مختلف مورد ارزیابی قرار گرفته اند. نتایج بهینه‌سازی با استفاده از MPSO بسیار مطلوب ارزیابی می‌شود و بهبودهای چشمگیری در حلهای نهایی حاصل شده است.