The finite time optimum regulation problem of a discrete time bilinear system with a quadratic performance criterion is obtained in terms of a sequence discrete algebraic Lyapunov equations. Our new method is based on the successive approximations. This algorithm saves the computation time to solve the optimal problem, and the design procedure is illustrated for an example.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1999.10a
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pp.301-308
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1999
This paper describes the application of genetic algorithm(GA) in the discrete optimal design of truss structures. Stochastic processes generate an intial population of design and then apply principles of natural selection/survival of the fittest to improve the design. GA is applied to minimum weight of truss subject to stress and displacement constraints under multiple loading conditions. First, optimum solutions obtained from GA are compared to verify the reliability of GA with m well-known transmission tower structure which is referred to by other authors. Then, discrete optimal design is performed in satisfying service conditions of truss structure with commercially available fabricated sizes. From the results, it is found that GA search technique is very effective for discrete optimal design of truss structure and has high robustness.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.40
no.4
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pp.53-58
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2003
Design of the corrugated watertight bulkhead for a bulk carrier is principally determined by the permissible limit of Classification requirements. As the weight of upper and lower stool has considerable portion of the total weight of the transverse bulkhead, optimum design including the stool geometry and size will play an important role on economic shipbuilding. The purpose of this study is focused on the minimization of steel weight using the design variables, which are the shape and the size of the corrugation as well as the upper and lower stools. Discrete variables are used as design variables for the practical design. In this study, the evolution strategies (ES), which can highly improve the possibility of leaching the global minimum point, are selected as an optimization method. Usefulness of this study is verified by comparison with the proven type ship design. As objective function, total weight of the transverse bulkhead including the upper and lower stools is used.
The present paper describes an investigation into the application of the genetic algorithm (GA) in the optimum design of composite laminated structure. Stochastic processes generate an initial population of designs and then apply principles of natural selection/survival of the fittest to improve the designs. The five test functions are used to verify the robustness and reliability of the GA, and as a numerical example, minimum weight of a cantilever composite laminated beam with a mix of continuous, integer and discrete design variables is obtained by using the GA with exterior penalty function method. The design problem has constraints on strength, displacements, and natural frequencies, and is formulated to a multidimensional nonlinear form. From the results, it is found that the GA search technique is very effective to find the good optimum solution as well as has higher robustness.
International Journal of Precision Engineering and Manufacturing
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v.1
no.1
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pp.62-70
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2000
The design of gear train is a kind of mixed problems which have to determine various types of design variables; i,e., continuous, discrete, and integer variables. Therefore, the most common practice of optimum design using the derivative of objective function has difficulty in solving those kinds of problems and the optimum solution also depends on initial guess because there are many sophisticated constrains. In this study, the Genetic Algorithm is introduced for the optimum design of gear trains to solve such problems and we propose a genetic algorithm based gear design system. This system is applied for the geometrical volume(size) minimization problem of the two-stage gear train and the simple planetary gear train to show that genetic algorithm is better than the conventional algorithm solving the problems that have continuous, discrete, and integer variables. In this system, each design factor such as strength, durability, interference, contact ratio, etc. is considered on the basis of AGMA standards to satisfy the required design specification and the performance with minimizing the geometrical volume(size) of gear trains
We present an optimum design method for a rectangular reinforced concrete beam using Genetic Algorithms. The optimum design procedure in this paper employs 2 design cases: i) all of the design variables (b, d, As) of the rectangular reinforced concrete section are used pseudo-continuously, ii) one is pseudo-continuous for the concrete cross section (b, d) and the other is discrete, using an index for the steel area (As). The optimum design in this paper uses Chakrabarty's model. In this paper, the Genetic Algorithms use the method of Elitism and penalty parameters to improve the fitness in the reproduction process, which leads to very practical designs. The optimum design of the steel area in the examples uses ASTM standard reinforcing bars (#3~#11, #14, #18).
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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1993.04a
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pp.125-133
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1993
Preflex composit girder is intended for a better use on both steel and concrete by introducting prestress into the lower flange concrete with preflection. In Korea, recently preflex bridges are widely used especially for urban construction but the design method depends on the conventional ASD(Allowable Stress Design). This paper suggests an optimization model for the design of preflex composite bridges based on LIFD(Load Resistance Factor Design). The optimization algorithm adopted for the NLP model proposed in the paper is the FTM(Flexible Tolerance Method) which is very efficient for the approximate continuous optimization. For the discrete optimum results, a pesudo discrete optimization is used for the economical round-up to the available dimensions. The economic effectiveness of optimum design based on the LRFD method is investigation by comparing the results with those of the ASD method. Based on applications to the actual design examples, it may be concluded that the optimization model suggested in the paper provides economical but reliable design. And the suggested in the paper provides economical but reliable design. And the computer code for the automatic optimum design of preflex bridges developed in the paper for a CAD system may be successfully used in practice.
Metaheuristic algorithms in general make use of uniform random numbers in their search for optimum designs. Levy Flight (LF) is a random walk consisting of a series of consecutive random steps. The use of LF instead of uniform random numbers improves the performance of metaheuristic algorithms. In this study, three discrete optimum design algorithms are developed for steel skeletal structures each of which is based on one of the recent metaheuristic algorithms. These are biogeography-based optimization (BBO), brain storm optimization (BSO), and artificial bee colony optimization (ABC) algorithms. The optimum design problem of steel skeletal structures is formulated considering LRFD-AISC code provisions and W-sections for frames members and pipe sections for truss members are selected from available section lists. The minimum weight of steel structures is taken as the objective function. The number of steel skeletal structures is designed by using the algorithms developed and effect of LF is investigated. It is noticed that use of LF results in up to 14% lighter optimum structures.
Journal of the Society of Naval Architects of Korea
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v.33
no.2
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pp.44-55
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1996
Since the use of computer for the ship structural design around mid 1960``s, specially many researches on the midship section optimum design were carried out from 1980. For a rule-based optimum design case, there has been a problem of handling a discrete design variable such as plate thickness for a practical use. To deal with the discrete design variable problems and to develop an effective new method using artificial neural network for the ship structural design applications, Neuro-Optimizer combing Hopfield Neural Network and other Simulated Annealing is proposed as a new optimization method and then applied to the fundamental skeletal structures and Midship section of Tanker. From the numerical results, it is confirmed that Neuro-Optimizer could be used effectively as a new optimization method for the structural design.
This paper proposes a hybrid heuristic and criteria-based method of optimum design which combines the advantages of both the iterated simulated annealing (SA) algorithm and the rigorously derived optimality criteria (OC) for structural optimum design of reinforced concrete (RC) buildings under multi-load cases based on the current Chinese design codes. The entire optimum design procedure is divided into two parts: strength optimum design and stiffness optimum design. A modified SA with the strategy of adaptive feasible region is proposed to perform the discrete optimization of RC frame structures under the strength constraints. The optimum stiffness design is conducted using OC method with the optimum results of strength optimum design as the lower bounds of member size. The proposed method is integrated into the commercial software packages for building structural design, SATWE, and for finite element analysis, ANSYS, for practical applications. Finally, two practical frame-shear-wall structures (15-story and 30-story) are optimized to illustrate the effectiveness and practicality of the proposed optimum design method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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