A light water nuclear Reactor has been exergy analyzed, and the rate of irreversible exergy loss and exergy destruction is calculated for each of its components. The ratio of these losses compared to the total input exergy loss is calculated, which shows that most irreversible losses occur in the reactors, turbines, steam generators, respectively, as well as in the downstream operations. The main aim of this paper is to optimize the power plant using an innovative firefly algorithm and then to propose a novel strategy to improve the overall performance of the plant. As shown in the results, the exergy destruction rate of the plant decreased by 1.18% using the firefly method, and the exergy efficiency of the plant reached 29.3% comparing to the operational amount of 28.99%. Also, the results of the firefly optimization process compared to the Genetic algorithm and gravitational search algorithm to study the accuracy of the model for exergy analysis fitness problems in the power plants and the results of this comparison has shown that the results are nearly similar in the mentioned methods. However, the firefly is faster and more accurate in limited iterations.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.17
no.8
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pp.2140-2156
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2023
The Wireless Sensor Network (WSN), is constructed out of teeny-tiny sensor nodes that are very low-cost, have a low impact on the environment in terms of the amount of power they consume, and are able to successfully transmit data to the base station. The primary challenges that are presented by WSN are those that are posed by the distance between nodes, the amount of energy that is consumed, and the delay in time. The sensor node's source of power supply is a battery, and this particular battery is not capable of being recharged. In this scenario, the amount of energy that is consumed rises in direct proportion to the distance that separates the nodes. Here, we present a Hybrid Firefly Glow-Worm Swarm Optimization (HF-GSO) guided routing strategy for preserving WSNs' low power footprint. An efficient fitness function based on firefly optimization is used to select the Cluster Head (CH) in this procedure. It aids in minimising power consumption and the occurrence of dead sensor nodes. After a cluster head (CH) has been chosen, the Glow-Worm Swarm Optimization (GSO) algorithm is used to figure out the best path for sending data to the sink node. Power consumption, throughput, packet delivery ratio, and network lifetime are just some of the metrics measured and compared between the proposed method and methods that are conceptually similar to those already in use. Simulation results showed that the proposed method significantly reduced energy consumption compared to the state-of-the-art methods, while simultaneously increasing the number of functioning sensor nodes by 2.4%. Proposed method produces superior outcomes compared to alternative optimization-based methods.
Active distribution system (ADS) considering distributed generation (DG) and electric vehicle (EV) is an effective way to cut carbon emission and improve system benefits. ADS is an evolving, complex and uncertain system, thus comprehensive model and effective optimization algorithms are needed. Battery swapping station (BSS) for EV service is an essential type of flexible load (FL). This paper establishes ADS planning model considering BSS firstly for the minimization of total cost including feeder investment, operation and maintenance, net loss and carbon tax. Meanwhile, immune binary firefly algorithm (IBFA) is proposed to optimize ADS planning. Firefly algorithm (FA) is a novel intelligent algorithm with simple structure and good convergence. By involving biological immune system into FA, IBFA adjusts antibody population scale to increase diversity and global search capability. To validate proposed algorithm, IBFA is compared with particle swarm optimization (PSO) algorithm on IEEE 39-bus system. The results prove that IBFA performs better than PSO in global search and convergence in ADS planning.
The main aim of this study is to propose an efficient meta-heuristic algorithm for topology optimization of geometrically nonlinear single layer domes by serially integration of computational advantages of firefly algorithm (FA) and particle swarm optimization (PSO). During the optimization process, the optimum number of rings, the optimum height of crown and tubular section of the member groups are determined considering geometric nonlinear behaviour of the domes. In the proposed algorithm, termed as FA-PSO, in the first stage an optimization process is accomplished using FA to explore the design space then, in the second stage, a local search is performed using PSO around the best solution found by FA. The optimum designs obtained by the proposed algorithm are compared with those reported in the literature and it is demonstrated that the FA-PSO converges to better solutions spending less computational cost emphasizing on the efficiency of the proposed algorithm.
Journal of Korean Association for Spatial Structures
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v.21
no.2
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pp.89-97
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2021
This paper describes an adaptive hybrid evolutionary firefly algorithm for a topology optimization of truss structures. The truss topology optimization problems begins with a ground structure which is composed of all possible nodes and members. The optimization process aims to find the optimum layout of the truss members. The hybrid metaheuristics are then used to minimize the objective functions subjected to static or dynamic constraints. Several numerical examples are examined for the validity of the present method. The performance results are compared with those of other metaheuristic algorithms.
In this paper, we propose a method to improve the Firefly Algorithm(FA) introduced by Xin-She Yang, recently. We design and analyze the improved firefly algorithm based on the heuristic. We compare the FA with the Particle Swarm Optimization (PSO) which the problem domain is similar with the FA in terms of accuracy, algorithm convergence time, the motion of each particle. The compare experiments show that the accuracy of FA is not worse than PSO's, but the convergence time of FA is slower than PSO's. In this paper, we consider intuitive reasons of slow convergence time problem of FA, and propose the improved version of FA using a partial mutation heuristic based on the consideration. The experiments using benchmark functions show the accuracy and convergence time of the improved FA are better than them of PSO and original FA.
Structural damage detection (SDD) is a challenging task in the field of structural health monitoring (SHM). As an exploring attempt to the SDD problem, a hybrid self-adaptive Firefly-Nelder-Mead (SA-FNM) algorithm is proposed for the SDD problem in this study. First of all, the basic principle of firefly algorithm (FA) is introduced. The Nelder-Mead (NM) algorithm is incorporated into FA for improving the local searching ability. A new strategy for exchanging the information in the firefly group is introduced into the SA-FNM for reducing the computation cost. A random walk strategy for the best firefly and a self-adaptive control strategy of three key parameters, such as light absorption, randomization parameter and critical distance, are proposed for preferably balancing the exploitation and exploration ability of the SA-FNM. The computing performance of the SA-FNM is evaluated and compared with the basic FA by three benchmark functions. Secondly, the SDD problem is mathematically converted into a constrained optimization problem, which is then hopefully solved by the SA-FNM algorithm. A multi-step method is proposed for finding the minimum fitness with a big probability. In order to assess the accuracy and the feasibility of the proposed method, a two-storey rigid frame structure without considering the finite element model (FEM) error and a steel beam with considering the model error are taken examples for numerical simulations. Finally, a series of experimental studies on damage detection of a steel beam with four damage patterns are performed in laboratory. The illustrated results show that the proposed method can accurately identify the structural damage. Some valuable conclusions are made and related issues are discussed as well.
Optimal Power Flow (OPF) is an important operational and planning problem in minimizing the chosen objective functions of the power systems. The recent developments in power electronics have enabled introduction of dc links in the AC power systems with a view of making the operation more flexible, secure and economical. This paper formulates a new OPF to embrace dc link equations and presents a heuristic optimization technique, inspired by the behavior of fireflies, for solving the problem. The solution process involves AC/DC power flow and uses a self adaptive technique so as to avoid landing at the suboptimal solutions. It presents simulation results of IEEE test systems with a view of demonstrating its effectiveness.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.6
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pp.2680-2696
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2018
The collaborative content caching system is an effective solution developed in recent years to reduce transmission delay and network traffic. In order to decrease the service end-to-end transmission delay for future 5G ultra-dense networks (UDN), this paper proposes a novel service migration method that can guarantee the continuity of service and simultaneously reduce the traffic flow in the network. In this paper, we propose a service migration optimization model that minimizes the cumulative transmission delay within the constraints of quality of service (QoS) guarantee and network condition. Subsequently, we propose an improved firefly algorithm to solve this optimization problem. Simulation results show that compared to traditional collaborative content caching schemes, the proposed algorithm can significantly decrease transmission delay and network traffic flow.
This paper proposes a new robust decentralized power oscillation dampers (POD) design of doubly-fed induction generator (DFIG) wind turbine for damping of low frequency electromechanical oscillations in an interconnected power system. The POD structure is based on the practical $2^{nd}$-order lead/lag compensator with single input. Without exact mathematical model, the inverse output multiplicative perturbation is applied to represent system uncertainties such as system parameters variation, various loading conditions etc. The parameters optimization of decentralized PODs is carried out so that the stabilizing performance and robust stability margin against system uncertainties are guaranteed. The improved firefly algorithm is applied to tune the optimal POD parameters automatically. Simulation study in two-area four-machine interconnected system shows that the proposed robust POD is much superior to the conventional POD in terms of stabilizing effect and robustness.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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