In this study a multi-objective optimization problem is solved. The objectives used here include simultaneous minimum construction cost in term of sections weight, minimum structural damage using a damage index, and minimum non-structural damage in term of inter-story drift under the applied ground motions. A high-speed and low-error neural network is trained and employed in the process of optimization to estimate the results of non-linear time history analysis. This approach can be utilized for all steel or concrete frame structures. In this study, the optimal design of a planar eccentric braced steel frame is performed with great detail, using the presented multi-objective algorithm with a discrete population and then a moment resisting frame is solved as a supplementary example.
Network optimization is being increasingly important and fundamental issue in the fields such as engineering, computer science, operations research, transportation, telecommunication, decision support systems, manufacturing, and airline scheduling. Networks provide a useful way to modeling real world problems and are extensively used in practice. Many real world applications impose on more complex issues, such as, complex structure, complex constraints, and multiple objects to be handled simultaneously and make the problem intractable to the traditional approaches. Recent advances in evolutionary computation have made it possible to solve such practical network optimization problems. The invited talk introduces a thorough treatment of evolutionary approaches, i.e., hybrid genetic algorithms approach to network optimization problems, such as, fixed charge transportation problem, minimum cost and maximum flow problem, minimum spanning tree problem, multiple project scheduling problems, scheduling problem in FMS.
A computer program has been developed for the optimum design of prestressed concrete beams under flexure. Optimum values of prestressing force, tendon configuration, and cross-sectional dimensions are determined subject to constraints on the design variables and stresses. 28 constraints have been used including flexural stresses, cover requirement, the aspect ratios for top and bottom flanges and web part of a beam and ultimate moment. The objective function contains cost of concrete, prestressing force and formwork. Using this function, it is possible to obtain minimum cost design, minimum weight or cross-sectional area of concrete design and minimum prestressing force design. Besides the idealized I-shaped cross-section, which is widely used in literature, a general I-shaped cross-section with eight geometrical design variables are used here. Four examples, one of which is available in the literature and the others are modified form of it, have been solved for minimum cost and minimum cross-sectional area designs and the results are compared. The computer program, which employs modified grid search optimization method, can assist a designer in producing efficient designs rapidly and easily. Considerable savings in computational work are thus made possible.
In this paper, we consider an interesting variant of the inverse minimum traveling salesman problem. Given an instance (G, w) of the minimum traveling salesman problem defined on a metric space, we fix a specified Hamiltonian cycle $HC_0$. The task is then to adjust the edge cost vector w to w' so that the new cost vector w' satisfies the triangle inequality condition and $HC_0$ can be returned by the minimum spanning tree algorithm in the TSP-instance defined with w'. The objective is to minimize the total deviation between the original and the new cost vectors with respect to the $L_1$-norm. We call this problem the inverse metric traveling salesman problem against the minimum spanning tree algorithm and show that it is closely related to the inverse metric spanning tree problem.
다양한 원재료를 혼합하여 원하는 성분 함유량을 가진 제품을 최소의 비용으로 생산하는 혼합 최적화 문제에 대해 일반적으로 O(n4)의 수행 복잡도의 선형계획법을 적용하고 있다. 본 논문에서는 이 문제에 대해 O(n log n)복잡도로 해를 얻을 수 있는 휴리스틱 알고리즘을 제안한다. 제안된 알고리즘은 합금 강판에서 요구하는 성분들의 함유량 범위를 충족시키면서 최소의 원자재비용을 얻기 위해, 원재료 단가 오름차순으로 성분별 함유량을 충족시키도록 원재료 양을 결정하였다. 3가지 사례에 대해 적용한 결과 제안된 알고리즘은 O(n log n)복잡도로 단순한 결정기법을 적용하였음에도 불구하고, LP의 최적화 기법과 동일하거나 보다 좋은 해를 얻을 수 있었다.
Location area planning (LAP) problem is to partition the cellular/mobile network into location areas with the objective of minimizing the total cost in location management. The minimum cost has two components namely location update cost and searching cost. Location update cost is incurred when the user changes itself from one location area to another in the network. The searching cost incurred when a call arrives, the search is done only in the location area to find the user. Hence, it is important to find a compromise between the location update and paging operations such that the cost of mobile terminal location tracking cost is a minimum. The complete mobile network is divided into location areas. Each location area consists of a group of cells. This partitioning problem is a difficult combinatorial optimization problem. In this paper, we use particle swarm optimization (PSO) to obtain the best/optimal group of cells for 16, 36, 49, and 64 cells network. Experimental studies illustrate that PSO is more efficient and surpasses those of precious studies for these benchmarking problems.
Generally, the optimal solution of assignment problem can be obtained by Hungarian algorithm of two-sided optimization with time complexity $O(n^4)$. This paper suggests one-sided optimal assignment and swap optimization algorithm with time complexity $O(n^2)$ can be achieve the goal of two-sided optimization. This algorithm selects the minimum cost for each row, and reassigns over-assigned to under-assigned cell. Next, that verifies the existence of swap optimization candidates, and swap optimizes with ${\kappa}-opt({\kappa}=2,3)$. For 27 experimental data, the swap-optimization performs only 22% of data, and 78% of data can be get the two-sided optimal result through one-sided optimal result. Also, that can be improves on the solution of best known solution for partial problems.
제어로봇시스템학회 1996년도 Proceedings of the Korea Automatic Control Conference, 11th (KACC); Pohang, Korea; 24-26 Oct. 1996
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pp.69-72
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1996
This paper considers a global resolution of kinematic redundancy under inequality constraints as a constrained optimal control. In this formulation, joint limits and obstacles are regarded as state variable inequality constraints, and joint velocity limits as control variable inequality constraints. Necessary and sufficient conditions are derived by using Pontryagin's minimum principle and penalty function method. These conditions leads to a two-point boundary-value problem (TPBVP) with natural, periodic and inequality boundary conditions. In order to solve the TPBVP and to find a global minimum, a numerical algorithm, named two-stage algorithm, is presented. Given initial joint pose, the first stage finds the optimal joint trajectory and its corresponding minimum performance cost. The second stage searches for the optimal initial joint pose with globally minimum cost in the self-motion manifold. The effectiveness of the proposed algorithm is demonstrated through a simulation with a 3-dof planar redundant manipulator.
Kim, Hyeong-Joo;Lee, Kwang-Hyung;Jamin, Jay C.;Mission, Jose Leo C.
Geomechanics and Engineering
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제7권5호
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pp.525-537
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2014
The typical design of ground improvement with prefabricated vertical drains (PVD) and surcharge preloading involves a series of deterministic analyses using averaged or mean soil properties for the various combination of the PVD spacing and surcharge preloading height that would meet the criteria for minimum consolidation time and required degree of consolidation. The optimum design combination is then selected in which the total cost of ground improvement is a minimum. Considering the variability and uncertainties of the soil consolidation parameters, as well as considering the effects of soil disturbance (smear zone) and drain resistance in the analysis, this study presents a stochastic cost optimization of ground improvement with PVD and surcharge preloading. Direct Monte Carlo (MC) simulation and importance sampling (IS) technique is used in the stochastic analysis by limiting the sampled random soil parameters within the range from a minimum to maximum value while considering their statistical distribution. The method has been verified in a case study of PVD improved ground with preloading, in which average results of the stochastic analysis showed a good agreement with field monitoring data.
Habibi, Alireza;Ghawami, Fouad;Shahidzadeh, Mohammad S.
Computers and Concrete
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제18권5호
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pp.983-998
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2016
Structural optimization is one of the most important topics in structural engineering and has a wide range of applicability. Therefore, the main objective of the present study is to apply the Lagrange Multiplier Method (LMM) for minimum cost design of singly and doubly reinforced rectangular concrete beams. Concrete and steel material costs are used as objective cost function to be minimized in this study, and ultimate flexural strength of the beam is considered to be as the main constraint. The ultimate limit state method with partial material strength factors and equivalent concrete stress block is used to derive general relations for flexural strength of RC beam and empirical coefficients are taken from topic 9 of the Iranian National Building Regulation (INBR9). Optimum designs are obtained by using the LMM and are presented in closed form solutions. Graphical representation of solutions are presented and it is shown that proposed design curves can be used for minimum cost design of the beams without prior knowledge of optimization and without the need for iterative trials. The applicability of the proposed relations and curves are demonstrated through two real life examples of SRB and DRB design situations and it is shown that the minimum cost design is actually reached using proposed method.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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