This paper proposes a method of optimizing a stacking strategy for an automated container terminal using multi-objective evolutionary algorithms (MOEAs). Since the yard productivities of seaside and landside are conflicting objectives to be optimized, it is impossible to maximize them simultaneously. Therefore, we derive a Pareto optimal set instead of a single best solution using an MOEA. Preliminary experiments showed that the population is frequently stuck in local optima because of the difficulty of the given problem depending on the yard occupancy rate. To cope with this problem, we propose another method of simultaneously optimizing two problems with different difficulties so that diverse solutions can be preserved in the population. Experimental results showed the proposed method can derive better stacking policies than the compared method solving a single problem given the same computational costs.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.15
no.3
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pp.375-381
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2005
Usually genetic algorithms are used to design optimal system. However the performance of the algorithm is determined by the fitness function and the system environment. It is expected that a co-evolutionary algorithm, two populations are constantly interact and co-evolve, is one of the solution to overcome these problems. In this paper we propose three types of co-evolutionary algorithm to solve GA-Hard problem. The first model is a competitive co-evolutionary algorithm that solution and environment are competitively co-evolve. This model can prevent the solution from falling in local optima because the environment are also evolve according to the evolution of the solution. The second algorithm is schema co-evolutionary algorithm that has host population and parasite (schema) population. Schema population supply good schema to host population in this algorithm. The third is game model-based co-evolutionary algorithm that two populations are co-evolve through game. Each algorithm is applied to visual servoing, robot navigation, and multi-objective optimization problem to verify the effectiveness of the proposed algorithms.
In the past decades, several algorithms based on evolutionary approaches have been proposed for solving job shop scheduling problems (JSP), which is well-known as one of the most difficult combinatorial optimization problems. Most of them have concentrated on finding optimal solutions of a single objective, i.e., makespan, or total weighted tardiness. However, real-world scheduling problems generally involve multiple objectives which must be considered simultaneously. This paper proposes an efficient particle swarm optimization based approach to find a Pareto front for multi-objective JSP. The objective is to simultaneously minimize makespan and total tardiness of jobs. The proposed algorithm employs an Elite group to store the updated non-dominated solutions found by the whole swarm and utilizes those solutions as the guidance for particle movement. A single swarm with a mixture of four groups of particles with different movement strategies is adopted to search for Pareto solutions. The performance of the proposed method is evaluated on a set of benchmark problems and compared with the results from the existing algorithms. The experimental results demonstrate that the proposed algorithm is capable of providing a set of diverse and high-quality non-dominated solutions.
The goal of this research is to propose a way to maximize small modular reactor (SMR) utilization to gain better market feasibility in support of carbon neutrality. For that purpose, a comprehensive tool was developed, combining off-design thermohydraulic models, economic objective models (levelized cost of electricity, annual profit), non-economic models (saved CO2), a parameter input sampling method (Latin hypercube sampling, LHS), and a multi-objective evolutionary algorithm (Non-dominated Sorting Algorithm-2, NSGA2 method) for optimizing a SMR-combined heat and power cycle (CHP) system design. Considering multiple objectives, it was shown that NSGA2+LHS method can find better optimal solution sets with similar computational costs compared to a conventional weighted sum (WS) method. Out of multiple multi-objective optimal design configurations for a 105 MWe design generation rating, a chosen reference SMR-CHP system resulted in its levelized cost of electricity (LCOE) below $60/MWh for various heat prices, showing economic competitiveness for energy market conditions similar to South Korea. Examined economic feasibility may vary significantly based on CHP heat prices, and extensive consideration of the regional heat market may be required for SMR-CHP regional optimization. Nonetheless, with reasonable heat market prices (e.g. district heating prices comparable to those in Europe and Korea), SMR can still become highly competitive in the energy market if coupled with a CHP system.
In order to improve the crane-hook's performance and service life, we formulate a multi-criteria shape design problem considering practical conditions. The structural weight, the displacement at specified points and the induced matrix norm of stiffness matrix are adopted as the evaluation items to be minimized. The heights and widths of cross-section are chosen as the design variables. The design variables are expressed in terms of shape functions based on the Gaussian function. For this multi-objective optimization problem with three items, we utilize a multi-objective evolutionary algorithm, that is, the multi-objective Particle Swarm Optimization (MOPSO). As a common feature of obtained solutions, the side views are tapered shapes similar to those of actual crane-hook designs. The evaluation item values of the obtained designs demonstrate importance of the present optimization as well as the feasibility of the proposed optimal design approach.
Kim, Gyu-Ho;Lee, Sang-Bong;Lee, Jae-Gyu;Yu, Seok-Gu
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers A
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v.49
no.6
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pp.305-311
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2000
This paper presents a hybrid algorithm for solving optimal power flow(OPF) in order to enhance a systems capability to cope with outages, which is based on combined application of evolutionary computation and local search method. The efficient algorithm combining main advantages of two methods is as follows : Firstly, evolutionary computation is used to perform global exploitation among a population. This gives a good initial point of conventional method. Then, local methods are used to perform local exploitation. The hybrid approach often outperforms either method operating alone and reduces the total computation time. The objective function of the security constrained OPF is the minimization of generation fuel costs and real power losses. The resulting optimal operating point has to be feasible after outages such as any single line outage(respect of voltage magnitude, reactive power generation and power flow limits). In OPF considering security, the outages are selected by contingency ranking method(contingency screening model). The OPF considering security, the outages are selected by contingency ranking method(contingency screening model). The method proposed is applied to IEEE 30 buses system to show its effectiveness.
In this paper, a multi-objective multiparameter optimization procedure is developed by combining rigorously developed metamodels with an evolutionary search algorithm-Genetic Algorithm (GA). Response surface methodology (RSM) is used for developing the metamodels to replace the tedious finite element analyses. A nine-node isoparametric plate bending element is used for conducting the finite element simulations. Highly accurate numerical data from an author compiled FORTRAN finite element program is first used by the RSM to develop second-order mathematical relations. Four material parameters-${\frac{E_1}{E_2}}$, ${\frac{G_{12}}{E_2}}$, ${\frac{G_{23}}{E_2}}$ and ${\upsilon}_{12}$ are considered as the independent variables while simultaneously maximizing fundamental frequency, ${\lambda}_1$ and frequency separation between the $1^{st}$ two natural modes, ${\lambda}_{21}$. The optimal material combination for maximizing ${\lambda}_1$ and ${\lambda}_{21}$ is predicted by using a multi-objective GA. A general sensitivity analysis is conducted to understand the effect of each parameter on the desired response parameters.
Topology optimization of structures seeking the best distribution of mass in a design space to improve the structural performance and reduce the weight of a structure is one of the most comprehensive issues in the field of structural optimization. In addition to structures stiffness as the most common objective function, frequency optimization is of great importance in variety of applications too. In this paper, an efficient multi-objective Bi-directional Evolutionary Structural Optimization (BESO) method is developed for topology optimization of frequency and stiffness in continuum structures simultaneously. A software package including a Matlab code and Abaqus FE solver has been created for the numerical implementation of multi-objective BESO utilizing the weighted function method. At the same time, by considering the weaknesses of the optimized structure in single-objective optimizations for stiffness or frequency problems, slight modifications have been done on the numerical algorithm of developed multi-objective BESO in order to overcome challenges due to artificial localized modes, checker boarding and geometrical symmetry constraint during the progressive iterations of optimization. Numerical results show that the proposed Multiobjective BESO method is efficient and optimal solutions can be obtained for continuum structures based on an existent finite element model of the structures.
This paper discusses the application of evolutionary multi-objective optimization algorithms namely Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II (NSGA-II) and Modified NSGA-II (MNSGA-II) for solving the Combined Economic Emission Dispatch (CEED) problem with valve-point loading. The valve-point loading introduce ripples in the input-output characteristics of generating units and make the CEED problem as a non-smooth optimization problem. IEEE 57-bus and IEEE 118-bus systems are taken to validate its effectiveness of NSGA-II and MNSGA-II. To compare the Pareto-front obtained using NSGA-II and MNSGA-II, reference Pareto-front is generated using multiple runs of Real Coded Genetic Algorithm (RCGA) with weighted sum of objectives. Furthermore, three different performance metrics such as convergence, diversity and Inverted Generational Distance (IGD) are calculated for evaluating the closeness of obtained Pareto-fronts. Numerical results reveal that MNSGA-II algorithm performs better than NSGA-II algorithm to solve the CEED problem effectively.
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.1
no.2
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pp.184-193
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2003
Biaffine Matrix Inequality (BMI) is known to provide the most general framework in control synthesis, but problems involving BMI's are very difficult to solve because nonconvex optimization should be solved. In the previous paper, we proposed a new solver for problems involving BMI's using Evolutionary Algorithms (EA). In this paper, we solve several control synthesis examples such as Reduced-order control, Simultaneous stabilization, Multi-objective control, $H_{\infty}$ optimal control, Maxed $H_2$ / $H_{\infty}$control design, and Robust $H_{\infty}$ control. Each of these problems is formulated as the standard BMI form, and solved by the proposed algorithm. The performance in each case is compared with those of conventional methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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