The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.58
no.9
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pp.1658-1666
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2009
This paper proposes an approach of Mult_HPSO based on the PC cluster system to reduce or remove the stagnation on an early convergence effect of PSO, reduce an execution time and improve a search ability on an optimal solution. Hybrid PSO(HPSO) is combines the PSO(Particle Swarm Optimization) with the mutation of conventional GA(Genetic Algorithm). The conventional PSO has operated a search process in a single swarm. However, Multi_PSO operates a search process through multiple swarms, which increments diversity of expected solutions and reduces the execution time. Multiple Swarms are composed of unsynchronized PC clusters. We apply to SCED(security constrained economic dispatch) problem, a nonlinear optimization problem, which considers line flow constraints and N-1 line contingency constraints. To consider N-1 line contingency in power system, we have chosen critical line contingency through a process of Screening and Selection based on PI(performace Index). We have applied to IEEE 118 bus system for verifying a usefulness of the proposed approaches.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.18
no.8
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pp.2157-2177
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2024
Demand response (DR) refers to the customers' active reaction with respect to the changes of market pricing or incentive policies. DR plays an important role in improving network reliability, minimizing operational cost and increasing end users' benefits. Hence, the integration of DR in the microgrid (MG) management is gaining increasing popularity nowadays. This paper proposes a day-ahead MG scheduling framework in conjunction with DR and investigates the impact of DR in optimizing load profile and reducing overall power generation costs. A linear responsive model considering time of use (TOU) price and incentive is developed to model the active reaction of customers' consumption behaviors. Thereafter, a novel multi-swarm sine cosine algorithm (MSCA) is proposed to optimize the total power generation costs in the framework. In the proposed MSCA, several sub-swarms search for better solutions simultaneously which is beneficial for improving the population diversity. A cooperative learning scheme is developed to realize knowledge dissemination in the population and a competitive substitution strategy is proposed to prevent local optima stagnation. The simulation results obtained by the proposed MSCA are compared with other meta-heuristic algorithms to show its effectiveness in reducing overall generation costs. The outcomes with and without DR suggest that the DR program can effectively reduce the total generation costs and improve the stability of the MG network.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.59
no.6
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pp.1017-1024
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2010
Under the Kyoto Protocol many countries have been requested to participate in emissions trading with the assigned $CO_2$ emissions. In this environment, it is inevitable to change the system and market operation in deregulated power systems, and then ensuring safety margin is becoming more important for balancing system security, economy and $CO_2$ emissions. Nowadays, available transfer capability (ATC) is a key index of the remaining capability of a transmission system for future transactions. This paper presents a novel approach to the ATC evaluation with $CO_2$ emissions using multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) technique. This technique evolves a multi-objective version of PSO by proposing redefinition of global best and local best individuals in multi-objective optimization domain. The optimal power flow (OPF) method using MOPSO is suggested to solve multi-objective functions including fuel cost and $CO_2$ emissions simultaneously. To show its efficiency and effectiveness, the results of the proposed method is comprehensively realized by a comparison with the ATC which is not including $CO_2$ emissions for the IEEE 30-bus system, and is found to be quite promising.
This paper reports on an ongoing study investigating the feasibility of using an evolutionary method to develop the rules governing Self-Organised (SO) systems for use in swarms of unmanned aerial vehicles. In general, it is difficult to design swarm systems that follow explicit global behaviour. Unlike optimising a predefined objective function, the solution to the problem is the emergent behaviour in the SO systems which results from simultaneous interactions among agents and between agents and their environment. In this study, evolutionary algorithms are used to investigate their control and effectiveness in synthesising the weighting of different rules on SO emergent behaviour. Both homogeneous swarms and heterogeneous swarms were considered though the results provided are for a case study investigating the simplest problem a homogeneous swarm without mutation. Though simple this study does indicate the potential of the approach.
Liu, Yong-kuo;Zhou, Wen;Ayodeji, Abiodun;Zhou, Xin-qiu;Peng, Min-jun;Chao, Nan
Nuclear Engineering and Technology
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v.53
no.1
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pp.148-163
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2021
Timely fault identification is important for safe and reliable operation of the electric valve system. Many research works have utilized different data-driven approach for fault diagnosis in complex systems. However, they do not consider specific characteristics of critical control components such as electric valves. This work presents an integrated shallow-deep fault diagnostic model, developed based on signals extracted from DN50 electric valve. First, the local optimal issue of particle swarm optimization algorithm is solved by optimizing the weight search capability, the particle speed, and position update strategy. Then, to develop a shallow diagnostic model, the modified particle swarm algorithm is combined with support vector machine to form a hybrid improved particle swarm-support vector machine (IPs-SVM). To decouple the influence of the background noise, the wavelet packet transform method is used to reconstruct the vibration signal. Thereafter, the IPs-SVM is used to classify phase imbalance and damaged valve faults, and the performance was evaluated against other models developed using the conventional SVM and particle swarm optimized SVM. Secondly, three different deep belief network (DBN) models are developed, using different acoustic signal structures: raw signal, wavelet transformed signal and time-series (sequential) signal. The models are developed to estimate internal leakage sizes in the electric valve. The predictive performance of the DBN and the evaluation results of the proposed IPs-SVM are also presented in this paper.
Sanjideh, Bahador Adel;Hamzehkolaei, Azadeh Ghadimi;Hosseinzadeh, Ali Zare;Amiri, Gholamreza Ghodrati
Structural Engineering and Mechanics
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v.84
no.4
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pp.489-502
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2022
This paper is aimed at developing an optimization-based Finite Element model updating approach for structural damage identification and quantification. A modal flexibility-based error function is introduced, which uses modal assurance criterion to formulate the updating problem as an optimization problem. Because of the inexplicit input/output relationship between the candidate solutions and the error function's output, a robust and efficient optimization algorithm should be employed to evaluate the solution domain and find the global extremum with high speed and accuracy. This paper proposes a new multi-stage Selective Particle Swarm Optimization (SPSO) algorithm to solve the optimization problem. The proposed multi-stage strategy not only fixes the premature convergence of the original Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm, but also increases the speed of the search stage and reduces the corresponding computational costs, without changing or adding extra terms to the algorithm's formulation. Solving the introduced objective function with the proposed multi-stage SPSO leads to a smart feedback-wise and self-adjusting damage detection method, which can effectively assess the health of the structural systems. The performance and precision of the proposed method are verified and benchmarked against the original PSO and some of its most popular variants, including SPSO, DPSO, APSO, and MSPSO. For this purpose, two numerical examples of complex civil engineering structures under different damage patterns are studied. Comparative studies are also carried out to evaluate the performance of the proposed method in the presence of measurement errors. Moreover, the robustness and accuracy of the method are validated by assessing the health of a six-story shear-type building structure tested on a shake table. The obtained results introduced the proposed method as an effective and robust damage detection method even if the first few vibration modes are utilized to form the objective function.
This paper presents a multi-objective optimization approach to design rotor slot geometry of three-phase squirrel cage induction machine to achieve NEMA design D torque-speed (T-S) characteristics with high efficiency. The multi-objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm combined with the adaptive response surface method and Latin hypercube sampling strategy is applied to obtain the Pareto optimal designs. In order to demonstrate the validity of the suggested optimal algorithm, an application to rotor slot design of three-phase induction motor is presented.
The printed circuit heat exchanger (PCHE) with airfoil fins has the benefits of high compactness, high efficiency and superior heat transfer performance. A novel multi-objective optimization approach is presented to design the airfoil fin PCHE in this paper. Three optimization design variables (the vertical number, the horizontal number and the staggered number) are obtained by means of dimensionless airfoil fin arrangement parameters. And the optimization objective is to maximize the Nusselt number (Nu) and minimize the Fanning friction factor (f). Firstly, in order to investigate the impact of design variables on the thermal-hydraulic performance, a parametric study via the design of experiments is proposed. Subsequently, the relationships between three optimization design variables and two objective functions (Nu and f) are characterized by an improved particle swarm optimization-backpropagation artificial neural network. Finally, a multi-objective optimization is used to construct the Pareto optimal front, in which the non-dominated sorting genetic algorithm II is used. The comprehensive performance is found to be the best when the airfoil fins are completely staggered arrangement. And the best compromise solution based on the TOPSIS method is identified as the optimal solution, which can achieve the requirement of high heat transfer performance and low flow resistance.
This research proposes a Pareto-based multi-objective optimization approach to class-based storage warehouse design, considering a two-block warehouse that operates under the class-based storage policy in a low-level, picker-to-part and narrow aisle warehousing system. A mathematical model is formulated to determine the number of aisles, the length of aisle and the partial length of each pick aisle to allocate to each product class that minimizes the travel distance and maximizes the usable storage space. A solution approach based on multiple objective particle swarm optimization is proposed to find the Pareto front of the problems. Numerical examples are given to show how to apply the proposed algorithm. The results from the examples show that the proposed algorithm can provide design alternatives to conflicting warehouse design decisions.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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