The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.12
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pp.1782-1791
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2017
In this paper, an optimal design of hybrid magnetic levitation(Maglev) system using intelligent optimization algorithms is proposed. The proposed maglev system adopts hybrid suspension system with permanent-magnet(PM) and electro magnet(EM) to reduce the suspension power loss and the teaching-learning based optimization(TLBO) that can overcome the drawbacks of conventional intelligent optimization algorithm is used. To obtain the mathematical model of hybrid suspension system, the magnetic equivalent circuit including leakage fluxes are used. Also, design restrictions such as cross section areas of PM and EM, the maximum length of PM, magnetic force are considered to choose the optimal parameters by intelligent optimization algorithm. To meet desired suspension power and lower power loss, the multi object function is proposed. To verify the proposed object function and intelligent optimization algorithms, we analyze the performance using the mean value and standard error of 10 simulation results. The simulation results show that the proposed method is more effective than conventional optimization methods.
The electromagnetic apparatus plays an important role in high power electrical systems. It is of great importance to provide an effective approach for the optimization of the high power electromagnetic apparatus. However, premature convergence and few Pareto solution set of the optimization for electromagnetic apparatus always happen. This paper proposed a modified multi-objective particle swarm optimization algorithm based on the niche sorting strategy. Applying to the modified algorithm, this paper guarantee the better Pareto optimal front with an enhanced distribution. Aiming at shortcomings in the closing bounce and slow breaking velocity of electromagnetic apparatus, the multi-objective optimization model was established on the basis of the traditional optimization. Besides, by means of the improved multi-objective particle swarm optimization algorithm, this paper processed the model and obtained a series of optimized parameters (decision variables). Compared with other different classical algorithms, the modified algorithm has a satisfactory performance in the multi-objective optimization problems in the electromagnetic apparatus.
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.
Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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v.16
no.4
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pp.407-417
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2003
Enen though several GA-based optimization algorithms have been successfully applied to complex optimization problems in various engineering fields, GA-based optimization methods are computationally too expensive for practical use in the field of structural optimization, particularly for large- scale problems. Furthermore, a successful implementation of GA-based optimization algorithm requires a cumbersome and trial-and-error routine related to setting of parameters dependent on a optimization problem. Therefore, to overcome these disadvantages, a high-performance GA is developed in the form of distributed hybrid genetic algorithm for structural optimization on a cluster of personal computers. The distributed hybrid genetic algorithm proposed in this paper consist of a simple GA running on a master computer and multiple μ-GAs running on slave computers. The algorithm is implemented on a PC cluster and applied to the minimum weight design of steel structures. The results show that the computational time required for structural optimization process can be drastically reduced and the dependency on the parameters can be avoided.
This article presents a computationally efficient framework for multi-objective seismic design optimization of steel moment-resisting frame (MRF) structures based on the nonlinear dynamic analysis procedure. This framework employs the uniform damage distribution philosophy to minimize the weight (initial cost) of the structure at different levels of damage. The preliminary framework was recently proposed by the authors based on the single excitation and the nonlinear static (pushover) analysis procedure, in which the effects of record-to-record variability as well as higher-order vibration modes were neglected. The present study investigates the reliability of the previous framework by extending the proposed algorithm using the nonlinear dynamic design procedure (optimization under multiple ground motions). Three benchmark structures, including 4-, 8-, and 12-story steel MRFs, representing the behavior of low-, mid-, and high-rise buildings, are utilized to evaluate the proposed framework. The total weight of the structure and the maximum inter-story drift ratio (IDRmax) resulting from the average response of the structure to a set of seven ground motion records are considered as two conflicting objectives for the optimization problem and are simultaneously minimized. The results of this study indicate that the optimization under several ground motions leads to almost similar outcomes in terms of optimization objectives to those are obtained from optimization under pushover analysis. However, investigation of optimal designs under a suite of 22 earthquake records reveals that the damage distribution in buildings designed by the nonlinear dynamic-based procedure is closer to the uniform distribution (desired target during the optimization process) compared to those designed according to the pushover procedure.
Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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2004.04a
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pp.119-126
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2004
A continuum-based design sensitivity analysis and topology optimization methods are developed for power flow analysis. Efficient adjoint sensitivity analysis method is employed and further extended to topology optimization problems. Young's moduli of all the finite elements are selected as design variables and parameterized using a bulk material density function. The objective function and constraint are an energy compliance of the system and an allowable volume fraction, respectively. A gradient-based optimization, the modified method of feasible direction, is used to obtain the optimal material layout. Through several numerical examples, we notice that the developed design sensitivity analysis method is very accurate and efficient compared with the finite difference sensitivity. Also, the topology optimization method provides physically meaningful results. The developed is design sensitivity analysis method is very useful to systematically predict the impact on the design variations. Furthermore, the topology optimization method can be utilized in the layout design of structural systems.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2005.06a
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pp.822-827
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2005
Recently engineering systems problems become quite large and complicated. For those problems, design requirements are fairly complex. It is not easy to design such systems by considering only one discipline. Therefore, we need a design methodology that can consider various disciplines. Multidisciplinary Design Optimization (MDO) is an emerging optimization method to include multiple disciplines. So far, about seven MDO methodologies have been proposed for MDO. They are Multidisciplinary Feasible (MDF), Individual Feasible (IDF), All-at-Once (AAO), Concurrent Subspace Optimization (CSSO), Collaborative Optimization (CO), Bi-Level Integrated System Synthesis (BLISS) and Multidisciplinary Optimization Based on Independent Subspaces (MDOIS). In this research, the performances of the methods are evaluated and compared. Practical engineering problems may not be appropriate for fairness. Therefore, mathematical problems are developed for the comparison. Conditions for fair comparison are defined and the mathematical problems are defined based on the conditions. All the methods are coded and the performances of the methods are compared qualitatively as well as quantitatively.
Recently the usage of mobile devices which enable the accessibility to Internet has been dramatically increased. Most of the mobile services, however, so far tend to be simple such as infotainment service. In order to fully taking advantage of wireless network and corresponding technology, personalized web service based on user's context could be needed. Meanwhile, optimization techniques have been vitally incorporated for optimizing the development and administration of electronic commerce. However, applying context-aware optimization mechanism to personalized mobile services is still very few. Hence, the purpose of this paper is to propose a methodology to incorporate optimization techniques into personalization services. Multi agent-based web service approach is considered to realize the methodology. To show the feasibility of the methodology proposed in this paper, a prototype system, CAMA-myOPt(Context-Aware Multi-Agent system for my Optimization), was implemented and adopted in mobile comparative shopping.
Journal of the Korea Institute of Building Construction
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v.12
no.6
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pp.664-673
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2012
Determining the layout of temporary facilities that support construction activities at a site is an important planning activity, as layout can significantly affect cost, quality of work, safety, and other aspects of the project. The construction site layout problem involves difficult combinatorial optimization. Recently, various artificial intelligence(AI)-based algorithms have been applied to solving many complex optimization problems, including neural networks(NN), genetic algorithms(GA), and swarm intelligence(SI) which relates to the collective behavior of social systems such as honey bees and birds. This study proposes a site facility layout optimization algorithm based on self-organizing maps(SOM). Computational experiments are carried out to justify the efficiency of the proposed method and compare it with particle swarm optimization(PSO). The results show that the proposed algorithm can be efficiently employed to solve the problem of site layout.
The conventional reliability based design optimization(RBDO) methods require high computational cost compared with the deterministic design optimization(DO) methods. To overcome the computational inefficiency of RBDO, single loop methods have been proposed. These need less function calls than that of RBDO but much more than that of DO. In this study, the approximate reliability method is proposed that the computational requirement is nearly the same as DO and the reliability accuracy is good compared with that of RBDO. Using this method, the 3-D viscous aerodynamic shape design optimization with uncertainty is performed very efficiently.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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