بهار 1392
برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در سال های اخیر توسعه و استفاده از الگوریتم های تکاملی رشد چشم گیری داشته است. ساختار اغلب الگوریتم ها بر مبنای یک پدیده در طبیعت بوده است. هر یک از آنها دارای نقاط ضعف و قوتی بوده است به طوری که هر از چند گاهی شاهد معرفی الگوریتمی جدید هستیم که برتری خود را نسبت به تعدادی از الگوریتم های قبلی نشان می دهد.

در این پایان نامه یک الگوریتم جدید برای حل مسائل بهینه سازی پیوسته معرفی می شود. این الگوریتم مبتنی بر یک منطق ساده جستجو است. در این الگوریتم هر جستجوگر معرف یک جواب است. الگوریتم جستجوگر تکاملی در هر گام ناحیه جستجو و جستجوگرها را به چند قسمت تقسیم می کند و هر گروه جستجو را به ناحیه ای تخصیص می دهد. حرکت جستجوگرها در ناحیه ها بر اساس یک روند تکاملی ساده می باشد ولی هیچ کدام از جستجوگرها اجازه ورود به ناحیه های دیگر را ندارند. در مرحله بعد تعدادی از ناحیه ها  که بهترین مقدار تابع هدف را دارا هستند انتخاب و به چند ناحیه کوچکتر تقسیم می شوند و گروه های جستجوگر به آنها تخصیص داده می شوند. این مراحل تا برقراری شرط توقف ادامه پیدا خواهد کرد برای سنجش عملکرد این الگوریتم از مثال های موجود در مقالات پر رجوع ترین الگوریتم ها استفاده شده است. نتایج بدست آمده نشان دهنده برتری الگوریتم جستجوگر تکاملی بر این الگوریتم ها است.

کلمات کلیدی

بهینه سازی هوشمند، الگوریتم های فرا ابتکاری، بهینه سازی سراسری، الگوریتم جستجوگر تکاملی، بهینه سازی پیوسته

فهرست مطالب

عنوان
صفحه
1-  کلیات تحقیق ………………………………………………………………………………………….
1
       1-1-  مقدمه ……………………………………………………………………………………….
2
1       -2-  تعریف مساله …………………………………………………………………………………
2
1       -3-  هدف تحقیق ………………………………………………………………………………….
3
1       -4-  فرضیات تحقیق ……………………………………………………………………………….
3
1       -5-  اهمیت و ضرورت تحقیق ……………………………………………………………………..
3
1       -6-  خلاصه فصل های آتی…………………………………………………………………………
4
2-  ادبیات و پیشینه تحقیق ………………………………………………………………………………..
5
      2-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………
6
      2-2-  مرور ادبیات الگوریتم های فرا ابتکاری ………………………………………………………….
6
      2-3-  جمع بندی …………………………………………………………………………………….
15
3-  زمینه های علمی تحقیق ………………………………………………………………………………
16
      3-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………
17
       3-2-  مسائل بهینه سازی …………………………………………………………………………….
17
       3-3-  بررسی روش‌های جستجو و بهینه‌سازی ………………………………………………………..
18
                3-3-1-  روش‌های شمارشی …………………………………………………………………
19
                3-3-2-  روش‌های محاسباتی ………………………………………………………………..
20
                3-3-3-  روش‌های ابتکاری و فرا ابتکاری …………………………………………………….
21
      3-4-   مسائل بهینه‌سازی ترکیبی ………………………………………………………………………
21
      3-5-   روشهای حل مسائل بهینه‌سازی ترکیبی …………………………………………………………
23
                 3-5-1-  روش های ابتکاری …………………………………………………………………
24
                               3-5-1-1-  آزاد‌سازی ……………………………………………………………
24
                               3-5-1-2-  تجزیه ……………………………………………………………….
25
                               3-5-1-3-  تکرار ………………………………………………………………..
25
                               3-5-1-4-  روش تولید ستون ……………………………………………………
25
                                3-5-1-5-  جستجوی سازنده ……………………………………………………
26
                               3-5-1-6-  جستجوی بهبود یافته ………………………………………………..
26
                               3-5-1-7-  روش جستجوی همسایه ……………………………………………..
27
               3-5-2-  روش‌های فرا ابتکاری برگرفته از طبیعت ………………………………………………
28
      3-6-  جمع بندی …………………………………………………………………………………….
29
4- ارائه الگوریتم جدید پیشنهادی ………………………………………………………………………..
30
      4-1-  مقدمه …………………………………………………………………………………………
31
      4-2-  الگوریتم جستجوگر تکاملی…………………………. (Seeker Evolutionary Algorithm)
31
      4-3-  اعتبار سنجی الگوریتم جستجوگر تکاملی………………………………………………………..
42
                4-3-1-  مسائل مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم پیشنهادی ………………………………….
43
                4-3-2-  عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………
55
                4-3-3-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی باICA, OICA , CICA3  …………….
65
                4-3-4-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  RGA, PSO , GSA ……………….
67
                4-3-5-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  HS, IBA , ABS …………………..
68
                4-3-6-  مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با  BA, CS, LFA, FA ……………….
70
       4-4  فرایند تکاملی الگوریتم های فرا ابتکاری …………………………………………………………
72
       4-5  جمع بندی ……………………………………………………………………………………..
75
5-  نتیجه گیری و پیشنهادها ……………………………………………………………………………..
76
       5-1-  نتیجه گیری …………………………………………………………………………………..
77
       5-2-  پیشنهادها …………………………………………………………………………………….
77
مراجع …………………………………………………………………………………………………….
78
پیوست 1-  کد MATLAB حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………
82
پیوست 2-  کد MATLAB حلقه فرعی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………
86
پیوست 3-  کد MATLAB مسائل ریاضی استفاده شده …………………………………………………….
90
 

فهرست جداول

جدول 4-1  مقدار پارامتر های الگوریتم برای حل f Gol  و f Six  و f Bra  ……………………………………..
63
جدول 4-2  مقدار شاخص های ارزیابی عملکرد الگوریتم برای حل f Gol  و f Six  و f Bra  …………………….
65
جدول 4-3  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با  ICA, OICA , CICA3 …………………
66
جدول 4-4  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….
66
جدول 4-5  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با   RGA, PSO , GSA ……………………
67
جدول 4-6  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….
68
جدول 4-7  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی  با  ABC, IBA, HS ………………………..
69
جدول 4-8  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………….
70
جدول 4-9  نتایج مقایسه عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی با LFA, FA, CS, BA ………………………
71
جدول 4-10  مقادیر برخی از پارامتر های الگوریتم جستجوگر تکاملی ………………………………………..
72
 

فهرست شکل ها

شکل 3-1  طبقه‌بندی انواع روش‌های بهینه‌سازی ……………………………………………………………..
19
شکل 4-1  فلوچارت الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………………….
33
شکل 4-2  نحوه حرکت جستجو گرها در ناحیه جواب ……………………………………………………….
34
شکل 4-3  حرکت جستجو گر به سمت بهترین جستجو گر …………………………………………………..
39
شکل 4-4  شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………..
41
شکل 4-5  شبه کد حلقه اصلی الگوریتم جستجوگر تکاملی …………………………………………………..
42
شکل 4-6  نمودار سه بعدی تابع F1  ………………………………………………………………………..
44
شکل 4-7  نمودار سه بعدی تابع  Goldstein-Price ………………………………………………………
45
شکل 4-8  نمودار سه بعدی تابع  Six-hump camel back ……………………………………………….
46
شکل 4-9  نمودار سه بعدی تابع  Branins …………………………………………………………………
47
شکل 4-10  نمودار سه بعدی تابع  Rosenbrock ………………………………………………………….
48
شکل 4-11  نمودار سه بعدی تابع  Sphere ………………………………………………………………..
49
شکل 4-12  نمودار سه بعدی تابع  Schwefel ……………………………………………………………..
50
شکل 4-13  نمودار سه بعدی تابع  Ackley ………………………………………………………………..
51
شکل 4-14  نمودار سه بعدی تابع  Rastrigin ……………………………………………………………..
52
شکل 4-15  نمودار سه بعدی تابع  Easom ………………………………………………………………..
53
شکل 4-16  نمودار سه بعدی تابع  Griewank …………………………………………………………….
54
شکل 4-17 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار اول ………………………………..
56
شکل 4-18 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار اول ………………………………..
56
شکل 4-19 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار دوم ………………………………..
57
شکل 4-20 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار دوم ………………………………..
57
شکل 4-21 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار سوم ……………………………….
58
شکل 4-22 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار سوم ……………………………….
58
شکل 4-23 موقعیت مکانی جستجوگر ها قبل از عملیات جستجو در تکرار چهارم …………………………….
59
شکل 4-24 موقعیت مکانی جستجوگر ها بعد از عملیات جستجو در تکرار چهارم …………………………….
59
شکل 4-25 موقعیت مکانی جستجوگرها قبل از عملیات جستجو در تکرار پنجم ……………………………….
60
شکل 4-26 موقعیت مکانی جستجوگرها بعد از عملیات جستجو در تکرار پنجم ……………………………….
60
شکل 4-27 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع F1 ………………………………………………..
62
شکل 4-28 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Six-hump camel back ………………………
63
شکل 4-29 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Branins …………………………………………
64
شکل 4-30 عملکرد الگوریتم جستجوگر تکاملی برای تابع Goldstein-Price ………………………………
64
شکل 4-31  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2  از نمای بالا………………………………………………….
74
شکل 4-32  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2 ……………………………………………………………..
74
شکل 4-33  نمایش سه بعدی حراررتی تابع F2   و نقطه بهینه این تابع ………………………………………..
75
–  مقدمه

در ریاضیات و علوم رایانه یک مسأله بهینه سازی، مسأله یافتن بهترین راه حل از میان همه راه حل های عملی می باشد. مسأله های بهینه سازی می تواند به دو دسته تقسیم شود که متغیرها پیوسته یا گسسته باشند. روش های حل متفاوتی برای این گونه مسائل وجود دارند که به سه دسته روش های سنتی ریاضی، روش های ابتکاری و روش های فرا ابتکاری تقسیم می شوند. در اکثر مسائل بهینه سازی با افزایش ابعاد مساله زمان حل آن نیز به صورت نمایی افزایش پیدا می کند. به این گونه مسائل، مسائل بهینه سازی ترکیبیاتی گفته می شود. به همین علت یکی از بهترین گزینه های برای حل مسائل بهینه سازی استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری است. مهمترین علت استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری، بدست آوردن یک جواب مناسب در زمان مناسب است. از همین رو است که توسعه و میزان استفاده از الگوریتم های فرا ابتکاری به شدت رشد داشته است.

1-2–  تعریف مساله

هدف از بهینه‌سازی یافتن بهترین جواب قابل قبول با توجه به محدودیت‌ها و نیازهای مسأله است. بهینه‌سازی یک فعالیت مهم و تعیین‌کننده در بسیاری ار زمینه های علمی، اقتصادی، صنعتی و غیره است. بسیاری از مسائل