Nowy algorytm optymalizacji rojem cząstek i jego zastosowanie w kształtowaniu elementów konstrukcji
Wariant tytułu
New particle swarm optimization algorithm and its application in shaping of structural elements
Autor
Foryś, Paweł
Promotor
dr hab. inż. Bogdan Bochenek, prof. PK
Data wydania
2007
Wydawca
[s.n.]
Język
polski
Abstrakt
W pracy przedstawiono nowy uniwersalny algorytm optymalizacji bazujący na metodzie roju cząstek (Particle Swarm Optimization - PSO). Twórcami metody są Kennedy i Eberhart (1995 r). Autor rozprawy dokonał istotnych modyfikacji metody, które umożliwiają jej stosowanie w rozwiązywaniu zadań optymalizacji nieliniowej z ograniczeniami. Dodano obsługę ograniczeń nierównościowych oraz równościowych, proponując nowe techniki: kontrolowanego odbicia, odbicia bilardowego oraz technikę wyłapywania cząstek. Ponadto zaproponowano realizację ruchu cząstek wg tzw. techniki przełączania (algorytm dwustanowy) oraz dodano elastyczne ograniczenia prędkości cząstek. Modyfikacje umożliwiają rozwiązywanie zadań w przestrzeni zmiennych dyskretnych, ze szczególnym uwzględnieniem zmiennych całkowitych. Zostały one szczegółowo opisane i przedstawione na schematach blokowych. Efektywność algorytmu została potwierdzona w obliczeniach zadań belek, krat, ram, zbiorników, przekładni i innych z uwzględnieniem stateczności, stanów pokrytycznych, etc. Do obliczeń krat wykorzystano moduł analizy oparty na metodzie elementów skończonych. Wyniki porównano z dostępnymi w literaturze światowej, wykazując ich poprawność lub uzyskując nowe, lepsze od dotychczas znanych. Dodatek zawiera obiektowo orientowany projekt programu komputerowego oraz płytkę CD z rozwiązaniami i wizualizacją dla 3 wybranych przykładów.
New universal optimization algorithm based on the Particle Swarm Optimization method is presented in the thesis. Kennedy and Eberhart proposed the PSO method in 1995. Author of the thesis made important modification of the method, to be applied in nonlinear optimization task with constraints. The inequality and equality constraints handling was added. New techniques are proposed: controlled reflection, billiard reflection and particle trap. Additionally particles move with switching techniques is proposed (two-state algorithm) and elastic velocity limits is added. The modification let to solve tasks in discrete and especially integer task space. They are described with details and flowcharts are presented also. The effectiveness of the new algorithm was proved in solution of benchmark tasks (beams, trusses, frames, vessels, reducers and many others under stability, postcitical states and other constraints). For truss analyze a final element method was used. The solution are compared with known from world literatures. They are as good as best known ones or even better. The appendix contains object oriented project of software. The solution and visualization of three selected tasks are presented on attached CD.
