Tese
Um algoritmo por enxame de partículas para a solução de problemas de otimização estrutural multiobjetivo considerando frequências naturais de vibração
Autor
Carvalho, Érica da Costa Reis
Institución
Resumen
The interest in multiobjective optimization algorithms has grown in recent years due to its
applicability in problems from several areas, especially those from engineering. In general,
the objectives considered in these problems are conflicting and a Pareto Front curve
composed of the non-dominated solutions is expected as the solution to such problems. In
the context of evolutionary computation there are many of algorithms applied to this type
of problem, such as genetic algorithms, differential evolution, and particle swarm. This
study aims to evaluate the ability of a multiobjective particle swarm algorithm, called
Multiobjective Craziness based Particle Swarm Optimization (MOCRPSO) in a set of
unconstrained multiobjective structural optimization problems. The problem consists to
minimize the mass of structures, considering as second objective the displacement of the
nodes or the natural frequencies of vibration of the strucuture. Additionally, cardinality
constraints are adopted in order to obtain an automatic variable linking, searching for the
best member grouping of the bars. An Adaptive Penalty Method (APM), which has been
successfully applied to solving mono and multiobjective optimization problems, is used
here to handle the constraints. To investigate the performance of the proposed method,
six test-problems with and without constraints and six truss structures are analyzed and
the results obtained illustrate its efficiency when compared to other algorithms from the
literature. O interesse em algoritmos de otimização multiobjetivo cresceu nos últimos anos devido
à sua aplicabilidade em problemas de diversas áreas, especialmente as da engenharia.
Em geral, os objetivos considerados nesses problemas são conflitantes e uma frente de
Pareto composta pelas soluções não-dominadas é esperada como a solução para tais
problemas. No contexto da computação evolutiva, existem diversos algoritmos aplicados
a esse tipo de problema, como os algoritmos genéticos, evolução diferencial e enxame
de partículas. Este trabalho tem como objetivo propor e avaliar a capacidade de um
algoritmo por enxame de partículas multiobjetivo, denominado Multiobjective Craziness
based Particle Swarm Optimization (MOCRPSO) em um conjunto de problemas de
otimização estrutural multiobjetivo com restrições. O problema consiste em minimizar a
massa de estruturas, considerando como segundo objetivo o deslocamento máximo dos
nós ou as frequências naturais de vibração da estrutura. Adicionalmente, restrições de
cardinalidade são adotadas a fim de obter uma busca automática da ligação das variáveis,
procurando o melhor agrupamento dos membros. Um Método de Penalização Adaptativa
(APM), que foi aplicado com sucesso na solução de problemas de otimização mono e
multiobjetivo, é usado aqui para lidar com as restrições. Para investigar o desempenho do
método proposto, seis problemas teste com e sem restrições e seis estruturas treliçadas são
analisadas e os resultados encontrados ilustram sua eficiência quando comparados com
outros algoritmos encontrados na literatura.