تحقیق درباره الگوریتم ژنتیک و امکان پذیری

فلذا این نتایج گاهی در طراحی ناکارآمد خواهند بود. برای بهبود دادن به این نتایج در طول فاز طراحی مفهومی حداقل دو نکته باید در نظر گرفته شود:
بهبود آنالیز موضوعی و مدل کردن طرح با درجه اعتبار کافی
ارتقای روش‌های ایجاد هماهنگی بین آنالیز موضوعی و بهینه‌سازی کلی حامل فضایی
هدف دوم به کمک روش طراحی بهینه چند موضوعی در فاز طراحی مفهومی قابل دست‌یابی خواهد بود. رابطه متقابل و پیچیده‌ای بین آنچه می‌خواهیم به آن برسیم و همچنین قیود و محدودیت‌هایی که داریم، شکل مسیر پروازی، پیشرانش، وزن‌ زیرسیستم‌ها و نیروها با ناسازگاری‌هایی که هدف را تحت تأثیر قرار می‌دهند وجود دارد. البته این ناسازگاری‌ها به کمک یک برنامه بهینه‌سازی مناسب قابل اصلاح خواهند بود. طراحی بهینه چند موضوعی میان موضوعات مختلف طراحی، هماهنگی لازم را برای رسیدن به طرح مناسبی در طول فاز طراحی مفهومی ایجاد می‌کند.
این روش به مهندس سیستم اجازه می‌دهد تا در بازه وسیعی از فضای موجود و البته به‌صورت هوشمند، به بررسی شرایط بپردازد و تعداد زیادی از حالات ممکن طراحی را در فاز طراحی مفهومی و قبل از نهایی شدن طرح برتر، مورد ارزیابی قرار دهد. در ادامه تعدادی از روش‌های طراحی بهینه چند موضوعی با محوریت طراحی حامل فضایی آورده شده‌اند.
لزوم استفاده از طراحی بهینه چند موضوعی
سیستم‌های پیچیده‌ای مثل حامل‌های فضایی که شامل تعداد بسیار زیادی قطعه هستند، از زیرسیستم‌های مختلفی ساخته‌شده‌اند. همان‌طور که پیش‌تر نیز به آن اشاره شد، هر زیرسیستم توسط مهندسین متخصص و مرتبط با همان زیرسیستم طراحی می‌گردد. به همین دلیل معمولاً هر زیرسیستم به‌طور مستقل طراحی گردیده و هدف مدنظر طراحان این بخش‌ها، دستیابی به طرحی برای تحقق اهداف ابلاغی فارغ از تأثیر آن بر سایر زیرسیستم‌ها می‌باشد. برای مثال در طراحی یک هواپیما، متخصصان بخش‌های مختلف از نگاه خود، زیرسیستم‌های مربوطه را مطابق ‏ شکل2-1 طراحی می‌کنند. نتیجه این خواهد بود که غالب زیرسیستم‌ها با یکدیگر همخوانی نداشته و در تعارض خواهند بود. برای نمونه ملاحظه می‌شود که طرح زیرسیستم سازه، به‌هیچ‌عنوان با طرح زیرسیستم آیرودینامیک تطابق ندارد.
بنابراین حضور مهندسین سیستم و طرحی که بین این ساختارها تعادل ایجاد کند به‌خوبی احساس می‌گردد. مهندس سیستم این تعادل را به‌خوبی برقرار می‌سازد؛ به این نحو که با در نظر گرفتن الزامات طراحی هر زیرسیستم و بررسی حالات مختلف طراحی در یک فضای گسترده طراحی، می‌تواند بهینه‌ترین طرح را ارائه کند. طرح بهینه مجموعه متعادلی از ابعاد و ویژگی‌های مختص هر زیرسیستم خواهد بود.
طراحی هواپیما از نگاه متخصصان زیرسیستم ها [16]
طراح سیستم برای رسیدن به طرح متعادل و بهینه، باید ضمن تسلط بر موضوعات مختلف طراحی، ارتباط آن‌ها را با یکدیگر در نظر گرفته و طرح ایده آل را استخراج نماید. ‏ شکل2-2 قسمتی از ارتباط بین موضوعات طراحی را نشان می‌دهد. موضوعات مختلفی می‌توانند مدنظر طراحان قرار گیرند. معمولاً به جهت پیچیدگی‌های کار، چند موضوع مهم انتخاب گردیده و تمرکز طراحی بر روی این موضوعات خواهد بود. ازجمله این موضوعات می‌توان به ابعاد و وزن، پیشرانش، آیرودینامیک و یا دینامیک پرواز اشاره کرد. ‏ شکل2-2 به‌خوبی قسمتی از نحوه تبادل اطلاعات بین موضوعات و ارتباط آن‌ها را نشان می‌دهد.
طراحی بهینه چند موضوعی روشی است که می‌تواند این موضوعات را همزمان در نظر گرفته و ضمن توجه به تأثیراتشان بر یکدیگر، طرح بهینه را ارائه کند.
تداخل موضوعات دخیل در طراحی [17]
طراحی بهینه چند موضوعی شامل روش‌های مختلفی می‌شود. اما وجه مشترک این روش‌ها استفاده از بهینه‌ساز است. در بعضی روش‌ها یک بهینه‌ساز وجود دارد که به این روش‌ها، روش‌های تک سطحی گفته می‌شود. در برخی دیگر نیز چند بهینه‌ساز وجود دارد که به آن‌ها روش‌های چند سطحی اطلاق می‌گردد. انتخاب روش حل و انتخاب روش بهینه‌سازی باید بر اساس اصول و منطق باشد زیرا در غیر این صورت با توجه به حجم بالای محاسبات ممکن است فرآیند طراحی بسیار زمان‌بر شده و منجر به تحمیل هزینه زیادی گردد. همچنین احتمال عدم همگرایی فرایند حل وجود داشته و ممکن است به جواب نرسیم.
در ‏ شکل2-3 یک نمونه از منطق تصمیم‌گیری برای انتخاب روش حل و روش بهینه‌سازی پیشنهاد گردیده است. برای مثال اگر نیاز به سیستمی داریم که اغتشاشات تأثیر زیادی روی عملکرد آن نداشته باشند باید از روش طراحی مقاوم استفاده نماییم. یا اگر تابع هدف دارای تعداد زیادی کمینه محلی باشد استفاده از الگوریتم ژنتیک برای اجرای فرایند بهینه‌سازی توصیه می‌گردد.
منطق تصمیم گیری برای انتخاب روش های بهینه سازی چند موضوعی [18]
انواع روش های طراحی بهینه چند موضوعی
تاکنون روش‌های زیادی برای طراحی بهینه چند موضوعی ارائه‌شده است. هرکدام از این روش‌ها کاربردهای خاص خود را دارند و تلاش برای معرفی یک روش به‌عنوان روش برتر معقول به نظر نمی‌رسد. به همین دلیل مقایسه آن‌ها هم یک جواب واحد نمی‌دهد و بسته به نوع مسئله، ممکن است هرکدام معایب و یا محاسن متفاوتی نشان دهند. در این بخش به معرفی روش‌های شناخته‌تر شده خواهیم پرداخت. روش‌های طراحی بهینه چند موضوعی به دو دسته روش‌های تک سطحی (شامل یک بهینه‌ساز) و روش‌های چند سطحی (شامل چند بهینه‌ساز) تقسیم می‌شوند. در ادامه فرمول‌بندی هر روش و نقاط قوت و ضعف آن آورده شده است.
روش‌های تک سطحی
از شناخته‌شده‌ترین روش‌های تک سطحی می‌توان به روش‌های امکان‌پذیری چند موضوعی، امکانپذیری تک موضوعی و همه در یک مرتبه اشاره نمود. در این سه روش، هر موضوع به‌طور جداگانه طراحی نمی‌گردد و تحلیل بهینه‌سازی برای تمام موضوعات به‌صورت هم‌زمان و توسط یک بهینه‌ساز صورت می‌گیرد. در ادامه جزئیات بیشتری از این سه روش آورده شده است.
روش امکان پذیری چند موضوعی
روش امکانپذیری چند موضوعی که به‌اختصار MDF نیز نامیده می‌شود، رایج‌ترین روش در طراحی بهینه چند موضوعی است. ساختار این روش مشابه ساختار یک مسئله بهینه‌سازی سنتی می‌باشد که تنها یک زیرسیستم را شامل شده است؛ با این تفاوت که در MDF به‌جای آن زیرسیستم، یک تحلیلگر چند موضوعی قرارگرفته است که با هر تکرار مسئله را تحلیل می‌کند (‏ شکل2-4). در هر تکرار پس از تحلیل موضوعات، نتایج به بهینه‌ساز منتقل می‌گردد و در آنجا تابع هدف و قیود محاسبه می‌گردند. این روند در هر تکرار ادامه پیدا می‌کند تا زمانی که تابع هدف کمینه گردد و یا شرایط توقف ارضا گردد.
روش امکان پذیری چند موضوعی[13]
این نوشته در علمی ارسال شده است. افزودن پیوند یکتا به علاقه‌مندی‌ها.