معرفی روش مجانب برای اعتبارسنجی جواب های الگوریتم بهینه سازی تبرید شبیه سازی شده و کاربرد آن در بهبود عملکرد کانالهای توزیع آب، آبیاری سطحی و مدیریت مخزن

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /گروه مهندسی آب دانشگاه اراک، اراک، ایران.

2 دانشجوی دکتری /آبیاری و زهکشی دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 دانشیار /گروه مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

4 استادیار/ گروه مهندسی آب دانشگاه اراک، اراک، ایران.

5 دانش آموخته کارشناسی ارشد/ آبیاری و زهکشی دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

چکیده

روش تبرید شبیه‌سازی شده (SA) یکی از روش‌های فرا‌ابتکاری کارآمد برای حل مسائل بهینه‌سازی چند هدفی پیچیده است. در این روش پس از اجرای نهایی الگوریتم برای مسأله مورد نظر، همچون سایر روشهای فراابتکاری بایستی اعتبار جوابها ارزیابی ‌شود. به لحاظ فقدان یک روش معتبر محققین معمولاً جوابها را با وضع موجود مقایسه می‌کنند. در این مقاله روشی بنام روش مجانب ارائه شده که در آن مشخص می‌شود جوابهای SA به بهینه سراسری به‌طور مجانبی همگرا خواهند شد و مقداری را نیز برای بهینه سراسری ارائه می‌کند. برای نمایش دقت روش، در 5 مساله نمونه که دارای حل تحلیلی است روش مجانب بین حداقل 6/0 درصد تا حداکثر 10 درصد و به طور متوسط با حدود 5 درصد خطا، تخمین قابل قبولی از بهینه سراسری ارائه داد. همچنین 5 مدل بهینه‌سازی ICSSDOM، OPTIFUR، SOP-SA، BISEDOM و ARM-SA به ترتیب برای بهینه‌سازی عملکرد هیدرولیکی کانال‌های آبیاری، آبیاری جویچه‌ای، بهره‌برداری بهینه از مخزن، آبیاری نواری و توزیع رسوب مخزن سدها با روش SA، ارائه شده توسط محققین این تحقیق با این روش اعتبارسنجی شد. نتیجه آنکه از روش مجانب می‌توان برای اعتبارسنجی جواب‌های SA برای مسائلی که معیار معتبری برای مقایسه و ارزیابی جوابها وجود ندارد استفاده کرده و صحت آنها را بررسی نمود.  

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Introduction of Asymptote Method for Validation of SA Optimization Algorithms Solutions and its Application in Improving the Performance of Water Distribution Channels, Surface Irrigation and Reservoir Management

نویسندگان [English]

  • S. A. Mohseni Movahed 1
  • M. Akbari 2
  • A. Emadi 3
  • J. Mozafari 4
  • Z. Yazdi 5
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Arak University, Arak, Iran.
2 Ph.D. Student of Water Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
3 Associate Professor, Department of Water Engineering, Sari Agriculture and Natural Resources University, Sari, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Arak University, Arak, Iran.
5 M.Sc. Graduated, Drainage and Irrigation Engineering, Bu Alisina University, Hamadan, Iran
چکیده [English]

SA method is known as one of the most effective meta-heuristic numerical methods for solving complex optimization problems. In this method after determining the appropriate combination of SA parameters and the final implementation of the algorithm for the problem considered, the results should be evaluated using an appropriate approach. Hence in this paper an initiative method named the asymptote is presented and it is shown how the SA algorithm will converge to the asymptote of the global optimum and also presents a value for global optimum. The method is applied to solve 5 problems which have analytical solutions and it led to a reasonable estimate of the global optimum where the minimum, maximum and average error was 0.6, 10, and 5 percent, respectively. Also 5 models of ICSSDOM, OPTIFUR, SOP-SA, BISEDOM and ARM-SA is verified by asymptote method for optimization of hydraulic performance of water distribution channels, furrow irrigation, optimal operation of reservoir, border irrigation and sediment distribution of dam reservoir, respectively. As a result, asymptote method can be used for validation of SA algorithm results when there is not valid criteria to assess them

کلیدواژه‌ها [English]

  • optimization
  • SA method
  • Global optimum
  • Validation
  • Asymptote method
Akbari M (2011) Development of optimization- simulation model for border irrigation. Msc Thesis, Tehran University (In Persian).

Egles RW (1990) Simulated annealing: a tool for operational research. Eur.  ournal of Operational Research 46:271-281.

Emadi A, Khademi M, Mohamadiha A (2012) Application of simulated annealing algorithm in calibration of area reduction method in sediment distribution of dams reservoir. Journal of Investigation of Water and Soil Conservation 4:173-188 (In Persian).

Khademi M (2010) Optimization of reservoir operation by SA algorithm. Msc Thesis, Sari Agriculture Sciences & Natural Resources University (In Persian).

Khademi M, Emadi A, Mohseni Movahed SA (2011) Optimization of reservoir operation by using of SA algorithm and application of asymptote method for its validation. Journal of Watershed Management 3:80-94 (In Persian).

Kirkpatrick S, Gelatt CD, Vecchi MP (1983) Optimization by simulated annealing. Journal of Science 220: 671-680.

Laarhoven P J, Aarte EH, Lenstra JK (1992) Job shop scheduling by simulated annealing. Journal of Operation Research 40:113-125.

Lundy M, Mees A (1986) Convergence of an annealing algorithm. Journal of Mathematical Programming 34:111-124.

Merikh Bayat F (2012) Optimization algorithm inspirited from nature. Nas Press, 216p (In Persian).

Mitra D, Romeo F, Sangiovanni-Vincentelli AL (1986) Convergence of finite-time behavior of simulated annealing. Journal of Advances and Applied Probability 18: 747-771.

Mohseni N (2007) Determination of the most appropriate weighting coefficient of Indicator for performance optimization of irrigation canals with sensitivity analysis using ICSSDOM Model. M.Sc. Thesis. Bu Ali Sina University (In Persian).

Mohseni Movahed SA (2002) Developing a model for optimization of hydraulic performance of irrigation canals using simulated annealing method and determining relative values of indicators. Ph.D Thesis. Tarbiat Modares University (In Persian).

Mohseni Movahed SA, Monem M (2007) Introducing of a new mathematical method for evaluation and optimization of irrigation canal performance. Journal of Science and Technology of Agriculture and Natural Resources 40:13-25 (In Persian).

Monem MJ (1996) Performance evaluation and optimization of irrigation canal systems using genetic algorithm. Ph.D. Dissertation, Calgary University. Canada.

Norouzpour S (2008) Assessing impacts of weighting indicators and various operations on optimum performance of irrigation canals using ICSSDOM (case study on E1L4 canal of Dez irrigation project) M.Sc. thesis. Bu Ali Sina University (In Persian).

Shahidipoor M (1994) Optimization (Theory and Practice). Ferdowsi University Press, 680p (In Persian).

Yazdi Z (2008) Developing a mathematical model for design and performance optimization of furrow irrigation using volume balance method and SA optimization technique. M.Sc. Thesis. Bu Ali Sina University (In Persian).