Publicação: Evolução diferencial melhorada implementada em processamento
paralelo
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
O objetivo deste trabalho é apresentar um aprimoramento do método de otimização heurístico
Evolução Diferencial propondo modificações no seu algoritmo básico através da
utilização do conceito de Evolução com Conjuntos Embaralhados. Desenvolveu-se o
método denominado Evolução Diferencial Melhorada (EDM), sendo este algoritmo implementado
em computação paralela (EDMP), tornando-o apto para solucionar problemas
de otimização complexos. O algoritmo desenvolvido é adaptado para trabalhar com
problemas de otimização multiobjetivos e na presença de restrições. Algumas funções
testes são resolvidas usando o método EDMP a fim de validar o algoritmo. A metodologia
EDMP é utilizada para obter o projeto ótimo de um robô manipulador com três
juntas rotacionais (3R) levando-se em conta as características de sua topologia. Com
esta finalidade, um problema de otimização multiobjetivo é formulado para a obtenção
dos parâmetros geométricos ótimos do robô, considerando a maximização do volume
do espaço de trabalho, de sua rigidez e a otimização de sua destreza. Finalmente, o
algoritmo EDMP é aplicado na solução de grandes sistemas lineares, reescritos como
um problema de minimização de resíduos. Todos os resultados obtidos com o algoritmo
desenvolvido são comparados com as soluções calculadas por meio de outras metodologias,
a fim de comprovar sua eficiência e o relevante ganho em termos de tempo
computacional.
Abstract
The aim of this work is to present an improvement of the heuristic optimization method
of Differential Evolution proposing modifications to its basic algorithm by using the concept
of evolution with Shuffled Sets. The method called Improved Differential Evolution
(IDE) was developed, and implemented for parallel computing (IDEP), making it suitable
for solving complex optimization problems. The algorithm developed is adapted to work
with multiple objective optimization problems and in the presence of constraints. Some
test functions are solved by using the IDEP method in order to validate the algorithm.
The IDEP methodology is utilized to obtain the optimal design of a robot manipulator with
three rotational joints (3R) taking into account the characteristics of its topology. For this
purpose, a multiple objective optimization problem is formulated to obtain optimum robot
geometrical parameters, considering the maximization of the volume of the workspace,
the rigidity and the optimization of its dexterity. Finally, the IDEP algorithm is applied to
solve large linear systems, rewritten as a residues minimization problem. All the results
obtained with the developed algorithm are compared with the solutions calculated through
other methodologies in order to prove its efficiency and the relevant gain in terms of computational
time.
Palavras-chave
Otimização, Evolução diferencial melhorada, Computação paralela, Robô manipulador, Grandes sistemas lineares, Optimization, Improved differential evolution, Parallel computing, Robot manipulator, Large linear systems, Otimização combinatória, Automação industrial, Sistemas lineares
Citação
BRANDÃO, Milena Almeida Leite. Improved differential evolution implemented in parallel processing. 2014. 173 f. Tese (Doutorado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.te.2014.129