توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
12,000 تومانشناسه فایل: 7805
چکیده
الگوریتمی فرااکتشافی به نام جستجوی هارمونی (HS)، که با تقلید از فرایند بدیهه سازی پخش کننده های موسیقی است، به تازگی توسعه یافته است. الگوریتم HS در چندین مساله بهینه سازی موفق بوده است. الگوریتم HS به اطلاعات مشتق شده نیاز ندارد و از جستجوی تصادفی به جای جستجوی گرادیانی استفاده می‌کند. علاوه بر این، الگوریتم HS از نظر مفهومی ساده است، از پارامترهای اندکی استفاده می کند و به سادگی اجرا می شود. این مقاله، الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته (IHS) بر اساس توزیع نمایی را برای حل مسائل مربوط به توزیع اقتصادی ارائه می‌دهد. یک سیستم تست 13 واحدی با تابع هزینه سوخت افزایشی با در نظر گرفتن اثرات بارگذاری نقطه سوپاپ برای نمایش اثربخشی روش پیشنهادی IHS استفاده می شود. نتایج عددی نشان می‌دهند که روش IHS دارای ویژگی همگرایی خوبی است. علاوه بر این، هزینه های نسبی روش IHS کمتر از روش کلاسیک HS و سایر الگوریتم های بهینه سازی است که در تحقیقات اخیر گزارش شده است.
مقدمه مقاله
مسئله توزیع اقتصادی[1] (EDP) مربوط به برنامه تولید بهینه ژنراتورهای موجود در سیستم قدرت برای به حداقل رساندن کل هزینه سوخت و در عین حال برآورده ساختن محدودیت های عملیاتی و تقاضای بار است. EPD، نقش مهمی را در برنامه ریزی عملیات و کنترل سیستم های قدرت مدرن ایفا می کند [1].
در طی چند سال گذشته، تعدادی رویکرد برای حل EPD با استفاده از روش های برنامه‌نویسی ریاضی کلاسیک توسعه یافته‌اند [8-2]. در همین حال، روش های بهینه سازی کلاسیک به شدت نسبت به نقاط شروع حساس هستند و مکررا به راه حل بهینه محلی همگرا هستند یا کاملا واگرا هستند. روش های برنامه‌نویسی خطی، سریع و قابل اطمینان هستند اما ایراد اصلی آن ها مربوط به تقریب قطعه ای هزینه خطی است. روش های برنامه نویسی غیرخطی دارای مشکل همگرایی و پیچیدگی الگوریتمی هستند. الگوریتم مبتنی بر نیوتن، در برآورده ساختن تعداد زیادی از محدودیت های نابرابری به مشکل بر می‌خورد [9].
به تازگی، به منظور ایجاد روش های عددی برای حل EDP ها، تکنیک های بهینه سازی پیشرفته [15-10] به طور موفقیت آمیزی برای حل EDP به عنوان مساله بهینه سازی ناهموار مورد استفاده قرار گرفته اند. تکنیک بهینه سازی جهانی که به عنوان جستجوی هارمونی (HS) شناخته می شود یکی از این تکنیک های پیشرفته است [16]. الگوریتم HS ارائه شده در [17] به تناسب با فرایند بدیهه سازی موسیقی که در آن، نوازندگان در گروهی به آراستن زیر و بمی های خود به منظور کسب هارمونی بهتر ادامه می دهند به تازگی توسعه یافته است. بداهه نوازی جاز[2] به دنبال یافتن راه حل بهینه است. زیر و بمی هر یک از ابزار موسیقی، کیفیت زیبایی شناختی را تعیین می کند، همانطور که مقدار تابع هدف توسط مجموعه مقادیر تخصیص داده شده به هر متغیر تصمیم گیری تعیین می شود [18]. علاوه بر این، از جستجوی تصادفی HS به جای جستجوی گرادیانی استفاده می کند به طوری که نیازی به اطلاعات مشتق شده نیست. با این حال، مطالعات اخیر [21-19]، ایراداتی را در رابطه با همگرایی زود هنگام در عملکرد HS کلاسیک شناسایی کرده اند.
در این مقاله، یک رویکرد جدید برای حل EDP با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته (IHS) ارائه می دهیم. از EDP مبتنی بر سیستم تست 13 واحدی [22] با تابع هزینه سوخت افزایشی با اثرات بارگذاری نقطه سوپاپ برای نشان دادن عملکرد IHS استفاده می شود. اثرات بارگذاری نقطه سوپاپ، مینیمم های چندگانه در فضای راه حل را معرفی می کند. نتایج عددی به دست آمده با رویکرد ارائه شده IHS با روش HS کلاسیک و سایر نتایج بهینه سازی گزارش شده در تحقیقات مقایسه شد.
بقیه مقاله به این شرح است. بخش 2، فرمول EDP را توضیح می دهد. در بخش 3 و 4 HS کلاسیک و IHS ارائه شده است. نتایج شبیه سازی HS و IHS ارائه شده و با الگوریتم های دیگر در بخش 5 مقایسه شده است. در آخر، بخش 6 نتایج ما را بیان می کند.
[1] The economic dispatch problem
[2] Jazz improvisation
ABSTRACT An improved harmony search algorithm for power economic load dispatch
A meta-heuristic algorithm called harmony search (HS), mimicking the improvisation process of music players, has been recently developed. The HS algorithm has been successful in several optimization problems. The HS algorithm does not require derivative information and uses stochastic random search instead of a gradient search. In addition, the HS algorithm is simple in concept, few in parameters, and easy in implementation. This paper presents an improved harmony search (IHS) algorithm based on exponential distribution for solving economic dispatch problems. A 13-unit test system with incremental fuel cost function taking into account the valve-point loading effects is used to illustrate the effectiveness of the proposed IHS method. Numerical results show that the IHS method has good convergence property. Furthermore, the generation costs of the IHS method are lower than those of the classical HS and other optimization algorithms reported in recent literature.
Introduction
The economic dispatch problem (EDP) is related to the optimum generation scheduling of available generators in a power system to minimize the total fuel cost while satisfying the load demand and operational constraints. EDP plays an important role in operation planning and control of modern power systems [1].
Over the past few years, a number of approaches have been developed for solving the EDP using classical mathematical programming methods [2–8]. Meanwhile, classical optimization methods are highly sensitive to starting points and frequently converge to local optimum solution or diverge altogether. Linear programming methods are fast and reliable but the main disadvantage associated with the piecewise linear cost approximation. Nonlinear programming methods have a problem of convergence and algorithmic complexity. Newton based algorithm have a problem in handling large number of inequality constraints [9].
Recently, in order to make numerical methods more convenient for solving the EDPs, modern optimization techniques [10–15] have been successfully employed to solve the EDP as a non-smooth optimization problem. A global optimization technique known as the harmony search (HS) is one of these modern techniques [16]. HS algorithm proposed in [17] has been recently developed in an analogy with music improvisation process where musicians in an ensemble continue to polish their pitches in order to obtain better harmony. Jazz improvisation seeks to find musically pleasing harmony similar to the optimum design process which seeks to find optimum solution. The pitch of each musical instrument determines the aesthetic quality, just as the objective function value is determined by the set of values assigned to each decision variable [18]. In addition, HS uses a stochastic random search instead of a gradient search so that derivative information is unnecessary. However, recent studies [19–21] have identified some deficiencies related to the premature convergence in the performance of classical HS.
In this paper, we propose a novel approach for solving the EDP using an improved harmony search (IHS) algorithm. An EDP based on a 13-unit test system [22] with incremental fuel cost function taking into account the valve-point loading effects is employed to demonstrate the performance of the IHS. The valve-point loading effects introduce multiple minima in the solution space. Numerical results obtained with the proposed IHS approach were compared with classical HS method and other optimization results reported in literature.
The remainder of this paper is organized as follows. Section 2 explains the formulation of the EDP. In Sections 3 and 4, the classical HS and the proposed IHS are described. Simulation results of HS and IHS are presented and compared with those of other algorithms in Section 5. Lastly, Section 6 outlines our conclusions.
- مقاله درمورد توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- یک الگوریتم جستجوی پیشرفته هماهنگ برای ارسال بار نیروی اقتصادی
- پروژه دانشجویی توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- توزیع بهینه بار اقتصادی با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- پایان نامه در مورد توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- تحقیق درباره توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- مقاله دانشجویی توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته در قالب پايان‌نامه
- پروپوزال در مورد توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- گزارش سمینار در مورد توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته
- گزارش کارورزی درباره توزیع بهینه بار قدرت با الگوریتم جستجوی هارمونی بهبود یافته