Nümerik optimizasyon problemlerinde yapay arı kolonisi (artıfıcıal bee colony) algoritmasının performans analizi
Performance analysis of artificial bee colony algorithm on numerical optimization problems
Yazar: BAHRİYE AKAY
Danışman: PROF. DR. DERVİŞ KARABOĞA
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bilgisayar Mühendisliği Bölümü / Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol = Computer Engineering and Computer Science and Control
Dizin: Evrimsel algoritmalar = Evolutionary algorithms    ; Optimizasyon = Optimization ; Optimizasyon problemi = Optimization problem ; PID = PID ; Parametre ayarlama = Parameter tuning ; Performans analizi = Performance analysis ; Sezgisel algoritmalar = Heuristic algorithms ; Tasarım optimizasyonu = Design optimization

Özet:
Optimizasyon alanında, belirli problem türlerinde çok iyi performanssergileyen tekniklerin geliştirilmesi yerine, genel olarak çoğuproblem türünde iyi performans sergileyen algoritmalarıngeliştirilmesi oldukça önemlidir. Optimizasyon algoritmalarının bukarakteristiğe sahip olup olmadığının ortaya konması içinperformanslarının analiz edilmesi ve literatürdeki bilinenalgoritmalarla kıyaslanarak davranışlarının incelenmesigerekmektedir. Bu tez çalışmasında, son zamanlarda literatürekazandırılmış, arıların yiyecek arama davranışını modelleyen, kısasürede oldukça popüler olan yapay arı koloni (ABC) algoritmasınındetaylı performans analizi yapılmıştır. ABC algoritması, tam sayıprogramlama problemlerinde kullanılacak şekilde geliştirilerek,literatürdeki algoritmalarla performansı kıyaslanmıştır.Sınırlamasız karma problemlerde algoritmanın performansını artırmakamacıyla algoritma yapısında değişiklikler yapılmıştır. Araştırmauzayının bazı eşitlik ve eşitsizliklerle sınırlandığı, ve optimumçözümün kabul edilebilir bölge içinde olması gerekliliği taşıyansınırlamalı test problemlerini çözmek için ABC algoritmasının yeniversiyonu önerilmiştir. Optimizasyon literatüründe bilinen testfonksiyonlarının yanı sıra, ABC algoritması, bir gerçek dünyaproblemi olan endüstriyel süreçlerin denetiminde yaygın olarakkullanılan PID denetleyicilerin tasarımında kullanılmıştır. Bunailave olarak genellikle doğrusal olmayan karakteristiğe sahip,sınırlamalı bazı makine mühendisliği tasarım problemlerinin çözümüiçin ABC algoritması kullanılmış ve oldukça başarılı sonuçlar eldeedilmiştir.

Abstract:
In optimization field, it is important to develop models that showgood performance on wide range of problem types rather than modelsthat demonstrate excellent performance on a limited range of theproblem types. In order to investigate that an optimizationalgorithm has this characteristic, it is required to conduct adetailed performance analysis and to make reliable comparisonsagainst the other well-known techniques in the literature. In thisstudy, a comprehensive performance analysis of the recently proposedArtificial Bee Colony algorithm which simulates the foragingbehaviour of honey bees was conducted. Artificial Bee Colonyalgorithm was modified to be able to cope with integer programmingproblems and was its performance on integer programming problems wascompared to the state-of-the-art approaches. The performance of theABC algorithm on unconstrained hybrid composite functions wasimproved by introducing some modifications in the algorithm. A newversion of the ABC algorithm was proposed to solve constrainedproblems of which the optimal solution must be located in thefeasible space bounded by the equality and/or inequalityconstraints. In addition to analyzing the ABC algorithm on benchmarkproblems considered in optimization field, the ABC algorithm wasalso applied to solve PID controller design and several nonlinearand constrained mechanical engineering design problems.