Use este identificador para citar ou linkar para este item:
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2339
Tipo: | Tese |
Título: | Algoritmo de otimização multi-objetivo assistida por metamodelagem com aplicações em problemas de aerodinâmica |
Autor(es): | GAUTIER, Nelson Jose Diaz |
Primeiro Orientador: | MANZANARES FILHO, Nelson |
Resumo: | Os algoritmos de otimização multi-objetivo comumente usados em projetos reais de engenharia são baseados em estratégias evolutivas que requerem frequentemente um grande número de avaliações das funções objetivo para atingir uma boa aproximação da frente de Pareto. Quando esses algoritmos são usados para resolver um problema de otimização real de engenharia, em que as funções objetivo são computacionalmente custosas, o tempo necessário para atingir a convergência pode ser proibitivo. Nesse sentido, o foco desta pesquisa foi desenvolver um algoritmo de otimização multi-objetivo, acoplado a uma estratégia de metamodelagem, para aprimorar os processos de otimização em problemas de engenharia. O algoritmo foi desenvolvido com base na construção de metamodelos usando funções de base radial para aproximar as funções computacionalmente custosas. Esses metamodelos são otimizados num processo de amostragem iterativo para obter novos pontos no espaço de decisão, com os quais as próximas avaliações das funções custosas devem ser feitas. Além de poder aplicar-se a problemas multi-objetivo, a estratégia desenvolvida faz com que o algoritmo derive para o algoritmo CORS, no caso de problemas mono-objetivo. Os resultados mostraram um desempenho muito satisfatório do algoritmo desenvolvido quando aplicado, tanto nos problemas de teste selecionados quanto em problemas específicos de engenharia relacionados ao projeto otimizado de pás de turbinas eólicas, otimização aerodinâmica da geometria de asas e projeto otimizado de grades lineares de máquinas de fluxo axiais. Na maioria dos casos, o número de avaliações das funções custosas usadas pelo algoritmo desenvolvido baseado em técnicas de metamodelagem, foi pelo menos três vezes menor do que as empregadas pela aplicação direta de um algoritmo de otimização multi-objetivo até atingir a convergência com valores médios semelhantes das métricas de cobertura e diversidade da frente de Pareto. |
Abstract: | The multi-objective optimization algorithms commonly used in real engineering designs are based on evolutionary strategies. These algorithms often require a large number of evaluations of the objective function to achieve a good approximation of the Pareto front. In the case in which these algorithms are used to solve a real engineering optimization problem, which usually has computationally expensive objective functions, the time required to achieve convergence can be some time unfeasible. In this sense, the focus of this research was to develop a multi-objective optimization algorithm, based on a metamodeling strategy, to improve the optimization processes in engineering problems. The algorithm was developed, based on metamodel construction using radial based functions, to approximate the computationally expensive functions. These metamodels are optimized in an iterative sampling process to obtain new points in the decision space, with which the next expensive function evaluations must be made. In addition to being able to apply to multi-objective problems, the results showed a very satisfactory performance of the developed algorithm when applied to the select test problems chosen herein and in three real engineering problems: optimized design of wind turbine blades, aerodynamic optimization of wing geometry, and optimized design of linear cascades of axial flow machines. In most cases, the number of evaluations of expensive functions used by the developed algorithm was at least 3 times less than the expensive function evaluation employed, during the direct application of the evolutionary multi-objective optimization algorithm to achieve convergence with similar average values of coverage and diversity metrics of Pareto front. |
Palavras-chave: | Algoritmo MO-CORS Otimização multi-objetivo Metamodelos Funções de base radial Superfícies aerodinâmicas Máquinas de fluxo |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Itajubá |
Sigla da Instituição: | UNIFEI |
metadata.dc.publisher.department: | IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação: Doutorado - Engenharia Mecânica |
Tipo de Acesso: | Acesso Aberto |
URI: | https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2339 |
Data do documento: | 30-Abr-2020 |
Aparece nas coleções: | Teses |
Arquivos associados a este item:
Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
---|---|---|---|---|
Tese_2021017.pdf | 6,07 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Os itens no repositório estão protegidos por copyright, com todos os direitos reservados, salvo quando é indicado o contrário.