Honey Badger Optimizasyon Algoritması ile Üç Elemanlı Kafes Sisteminin Ağırlık ve Maliyet Minimizasyonu

Yıl 2023, , 441 - 449, 28.07.2023

Cengiz Aslan Ebubekir Seyyarer , Taner Uçkan

https://doi.org/10.21605/cukurovaumfd.1334214

Öz

Meta-sezgisel optimizasyon yöntemleri geleneksel algoritmalarla çözümün çok maliyetli olacağı büyük ölçekli gerçek hayat problemleri için başarılı sonuçlar sergilemekte ve birçok alandan araştırmacının ilgi odağı haline gelmektedir. Bu alana duyulan ilgi sayesinde genetik, fizik, biyoloji, müzik gibi ilhamını çeşitli kaynaklardan alan araştırmacılar, yeni meta-sezgisel algoritmalar oluşturmaya devam etmektedir. Şubat 2022’de yayımlanan Bal Porsuğu Algoritması (Honey Badger Algorithm, HBA), ilhamını bal porsuğunun yiyecek arama stratejilerine dayandırmaktadır. Bu çalışmada HBA’nın yanı sıra alan yazının başarısı kanıtlanmış algoritmalarından olan Genetik Algoritma (Genetik Algorithm, GA), Parçacık Sürü (Partical Swarm Optimization, PSO), Yapay Arı Kolonisi (Artificial Bee Colony, ABC), Karınca Kolonisi (Ant Colony Optimization, ACO), Benzetimli Tavlama (Simulated Annealing, SA) algoritmaları, bir yapı problemi olan “üç elemanlı kafes sisteminin ağırlık ve maliyet minimizasyonu” na uygulanmaktadır. Elde edilen sonuçlara göre HBA’ nın, GA, ABC, ACO, SA algoritmalarına kıyasla daha iyi yakınsama hızına ve değerlere ulaştığı gözlemlenmektedir.

Anahtar Kelimeler

Honey badger optimizasyon algoritması, Optimizasyon, Kafes sistemi, Ağırlık ve maliyet minimizasyonu, Yakınsama hızı

Weight and Cost Minimization of Three-Element Truss System with Honey Badger Optimization Algorithm

Öz

Meta-heuristic optimization methods have shown successful results for large-scale real-life problems that would be very costly to solve with traditional algorithms and have become the focus of attention of researchers from many fields. Thanks to the interest in this field, researchers who take their inspiration from various sources such as genetics, physics, biology and music continue to create new meta-heuristic algorithms. The Honey Badger Algorithm (HBA), released in February 2022, draws its inspiration from the honey badger's foraging strategies. In this study, in addition to HBA, Genetic Algorithm (Genetic Algorithm, GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Artificial Bee Colony (ABC), Ant Colony (Ant Colony Optimization, ACO), Simulated Annealing (SA) algorithms are discussed in a construction problem, “weight and cost minimization of a three-element truss system”. According to the results, it is observed that HBA achieves better convergence values compared to GA, ABC, ACO, SA algorithms.

Anahtar Kelimeler

Honey badger optimization algorithm, Optimization, Truss system, Weight and cost minimization, Speed of convergence

Kaynakça

• 1. Karaboğa D., 2011. Yapay Zeka Optimizasyon Algoritmaları. Nobel Akademik Yayıncılık, Ankara, 246.
• 2. Abd Elaziz, M., Dahou, A., Abualigah, L., Yu, L., Alshinwan, M., Khasawneh, A.M., Lu, S., 2021. Advanced Metaheuristic Optimization Techniques in Applications of Deep Neural Networks: A Review. Neural Computing and Applications, 1-21.
• 3. Lagaros, N.D., Plevris, V., Kallioras, N.A., 2022. The Mosaic of Metaheuristic Algorithms in Structural Optimization. Archives of Computational Methods in Engineering, 29(7), 5457-5492.
• 4. Adam, S.P., Alexandropoulos, S.A.N., Pardalos, P.M., Vrahatis, M.N., 2019. No Free Lunch Theorem: A Review. Approximation and Optimization: Algorithms, Complexity and Applications, 57-82.
• 5. Hashim, F.A., Houssein, E.H., Hussain, K., Mabrouk, M.S., Al-Atabany, W., 2022. Honey Badger Algorithm: New Metaheuristic Algorithm for Solving Optimization Problems. Mathematics and Computers in Simulation, 192, 84-110.
• 6. Zhou, J., Wang, D., Band, S.S., Mirzania, E., Roshni, T., 2023. Atmosphere Air Temperature Forecasting using the Honey Badger Optimization Algorithm: On the Warmest and Coldest Areas of the World. Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics, 17(1), 2174189.
• 7. Diab, A.A. Z., Tolba, M.A., El-Rifaie, A.M., Denis, K.A., 2022. Photovoltaic Parameter Estimation using Honey Badger Algorithm and African Vulture Optimization Algorithm. Energy Reports, 8, 384-393.
• 8. Rawa, M., Abusorrah, A., Al-Turki, Y., Calasan, M., Micev, M., Ali, Z.M., Aleem, S.H.A., 2022. Estimation of Parameters of Different Equivalent Circuit Models of Solar Cells and Various Photovoltaic Modules Using Hybrid Variants of Honey Badger Algorithm and Artificial Gorilla Troops Optimizer. Mathematics, 10(7), 1057.
• 9. Ashraf, H., Abdellatif, S.O., Elkholy, M.M., El Fergany, A. A., 2022. Honey Badger Optimizer for Extracting the Ungiven Parameters of PEMFC Model: Steady-State Assessment. Energy Conversion and Management, 258, 115521.
• 10. Sevim, Ö., Sönmez, M., 2016. Geliştilmiş Yapay Arı Koloni Algoritması ile Kafes ve Düzlemsel Çelik Yapıların Optimum Tasarımı. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 3(2), 38-51.
• 11. Değertekin, S.Ö., Bayar, G.Y., 2020. Kafes Yapıların JAYA Algoritmasıyla Doğal Frekans Sınırlayıcıları Altında Optimum Tasarımı. Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Mühendislik Dergisi, 11(3), 1385-1396.
• 12. Holland John, H., 1975. Adaptation in Natural and Artificial Systems. Ann Arbor, University of Michigan Press, 232.
• 13. Eberhart, R., Kennedy, J., 1995. A New Optimizer Using Particle Swarm Theory. Proceedings of the Sixth International Symposium on Micro Machine and Human Science, MHS'95, 39-43
• 14. Karaboga, D., 2005. An Idea Based on Honey Bee Swarm for Numerical Optimization, Erciyes University, Engineering Faculty, Computer Engineering Department, Kayseri, 1-9.
• 15. Dorigo, M., Maniezzo, V., Colorni, A.,1996. Ant System: Optimization by a Colony of Cooperating Agents. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), 26(1), 29-41.
• 16. Kirkpatrick, S., Gelatt Jr, C.D., Vecchi, M.P., 1983. Optimization by Simulated Annealing. Science, 220(4598), 671-680.
• 17. Almufti, S.M., Marqas, R.B., Othman, P.S., Sallow, A.B., 2021. Single-based and Population-based Metaheuristics for Solving NP-hard Problems. Iraqi Journal of Science, 62(5), 1710-1720.
• 18. Hashim, F.A., Houssein, E.H., Hussain, K., Mabrouk, M.S., Al-Atabany, W., 2022. Honey Badger Algorithm: New Metaheuristic Algorithm for Solving Optimization Problems. Mathematics and Computers in Simulation, 192, 84-110.
• 19. Renkavieski, C., Parpinelli, R.S., 2021. Meta-heuristic Algorithms to Truss Optimization: Literature Mapping and Application. Expert Systems with Applications, 182, 115197.
• 20. Gökdere, N., 2002. Kafes Sistemlerin Optimum Tasarımı. Yüksek Lisans Tezi, İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Makina Mühendisliği Anabilim Dalı, İstanbul, 53.
• 21. Bal, Y., 2022. Geçmişten Günümüze Dünya’da ve Türkiye’de Pnömatik Sistemlerin İncelenmesi ve Değerlendirilmesi. Yüksek Lisans Tezi, Bursa Uludağ Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Mimarlık Anabilim Dalı, Bursa, 200.
• 22. Structure and Form Analysis System, Spatial Structures, 2019. https://www.setareh.arch.vt. edu/safas/007_fdmtl_21_spatial_structure.html, Erişim Tarihi: 28.04.2023.
• 23. Bekdaş G., Nigdeli S.M., Yücel M., Kayabekir A.E., 2021. Yapay Zeka Optimizasyon Algoritmaları ve Mühendislik Uygulamaları. Seçkin Yayınları, Ankara, 288.
• 24. Van Thieu, N., Mirjalili, S., 2023. MEALPY: An Open-source Library for Latest Meta-heuristic Algorithms in Python. Journal of Systems Architecture, 102871.