Araştırma Makalesi
PDF Zotero Mendeley EndNote BibTex Kaynak Göster

Application of Harris Hawks and Whale Optimization Algorithm with Constraint Handling Techniques: A comparative study

Yıl 2021, Cilt 4, Sayı 2, 76 - 85, 23.09.2021
https://doi.org/10.38016/jista.857881

Öz

This study focuses on the effect of meta-heuristic algorithms inspired by nature in solving constrained optimization problems. Death penalty, static penalty, dynamic penalty, barrier function and Deb feasibility rule, which are the constraint handling techniques, were tested on Whale Optimization (WOA) and Harris Hawk Optimization (HHO) algorithms. Unconstrained and constrained benchmark functions and optimal power flow minimization problem were used to test the performance of algorithms. Furthermore, in order to compare the performance of WOA and HHO algorithms in optimal power flow, it was used with algorithms found in the literature.. As a result, it has been observed that algorithms integrated into constraint handling methods are effective in solving constrained optimization problems.

Kaynakça

  • Akay B., Karaboga D., 2011. A modified Artificial Bee Colony (ABC) algorithm for constrained optimization problems. Applied Soft Computing, 11, 3021–3031.
  • Aljarah, I., Chen, H., Faris, H., Heidari, A. A., Mafarja, M., Mirjalili, S. 2019. Harris hawks optimization: Algorithm and applications. Future Generation Computer Systems, 97, 849–872.
  • Amaratunga, G.A.J., Biswas, P.P., Mallipeddi, R., Suganthan P.N., 2018.Optimal power flow solutions using differential evolution algorithm integrated with effective constraint handling techniques. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 68, 81–100.
  • Babalik, A., Cinar, A.C., Kiran M.S., 2018, A modification of tree-seed algorithm using Deb’s rules for constrained optimization. Applied Soft Computing, 63, 289–305.
  • Batık, Z. G., Boz, A. F., Çimen, M.E., Karayel D.2019. The Chaos-Based Whale Optimization Algorithms Global Optimization, Chaos Theory and Applications, 1, 51-63.
  • Birogul, S. 2019. Hybrid harris hawk optimization based on differential evolution (HHODE) algorithm for optimal power flow problem. IEEE Access, 7, 184468-184488.
  • Bouktir, T.,Slimani, L., Mahdad, B. 2008. Optimal power dispatch for large scale power system using stochastic search algorithms. International Journal of Power and Energy Systems, 28(2), 118.
  • Chen S., Gu Y., Jiang, S., Nouioua, M., Li Z., Zhang, S., 2019. FSB-EA: Fuzzy search bias guided constraint handling technique for evolutionary algorithm. Expert Systems with Applications, 119, 20–35.
  • Chen, H., Wang, M., Zha X., 2020. A multi-strategy enhanced sine cosine algorithm for global optimization and constrained practical engineering problems. Applied Mathematics and Computation, 369, 124872.
  • Deb, K., Gandomi, A.H., 2020 .Implicit constraints handling for efficient search of feasible solutions. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 363, 112917. Dzubera, J., Mathias, K., Rana S., D. Whitley, 1996. Evaluating Evolutionary Algorithms. Artif Intell, 85, 245-276.
  • Fan, Q.-W., He, X.-S., Karamanoglu M. and Yang, X.-S., 2019. Comparison of Constraint-Handling Techniques for Metaheuristic Optimization. ICCS 2019: Computational Science, 357-366.
  • Garcia R., Jacob, B. P., Lemonge, A., Lima, B., 2017. A rank-based constraint handling technique for engineering design optimization problems solved by genetic algorithms. Computers and Structures, 187, 77–87.
  • Guimarães, S., Lima, B., Rodrigues, M., 2018. E-BRM: A constraint handling technique to solve optimization problems with evolutionary algorithms. Applied Soft Computing, 72, 14–29.
  • Haklı H., 2019. A novel approach based on elephant herdıng optımızatıon for constraıned optımızatıon problems. Selcuk Univ. J. Eng. Sci. Tech., 7,405-419.
  • Hatamlou, A., Mirjalili, S., Mirjalili, S. M., 2016. Multi-verse optimizer: a nature-inspired algorithm for global optimization. Neural Computing and Applications, 27, 495-513.
  • He W., Peng, X., Peng, X., Qu, C. 2020. Harris Hawks optimization with information Exchange, Applied Mathematical Modelling, 84, 52–75.
  • Islam, M.Z., Abdul Wahab, N.I., Veerasamy, V., Hizam, H., Mailah, N.F., Guerrero, J.M., Mohd Nasir M.N., 2020. A Harris Hawks Optimization Based Single-and Multi-Objective Optimal Power Flow Considering Environmental Emission. Sustainability, 12(13), 5248.
  • Jelovic, J., Samanipour, F., 2020. Adaptive repair method for constraint handling in multi-objective genetic algorithm based on relationship between constraints and variables. Applied Soft Computing Journal, 90, 106-143.
  • Kohler, M., Tanscheit, R., Vellasco, M.M.B.R., 2019. PSO+: A new particle swarm optimization algorithm for constrained problems. Applied Soft Computing, 85, 105865.
  • Lewis, A., Mirjalili, S., 2016. The whale optimization algorithm. Advances in Engineering Software, 95, 5167.
  • Mert, A., Tezel, B.T., 2021. A cooperative system for metaheuristic algorithms. Expert Systems with Applications, 165, 113976.
  • Miranda-Varela, M.,, Mezura-Montes, E. 2018. Constraint-handling techniques in surrogate-assisted evolutionary optimization. An empirical study. Applied Soft Computing Journal 73, 215–229.
  • Sayah, S., Zehar, K. 2008. Modified differential evolution algorithm for optimal power flow with non-smooth cost functions. Energy conversion and Management, 49(11),3036-3042.
  • Tuba, M. and Bacanin, N., 2014. Improved seeker optimization algorithm hybridized with firefly algorithm for constrained optimization problems. Neuro computing, 143, 197-207.

Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma

Yıl 2021, Cilt 4, Sayı 2, 76 - 85, 23.09.2021
https://doi.org/10.38016/jista.857881

Öz

Bu çalışmada kısıtlı optimizasyon problemlerin çözümünde, doğadan ilham alan meta-sezgisel algoritmaların etkisine odaklanılmıştır. Kısıtlı ihlal tekniklerinden olan ölüm ceza, statik ceza, dinamik ceza, bariyer fonksiyon ve Deb uygulanabilirlik kuralı Balina Optimizasyon (BOA) ve Harris Şahini Optimizasyon (HŞO) algoritmaları üzerinde test edilmiştir. Algoritmaların performansını test etmede kısıtsız ve kısıtlı benchmark fonksiyonları ve optimal güç akışı minimizasyon problemi kullanılmıştır. Ayrıca BOA ve HŞO algoritmaların optimal güç akışında gösterdikleri performanslarını karşılaştırmak amacıyla literatürde bulunan algoritmalarla kullanılmıştır. Sonuç olarak kısıt ihlal yöntemlerine entegre edilmiş algoritmaların kısıtlı optimizasyon problemlerin çözümünde etkili olduğu görülmüştür

Kaynakça

  • Akay B., Karaboga D., 2011. A modified Artificial Bee Colony (ABC) algorithm for constrained optimization problems. Applied Soft Computing, 11, 3021–3031.
  • Aljarah, I., Chen, H., Faris, H., Heidari, A. A., Mafarja, M., Mirjalili, S. 2019. Harris hawks optimization: Algorithm and applications. Future Generation Computer Systems, 97, 849–872.
  • Amaratunga, G.A.J., Biswas, P.P., Mallipeddi, R., Suganthan P.N., 2018.Optimal power flow solutions using differential evolution algorithm integrated with effective constraint handling techniques. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 68, 81–100.
  • Babalik, A., Cinar, A.C., Kiran M.S., 2018, A modification of tree-seed algorithm using Deb’s rules for constrained optimization. Applied Soft Computing, 63, 289–305.
  • Batık, Z. G., Boz, A. F., Çimen, M.E., Karayel D.2019. The Chaos-Based Whale Optimization Algorithms Global Optimization, Chaos Theory and Applications, 1, 51-63.
  • Birogul, S. 2019. Hybrid harris hawk optimization based on differential evolution (HHODE) algorithm for optimal power flow problem. IEEE Access, 7, 184468-184488.
  • Bouktir, T.,Slimani, L., Mahdad, B. 2008. Optimal power dispatch for large scale power system using stochastic search algorithms. International Journal of Power and Energy Systems, 28(2), 118.
  • Chen S., Gu Y., Jiang, S., Nouioua, M., Li Z., Zhang, S., 2019. FSB-EA: Fuzzy search bias guided constraint handling technique for evolutionary algorithm. Expert Systems with Applications, 119, 20–35.
  • Chen, H., Wang, M., Zha X., 2020. A multi-strategy enhanced sine cosine algorithm for global optimization and constrained practical engineering problems. Applied Mathematics and Computation, 369, 124872.
  • Deb, K., Gandomi, A.H., 2020 .Implicit constraints handling for efficient search of feasible solutions. Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 363, 112917. Dzubera, J., Mathias, K., Rana S., D. Whitley, 1996. Evaluating Evolutionary Algorithms. Artif Intell, 85, 245-276.
  • Fan, Q.-W., He, X.-S., Karamanoglu M. and Yang, X.-S., 2019. Comparison of Constraint-Handling Techniques for Metaheuristic Optimization. ICCS 2019: Computational Science, 357-366.
  • Garcia R., Jacob, B. P., Lemonge, A., Lima, B., 2017. A rank-based constraint handling technique for engineering design optimization problems solved by genetic algorithms. Computers and Structures, 187, 77–87.
  • Guimarães, S., Lima, B., Rodrigues, M., 2018. E-BRM: A constraint handling technique to solve optimization problems with evolutionary algorithms. Applied Soft Computing, 72, 14–29.
  • Haklı H., 2019. A novel approach based on elephant herdıng optımızatıon for constraıned optımızatıon problems. Selcuk Univ. J. Eng. Sci. Tech., 7,405-419.
  • Hatamlou, A., Mirjalili, S., Mirjalili, S. M., 2016. Multi-verse optimizer: a nature-inspired algorithm for global optimization. Neural Computing and Applications, 27, 495-513.
  • He W., Peng, X., Peng, X., Qu, C. 2020. Harris Hawks optimization with information Exchange, Applied Mathematical Modelling, 84, 52–75.
  • Islam, M.Z., Abdul Wahab, N.I., Veerasamy, V., Hizam, H., Mailah, N.F., Guerrero, J.M., Mohd Nasir M.N., 2020. A Harris Hawks Optimization Based Single-and Multi-Objective Optimal Power Flow Considering Environmental Emission. Sustainability, 12(13), 5248.
  • Jelovic, J., Samanipour, F., 2020. Adaptive repair method for constraint handling in multi-objective genetic algorithm based on relationship between constraints and variables. Applied Soft Computing Journal, 90, 106-143.
  • Kohler, M., Tanscheit, R., Vellasco, M.M.B.R., 2019. PSO+: A new particle swarm optimization algorithm for constrained problems. Applied Soft Computing, 85, 105865.
  • Lewis, A., Mirjalili, S., 2016. The whale optimization algorithm. Advances in Engineering Software, 95, 5167.
  • Mert, A., Tezel, B.T., 2021. A cooperative system for metaheuristic algorithms. Expert Systems with Applications, 165, 113976.
  • Miranda-Varela, M.,, Mezura-Montes, E. 2018. Constraint-handling techniques in surrogate-assisted evolutionary optimization. An empirical study. Applied Soft Computing Journal 73, 215–229.
  • Sayah, S., Zehar, K. 2008. Modified differential evolution algorithm for optimal power flow with non-smooth cost functions. Energy conversion and Management, 49(11),3036-3042.
  • Tuba, M. and Bacanin, N., 2014. Improved seeker optimization algorithm hybridized with firefly algorithm for constrained optimization problems. Neuro computing, 143, 197-207.

Ayrıntılar

Birincil Dil Türkçe
Konular Bilgisayar Bilimleri, Bilgi Sistemleri
Yayınlanma Tarihi Eylül 2021
Bölüm Araştırma Makalesi
Yazarlar

Zeynep GARİP (Sorumlu Yazar)
SAKARYA UYGULAMALI BİLİMLER ÜNİVERSİTESİ
0000-0002-0420-8541
Türkiye


Murat Erhan ÇİMEN
SAKARYA UYGULAMALI BİLİMLER ÜNİVERSİTESİ, TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
0000-0002-1793-485X
Türkiye


Ali Fuat BOZ
SAKARYA UYGULAMALI BİLİMLER ÜNİVERSİTESİ, TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
0000-0001-6575-7678
Türkiye

Yayımlanma Tarihi 23 Eylül 2021
Başvuru Tarihi 11 Ocak 2021
Kabul Tarihi 20 Mart 2021
Yayınlandığı Sayı Yıl 2021, Cilt 4, Sayı 2

Kaynak Göster

Bibtex @araştırma makalesi { jista857881, journal = {Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications}, issn = {}, eissn = {2651-3927}, address = {Sakarya Üniversitesi, Mühendislik Fakültesi, Endüstri Mühendisliği Bölümü, M5 Binası, Serdivan Sakarya.}, publisher = {Harun TAŞKIN}, year = {2021}, volume = {4}, pages = {76 - 85}, doi = {10.38016/jista.857881}, title = {Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma}, key = {cite}, author = {Garip, Zeynep and Çimen, Murat Erhan and Boz, Ali Fuat} }
APA Garip, Z. , Çimen, M. E. & Boz, A. F. (2021). Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma . Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications , 4 (2) , 76-85 . DOI: 10.38016/jista.857881
MLA Garip, Z. , Çimen, M. E. , Boz, A. F. "Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma" . Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications 4 (2021 ): 76-85 <https://dergipark.org.tr/tr/pub/jista/issue/61285/857881>
Chicago Garip, Z. , Çimen, M. E. , Boz, A. F. "Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma". Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications 4 (2021 ): 76-85
RIS TY - JOUR T1 - Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma AU - Zeynep Garip , Murat Erhan Çimen , Ali Fuat Boz Y1 - 2021 PY - 2021 N1 - doi: 10.38016/jista.857881 DO - 10.38016/jista.857881 T2 - Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications JF - Journal JO - JOR SP - 76 EP - 85 VL - 4 IS - 2 SN - -2651-3927 M3 - doi: 10.38016/jista.857881 UR - https://doi.org/10.38016/jista.857881 Y2 - 2021 ER -
EndNote %0 Zeki Sistemler Teori ve Uygulamaları Dergisi Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma %A Zeynep Garip , Murat Erhan Çimen , Ali Fuat Boz %T Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma %D 2021 %J Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications %P -2651-3927 %V 4 %N 2 %R doi: 10.38016/jista.857881 %U 10.38016/jista.857881
ISNAD Garip, Zeynep , Çimen, Murat Erhan , Boz, Ali Fuat . "Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma". Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications 4 / 2 (Eylül 2021): 76-85 . https://doi.org/10.38016/jista.857881
AMA Garip Z. , Çimen M. E. , Boz A. F. Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma. jista. 2021; 4(2): 76-85.
Vancouver Garip Z. , Çimen M. E. , Boz A. F. Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma. Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications. 2021; 4(2): 76-85.
IEEE Z. Garip , M. E. Çimen ve A. F. Boz , "Harris Şahinleri ve Balina Optimizasyon Algoritmalarının Kısıt İşleme Teknikleriyle Uygulaması: Karşılaştırmalı bir çalışma", Journal of Intelligent Systems: Theory and Applications, c. 4, sayı. 2, ss. 76-85, Eyl. 2021, doi:10.38016/jista.857881

Zeki Sistemler Teori ve Uygulamaları Dergisi