Other language title :
يك الگوريتم دوفازي جستجوي همسايگي متغير براي حل مسائل كنترل بهينه غيرخطي
Title of article :
A two-phase variable neighborhood search for solving nonlinear optimal control problems
Author/Authors :
Ghanbari, R Department of Applied Mathematics - Faculty of Mathematical Science - Ferdowsi Univer- sity of Mashhad, Mashhad , Heydari, A Department of Applied Mathematics - Payame Noor University, Mashhad , Nezhadhosein, S Department of Applied Mathematics - Payame Noor University, Tehran
Abstract :
In this paper, a two-phase algorithm, namely IVNS, is proposed for solving
nonlinear optimal control problems. In each phase of the algorithm, we use a
variable neighborhood search (VNS), which performs a uniform distribution
in the shaking step and the successive quadratic programming, as the local
search step. In the rst phase, VNS starts with a completely random initial
solution of control input values. To increase the accuracy of the solution
obtained from the phase 1, some new time nodes are added and the values
of the new control inputs are estimated by spline interpolation. Next, in
the second phase, VNS restarts by the solution constructed by the phase
1. The proposed algorithm is implemented on more than 20 well-known
benchmarks and real world problems, then the results are compared with
some recently proposed algorithms. The numerical results show that IVNS
can nd the best solution on 84% of test problems. Also, to compare the
IVNS with a common VNS (when the number of time nodes is same in both
phases), a computational study is done. This study shows that IVNS needs
less computational time with respect to common VNS, when the quality of
solutions are not dierent signicantly.
Farsi abstract :
در اين مقاله يك الگوريتم دوفازي به نام IVNS براي حل مسائل كنترل بهينه غيرخطي پيشنهاد شده است. در هر فاز الگوريتم پيشنهادي از روش جستجوي همسايگي متغير (VNS) استفاده مي كنيم كه در آن از توزيع يكنواخت در گام لغزش و از روش برنامه ريزي درجه دو دنباله اي در گام جستجوي محلي استفاده شده است. در فاز اول، الگوريتم VNS با يك جواب اوليه كاملا تصادفي از متغيرهاي ورودي كنترل اجرا مي شود. به منظور افزايش دقت جواب بدست آمده از فاز اول، نقاط گره اي زماني جديدي اضافه مي شوند و مقادير ورودي كنترل در آنها با درون يابي اسپلاين تقريب زده مي شوند. سپس در فاز دوم VNS با جواب جديد ساخته شده از فاز اول مجددا راه اندازي مي شود. الگوريتم پيشنهادي روي 20 مساله كنترل بهينه واقعي، به عنوان مسائل آزمون، پياده سازي شده است. نتايج عددي با برخي از الگوريتم هاي پيشنهادي اخير مقايسه شده است. نتايج نشان مي دهد روش پيشنهادي جواب هاي عددي بهتري نسبت به ساير روش ها در زمان محاسباتي كمتر ارائه مي دهد.
Keywords :
Nonlinear optimal control problem , Variable neighborhood search , Successive quadratic programming
Journal title :
Astroparticle Physics