제약조건 처리기법에 따른 하모니써치 알고리즘의 효율성 평가 : 관로 최소비용설계 문제의 적용

Abstract

제약조건이 있는 공학 최적화 문제에서 보다 좋은 결과를 얻기 위해서는 효율적인 제약조건 처리기법의 적용은 필수적이다. 본 연구에서는 네 가지의 제약조건 처리기법을 적용하여 메타휴리스틱 최적화 기법으로 널리 사용되고 있는 Harmony Search 알고리즘의 최적화 효율성을 평가하였다. 평가를 위해 대표적인 이산형 최적화 문제 중 하나인 상수관로 최소비용설계 문제를 적용하였다. 적용결과 전통적인 제약조건 처리방법으로 사용되던 벌칙함수에 비해 제안된 제약조건 처리기법의 결과가 효율적임을 확인하였다. 특히, <TEX>${\varepsilon}$</TEX>-Constrained Method의 경우 기존방법에 비하여 효율적이고 안정적인 결과를 도출하였다. 제안된 방법은 새로운 최적화 알고리즘의 개발 필요 없이 HS의 성능을 증가시킬 수 있다는 점에서 의의가 있다고 판단된다. 또한 400개 이상의 결정변수를 가지는 대규모 문제의 적용을 통하여, 제안된 방법이 대규모 공학 최적화 문제에서도 활용이 가능함을 확인하였다. The application of efficient constraint handling technique is fundamental method to find better solutions in engineering optimization problems with constraints. In this research four of constraint handling techniques are used with a meta-heuristic optimization method, harmony search algorithm, and the efficiency of algorithm is evaluated. The sample problem for evaluation of effectiveness is one of the typical discrete problems, optimal pipe size design problem of water distribution system. The result shows the suggested constraint handling technique derives better solutions than classical constraint handling technique with penalty function. Especially, the case of <TEX>${\varepsilon}$</TEX>-constrained method derives solutions with efficiency and stability. This technique is meaningful method for improvement of harmony search algorithm without the need for development of new algorithm. In addition, the applicability of suggested method for large scale engineering optimization problems is verified with application of constraint handling technique to big size problem has over 400 of decision variables.