دانلود مقالات ISI درباره بهینه سازی + ترجمه فارسی

بهینه سازی(به انگلیسی: Optimisation) یک سامانه کمینه یا بیشینه کردن تابعی است که این تابع معیاری از عملکرد سامانه می باشد. این عمل در نهایت به بهبود کارایی سامانه می انجامد. در طراحی آیرودینامیکی این تابع می تواند ضریب برآ، ضریب پسا، نسبت ضریب برآ به ضریب پسا و یا تابع دیگری باشد. در گذشته طراحان برای طراحی آیرودینامیکی بهینه نیاز به ساخت مدل های بسیاری برای تست در تونل باد داشتند تا بدین وسیله بتوانند عملکرد طراحی نهایی را تایید کنند. توسعه دینامیک سیالات محاسباتی در چند دهه گذشته این امکان را فراهم کرد که طراحان از طریق شبیه سازی عددی، طراحی ها را با سرعت بیشتری انجام دهند. با این وجود، این روش نیز شامل یک فرآیند سعی و خطا است و در بسیاری از موارد به سامانه بهینه منجر نمیشود. بهینه سازی به معنی ایجاد تغییرات در نحوه ی انجام فرایند ها به منظور بیشینه کردن سود و کمینه کردن هزینه ها و زمان انجام فرایند ها می باشد. به عنوان مثال، در یک کارخانه تولیدی محصول خاصی با روشی مشخص تولید می گردد. کارشناسان بهینه سازی، پیشنهاد هایی را جهت تغییر چیدمان دستگاه های خط تولید، تخصیص کارگران به دستگاه ها و نیز مسیر خط تولید ارائه می دهند که با اعمال این تغییرات، همان محصول نهایی در زمانی کوتاه تر و با هزینه ای کمتر تولید می شود. بهینه سازی یک فعالیت مهم و تعیین کننده در طراحی ساختاری است. طراحان زمانی قادر خواهند بود طرح های بهتری تولید کنند که بتوانند با روش های بهینه سازی در صرف زمان و هزینه طراحی صرفه جویی نمایند. بسیاری از مسائل بهینه سازی در مهندسی، طبیعتاً پیچیده تر و مشکل تر از آن هستند که با روش های مرسوم بهینه سازی نظیر روش برنامه ریزی ریاضی و نظایر آن قابل حل باشند. به طور کلی می توان از سه مرحله مهم برای بهینه سازی یک سامانه نام برد: • مرحله اول درک سامانه و متغیرهای مختلفی است که بر روی آن تاثیر می گذارند. • مرحله دوم انتخاب تابعی به عنوان معیار عملکرد سامانه است. این معیار به متغیرهای سامانه وابسته است و تاثیر زیادی روی کارآیی سامانه دارد. • مرحله سوم انتخاب مقدار متغیرهای سامانه است و این انتخاب به گونه ای است که سامانه بهینه می شود. در مرحله اول طراح باید درک صحیحی از سامانه، نحوه عملکرد آن، متغیرهای مختلف تاثیر گذار بر سامانه و تاثیر متقابل متغیرها بر روی یکدیگر داشته باشد. در مرحله دوم باید معیار عملکرد سامانه تعریف شود. در طراحی هواپیما و بالگرد انتخاب های گوناگونی در این زمینه وجود دارد. برای مثال نسبت ضریب برآ به ضریب پسا می تواند معیار عملکرد یک هواپیما باشد. در حالت کلی انتخاب معیار عملکرد به ماموریتی که بر عهده هواپیما می باشد بستگی دارد. در مرحله سوم، طراح با استفاده از یک روش بهینه سازی مناسب به جستجوی مقادیر بهینه برای متغیرهای طراحی می پردازد. انتخاب روش بهینه سازی به عواملی نظیر خطی بودن مساله، تعداد متغیرهای طراحی، تعداد توابع هزینه و مقید یا غیر مقید بودن مساله بستگی دارد. منظور از تابع هزینه تابعی است که معیاری برای کارایی سامانه می باشد. در طراحی مهندسی گاهی لازم است قیدهایی را به مساله تحمیل کنیم. مثلا ممکن است بخواهیم بال یا پره را به گونه ای طراحی کنیم که ضخامت آن از مقدار معینی بیشتر یا کمتر شود. به این نوع طراحی، طراحی مقید گفته می شود. اما در طراحی غیر مقید، قیدی به مساله اعمال نمیشود. می توان هدف از فرایندهای جستجو را در سه دسته زیر بیان کرد 1-بهینه سازی ۲- یافتن جواب عملی ۳- شبه بهینه سازی در شرایطی که ما به یافتن جواب در همسایگی جواب بهینه راضی باشیم هدف جستجو را شبه بهینه سازی می نامند. شبه بهینه سازی دارای دوطبقه است ؛ اگر هدف، یافتن جواب عملی خوب در فاصله تعریف شده ای از جواب بهینه باشد به آن بهینه سازی نزدیک گفته می شود. اگر شرط فاصله تعریف شده برای جواب بدست آمده حذف گردد و تنها یافتن جواب نزدیک بهینه با احتمال بالا هدف باشد به آن بهینه سازی تقریبی گفته می شود. بیشتر مسائل عملی آنقدر مشکل هستند که در آنها هدف، شبه بهینه سازی در نظر گرفته می شود تا از این طریق تعادلی بین کیفیت جواب بدست آمده و هزینه جستجوی آن جواب برقرار گردد. هم چنین از آنجایی که تعداد محاسبات مسائل بهینه سازی ترکیبی به اعداد نجومی می رسد حذف شرط بهینگی یک ضرورت اقتصادی است. در شبه بهینه سازی باید الگوریتم هایی ارائه کرد که حدود مناسب میزان محاسبات و نزدیکی به بهینگی را تضمین نموده و تعادلی بین آنها برقرار نمایند. این الگوریتم ها باید مجهز به پارامترهای قابل تنظیم باشند تا کاربر بتواند با تغییر آن پارامترها تعادل مطلوب بین جواب بدست آمده و میزان محاسبات را برقرار نماید.