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    Competitive coevolutionary algorithm for robust multi-objective optimization: the worst case minimization

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    Multi-Objective Optimization (MOO) problems might be subject to many modeling or manufacturing uncertainties that affect the performance of the solutions obtained by a multi-objective optimizer. The decision maker must perform an extra step of sensitivity analysis in which each solution should be verified for its robustness, but this post optimization procedure makes the optimization process expensive and inefficient. In order to avoid this situation, many researchers are developing Robust MOO, where uncertainties are incorporated in the optimization process, which seeks optimal robust solutions. We introduce a coevolutionary approach for robust MOO, without incorporating robustness measures neither in the objective function nor in the constraints. Two populations compete in the environment, one representing solutions and minimizing the objectives, another representing uncertainties and maximizing the objectives in a worst case scenario. The proposed coevolutionary method is a coevolutionary version of MOEA/D. The results clearly suggest that these competing co-evolving populations are able to identify robust solutions to multi-objective optimization problems.info:eu-repo/semantics/publishedVersio

    Scalarized Preferences in Multi-objective Optimization

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    Multikriterielle Optimierungsprobleme verfügen über keine Lösung, die optimal in jeder Zielfunktion ist. Die Schwierigkeit solcher Probleme liegt darin eine Kompromisslösung zu finden, die den Präferenzen des Entscheiders genügen, der den Kompromiss implementiert. Skalarisierung – die Abbildung des Vektors der Zielfunktionswerte auf eine reelle Zahl – identifiziert eine einzige Lösung als globales Präferenzenoptimum um diese Probleme zu lösen. Allerdings generieren Skalarisierungsmethoden keine zusätzlichen Informationen über andere Kompromisslösungen, die die Präferenzen des Entscheiders bezüglich des globalen Optimums verändern könnten. Um dieses Problem anzugehen stellt diese Dissertation eine theoretische und algorithmische Analyse skalarisierter Präferenzen bereit. Die theoretische Analyse besteht aus der Entwicklung eines Ordnungsrahmens, der Präferenzen als Problemtransformationen charakterisiert, die präferierte Untermengen der Paretofront definieren. Skalarisierung wird als Transformation der Zielmenge in diesem Ordnungsrahmen dargestellt. Des Weiteren werden Axiome vorgeschlagen, die wünschenswerte Eigenschaften von Skalarisierungsfunktionen darstellen. Es wird gezeigt unter welchen Bedingungen existierende Skalarisierungsfunktionen diese Axiome erfüllen. Die algorithmische Analyse kennzeichnet Präferenzen anhand des Resultats, das ein Optimierungsalgorithmus generiert. Zwei neue Paradigmen werden innerhalb dieser Analyse identifiziert. Für beide Paradigmen werden Algorithmen entworfen, die skalarisierte Präferenzeninformationen verwenden: Präferenzen-verzerrte Paretofrontapproximationen verteilen Punkte über die gesamte Paretofront, fokussieren aber mehr Punkte in Regionen mit besseren Skalarisierungswerten; multimodale Präferenzenoptima sind Punkte, die lokale Skalarisierungsoptima im Zielraum darstellen. Ein Drei-Stufen-Algorith\-mus wird entwickelt, der lokale Skalarisierungsoptima approximiert und verschiedene Methoden werden für die unterschiedlichen Stufen evaluiert. Zwei Realweltprobleme werden vorgestellt, die die Nützlichkeit der beiden Algorithmen illustrieren. Das erste Problem besteht darin Fahrpläne für ein Blockheizkraftwerk zu finden, die die erzeugte Elektrizität und Wärme maximieren und den Kraftstoffverbrauch minimiert. Präferenzen-verzerrte Approximationen generieren mehr Energie-effiziente Lösungen, unter denen der Entscheider seine favorisierte Lösung auswählen kann, indem er die Konflikte zwischen den drei Zielen abwägt. Das zweite Problem beschäftigt sich mit der Erstellung von Fahrplänen für Geräte in einem Wohngebäude, so dass Energiekosten, Kohlenstoffdioxidemissionen und thermisches Unbehagen minimiert werden. Es wird gezeigt, dass lokale Skalarisierungsoptima Fahrpläne darstellen, die eine gute Balance zwischen den drei Zielen bieten. Die Analyse und die Experimente, die in dieser Arbeit vorgestellt werden, ermöglichen es Entscheidern bessere Entscheidungen zu treffen indem Methoden angewendet werden, die mehr Optionen generieren, die mit den Präferenzen der Entscheider übereinstimmen

    04461 Abstracts Collection -- Practical Approaches to Multi-Objective Optimization

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    From 07.11.04 to 12.11.04, the Dagstuhl Seminar 04461 ``Practical Approaches to Multi-Objective Optimization\u27\u27 was held in the International Conference and Research Center (IBFI), Schloss Dagstuhl. During the seminar, several participants presented their current research, and ongoing work and open problems were discussed. Abstracts of the presentations given during the seminar as well as abstracts of seminar results and ideas are put together in this paper. The first section describes the seminar topics and goals in general. Links to extended abstracts or full papers are provided, if available

    Two-Stage Multi-Objective Meta-Heuristics for Environmental and Cost-Optimal Energy Refurbishment at District Level

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    Energy efficiency and environmental performance optimization at the district level are following an upward trend mostly triggered by minimizing the Global Warming Potential (GWP) to 20% by 2020 and 40% by 2030 settled by the European Union (EU) compared with 1990 levels. This paper advances over the state of the art by proposing two novel multi-objective algorithms, named Non-dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-II) and Multi-Objective Harmony Search (MOHS), aimed at achieving cost-effective energy refurbishment scenarios and allowing at district level the decision-making procedure. This challenge is not trivial since the optimisation process must provide feasible solutions for a simultaneous environmental and economic assessment at district scale taking into consideration highly demanding real-based constraints regarding district and buildings’ specific requirements. Consequently, in this paper, a two-stage optimization methodology is proposed in order to reduce the energy demand and fossil fuel consumption with an affordable investment cost at building level and minimize the total payback time while minimizing the GWP at district level. Aimed at demonstrating the effectiveness of the proposed two-stage multi-objective approaches, this work presents simulation results at two real district case studies in Donostia-San Sebastian (Spain) for which up to a 30% of reduction of GWP at district level is obtained for a Payback Time (PT) of 2–3 years.Part of this work has been developed from results obtained during the H2020 “Optimised Energy Efficient Design Platform for Refurbishment at District Level” (OptEEmAL) project, Grant No. 680676
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