Algoritmo de optimización basado en enjambres de partículas con comportamiento de vorticidad Vortex Particle Swarm Optimization VPSO

En este documento se propone un algoritmo de optimización basado en el movimiento de partículas con características de vorticidad. Uno de los principales problemas que se presenta en optimización es la convergencia temprana a mínimos locales. El algoritmo propuesto emplea un modelo de partículas activas con desplazamientos circulares lo cual permite escapar de mínimos locales. También se realiza un análisis del modelo seleccionado, comprobando mediante simulaciones que los resultados obtenidos son consistentes con el comportamiento del sistema. El algoritmo propuesto se probó en casos estándar obteniendo un desempeño satisfactorioAbstract. This document proposes an optimization algorithm based on the motion of particles with vortex behavior. A main disadvantage in optimization is the early convergence to local minima. The proposed algorithm uses an active particle model with circular behaviors, which allows escaping from local minima. An approximate analysis of the selected model was performed and it was observed, via simulations, that the results obtained were consistent with the behavior of the system. The proposed algorithm is tested on benchmark problems obtaining satisfactory performance.Doctorad

Clasificación de género basada en señales de voz mediante modelos difusos y algoritmos de optimización

This paper describes a gender classification scheme based on voice signals in which 16 different fuzzy models are proposed and optimized using four bio-inspired optimization algorithms and the quasi-Newton method. The classification scheme considers four data sets and five different voice features to define the input values of an algorithm in the optimization process. The inputs of each fuzzy model define the mean and variance of their Gaussian membership functions, and their fitness is evaluated by the input values of the algorithm and mean squared error as objective function to be minimized. A comparative analysis between models, algorithms and data sets is made to obtain conclusions according to the results of each optimized model.En este documento se describe un esquema de clasificación de género, basado en señales de voz, en el que se proponen y prueban 16 modelos difusos diferentes que son optimizados mediante cuatro algoritmos bioinspirados y el método cuasi-Newton. El esquema de clasificación considera cuatro conjuntos de datos y cinco características de voz diferentes para definir los valores de entrada de un algoritmo en el proceso de optimización. Los valores de entrada de cada modelo difuso definen la media y varianza de sus funciones de pertenencia gaussianas, y su desempeño se evalúa mediante los valores de entrada del algoritmo de optimización y el error cuadrático medio como función objetivo para minimizar. Se hace un análisis comparativo entre modelos, algoritmos y conjuntos de datos para obtener conclusiones de acuerdo con los resultados de cada modelo optimizado

Algoritmo para la planeación de trayectorias de robots móviles empleando enjambres de partículas brownianas

En este documento se presenta la propuesta de un algoritmo para la planeación de trayectorias empleando un modelo de partículas activas Brownianas. Existen varios métodos para la planeación de trayectorias en robótica móvil, siendo de los más populares el basado en campos potenciales artificiales, sin embargo, este método tiene la desventaja de presentar mínimos locales, lo cual puede hacer que el robot no logre llegar al punto destino. Aunque ya se han realizado aplicaciones de partículas para evadir mínimos locales, en la propuesta aquí presentada se busca emplear un modelo compacto que permita la planeación de trayectorias evadiendo mínimos locales

Análisis y simulación del comportamiento de vorticidad para el modelo de partícula auto-propulsada

Context: In this paper several analyzes are performed to a self-propelled swarm model; this model permits to describe the swarm behavior. It is characterized by having both, linear and circular movements which are utilized to search nourishment as well as to evade obstacles and predators.Method: In regard of the analyzes performed, it is first calculated the equilibrium points, then the conservation of energy and angular momentum is observed. Finally, it is performed an estimate of the rotation radius when the particles made circular motions. The simulations were made considering the analyzes in order to observe the most important characteristics of the studied model.Results: From the analyzes, it is seen that the interaction among particles acts as a centripetal force directed to the rotation center of the swarm, such that the particles can describe a circular trajectory at a constant speed.Conclusions: Through the analysis some important features of the model were identified, these features were presented via simulations. It was mainly observed the capacity of the model to describe linear and circular movements depending on parameters configuration.Contexto: En este documento se realizan varios analisis a un modelo enjambre de partículas autopropulsadas. Con estos análisis se busca mostrar que el enjambre tiene la capacidad de realizar movimientos circulares, lo cual también se presenta de forma cualitativa mediante varias simulaciones del modelo. Método: Sobre los análisis realizados se tiene en primer lugar el cálculo de puntos de equilibrio, posteriormente se observa la conservación de energía y momento angular, finalmente se realiza la estimación del radio de giro de las partículas cuando estas realizan movimientos circulares. Las simulaciones se realizan considerando los análisis de tal forma que se pueden observar las características más relevantes del modelo estudiando.Resultados: De los análisis realizados se aprecia que la componente de interacción entre partículas actúa como una fuerza centrípeta dirigida al centro de rotación del enjambre de tal forma que las partículas pueden describir una trayectoria circular a una velocidad constante.Conclusiones: Mediante los análisis realizados se identificaron varias características importantes del modelo estudiado las cuales de muestran de forma cualitativa mediante simulaciones. Palabras clave: Autopropulsión, modelo, partícula, vórtice.

Análisis de las condiciones iniciales para el algoritmo de optimización basado en enjambres partículas con comportamiento de vorticidad

This paper analyzes the effect of different configurations of initial conditions for the optimization algorithm based on particle swarms with vorticity behavior. The proposed algorithm combines the gradient-based search and particle swarm behavior, thus, this algorithm can be affected by the initial conditions for the particles. Finally, a 2D test function is used to observe the characteristics of the algorithm.Este artículo analiza el efecto que tienen diferentes configuraciones de condiciones iniciales para el algoritmo de optimización basado en enjambres de partículas con comportamiento de vorticidad. El algoritmo propuesto combina la búsqueda basada en gradiente y un comportamiento de enjambre de partículas, por lo cual, este algoritmo puede ser afectado por las condiciones iniciales dadas para las partículas. Para observar las características del algoritmo se emplea una función de prueba 2D

Optimización de controladores difusos compactos utilizados para regulación de temperatura

This document shows the optimization of different configurations of a compact fuzzy controller for temperature regulation in a room; such configurations are established considering the analogy with different discrete linear controllers; the model is characterized by several heat transfer components. The results show that the optimization process allows adequate tuning of most of the fuzzy controllers. The initial configuration is relevant for the optimization of the controllers; finally, the best result is obtained with the configuration PID of the compact controller.Este documento muestra la optimización de diferentes configuraciones de un controlador difuso compacto para la regulación de temperatura en una habitación; tales configuraciones se establecen considerando la analogía con diferentes controladores lineales discretos. El modelo se caracteriza por varias componentes de transferencia de calor. Los resultados muestran que el proceso de optimización permite una adecuada sintonía de la mayoría de controladores difusos. Para la optimización de los controladores es de relevancia la configuración inicial, finalmente, el mejor resultado se obtiene con la configuración del controlador compacto de tipo PID

Sistema de inferencia difusa basado en relaciones Booleanas

This paper describes a fuzzy-inference system that is basedon Boolean relations. Boolean logic is recognized as a usefultool for automata and digital systems design. An alternativeto improve automata systems consists in smoothing the crispsets into fuzzy sets. The purpose to perform a continuousaction on the actuator; by making this change, a new fuzzyinference system based on Boolean relations arises.Although the original proposal was formulated so as toconsider automata systems, it is clear that this approach canbe extended to more general fuzzy inference systems.Este documento describe la estructura de un sistema de inferencia difusa basado en relaciones booleanas. La teoría relacionada con lógica y conjuntos booleanos es una buena herramienta para el diseño de automatismos y sistemas digitales. Una variación con la cual se busca mejorar los sistemas basados en automatismos consiste en emplear conjuntos difusos en lugar de booleanos. Lo anterior se realiza con el objetivo de tener una acción continua en el actuador del automatismo. Al realizar esta variación y al aplicar la metodología de diseño de los sistemas de automatismos, aparecen los sistemas de inferencia difusa basados en relaciones booleanas.Aunque inicialmente esta propuesta se realizó considerando sistemas de automatismos, se observa que es posible extenderla a sistemas de inferencia difusa

PROPUESTA Y AJUSTE DE UN MODELO DE MIGRACIÓN HUMANA ENTRE REGIONES COLOMBIANAS EMPLEANDO OPTIMIZACIÓN

En este documento se propone un modelo dinámico para la migración de personas entre regiones colombianas. El modelo se establece considerando diagramas causales, posteriormente este modelo se ajusta empleando un algoritmo genético y un algoritmo basado en el cálculo de gradientes. Primero se emplea el algoritmo genético ya que este permite tener una buena exploración del espacio de búsqueda posteriormente con el algoritmo basado en gradiente se logra una buena convergencia. Los resultados muestran un buen ajuste del modelo

Optimización de un controlador lineal empleando dynamic back-propagation

This paper presents the optimization of a linear controller for a DC motor using Dynamic Back-Propagation algorithm. This algorithm is commonly employed for neural networks training; however, it can be used for optimization of a linear controller. The results show a satisfactory controller optimization.En este documento se presenta la optimización de un controlador lineal para un motor DC mediante el algoritmo ‘‘Dynamic Back-Propagation’’. Este algoritmo es comúnmente utilizado para el entrenamiento de redes neuronales, sin embargo, puede ser empleado para la optimización de un controlador lineal. Los resultados muestran que la optimización del controlador es satisfactoria