Recently, various Artificial Intelligence (AI) based optimization metaheuristics are proposed and applied for a variety of problems. Cohort Intelligence (CI) algorithm is a socio inspired optimization technique which is successfully applied for solving several unconstrained & constrained real-world problems from the domains such as design, manufacturing, supply chain, healthcare, etc. Generally, real-world problems are constrained in nature. Even though most of the Evolutionary Algorithms (EAs) can efficiently solve unconstrained problems, their performance degenerates when the constraints are involved. In this paper, two novel constraint handling approaches based on modulus and hyperbolic tangent probability distributions are proposed. Constrained CI algorithm with constraint handling approaches based on triangular, modulus and hyperbolic tangent is presented and applied for optimizing advanced manufacturing processes such as Water Jet Machining (WJM), Abrasive Jet Machining (AJM), Ultrasonic Machining (USM) and Grinding process. The solutions obtained using proposed CI algorithm are compared with contemporary algorithms such as Genetic Algorithm, Simulated Annealing, Teaching Learning Based Optimization, etc. The proposed approaches achieved 2%-127% maximization of material removal rate satisfying hard constraints. As compared to the GA, CI with Hyperbolic tangent probability distribution achieved 15%, 2%, 2%, 127%, and 4% improvement in MRR for AJMB, AJMD, WJM, USM, and Grinding processes, respectively contributing to the productivity improvement. The contributions in this paper have opened several avenues for further applicability of the proposed constraint handling approaches for solving complex constrained problems.


翻译:近年来,各类基于人工智能的优化元启发式算法被提出并应用于多种问题。群体智能(CI)算法是一种受社会行为启发的优化技术,已成功应用于设计、制造、供应链、医疗等领域的多个无约束与有约束现实问题。通常,现实问题本质上具有约束性。尽管大多数进化算法(EAs)能有效求解无约束问题,但涉及约束时其性能会退化。本文提出两种基于模量和双曲正切概率分布的新型约束处理方法。本文呈现了采用基于三角形、模量和双曲正切约束处理方法的带约束CI算法,并将其应用于优化水射流加工(WJM)、磨料射流加工(AJM)、超声加工(USM)和磨削等先进制造工艺。将所提CI算法获得的结果与遗传算法、模拟退火、教学优化算法等当代算法进行了比较。所提方法在满足硬约束条件下实现了材料去除率2%-127%的最大化提升。与遗传算法相比,采用双曲正切概率分布的CI算法在AJMB、AJMD、WJM、USM和磨削工艺中分别实现了MRR 15%、2%、2%、127%和4%的提升,有助于生产率提高。本文的研究成果为所提约束处理方法在求解复杂约束问题中的进一步应用开辟了多条途径。

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