الگوريتم بهينه‌‌سازي جامعه‌ي مورچگان در مساله‌ي بهره برداري بهينه از مخازن سدها : مطالعه‌ي مقايسه‌اي چهار الگوريتم

Ant Colony Optimization Algorithms for Optimal Operation of Reservoirs: A Comparative Study of Four Algorithms

بهره‌برداري بهينه از مخازن سدها از جمله مسايل مهم در علوم مهندسي آب است كه روش‌هاي بهينه‌سازي متعددي به‌منظور حل آن به‌كار گرفته شده است. امروزه كارشناسان مهندسي آب به استفاده از الگوريتم‌هاي فراكاوشي به‌منظور حل اين مساله گرايش پيدا كرده‌اند. يكي از اين الگوريتم‌ها، الگوريتم بهينه‌سازي جامعه‌ي مورچگان است كه بر مبناي شبيه‌سازي رفتار جستجوي غذا در جامعه‌ي مورچگان ارايه شده است. در اين تحقيق قابليت‌هاي چهار الگوريتم مختلف از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي جامعه‌ي مورچگان به‌نام‌هاي الگوريتم پايه‌ي سيستم مورچگان، الگوريتم سيستم مورچگان نخبه، الگوريتم سيستم مورچگان ترتيبي و الگوريتم سيستم مورچگان بيشينه-كمينه به‌منظور حل دو مساله‌ي تك هدفه‌ي بهره‌برداري از مخزن سد دز به‌منظور تامين آب مورد نياز (بهره‌برداري ساده) و بهره‌برداري برقابي از مخزن سد دز مورد بررسي قرار گرفته است. نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد كه الگوريتم بهينه‌سازي جامعه‌ي مورچگان، الگوريتمي مناسب در حل مسايل بهره‌برداري از مخازن سدها مي باشد. هم‌چنين، از ميان الگوريتم‌هاي مورد مطالعه، الگوريتم سيستم مورچگان بيشينه - كمينه به‌منظور حل مسايل مورد نظر مناسب‌تر عمل نموده است.

Optimal operation of reservoir is one of the most important problems of water resource engineering addressed by many researchers. Mathematical and traditional optimization methods have been extensively used to solve reservoir operation problem. Nowadays, meta-heuristics methods such as Ant Colony Optimization (ACO) algorithms, however, are being used more and more to solve this problem. ACO algorithms refer to a family of search methods based on the foraging behavior of real ant colonies. In this paper, the application of four ACO algorithms namely, Ant System, Elitist Ant System, Ranked Ant System and Max-Min Ant System is used to solve the simple and hydropower reservoir operation problems. The efficiency of these methods is tested against the benchmark example of "Dez" reservoir and the results are presented and compared. The results indicate the superiority of Max-Min Ant System over other algorithms to solve reservoir operation problem.