İÇİNDEKİLER

İÇİNDEKİLER
BÖLÜM 1: GİRİŞ
1.1. Temel Kavramlar ve Tanımlar ................................................................................. 1
1.2. Optimizasyon Problemlerinin Sınıflandırılması ....................................................... 5
1.3. Optimizasyon Metodlarının Sınıflandırılması .......................................................... 6
1.4. Sezgisel Algoritmalar ............................................................................................. 15
1.4.1. Sezgisel Algoritmalara Gerek Duyulmasının Sebepleri ................................... 15
1.4.2. Sezgisel Algoritmaların Değerlendirilmesi İçin Kriterler ................................ 16
1.5. Bölgesel Araştırma İniş Metotları .......................................................................... 17
Kaynaklar ...................................................................................................................... 19
BÖLÜM 2: ISIL İŞLEM ALGORİTMASI
2.1. Doğal Isıl İşlem ...................................................................................................... 21
2.1.1. Temel Prensipler .............................................................................................. 21
2.1.2. Isıl İşlem Yöntemleri ........................................................................................ 22
2.1.3. Metallerin İdeal Yapısı ..................................................................................... 23
2.1.4. Metallerin Gerçek Yapısı ................................................................................. 23
2.1.5. Faz Dönüşümleri .............................................................................................. 27
2.2. Yapay Isıl İşlem Algoritması ................................................................................. 27
2.3. Probleme Özel Seçenekler ..................................................................................... 29
2.4. Algoritmanın Kendisine Ait Genel Seçenekler ....................................................... 29
2.4.1. Teorik Soğutma Tarifeleri ................................................................................ 30
2.4.2. Basit Soğutma Stratejileri ................................................................................. 30
2.4.2.1. Basamak Tipli Sıcaklık Düşürme Stratejisi .............................................. 31
2.4.2.2. Sürekli Sıcaklık Düşürme Stratejileri ...................................................... 32
2.4.2.3. Monoton Olmayan Sıcaklık Azaltma Stratejileri ..................................... 34
2.4.3. Isıl İşlem Algoritmasının Temel Adımları ....................................................... 36
2.4.4. Tasarım Parametreleri ve Uygulamaları ........................................................... 37
2.5. Dizi Elemanlarının Genliklerini Belirlemek Suretiyle İstenilen Açılarda
Sıfırlara Sahip Lineer Anten Dizi Tasarımı ............................................................ 38
2.5.1. Formülasyon ..................................................................................................... 39
2.5.2. Nümerik Sonuçlar ............................................................................................ 40
Kaynaklar ....................................................................................................................... 45
BÖLÜM 3: TABU ARAŞTIRMA ALGORİTMASI
3.1. Giriş ........................................................................................................................ 47
3.2. Tabu Araştırma Hafızası ........................................................................................ 49
3.3. Yakınlık Tabanlı Hafıza Fonksiyonu ..................................................................... 50
3.4. Sıklık Tabanlı Hafıza Fonksiyonu .......................................................................... 50
xi
3.5. Tabu Araştırma Stratejileri ...................................................................................... 51
3.5.1. Yasaklama Stratejisi .......................................................................................... 51
3.5.2. Aspirasyon Kriteri ve Tabu Sınırlama ............................................................... 53
3.5.3. Orta ve Uzun Dönem Öğrenme Stratejileri ....................................................... 54
3.5.4. Serbest Bırakma Stratejisi ................................................................................. 54
3.5.5. Kısa Dönem Hafıza Stratejisi ............................................................................ 54
3.6. Tabu Araştırma Algoritması Kullanılarak Baraj Göl Kotu Kontrolü
İçin Bulanık Mantık Denetleyici Tasarımı ............................................................ 58
3.6.1. Baraj Göl Kotunun Bulanık Mantık Denetleyici (BMD)
Kullanılarak Kontrolü ...................................................................................... 59
3.6.2. Üyelik Fonksiyonlarının Optimizasyonu .......................................................... 61
3.6.3. Tabu Araştırmanın Kontrol Parametreleri ve Maliyet Fonksiyonu .................. 64
3.6.4. Tabu Araştırmaya Dayalı Yöntemin Klasik
Yöntemlerle Karşılaştırılması .......................................................................... 67
Kaynaklar ...................................................................................................................... 70
BÖLÜM 4: GENETİK ALGORİTMA
4.1. Evrimsel Hesaplama .............................................................................................. 73
4.2. Genetik Algoritma .................................................................................................. 75
4.2.1. Basit Bir Genetik Algoritmanın Yapısı ............................................................ 76
4.2.1.1. Temsil (Gösterim) Mekanizması ............................................................ 76
4.2.1.2. Başlangıç Popülasyonunun Oluşturulması ............................................... 77
4.2.1.3. Uygunluk veya Kalite (Nitelik) Değerlendirilmesi .................................. 77
4.2.1.4. Genetik Operatörler ................................................................................. 77
4.2.1.5. Tekrar Üreme Operatörü ......................................................................... 78
4.2.1.6. Çaprazlama Operatörü ............................................................................. 79
4.2.1.7. Mutasyon Operatörü ................................................................................. 79
4.2.1.8. Yaygın Olarak Kullanılan Diğer Operatörler .......................................... 80
4.2.1.9. Kontrol Parametreleri .............................................................................. 82
4.2.2. Şema (Schema) Teoremi .................................................................................. 83
4.2.3. Standart Genetik Algoritma ve Diğer Modeller ................................................ 84
4.2.4. Genetik Algoritma Uygulamaları ...................................................................... 86
4.2.5. Kontrol Parametreleri ile İlgili Çalışmalar ........................................................ 87
4.2.6. Mutasyon Oranlarını Adaptif Olarak Değiştirmek İçin Stratejiler ................... 89
4.3. Genetik Algoritma Kullanılarak Ders Programının Optimum Olarak
Düzenlenmesi ........................................................................................................ 94
4.3.1. Genetik Algoritmanın Probleme Uygulanması ................................................ 99
4.3.2. Sonuçlar........................................................................................................... 102
Kaynaklar ..................................................................................................................... 106
BÖLÜM 5: KARINCA KOLONİ ALGORİTMASI
5.1. Gerçek Karınca Kolonisinin Davranışı ................................................................ 109
5.2. Karınca Koloni Algoritması (Ant Colony Algorithm-ACA) ............................... 112
5.3. Karınca Yoğunluk ve Karınca Miktar Algoritmaları ........................................... 115
xii
5.4. Karınca Çevrim Algoritması ................................................................................. 117
5.5. Nümerik Problemler İçin Karınca Koloni Algoritmaları ..................................... 119
5.6. Karınca Koloni Algoritması Kullanarak Sayısal Filtre Tasarımı ........................ 121
5.6.1. Sayısal Filtrelerde Kuvantalama Hataları ....................................................... 123
5.6.2. Filtre Katsayılarının Kuvantalanması ............................................................. 123
5.6.3. Sabit Noktalı Sayılar ....................................................................................... 124
5.6.4. Çözümlerin Dizi Formunda Gösterimi ........................................................... 125
5.6.5. Çözümlerin Kalite Değerlerinin Belirlenmesi ................................................. 126
Kaynaklar ..................................................................................................................... 133
BÖLÜM 6: YAPAY BAĞIŞIKLIK ALGORİTMASI
6.1. Giriş ...................................................................................................................... 135
6.2. Bağışıklık Sisteminin Anatomisi .......................................................................... 139
6.2.1. Lenfoit Organlar ve Temel Fonksiyonları ...................................................... 139
6.2.2. Bağışıklık Hücreleri ....................................................................................... 139
6.3. Bağışıklık Sisteminin Vücudu Koruması ............................................................. 141
6.3.1. Bağışıklık Sistemin Birinci ve İkinci Cevapları ............................................. 143
6.3.2. Antikor (Antibody) Molekülü ......................................................................... 144
6.3.3. Immunolojik Öz/Yabancı (Self/Nonself) Ayırımı ........................................... 145
6.3.4. Klonal Seçme Prensibi ................................................................................... 146
6.3.5. Somatik Hipermutasyon ................................................................................. 148
6.3.6. Bağışıklık Ağı (Network) Teorisi ................................................................... 149
6.4. Klonal Seçme (Clonal Selection-CS) Algoritması ................................................ 150
6.5. Bağışıklık Ağı ve Sinirsel Ağın Karşılaştırılması ................................................ 151
6.6. Bağışıklık Algoritması Kullanarak Nümerik Fonksiyon Optimizasyonu ............ 151
6.6.1. Kullanılan Bağışıklık Algoritmasının Temel Adımları ................................... 152
6.6.2. Benzetişim Neticeleri ...................................................................................... 154
Kaynaklar .................................................................................................................... 159
BÖLÜM 7: DEFERANSİYEL GELİŞİM ALGORİTMASI
7.1. Giriş ...................................................................................................................... 161
7.2. Algoritmanın Temel Adımları .............................................................................. 163
7.2.1. Kodlama ......................................................................................................... 165
7.2.2. Popülasyon Yapısı ve Parametre Sınırları ...................................................... 166
7.2.3. Mutasyon ........................................................................................................ 166
7.2.4. Seleksiyon ...................................................................................................... 167
7.2.5. Rekombinasyon .............................................................................................. 167
7.3. Diferansiyel Gelişim Algoritmasıyla Genetik Algoritmaların Karşılaştırılması .. 168
7.4. Sayısal Filtre Tasarımı ......................................................................................... 170
7.4.1. Sonlu Darbe Cevaplı Sayısal Filtreler ............................................................. 172
7.4.2. Filtre Tasarımında Kullanılabilecek Hata Fonksiyonları ................................ 173
7.4.3. Benzetim Sonuçları ........................................................................................ 174
Kaynaklar .................................................................................................................... 178
xiii
BÖLÜM 8: PARÇACIK SÜRÜ OPTİMİZASYONU
8.1. Tam (Full) PSO Modeli ....................................................................................... 182
8.2. Sosyal Ağ Yapıları ................................................................................................ 188
8.3. Temel PSO Çeşitleri ............................................................................................. 189
8.4. PSO Uygulamaları ................................................................................................ 193
8.4.1. Kaynaklanmış Kiriş (Welded Beam) Tasarım Problemi ................................. 193
8.4.2. Basınç Tankı (Pressure Vessel) Tasarım Problemi ......................................... 194
8.4.3. Yay (Tension/Compression Spring) Tasarım Problemi .................................. 195
8.4.4. Test Sonuçları ................................................................................................. 196
Kaynaklar ..................................................................................................................... 197
BÖLÜM 9: YAPAY ARI KOLONİ ALGORİTMASI
9.1. Gerçek Arıların Yiyecek Arama Davranışları ...................................................... 201
9.2. Yapay Arı Koloni Algoritması ............................................................................. 206
9.2.1. Başlangıç Yiyecek Kaynağı Bölgelerinin Üretilmesi ..................................... 207
9.2.2. İşçi Arıların Yiyecek Kaynağı Bölgelerine Gönderilmesi .............................. 207
9.2.3. Gözcü Arıların Seleksiyonda Kullanacakları Olasılık
Değerlerinin Hesaplanması (Dans Benzetimi) ............................................... 209
9.2.4. Gözcü Arıların Yiyecek Kaynağı Bölgelerini Seçmeleri ............................... 209
9.2.5. Tükenen Kaynağı Bırakma ve Kaşif Arı Üretimi ............................................ 210
9.3. ABC Algoritmasının Adımları ve Özellikleri ....................................................... 210
9.4. PID Kontrolör Tasarımı ....................................................................................... 213
9.4.1. Geçici-Durum Cevabı .................................................................................... 215
9.4.2. PID Kontrolör ................................................................................................. 215
9.5. ABC ile PID Parametrelerinin En İyilenmesi ....................................................... 218
Kaynaklar ..................................................................................................................... 222
SON SÖZ ................................................................................................................... 223
DİZİN ......................................................................................................................... 227
xiv