Hata Fonksiyonlarının Meta-Heuristik Algoritmalara Etkisi ve Transfer Fonksiyonu Optimizasyonu

Abstract

Özet -Sistem tanımlama uygulamaları kontrol mühendisliği alanının önemli bir alt dalıdır. Sistem tanımlama temel olarak bir sistemin giriş/çıkış verilerine bağlı olarak matematiksel model oluşturma sürecidir. Lineer kontrolör geliştiren araştırmacılar sistemin iyi bir şekilde bilinmesine ihtiyaç duymaktadır ancak optimal transfer fonksiyonu belirlenirken minimum komplekslik ve maksimum performanslı bir model elde etmek her zaman kolayca mümkün olmamaktadır. Bu problemi çözmek ve optimal transfer fonksiyonlarını elde etmek için meta-heuristik (MH) algoritmaları kullanmak mümkündür. Bununla birlikte meta-heuristik algoritmalarıyla optimal çözümü araştırırken hata fonksiyonunu doğru seçmek performansı etkilemektedir. Literatürde yaygın olarak bilinen hatanın karesinin integrali (Integral of Square Error-ISE), hatanın mutlak değerinin integrali (Integral of the Absolute Value of Error -IAE), hatanın zaman ağırlıklı karesinin integrali (Integral of Time-Weighted Squared Error-ITSE) ve hatanın mutlak değerinin zamanla çarpım integrali (Integral of Time Multiply Absolute Error-ITAE) gibi yöntemler bulunmaktadır. Bu makalede zaman cevabı tabanlı bir hata fonksiyonu (Transient Response Error-TRE) önerilmiş ve IAE, ISE, ITSE ve ITAE gibi yöntemler ile karşılaştırılmıştır. Hataların performansa etkisini incelemek ve optimal transfer fonksiyonunu belirlemek için çiçek tozlaşma (Flower Pollination Algorithm-FPA), karınca aslanı algoritması (Ant Lion Optimization-ALO), güve-alev (Moth-Flame Optimizer-MFO) su döngüsü (Water Cycle Algorithm-WCA) ve mercan resifi (Coral Reef Optimizer-CRO) optimizasyon algoritmaları önerilmiştir. Önerilen hata fonksiyonları ve meta-heuristik algoritmaların sonuçlarının değerlendirilmesi için hava ısıtıcısı deney setinden alınan giriş/çıkış verileri kullanılmış ve karşılaştırmalar yapılmıştır. Yapılan çalışmalar sonucunda önerilen hata fonksiyonunun meta-heuristik algoritmalarının performansını arttırdığı görülmüştür.