[공학기술]마이크로 유전알고리즘(microGA)을 이용한 문손잡이 최적 설계

소개글

문 손잡이를 강도설계하고, 마이크로 유전알고리즘(microGA)을 이용하여 이를 최적화시키는 최적 설계에 관한 레포트입니다.

목차

1. 서론
2. 설계문제
(1) 설계대상
(2) 설계문제의 수식화
3. 최적화문제의 구성
(1) 목적함수
(2) 설계변수 및 제한 조건
(3) 구속조건
(4) 패널티 함수
4. 최적설계 결과
5. 결론

본문내용

최적 설계(Optimal Design) 혹은 설계 최적화(Design Optimization)란, 주어진 제한 조건을 만족시키면서 목적함수를 최소화 또는 최대화시키도록 설계변수의 값을 조정함으로써 설계하고자 하는 시스템의 성능을 향상시키는 기술이다. 일반적인 경우에는 한 개의 목적함수를 갖지만, 종종 한 개 이상의 목적함수를 동시에 고려하는 것을 필요로 하는 경우가 있으며 이를 다목적 최적설계라 한다. 예를 들면 어떤 시스템의 성능을 최대화시키면서 동시에 개발 비용은 최소화시키기를 원하는 경우가 있으며, 이와 같은 경우 다목적 최적 설계 방법을 사용하여 두 목적 함수를 최적화한다.
설계 최적화를 위한 방법에는 Genetic Algorithm(GA), Simulated Annealing(SA), Tabu Search 등이 있다. 이 중 마이크로 유전 알고리즘(microGA)은 진화의 연료라 불리는 돌연변이 연산을 배제하며, 1.0의 고정된 교배율을 사용한다. 그 대신 재시동 연산을 도입하여 개체군의 다양성을 보존하므로, 초기 개체군 설정 문제를 제외하면 기타의 유전 연산에 필요한 파라미터의 설정에 따른 번거로움은 사라지게 된다. 하지만 디자인 변수가 증가하며 디자인 영역이 넓어지는 경우 안정적인 수렴에 한계를 보이는 문제점을 갖고 있다.

본 고에서는 마이크로 유전알고리즘을 이용하여 문 손잡이의 최적 설계를 수행하기로 한다.


2. 설계 문제

(1) 설계 대상
설계 대상인 문 손잡이는 <그림 1>과 같다. 문 손잡이는 주로 동하중을 수반하는 구조물이지만 피로 하중이라 할 만큼 빈도가 높지 않기 때문에 정하중으로 고려하여 문제를 풀 수도 있다. 또한 손으

참고 자료

김일용 & Olivier de Weck, 「두 개의 목적함수를 가지는 다목적 최적설계를 위한 적응가중치법에 대한 연구」, 한국정밀공학회지 제21권 제9호
2) Robert L. Norton, 2006, "Machine Design - An Integrated Approach", p. 74~284
3) James M. Gere, 2004, "Mechanics of Materials", p.264~291, p.594~686
4) 이강용, 2004, “응력 해석 및 재료 거동학”, P.39~100