Improved differential evolution implemented in parallel processing

The aim of this work is to present an improvement of the heuristic optimization method of Differential Evolution proposing modifications to its basic algorithm by using the concept of evolution with Shuffled Sets. The method called Improved Differential Evolution (IDE) was developed, and implemented for parallel computing (IDEP), making it suitable for solving complex optimization problems. The algorithm developed is adapted to work with multiple objective optimization problems and in the presence of constraints. Some test functions are solved by using the IDEP method in order to validate the algorithm. The IDEP methodology is utilized to obtain the optimal design of a robot manipulator with three rotational joints (3R) taking into account the characteristics of its topology. For this purpose, a multiple objective optimization problem is formulated to obtain optimum robot geometrical parameters, considering the maximization of the volume of the workspace, the rigidity and the optimization of its dexterity. Finally, the IDEP algorithm is applied to solve large linear systems, rewritten as a residues minimization problem. All the results obtained with the developed algorithm are compared with the solutions calculated through other methodologies in order to prove its efficiency and the relevant gain in terms of computational time.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDoutor em Engenharia MecânicaO objetivo deste trabalho é apresentar um aprimoramento do método de otimização heurístico Evolução Diferencial propondo modificações no seu algoritmo básico através da utilização do conceito de Evolução com Conjuntos Embaralhados. Desenvolveu-se o método denominado Evolução Diferencial Melhorada (EDM), sendo este algoritmo implementado em computação paralela (EDMP), tornando-o apto para solucionar problemas de otimização complexos. O algoritmo desenvolvido é adaptado para trabalhar com problemas de otimização multiobjetivos e na presença de restrições. Algumas funções testes são resolvidas usando o método EDMP a fim de validar o algoritmo. A metodologia EDMP é utilizada para obter o projeto ótimo de um robô manipulador com três juntas rotacionais (3R) levando-se em conta as características de sua topologia. Com esta finalidade, um problema de otimização multiobjetivo é formulado para a obtenção dos parâmetros geométricos ótimos do robô, considerando a maximização do volume do espaço de trabalho, de sua rigidez e a otimização de sua destreza. Finalmente, o algoritmo EDMP é aplicado na solução de grandes sistemas lineares, reescritos como um problema de minimização de resíduos. Todos os resultados obtidos com o algoritmo desenvolvido são comparados com as soluções calculadas por meio de outras metodologias, a fim de comprovar sua eficiência e o relevante ganho em termos de tempo computacional