Optimizacije v inženirstvu: Reševanje problemov z metahevrističnimi metodami v okolju MATLAB

Avtorji

Janez Gotlih
Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo
https://orcid.org/0000-0002-3853-8522
Mirko Ficko
Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo
https://orcid.org/0000-0003-0903-0655

Ključne besede:

metahevristične metode, genetski algoritem (GA), algoritem rojev delcev (PSO), eno- in večkriterijska optimizacija, MATLAB, inženirske aplikacije

Kratka vsebina

Skripta obravnavajo temeljne pristope optimizacije v inženirstvu s poudarkom na uporabi metahevrističnih metod, kot sta genetski algoritem (GA) in algoritem rojev delcev (PSO). Namenjena so študentom in inženirjem, ki želijo razumeti tako teoretično ozadje kot praktično implementacijo optimizacijskih algoritmov v okolju MATLAB. Vključujejo poglavja o enokriterijskih in večkriterijskih optimizacijskih problemih, obravnavajo omejitve, različne ciljne funkcije ter vizualizacijo rezultatov. Vsako poglavje vsebuje strukturirane vaje in naloge za samostojno delo, ki spodbujajo razumevanje delovanja algoritmov, oblikovanje optimizacijskih modelov in interpretacijo rešitev. Poseben poudarek je na razlagi parametrov algoritmov, primerjavi konvergence ter vplivu nastavitev na vedenje optimizacije. Skripta se zaključijo s pregledom značilnih testnih funkcij in primeri Pareto front za večkriterijsko optimizacijo. Zasnovana so tako, da tudi uporabniki brez poglobljenega matematičnega znanja lahko postopoma razvijejo intuicijo za uporabo optimizacijskih pristopov v realnih inženirskih problemih.

Prenosi

Podatki o prenosih še niso na voljo.

Biografije avtorja

Janez Gotlih, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Janez Gotlih je docent na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru. Njegovo strokovno delo je usmerjeno v raziskave inteligentnih proizvodnih sistemov na področju izdelovalnih tehnologij, montaže, robotike ter uporabe optimizacijskih metod in strojnega učenja. Je avtor številnih znanstvenih, strokovnih in konferenčnih prispevkov ter aktiven sodelavec pri domačih in mednarodnih raziskovalnih in razvojnih projektih. Kot gostujoči urednik in recenzent sodeluje z uglednimi mednarodnimi znanstvenimi revijami. Svoje raziskovalno delo povezuje z industrijsko prakso in pedagoškim procesom, kjer prenaša najnovejša znanja s področja strojnega učenja in inženirske optimizacije v realne in učne primere.

Maribor, Slovenija. E-pošta: janez.gotlih@um.si

Mirko Ficko, Univerza v Mariboru, Fakulteta za strojništvo

Mirko Ficko je izredni profesor na Fakulteti za strojništvo Univerze v Mariboru ter vodja Laboratorija za inteligentne obdelovalne sisteme. Njegovo raziskovalno, strokovno in pedagoško delo zajema področja obdelovalnih tehnologij, obdelovalnih strojev, računalniško integrirane proizvodnje ter uporabo umetne inteligence v obdelovalnih procesih in sistemih.

Maribor, Slovenija. E-pošta: mirko.ficko@um.si

Literatura

Binh, T. T., & Korn, U. (1997). MOBES: A multiobjective evolution strategy for constrained optimization problems. Paper presented at the The third international conference on genetic algorithms (Mendel 97).

Clerc, M., & Kennedy, J. (2002). The particle swarm-explosion, stability, and convergence in a multidimensional complex space. IEEE Transactions on Evolutionary Computation, 6(1), 58-73.

Coello, C. A. C., Lamont, G. B., & Veldhuizen, D. A. V. (2007). Evolutionary algorithms for solving multi-objective problems: Springer.

De Jong, K. A. (1975). An analysis of the behavior of a class of genetic adaptive systems: University of Michigan.

Deb, K., Thiele, L., Laumanns, M., & Zitzler, E. (2005). Scalable Test Problems for Evolutionary Multiobjective Optimization. A. Abraham, L. Jain, & R. Goldberg (Eds.), Evolutionary Multiobjective Optimization: Theoretical Advances and Applications (pp. 105-145). London: Springer London.

Eberhart, R., & Kennedy, J. (1995). A new optimizer using particle swarm theory. Paper presented at the MHS'95. Proceedings of the sixth international symposium on micro machine and human science.

Goldberg, D. E. (1989). Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning: Addison-Wesley.

Himmelblau, D. M. (1972). Applied Nonlinear Programming: McGraw-Hill.

Holland, J. H. (1975). Adaptation in natural and artificial systems. University of Michigan Press google schola, 2, 29-41.4

Kennedy, J., & Eberhart, R. (1995). Particle swarm optimization. Paper presented at the Proceedings of ICNN'95-international conference on neural networks.

Kennedy, J., & Eberhart, R. (1997). A discrete binary version of the particle swarm algorithm. Paper presented at the 1997 IEEE International conference on systems, man, and cybernetics. Computational cybernetics and simulation.

Kursawe, F. (1990). A variant of evolution strategies for vector optimization. Paper presented at the International conference on parallel problem solving from nature.

MathWorks Documentation. (2025). Global Optimization Toolbox User's Guide. https://www.mathworks.com/help/gads/

Mühlenbein, H., & Schlierkamp-Voosen, D. (1993). Predictive models for the breeder genetic algorithm I. Continuous parameter optimization. Evolutionary Computation, 1(1), 25-49.

Rastrigin, L. A. (1974). Systems of extremal control. Nauka.

Rosenbrock, H. (1960). An automatic method for finding the greatest or least value of a function. The computer journal, 3(3), 175-184.

Simionescu, P. A. (2020). A collection of bivariate nonlinear optimisation test problems with graphical representations. International Journal of Mathematical Modelling and Numerical Optimisation, 10(4), 365-398.

Tamaki, H., Kita, H., & Kobayashi, S. (1996). Multi-objective optimization by genetic algorithms: A review. Paper presented at the Proceedings of IEEE international conference on evolutionary computation.

Vira, C., & Haimes, Y. Y. (1983). Multiobjective decision making: theory and methodology. Noth-Holland Series in System Science and Engineering, 62-109.

Wikipedia contributors. (2025). Test functions for optimization. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Test_functions_for_optimization

Yang, X.-S. (2010). Engineering Optimization: An Introduction with Metaheuristic Applications. Wiley.

Yarpiz. (2025). Particle Swarm Optimizationvin MATLAB [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=sB1n9a9yxJk

Izdano

11.11.2025

Podrobnosti o monografski publikaciji

THEMA Subject Codes (93)

P, PB

ISBN-13 (15)

978-961-299-079-4

COBISS.SI ID (00)

Date of first publication (11)

11.11.2025

Kako citirati

Gotlih, J., & Ficko, M. (2025). Optimizacije v inženirstvu: Reševanje problemov z metahevrističnimi metodami v okolju MATLAB. Univerzitetna založba Univerze v Mariboru. https://doi.org/10.18690/um.fs.11.2025